日常生活中的电机应用举例.ppt

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1、日常生活中的电机应用举例,周力扬、刘瑶、闫涵,总目,一、生活中的电机 二、伺服电动机的应用举例 三、步进电动机的应用举例 四、三相异步电动机的应用举例 五、个人感悟,伺服电机,伺服电机（servo motor ）是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信

2、号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。,伺服系统,伺服系统（servomechanism）是使物体的位置、方位、 状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。这种系统被广泛应用在高精度数控机床、机器人、特种加工装备和精细进给系统中,伺服系统的原理,原理：伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解 伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了

3、多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。,各种类型数控机床,用数控机床加工一个零件的过程见图 零件图 数控系统 机床,用数控机床加工工件时，首先由编程人员按照零件的几何形状和加工工艺要求将加工过程编成加工程序。数控系统读入加工程序后，将其翻译成机器能够理解的控制指令，再由伺服系统将其变换和放大后驱动机床上的主轴电机和进给伺服电机转动，并带动机床的工作台移动，实现加工过程。数控系统实质上是完成了手工加工中操作者的部分工作。,数控机床的伺服系统,数控机床的伺服系统按其功能可分为：进给伺服系统和主轴伺服系统。 主轴伺服系统用于控制机床主轴的转动。

4、 进给伺服系统是以机床移动部件（如工作台）的位置和速度作为控制量的自动控制系统，通常由伺服驱动装置、伺服电机、机械传动机构及执行部件组成。 进给伺服系统的作用：接受数控装置发出的进给速度和位移指令信号，由伺服驱动装置作一定的转换和放大后，经伺服电机（直流、交流伺服电机、功率步进电机等）和机械传动机构，驱动机床的工作台等执行部件实现工作进给或快速运动。 数控机床的进给伺服系统能根据指令信号精确地控制执行部件的运动速度与位置，以及几个执行部件按一定规律运动所合成的运动轨迹。如果把数控装置比作数控机床的“大脑”，是发布“命令”的指挥机构，那么伺服系统就是数控机床的“四肢”，是执行“命令”的机构，它是

5、一个不折不扣的跟随者。,对伺服系统的基本要求 1. 位移精度高 伺服系统的精度是指输出量能复现输入量的精确程度。伺服系统的位移精度是指指令脉冲要求机床工作台进给的位移量和该指令脉冲经伺服系统转化为工作台实际位移量之间的符合程度。两者误差愈小，位移精度愈高。 2. 稳定性好 稳定性是指系统在给定外界干扰作用下，能在短暂的调节过程后，达到新的或者恢复到原来平衡状态的能力。要求伺服系统具有较强的抗干扰能力，保证进给速度均匀、平稳。稳定性直接影响数控加工精度和表面粗糙度。 3. 快速响应 快速响应是伺服系统动态品质的重要指标，它反映了系统跟踪精度。机床进给伺服系统实际上就是一种高精度的位置随动系统，为

6、保证轮廓切削形状精度和低的表面粗糙度，要求伺服系统跟踪指令信号的响应要快，跟随误差小。 4. 调速范围宽 调速范围是指生产机械要求电机能提供的最高转速和最低转速之比。在数控机床中，由于所用刀具、加工材料及零件加工要求的不同，为保证在各种情况下都能得到最佳切削条件，就要求伺服系统具有足够宽的调速范围。,伺服电机的优点 1、精度：实现了位置，速度和力矩的闭环控制；克服了步进电机失步的问题； 2、转速：高速性能好，一般额定转速能达到20003000转； 3、适应性：抗过载能力强，能承受三倍于额定转矩的负载，对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用； 4、稳定：低速运行平稳，低速运行时不会产生类似

7、于步进电机的步进运行现象。适用于有高速响应要求的场合； 5、及时性：电机加减速的动态相应时间短，一般在几十毫秒之内； 6、舒适性：发热和噪音明显降低。 简单点说就是：平常看到的那种普通的电机，断电后它还会因为自身的惯性再转一会儿，然后停下。而伺服电机和步进电机是说停就停，说走就走，反应极快。但步进电机存在失步现象。,总结,伺服电机的应用领域太多了。基本上只要是要有动力源的，而且对精度有要求的一般都可能涉及到伺服电机。如机床、印刷设备、包装设备、纺织设备、激光加工设备、机器人、自动化生产线等对工艺精度、加工效率和工作可靠性等要求相对较高的设备。而我也相信，随着未来科技的进步，更先进的伺服电机也会

8、在其应用领域中爆发更璀璨的光彩！,返回目录,步进电动机,工作原理极其特点： 步进电动机是将电脉冲激励信号转换成相应的角位移或线位移的离散值控制电动机。这种电动机每当输入一个电脉冲就动一步，所以又称脉冲电动机。步进电动机的转子由软磁材料或永磁材料制成多极的形式，定子上装有多相不同连接的控制绕组。它的激励信号有直流脉冲、方波、多相方波和逻辑序列多种。步进电动机的步距和速度不受电压波动、环境温度和负载变化的影响，而仅与脉冲频率有关。改变脉冲频率就能在很大范围内准确调节电动机的速度。,应用：,步进电动机用于开环数字控制，可大大简化控制系统。步进电动机配以位置检测元件时也可用于闭环数字控制，常用于打印机

9、、带读出器、计数器、绘图机、数控机床、阀门执行机构、定位平台和数模转换器等。步进电动机种类繁多，按运动形式分为旋转式步进电动机和直线式步进电动机。,实例：,针式打印机驱动 针式打印机是利用机械和电路驱动原理，使打印针撞击色带和打印介质，进而打印出点阵，再由点阵组成字符或图形来完成打印任务的。 从结构上看，针式打印机由打印机械装置和驱动控制电路两大部分组成在打印过程中共有三种机械运动：打印头横向运动、打印纸纵向运动和打印针的击针运动。 这些运动都是由软件控制驱动系统通过一些精密机械来执行的，其中打印头驱动机构(又称为字车机构)就是利用步进电动机及齿轮减速装置，由同步齿形带驱动字车横向运动，其步进

10、速度由一个单元时间内的驱动脉冲数来决定-改变步进速度即可改变打印字距。,返回目录,三相异步电动机,工作原理： 当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。,应用：,在工业方面如车床要使用、鼓风机、磨面机、电风 扇，行车（吊车）、球磨机、数控机床、油压机、提升机、电拖车、制砖机、压风机等等都会使用到异步电机。 在农业方面拖拉机，抽水机、面粉加工的打

11、麦机等等会用到。,风扇电动机内部结构图,环顾一下你的房间，你就会发现到处都有电动机的身影。你可以尝试展开下面这个有趣的调查：在房间里走一遍，统计一下找到的所有电动机。从厨房开始，以下位置会使用电动机： 炉子上方和微波炉中的风扇 洗涤槽下面的排污器 搅拌机 冰箱事实上它有两到三个电动机：一个供压缩机用，一个供冰箱内部风扇用，还有一个供制冰机用 甚至烘箱上的时钟也有可能使用了电动机 。 杂物间中的以下位置使用了电动机： 洗衣机 干燥机 真空吸尘器和微型真空除尘器,甚至在浴室也可以找到电动机： 风扇 电动牙刷 吹风机 电动刮胡刀 汽车中也装有一些电动机： 自动开闭式车窗（每个车窗配有一个电动机） 自动调节座位（每个座位配有多达七个电动机） 加热器和散热器的风扇 挡风玻璃雨刷 启动马达 无线装置电动天线 此外，其他场所也存在各种各样的电动机： 计算机中有许多电动机（磁盘驱动器使用两至三个，加上一至两个风扇使用的电动机） 电子时钟 鱼缸水泵,返回目录,