交流伺服與變頻技術及應用課件教案附：課件&教學記錄課程導論為什么要學本課程?導論一、交流電機控制系統(tǒng)概述1.交流傳動與交流伺服電機與作用電機作用：將電能轉變?yōu)闄C械能.交流電機：通入電機的電流為交流電.控制難，但結構簡單、轉速高、幾乎不需要維修。白流電機：通入電機的電流為白流電?？刂迫菀祝Y構復雜，轉速低，維修工作量大.研發(fā)交流電機控制系統(tǒng)是當前技術發(fā)展的方向。電機需要控制什么？速度：改變電機轉速，控制機械運動速度；位置：保證在指定位置停止，控制機械定位.控制速度的系統(tǒng)稱為傳動系統(tǒng)；控制位置的系統(tǒng)稱為伺腥系統(tǒng)。交流電機典動的伺服系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)統(tǒng)稱為交流電機控制系統(tǒng)；伺笊系以同樣窩要控制電機的速度和轉矩。2.交流電機的調速交流電機的種類同步電機：在允許范圍內，如交流電的頻率不變，負栽變化不會引起電機轉速的變化.©練一練:某電機的銘牌如圖所示，問：該電機的額定角速度和猴定輸出轉矩為多大？A/YS1B70C34kg三相感應電動機Y100L142.2kW220/380V8.6/5A1430r/min50Hzx電機廠接法工作方式絕緣等級溫升重量編號出廠日期解：額定角速度、額定輸出轉矩是額定轉速、額定功率所對應的角速度和輸出轉矩.二3=2nn/60=150（rad/s）M=9550P/n=14.7（Nm）答：該電機的額定角速度為150rad/s、額定輸出轉矩為14.7Nmo©妾點:所有產品銘牌上的數據，是指它在連續(xù)工作時的最大允許值，又稱額定值。額定值可以達到，但不能超過。：411械特伯:電機的最大允許輸出（功率、轉矩）與轉速有關，額定值只能表示額定轉速時的值。機械特性：全范圍反映電機輸出轉矩、功率和轉速關系的曲線。Mn虬一“ne1%Me伺服電機主軸電機感應電機©問趴_為什么不同電機的機鉞特性的表示方法不一樣.蚊因：電機的適用范圍不同。不同電機用于不同類型的負載驅動，其要求不同。例如:數控機床的控制刀具的進給運動（前后、左右移動）:主要技術指標:最大進給力。刀具的旋轉運動（切削工件）：主要技術指標:單位時間能夠去除的材料體積。決定機床加工能力的參數，不能因為刀具移動速度、轉速的變化而變化。刀具進給M=F-(h/2Ji)h：滾珠絲杠螺距，結構定后，h不變。©結論:負載要求電機的輸出轉矩不變。刀具切削Q=kP©結論:k：與刀具、工件材料有關，工藝決定后固定不變。負載要求電機的輸出功率不變。:負載類型。恒轉矩負載：轉矩不隨轉速改變的負載。例.如，數控機床的刀具進給。由伺服電機以輸出轉矩作為主要參數。n恒功率負載：功率不隨轉速改變的負載。例如，數控機床的刀具旋轉切削。主軸電機以輸出功率作為主要參數。任務二、了解伺服電機的運行形理一、伺服電機運行原理:BLDCM運行BLDCM=BrushLessDCMotor中文名：無瓣流電機電刷中文名：無瓣流電機電刷電刷：改變電流方向的裝置問題：繞組通斷將產生電弧(火花)，電機轉速不能太高、要更換。BLDCM運行原理直流依次切換：T1/T6-T6/T2-T2fT4-TWT3T3/T5-T5TT1fT1/T6,電機逆時針煌轉依次切換：T1/T6-T1/T5-T5/T3-T3TT4-T4/T2-T2TT6*T6/T1.電機時針堡轉不需要換向器、控制簡單、轉矩波動較大任務三、了解感應電機運行原理PMSM運行原理PMSM=PermanentMagnetSynchronousMotor中文名：永磁同步電機同先"由in:k供電的電源為三Q相、正弦波交流，電。niQ想一想:'希如箱機的轉于沒有安裝永久磁鐵,電機能否旋轉?答案：能夠"就是感應電機因為定子通入三相正弦波交流后,能夠產生旋轉磁場。:感應電機原理通俗理解：利用定子旋轉磁場吸引轉子旋轉。旋轉破場的產生原理:轉速和頻率電流變化360°,磁場轉過360°(1轉)»電流變化速度：交流電的頻率/,Hz=l/s.破場轉速=/(r/s)=60f(r/min)旋轉磁場轉速稱為同步轉速圓周上只布置1組A/B/C繞組，稱為1封極推論:180°上布逐1組NB/C繞組,電流變化一周期,破場轉由80。°磁場轉速=60f/2(r/min)即:360°上布置2組NBIC繞組,稱為2對極.通式:定子圓周上布置P組繞組,稱為P對極。磁場轉速n=60f/P(r/min)改變頻率，就能夠改變電機(轉子)轉速。伺服電機：電機轉速與旋轉磁場完全一致，同步電機。感應電機：轉子轉速必須略低于旋轉磁場轉速，異步電機。感應電機轉速n=(1-S)60f/p(r/min)1. 某電機的銘牌如圖所示，問：該電機的磁極對數和同步轉速各為多少？Y100L14接法2.2kW工作方式220/380V絕緣等級8.6/5A升1430r/min量50Hz編號A/YS1B70C34kg三相感應電動機X電機廠出廠日期解：感應電機的同步轉速與額定轉速基本相同P260f/ne=60X50/1430&2=,=60/P=1500<r/min）答：該感應申機的磁極對數為2,同步轉速為1500r/min.2.FANUC-P122s交流伺服電機的銘牌數據為：敬定轉速nt=2000r/mln.額定頻率。=133Hz.問：該伺曜電機的極對數為多少？解：.伺腹電機為同步電機n0-no-60/P代入后得:P-60f/ne-60X133/2000=4答：該伺服電機的極對數為4.3練_練（不定項選擇）:1. 采用國際單位制時粗機的機取能量轉換式為.L?A.P=MXn955OB.P=MXoC.M頑廣隊恥口）D.f-曲，2. 電機功率饌矩換算式P=MXn9550中P、"”的單位分別為<）A.kW.Aim.B.kli'.Nm、rminC.B'.Nm、rrninD.kW.kgut、rmin3. 以下屆于恒轉矩負裁的是（）A.電梯B.機床進給C.機床主軸D.風機4. 以下屬于恒功率負載的是（）A,電梯B.機床進給C.機床主軸D.風機5. 數控機床進給采用伺服租機盟動的原因是.A.保證最大進給力不變B.屬于恒轉矩負栽C,保證切削花力不變D.屬于恒功率負栽6. 數控機床主軸采用始應電機驅動的原因是.（）A.保證最大遇給力不變B.KT恒轉矩負載C.保證切削能力不變D.展于恒功率負載以下對無刷直流電機描述正確的是（）A.簡稱BLDCMB,屬于交流伺服電機范疇C.簡稱PMSMD.屬于直流伺照電機范疇7. 以下對PMSM電機描述正確的是（）A.交流伺服電機B.交流永磁同步電機C.宜流伺服電機D.無刷白流電機輸入頻率不變時轉速不隨負載變化的是（）A.同步電機B.交流主軸電機C.感應電機D.交流伺服電機8. 額定轉速為1500r/min的電機，如果磁極對數增加1倍，其額定轉速將變?yōu)椋ǎ〢.30001*minB.6000rininC.750rminD.375rinin額定轉速為30001min.磁極對數為4的伺服租機，其額定彼率為（）A.50HzB.100HzC.133HzD.200Hz單元二、交流逆變技術項目二、交流逆變技術任務一、熟悉電力電子器件M一、交流逆變概述:控制要求變頻調速：必須能同時改變電機的電壓和頻率（均f控制）。問題：電網的供電電壓、頻率不能改變。我國的標準:U=3-380V（+10%,-15%）f=50±lHz必須有一整套變換裝置一逆變器（Inverter）?？刂品桨笇?80V/50HZ的交流直接變換成皿/可變的交,流一交-交變流.特點：無中間電路（整流電路）、效率高，但控制復雜，尚沒有成熟的控制方案。最新研究方向一矩陣控制技術。先將380V/50HZ的交流轉換成直流，再將直流轉換成交流一交-肯-交變流。特點：技術較成熟，是當前交流逆變的主流。變頻器、交流主軸、交流伺服全部采用交直交逆變方案一三者的主回路結構相同。交-直及逆變電路各部分作用：整流：將直流轉換為交流。調壓：保證直流電壓不變。逆變：將直流轉換為可變的交流。二、電力電子器件電子器件分類：.低電壓、小電流控制直接稱電子器件（弱電）只要有電子控制電路就必須使用.高電壓、大電流控制稱電力電子器件（強電）.可用于交、直流主回路控制。知識回顧1：怎樣區(qū)分主回路和控制回路?LI主回路：直接向負載提供電能的電路（可以是交流或直流）-如電機（電一機械能）、照明燈（電一光能）、加熱器（電一熱能）的供電回路?？诳刂苹芈罚河糜谛盘柗治?、運算、處理的輔助電路。如：電機的繼電器控制電路、PLC、CNC等。知識回顧2：你知道的電力電子器件右、.二極管：交流一直流，不需要（不能）控制.稱為“不可控器件”。晶耐管：又稱可控硅，用于交流通斷控制，但不能控制百流美斷。稱為“半控器件，GTO、GTR、MOSFEKIGBT、IPM等：可用于交、直流的通斷控制。b稱為''全控器件拓展學習1：電力電子技術的發(fā)展第1代：半控，功率二極管（20世紀40年代）、晶閘管（1958年，美國GE公司）o水平：國際12000V/5000A；國內3000V/1000A曰第2代：全控，GTO（門極可關斷晶閘管，1964年，美國）：GTR（大功率晶體管）、MOSFET（電壓控制型單極晶體管），20世紀70年代、美國。第3代：復合型器件，IGBT（絕緣門極雙極型晶體管，1983年，美國GE公司）.第4代：功率集成電路，IPM（智能功率模塊，20世紀80年代末，美國）./正向電壓Uak、0.5V自然導通；否則自然關斷；/不能控制Uak、0.5V的關斷。a晶耐管：/正向電壓Uak?0.5V且門極電流IgN。時導通；UAK<0.5V關斷；/能通過門極控制Uak?0.5V時的導通，但不能控制Uak?0.5V時的關斷。GTR.GTO：CE極電壓UceNOV時通斷可控，門極電流LN0時導通；Ib0時關斷；/全控型，開關特性同三極管（電流控制）.HMOSFET：/DS極電壓UdsN0V時通斷可控，門極電壓UgsNUt時導通；UgsVU網關斷；，全控型，開關特性同MOS管（電壓控制）.CIGBT：/開關特性同MOSFET,但D極稱C極；/全控型，開關特性同MOS管（電壓控制）.任務二、熟悉PWM逆變原理逆變:將直流轉換為交流一、逆變的基本形式電流控制型：逆變管輸出到電機的電流為方波（直流），通過改變電流頻率調速，大容量逆變器用。電壓控制型：逆變管輸出到電機的電壓為方波（直流），通過改變電壓頻率調速，大容量逆變器用。:PWM控制型：逆變管輸出到電機的電壓為正弦波（PVM脈沖串），誦過改變正弦波頻率調速，中小容量逆變器用一頻器、交流伺服的基本形式。二、PWM逆變原理PWM：脈寬調制的簡稱,以寬度可變的脈沖序列等效代替各種波形。取樣控制理論：面積相等、形狀不同的窄脈沖加到慣性環(huán)節(jié)上，產生的效果相同。應用:電機繞組=電感，電阻=慣性環(huán)節(jié)加入脈沖電流時，平均電流：71=72期T©結論:/當脈沖周期t（即頻率f,/=、幅值不變時,只要改變脈沖的寬度,就可以改變輸出的平均值L開關穩(wěn)壓電源的原理（RC電路=慣性環(huán)節(jié)）。,脈沖周期T越短（即頻率f越高）輸出的波形就越接近理想波形。/叫PWM頻率（脈寬調制頻率,或載波頻率）,/越高,波形就越理想。©記住哦!PWM頻率也是變頻器的重要指標,越高,變頻器性能越好（但有不利的一面）。正弦波的產生（P27圖2-3.4）:SPWM波=脈寬調制正弦波任務三、掌握整流電路的分析方法知識回顧:技流電路有鼻些基本形單相半波、單相全波、三相半波、三相全波。:單相全波整流：用于單相交流輸入-直流的轉換.匚原理:利用二極管的正向自然導通特點，將4只二極管（果成,俗稱“橋堆"）紙合、接入單相交流電路，使得兩-兩交替導通、得到相電壓全部波形。直流輸出電壓計算:面積相等Ud=0.9U利用大電容平波后:Ud21.2x0.9U:三相全波整流：_原理:利用二極管的正向自然導通特點，將6>只二極管（集成,俗稱"三相橋堆'）組合、接入三相交流電路，使得兩-兩交替導誦、得到線電壓全部波形。直流輸出電壓計算:面積相等U=1.35UL利用大電容平波后:七5.2X1.35ULUl為線電壓:Ul=1.732XU相©練_練:某單相200240V、三相380-440V輸入通用的L頻器，如果將它直接遷接到我國的工廠電網上，變頻器的肯流母線電壓各為多大？解：我國的電網電壓單相:U=220V（單相指相電壓）三相:UL=380V（三相指線電壓）代入后得:單相:Ud=237V（般可認為230V）三相:Ud615V（一般可認為610V）©練_練（不定項選擇）：_1. 目前變彼器所使用的變流方式桓于（）A.交-交B.交-直-交C.直-交D.交直2. 變頻器整流回路常用的電力電子器件是.（）A.GTRB.IGBTC.二極管D.晶祠管3. 變頻器逆變回路常用的電力電子器件是.（）A.GTRB.IGBTC.二極管D.晶祠管4. 以下屬于全控型器件的是（）A.二極管B.晶閘管C.IGBTD.MOSFET5. 3380V輸入的變頻器直流母線電壓約為.（）A.230VB.320VC.500VD.610V6. 3200V輸入的伺服驅動直流母線電壓約為.（）A.230VB.320VC.500VD.610V7. 目前變狡器常用的逆變控制形式為（）A.電壓控制B.電流控制C.PWMD.PAM8. 提高變頻器載波頻率的目的配（）A.提昏變頻輸出頻率B.改善輸出波形C.降低生產成本D.降低損耗感應電機：即使交流電的頻率不變，電機的轉速也將隨著負栽的增加而降低。感應電機俗稱異步電機；伺服電機是同步電機.交流電機的轉速公式同步電機：no=6O/P（同步轉速）感應電機：n=n°（1-S）（異步轉速）/：交流電的頻率（Hz）；P：電機磁極對數；S：轉差率（畿定負載時的轉速降低百分率）.交流電機的轉速方案改變頻率的調速稱為變殖調速：改變磁極對數的調速稱為變極調速；改變轉差的調速稱為變轉差調速。:交流調速方案與比較.變極調速：通過改變電機繞組的連接實現，只需要繼電接觸器電路控制，控制最簡單。但因P必須為正整數，只能成倍改變轉速（有級調速）.變轉差調速：本質改變電機的輸出特性，可通過改變電樞電壓、定子電阻、轉子電阻等方式實現無級調速，但控制裝置的體積大、硬件成本高。變狡調速：直接改變電機供電頻率實現無級調速，調速性能好、體積小、技術先進，但控制復雜，實現較困難。3.變頻調速技術的發(fā)展（見P3,圖0-1.2）怎樣調速：控制理論研究變頻調速：VN控制f矢星控制-直接轉矩控制伺服驅動：BLDCM（方波、PID調節(jié)）fPMSM（正弦波、矢量控制）如何實現：控制技術研究模擬最控制-數字控制-網絡控制A用什么做：控制器件研究GTR（電力島體曾）fIGBT（復合電力地子器件）IPM（功率棠成吾件）變狡器至今還沒有世所公認的最佳方案.4.變頻調速裝置分類©非常垂要！變猱器：專指控制普通感應電機的通用調速裝宣.瘦用最廣泛，生產廠眾多.主軸驅動備：控制專用感應電機的專用調速裝置。多用于數控機床主軸調速，CNC生產廠提供。伺服嬰動器：控制伺服電機（同步電機）的專用調速裝置，可以實現位置控制。成用較J泛，生產較多，國產數控機床使用較多.變頻器、交流主軸驅動器、伺服驅動器廣義上都是變頻調速裝宣.單元三、交流伺服產品與性能-項目三、交流伺服產品與性能任務一、了解交流伺服產品一、交流伺服的分類伺服：以物體的位置、方向、狀態(tài)等作為控制量，追蹤目標值的任意變化的控制機構（日本JIS標準）。簡言之,伺服曝動是一種能夠自動跟隨目標位黃變化的控制裝置。3作用：/按照CNC要求的速度移動；/按照CNC要求的位置定位。-I控制對象：坐標軸位移（速度、方向和位置）；二執(zhí)行機構：伺服電機；-I本質：可以對輸入脈沖信號進行功率放大的放大器一可服放大器（亦稱：驅動器、放大器、伺服單元等）:通用伺服。特點：/通用靈活、控制容易、對控制裝置無要求；,驅動器是獨立部件，閉環(huán)位置控制通過曝動器本身實現，驅動器有獨立的操作單元/CNC不能監(jiān)控驅動器的工作狀態(tài)、設定與優(yōu)化驅動器參數，輪廓加工精度低。菱點：/直接采用脈沖輸入來控制電機位置和速度；/可以與任何形式的位置脈沖發(fā)生器，如CNC、PLC、計算機等配套使用；/可采用網絡控制，但通信協(xié)議是通用與開放的，如：CC-Link、PROFIBUS等；/目前國產數控系統(tǒng)配套的都是通用伺服c特點：/必須與CNC配套使用，無通用性；/一般采用網絡控制，通信協(xié)議不對外部開放；一/驅動器的參數設定、狀態(tài)監(jiān)控、調試與優(yōu)化可肖接利用CNC進行，驅動器一般無操作單元。費點/驅動器無位置控制功能，它只是伺服驅動的一部分，不能獨立使用；/閉環(huán)位置控制通過CNC實現，CNC可以實時監(jiān)控坐標軸的位置、速度等參數，并進行動態(tài)調節(jié)；輪廓控制精度高;/進口數控系統(tǒng)配套的都是專用伺服。:模擬伺服/控制量（電壓、電流等）均為連續(xù)變化的模擬量；/以模擬電子線路、PID調節(jié)為主，無微處理器；/調揍與設定不需要專門的調試儀器。不系史現位JStlfe*!.它只Jt村速度/轉蛆說制*.M,亦初速度性伽電元o:數字伺服/控制量:均為二進制形式的數字量；/以很處理器作基本控制器件，可實現多種運算功能；/必須配套操作單元或與通信接口，進行調整與設定。驅。由丁貝位衰性制功箴址一著位置、速度、二、伺服系統(tǒng)的結構:閉環(huán)控制的概念特點：用給定和實際輸出間的誤差進行控制.調節(jié)原理：輸入不變時，如輸出下降，則誤差增大、調節(jié)器輸出增加、控制量增加、輸出增加；當輸出上升時，誤差減小、控制量減小，輸出將減小-總是能夠使輸出與輸入一致"半閉環(huán)：一般以伺服電機內置編碼器作為物體位置檢測元件，不能直接檢測直線位置、速度。參見P50、圖3-1.3-特點：/只能對電機的轉角進行閉環(huán)控制，由于伺服電機和絲杠為機械刖性聯(lián)接，故可間接控制直線位移；/系統(tǒng)簡單、設計方便、制造成本，是普通數控機床的常用結構；/電氣與機械傳動有明顯分界，系統(tǒng)調試方便；/機械間隙、摩擦死區(qū)、刖度等非線性環(huán)節(jié)在閉環(huán)外,系統(tǒng)穩(wěn)定性好；但控制精度較低。:全閉環(huán)：直接檢測最終的直線位置、速度；直線軸一般采用光柵、回轉軸采用編媽器作為物體位置檢,測元件。參見P50、圖3-1.4-n特點：/直接檢測最終位置，可以自動補償機械磨扳、間隙,控制精度高、精度保持性好；/機械間隙、摩擦死區(qū)、剛度等非線性環(huán)節(jié)在閉環(huán)內，系統(tǒng)對部件的要求高，容易導致振蕩；/電氣與機械傳動無明顯分界，系統(tǒng)調試較為困難，制造成本較高。三、常用產品簡介:性能與比較參見P51P54°性能安川EV三菱MR-J3松下MINAS-A5最大功率15kW55kW5kW最高轉速6000r/min（相同）頻率響應1600Hz900Hz2000Hz編碼器220218220任務二、熟悉zv系列伺服驅動組成：驅動器+伺服電機一、SV驅動器型號:SGDV-21£V驅動器一I額定輸出電流10A以上：單位0.1A如：120=12A；10A以下：R代表小數點如：2R8=2.8AR8A01A設計序號接口代號01：通用接口輸入電壓A:AC200VD:AC400VF:AC100V詳見P57。:主要技術參數：工控制功能：位置、速度、轉矩調速范圍：15000調速精度：W±0.01%頻率響應：1600Hz位置脈沖頻率：最大4MHz（線驅動輸入）；最大200kHz（集電極開路輸入）位置脈沖類型：脈沖+方向、90。差分信號、正/反轉脈沖速度/轉矩給定：DC-12V12V模擬電壓詳見P58,二、ZV伺服電機：常用系列n高速小慣量電機SGMAV：1kW以下，ne/n=3000/6000r/minSGMSV：1.57kW,ne/hwx=3000/5000r/min中慣量標準電機SGMJV：0.75kW以下，3000/6000r/minSGMGV：0.37.5kW,1500/30OOr/min1115kW,e/nax=1500/2000r/minn內置編碼器：22。增量，絕對編碼器詳見P59,P63表3-2.6第8行錯。:型號：SGMJV-01ADA電機系列額定毓）出功率單位：0.1kW21TT1-內置制動器1:無制動B:蒂DC90V制動C:帶DC24V制動額定電壓A:AC200VD:AC400V額定電壓A:AC200VD:AC400V電機軸形式內置編碼器一13:220絕對D:28增最A:量軸軸輔平平平Z6:B:冒斜無帶帶設計序號詳見P60。輸出特性:過我能力：高速小慣量電機（SGMAV、SGMSV）:300%中慣量標準電機（SGMJV）：350%（SGMGV）：300%©練一練（不定項選擇）：1. 以下對通用伺服描述正確的是.A,一般采用脈沖輸入控制B.可以獨立使用C.對上級控制器無要求D.多與國產CNC配套2. 以下對專用伺服描述正確的是（）A.位置控制通過CNC實現B.可以獨立使用C.對上級控制器無要求D.多與進口CNC配套3. 以下屬于直線軸、半閉環(huán)系統(tǒng)特點的是.（）A,不能檢測實際位置B.系統(tǒng)的穩(wěn)定性差C.檢測器件為編碼器D.檢測器件為直線光柵4. 以下屬于直線軸、全閉環(huán)系統(tǒng)特點的是.）A.不能檢測實際位置B.系統(tǒng)的穩(wěn)定性差上C.檢測器件為編碼器D.檢測器件為直線光概5. SGDV-120A01A驅動器的主要技術參數A,額定輸出電流120AB.額定輸入電壓3200VC.額定輸出電流12AD.帶脈沖輸入接口6. 以下對SGMSV-20ADA電機描述正確的是.（）A.高速小慣量電機B.額定輸出功率2kWC,額定輸出電流20AD.額定電壓3200V7. SGMSV-20ADA2B電機的主要技術參數是.（）A,額定轉速為3000r/minB.最高轉速為5000r/minC.帶22。增量編碼器D,帶內置DC24V制動器單元四、交流伺服的連接技術-項目四、交流伺服的連接技術任務一、掌握主回路連接技術一.伺服驅動系統(tǒng)組成參見P65、圖4-1.1o硬件蛆成=基本裝置（必須有）+選件（可以有）:基本裝置：驅動器+電機+電纜選件：主接觸器、DC電抗器、濾波器、制動電阻。連接總圖:器件及作用進線斷路器/主回路短路保護用（正規(guī)產品上必須加）；/可選用通用產品。進線主接觸器/一般需要安裝。g原因:/主回路需要單獨控制通/斷；/驅動器故障時不能加入主電源?？跒V波器：消除干擾，可以不使用；直流電抗器：抑制高次諧波，可以不使用;n制動電阻：提高制動能力，根據需要選用。二、主回路連接:主回路/主電源：產生驅動器的直流母線電壓;/控制電源：產生驅動器內部控制電壓。連接要點/主電源連接到L1/L2/L3；/控制電源連接到L1C/L2C；/電機連接到U/V/W；/主電源通過主接觸器控制；/先加控制電源，再加主電源；驅動器故障觸點應串聯(lián)到主接觸器通斷控制回路。典型電路（參見P67,圖4-1.3）1. 驅動器故障時，主電源不能加入；2. 故障觸點斷開時.可斷開主電源、保留控制電源。想_想:為什么要這樣?:輸入要求/AC200V：額定AC200/230V+10%-15%200V-15%=170V；230V+10%=253V：.AC200V的輸入范圍為：AC170-253V/AC400V：額定380/480V+10%-15%380V-15%=323V；480V+10%=528V；AC400V的輸入范圍為：AC325528V-頻率用戶改變不了,不要考慮。s故障觸點只能驅動DC30V/50mA,所以，要加中間繼電器。三、元器件選擇斷路器額定電流計算方法：/e=（1.5-2）Se/1.732Uele:斷路器赧定電流（A）:Se：驅功器輸入容星（VA）:Ue:輸入線電壓（V）；©注嬴:鑒動器容雖豐電機功率b輸入容量參見P61表3-2.L主接觸器/額定電流的計算同斷路器；/線圈電壓按控制電路的電壓要求選擇?！纠磕吃O備配套有SGDV-120A01A驅動器，試設計驅動器主回路，并選擇斷路器與主接觸器。解:1. 線路：畫上標準電路。2. 驅動器額定輸入電流計算：從表3-2.2查得，SGDV-120A01A驅動器的輸入容量為2.3kVA,斷路器的額定電流/e可計算如下：le=（1.5-2）Se/1.732Ue=9.96-13.28A斷路器與主接觸器選擇根據斷路器的額定電流系列，可選擇10A標準規(guī)格，如DZ47-63/3P-10A等。根據接觸器的額定電流系列，可選擇12A標準規(guī)格，如CJX1-12/22等。©練一練:1. 驅動器主回路安裝斷路器的目的是（A.控制驅動器啟停B.控制主電源通斷C.主回路短路保護D.主回路欠壓保護驅動器主回路安裝接觸器的目的是（）A.控制驅動器啟停B.控制主電源通斷C.主回路短路保護D.主回路欠壓保護2. 以下對驅動器主電源、控制電源的控制要求描述正確的是（）A.控制電源先加入B.主電源通斷用故障觸點控制C.主電源先加入D.控制電源通斷用故障觸點控制3. 額定電壓為3-AC200/230V的驅動器，其輸入電壓允許的范圖為（A.200-230VB.170264VC.180264VD.170253V額定電壓為3AC380/480V的婪動器，其輸入電壓允許的范圍為（）A.380480VB.323552VC.323528VD.342528V以下對驟動器故障觸點使用描述正確的是（）A.只能連接直流負載B.不能超過DC50mAC.應串聯(lián)到主接觸器線圈回路D.正常時接通綜合訓練:7,假設某數控車床況套的X軸伺服電機為SGMSV-10ADA、Z軸伺服電機為SGMSV-20ADA。試：（1）選擇X、Z軸的伺服驟動器型號；（2）設計驅動器的主回路電路草圖；（3）選擇斷路器與主接觸器"任務二、掌握控制回路連接技術©怛_想：電機的控制有何要求?/需要向電機提供電能。B主回路（交直交變流）。/能夠控制電機運行。B外部提供控制信號，一般為開關量輸入（觸點），稱DI信號（DataInputs）./能夠檢查膽動器狀態(tài).g輸出運行狀態(tài)信號，一般為開關量輸出（觸點），稱D。信號（DataOutputs）/能夠改變電機轉速、位置。=外部提供脈沖信號，稱給定信號。/能夠檢測實際速度、位置。&輸入速度位置測量信號，稱反饋信號。一、DI/DO信號與連接1.DI信號與連接一常用的DI信號：C伺服使能（S-ON）連接站：出廠設定為CN1S0（可以改變）作用：控制輸出，信號ON,逆變管開放，電機通電。正/反轉禁止（*P-OT/*N-OT）連接端：出廠設定為CN142/43（可以改變）作用：禁止某一方向的運動，可用于超程控制。信號名稱前的".代表常閉輸入,即:正常時應ON；輸入OFF時,禁止正J反轉。/DI信號應連接到CN1-40-46；/信號功能只能在驅動器規(guī)定的范圍內選擇，但可.以不使用。/連接揣連接什么信號.可通過參數的設定選擇.稱為“多功能DI”。:DI信號的連接刀對輸入的要求：/可以是觸點或電子觸點（晶體管輸出）；/驅動能力：DC24V/50mA；/工作電流：715mA;/信號狀態(tài)：，3.5mA,ON；<1.5mA,OFF。輸入觸點連接DI信號，可以根據妾求選擇或不連公共輸入驅動電源，必須連接DC24V輸入。芬一剪:/信號ON時，輸入的電流為大?/觸點的接觸電阻最大不能超過多少?=參考答案:(1) lON=(24-0.5)/3.3=7.12(mA)保證信號ON最大允許的電阻:氏皿=(24-0.5)/3.5=6.7(kQ)觸點最大接觸電阻:R=6.7-3.3=3.4(kQ)n電子觸點的連接+24V連接DI信號，可以根據要求選擇或不連公共輸入驅動電源，必須連援DC24V輸入-1J可直接連接NPN集電極開路輸出信號.n卜部電4IIII2.DO信號與連接常用DO信號刀報警(ALM)連接端：出廠設定為CN1-31/32(可以改變)作用：驅動器故障時輸出OFF；正常輸出ON.準備好(S-RDY)連接端：出廠設定為CN1-29/30(可以改變)作用：驅動器正常時瑜出ON,報警或初始化時輸出OFF。定位完成(CONI)連接端：出廠設定為CN1-25/26(可以改變)作用：位丑到達允差范圍時ON,運動或位丑未到達肘OFF。:了解三者的大致區(qū)別，相同點/調速照理相同，都通過變頻實現調速；/主回路相同，都采用PWM逆變電路。A區(qū)別/控制對象不同交流伺服：專用同步電機：15kW以下；交流主軸：專用感應電機：100kW以下；變頻器：通用感應電機；最大到1000kWo,性能區(qū)別很大（將在后期課中介紹）/用途不同（將在后期課中介紹）常用伺服驅動品牌本課程的“伺服驅動''是指可獨立使用的通用型伺服耍動器。國產數控配套的都是通用伺服。FANUC、SIEMENS數控配套的是專用伺服。日本安川（YASKAWA）:£11系列（廣泛使用）、EV系列（最新）三菱：MR7系列（常用）、FR73系列（最新）松下：MINAS-A系列（常用）、FR-A5系列（裝新）國內KND-SD98/SD100.GSK-DA98/DAT、GS2000等。5. 常用變頻器品牌本課程的“變頻器”是指用于通用感應電機控制的通用變頻器。日本安川：CIMR-*7系列（常用）、CIMR-M000系列（是新）（*=J、V、F、G）三菱：FR-500系列（常用）、FR-*700系列（最新）（*=S、E、F、A）:歐美西門子（德）:MM420/430/44。系列（常用）旅耐德（法）：ATV系列（常用）臺灣、大陸電子產品均為日本早期的山塞產品。©練一練（不定項選擇）：_可用來實現交流電機速度控制的裝置是.（A.CNCB.PLCC.變頻器D.伺服驅動器可實現感應電機的無級調速方案是（）A.變極B.變頻C.調壓D.變轉差率1. 通用變頻器的控制對象是（）A.伺服電機B.感應電機C.直流電機D.專用電機變彼器與交流主軸驟動毒的主要區(qū)別是.（）A.調速原理B.電路結構C.控制器件D.電機©要點:一/DO信號應連接到CN1的規(guī)定端（見圖4-1.5）；/信號功能只能在驅動器規(guī)定的范圍內選擇.怛列、以不使用/連接端迎接什么信號，可通過參數的設定選擇稱為“多功能DO”。DO信號的連接輸出規(guī)格：CN1-25/26,31/32：2點，光耦獨立輸出；/CN1-37/38/39：3點，晶體管集電極開路輸出、帶公共0V指，公共端CN1-1連tSOV）。/驅動能力：光桐DC530V/50mA；晶體管輸出：DC530V/20mA。3.輸入脈沖的連接口作用：位置控制時的位肯始定輸入。連接端：起定為CNL7/8、CN1-11/12（不可改變。輸入要求：DC512V/A20mA高電平：大于3.7V；低電平：小于2.8V.連接電路：線驅動輸出、直接連接楚點R1的計算計算式：5mAWVcc-(1.5+0.5)/R1W20mAVcc=5V:R1=0.15*0.6kQVCC=12V：R1=0.5*2kQVCC=24V：R1=1.1-4.4kQ3. 電機編碼器的連接作用：位置、速度檢測信號.。連接端：專用連接器（不可改變）口輸入要求：安川串行數據總線輸入n連接電路：4. 編碼器信號輸出-作用：供給jl級控制裝m的位置、速度反饋信號.連接端：CN1-33/34.CNL35/36、CN1-19/20.輸出規(guī)格：DC5V線驅動（A/B相差分脈沖+事脈凍C）r連接電路：|上級控制器為線驅動接口上級控制器為光耦接口©練練:1. 伺服驅動器DI信號具有的特點是（）A.功能可通過參數定義B.輸入連接方式可變C.輸入電流可調D.輸入電壓可調2. 伺服驅動器D。信號具右的特點是（）A.功能可通過參數定義B.輸出連接方式可變C.輸出電流可調D.輸出形式可選3. EV驅動器DI輸入公共端的電壓為（）A.DC5VB.DC12VC.DC24VD.AC200V4. EV驅動器D。輸出的形式有（）A.繼電器觸點B.PNP集電極開路C.北耦輸出D.NPN集電極開路EV驅動器DI可宜接連接的信號為（）A.按鈕B.NPN集電極開路輸出接近開關C,繼電器觸點D.PNP集電極開路輸出接近開關5. 驅動陽對DI信號的驅動能力要求為（）A.DC30V/20mAB.DC30V/50mAC.DC24V/20mAD.DC24V/50mA£典動器光搭輸出的驅動能力為（）A.DC30V/20mAB.DC30V/50mAC.DC24V/20mAD.DC24V/50mA6. EV驢所器品體管輸出的驪動能力為.（）A.DC30V/20mAB.DC30V/50mAC.DC24V/20mAD.DC24V/50mAEV驅動器的付置給定是否可使用PNP集電極兀路輸出的脈沖信號？如能夠，畫出其連接電路草圖。._參考答案:答：能夠。參考電路如下：能提供嘔助電流、保證頻率的信號都可用。任務三、識讀伺服系統(tǒng)工程圖本書執(zhí)行DIN40900標準，閱讀教材P83P88,回答以下問嬲:2.這個代表什燈1. 為什么要有邊柩？l0006-ldX3AgXKt3.PE代表什么？Fl7.這個是什么？10.這個有何用？6.為什么這樣而8.這些數字何用？電流不能調節(jié)，只能短路保護電流可調節(jié)，能保護短路、過栽許用元器件上的標志代替線號由線號的使用與說與:線號：為了便于連接、檢查所做的標記?；疽笕缦拢?導線上的同一連接點不論連接多少條線，都只能使用同一個編號。,不同的連接點，不允許使用相同編號。/除了直接與電源進線的導線編號為nL1/nL2/nL3、直流電源為nL+/nL子卜，其余可自由。,對能夠清晰反映連接關系的導線，可不使用線號（見圖）.11.總開關Q1接通后，哪些部分被直接通電？需要KM10接通后加入.KM1接通條件:1. 芻停S1未按下變頻器無故障2. X/Z軸未超程斷路器未動作用啟動按|鈕S2核通|主接觸器|輸入信號:輸出信號:1. 指令脈沖；1.零脈沖；2伺服°N。2.報警。點:CNC和SV的UM信號互連1個控制裝置的輸出可以、井只能作為另一控制裝苴輸入，反之亦然。1. 必須保注I/O信號能夠形成電流網路.2. 零所器報警時，CNC必須停止。零動器的報居輸出,作為CNC報蚩輸入。3. CNC沒有準苗好，驪動器不能工作。bCNC的準備好信號,作為零的器伺服使舟館號.4. CNC需要執(zhí)行回參考點操作.«受動器的等脈沖信號需要輸出到CNC.標準電纜連接簡單,但沒有通過燮動器報警信號互領主接去器,可靠性存在一定的隱崽!驅動器報警信號連接CNC輸入0V線必須互連，才能使CNC輸入電流形成回路!11fiv#備M4*aAlC©：00T2G1發(fā)"GB-Cf.UP5i*>G215<3g'1AC；DCn1：.JV4/gTB2U4位<k«lUCrxxx7/*«tc»caoM*A4*»s孰動器SON信號連接孰動器SON信號連接驅動器零脈沖信號連接|驟動器輸出|£=>|CNC輸入線驅動輸出必須成對連接！|保證輸入驅動電波足夠!明細表編寫要包括產品的全部信息。EXP1-90S士tr<*<»:232。>外舛件明細表一sHi/標題欄類別，一般分如下三類:基本件：企業(yè)生產、制造的零部件（注明圖紙的名稱）；標準件：批量采購的通用零件，如；等桂、螺母、給圈、接頭等；外購件：需要專采購的零部件.組囹身抽所總床主pfooOso1290:電氣等.內容欄圖號：基本件：圖紙編羅標準件：國標編號外購件：弋號I圖紙或器I圖紙通件的徹醴噂詳細型號I圖紙的張數或§8件數量參數、生產廠家等附加說明單元五、交流伺服的調試與維修-項目五、交流伺服的調試與維修任務1、熟悉驅動器的功能與參數驅動器結構與控制模式驅動器功能/位置控制（基本功能，包含速度、轉矩控制）,速度控制（無位置控制，包含轉矩控制）；/轉矩控制（無位置、速度控制，獨立用）驅動器結構/主回路通用；,控制回路為位置、速度、轉矩三閉環(huán)結構；/內環(huán)可以獨立使用。M器結構,參見P94、圖5E戾耘速度控制轉矩控制控制模式選擇守利用驅動器參數PnOOO.1進行選擇。常用：PnOOO.1=0：速度控制1無級調速，速度給定為模擬電壓。PnOOO.1=1：位置控制E給定為位置脈沖輸入。PnOOO.1=2：轉矩控制給定為模擬電壓。PnOOO.1=3：速度控制2有級調速，速度大小由驅動器參數設定、通過DI信號輸入選擇，最多8級。n參數分類/功能型用來設定驅動器控制功能。,數值型用來設定驅動器控制數據。參數顯示5只、8段數碼管，見右圖。/參數號顯示參數號Pn：參數二T/參數值顯示（數值型）11IJ1-HJ.niu1.nruLinJunu十進制，直接顯示數值，如Pn100=40.0./參數值顯示（功能型）pn.oLPn*.1Pn.2Pn*.34字節(jié)、16進制，按字節(jié)顯示，顯示0F。表示方法：PnOOO.1=A.二.位置控制及設定碩件連接的基本要求/主回路：按照圖紙規(guī)定連接：原理腫73圖4-1.7；實例見P85/86圖右3.3泠3.4；,電機與編碼器：按照規(guī)定連接；'參見P85/86圖33.3/4-3.4；/位置給定脈沖輸入：連接到上級控制器；。參見P85/86圖4-3.3/4-3.L/DI/DO信號：DI信號：一般需要考慮伺服ON（S-ON）、正轉禁止（*P-OT）、反轉禁止（*NOT）。DO信號：般需要考虛報警（ALM）、準備好（S-RDY）.1. 基本參數的設定DI信號定義根據P104表牛1.2確定輸入連接端和極性。©想想:P85/86圖433/4-3.4所示的數控車床使用了哪些DI信號？參數如何設定？參考答案:/使用了S-ON，連接端為CN1-40.設定Pn50A.l=0（輸入,從CN1V0輸入）./，P9T/*N-OT沒有使用,但驅動縫求正常時應ON.©方法:直接取消D助能，設定:Pn50A.3=8（總是能正轉）、Pn50B.0=8（總是能反轉）。解決開機報警Pot、Not的基本方法!:DO信號定義根據P105好1.4確定輸出連接端和極性。Q想一想:P85/86圖433/4-3.4所示的數扇|使用了哪些DO信號?參瀕何設定？，參考答案:/使用了ALM，連接端為CN1-31/32問題：P105表5-1.4中沒有ALM的設定方法？原因:連接端CN1-31/32內部規(guī)定為ALM輸出，不要輕易改變，正常使用不需要定義！控制模式選擇參數PnOOO.1設定，位置控制PnOOO.1=1。:位置脈沖類型選擇用參數Pn200.0的設定選擇，見P102o。Pn200.。常用設定轉向可通過參數PnOOO.O改變（不重要）Pn200.0=0：脈沖+方向5曲加nnnnn正啊SIGN(CN1im«CN(CN1IVUJPn200.0=：2：A/B兩相90°差分脈沖trrRMBIIl：irl_TL_TFLCKCT(1?<)1IUGNtCNIIVV>L給定3.電子齒輪比計算基本概念比較器十，；控制量調尚con反饃閉環(huán)控制基本要求（十分重要!）:輸入1脈沖、移動（輸出）k單位、反饋1脈沖。電機內置編碼器的脈沖數固定，實際系統(tǒng)中很難保證上述要求。需要用電子齒輪比參數,匹配輸入/反飼脈沖。電子齒輪比及計算劃子齒輪比：在脈中輻I入支路增加計聳環(huán)節(jié)，使電機f所對應的內部指令脈;中和編碼器反饋脈沖一致.比較器輸出con-擰制器outk_反反給定.電子齒輪比電機1轉的反饋脈;中數：Pf（編碼器輸出，不能改變）如：絲杠導程=，；上級控制器的位置分辨率=扃則：電機1轉所對應的輸入脈;中50匹碾求：（翊）x（N/M）=P,如：（N/M）=P,x6/?二、交流調速系統(tǒng)的性能與比較技術指標技術指標：衡量產品內在質量與性能的參數。調速范圍系統(tǒng)在一定負載下實際可達到的最高轉速與最低轉速之比（或比值）.變彼器：最大輸出轉矩大于120550%（三菱）或：連續(xù)輸出轉矩大于50-60%（安川）/一定負載#額定負栽，變頻器只有在額定轉速的點上才能輸出額定轉矩和功率。/調頻范圍尹調速范圍，不能帶負栽的調速無意義.【例1】三$FR-A500系列變頻器的輸入頻率范圍為0.01-400Hz（輸入分禱率為0.01Hz）；V/f調速時的最小輸出頻率為0.5Hz,最大輸出頻率為120Hz,啟司狡率為6Hz,啟動轉矩為120%Me,問：該變狡矗的調頻范圍和實際調速范圍各為多少？分析&說明:輸入頻率范圍：是變頻器輸入電路（A/D轉換器）能分辨的輸入范圖.輸入彼率范ffl=A/D轉換精度本例：輸入范圈40000（16缶A/D轉換，2仲=65536）:輸出頻率范圍：是變頻器能夠輸出（控制電機）的頻率范圍.輸出頻率范圖=調頻范圈本例：調頻范R=120:0.5=240啟動狡率：是變彼器能帽輸出啟動轉矩的最低彼率。啟動彼率=計算調速范圈的諼小狡率（轉速）:啟動轉矩：啟動時（調速范圍內）允許施加的最L負載轉矩.啟動轉矩=調速范圍內的最大電機轉矩本例：調速范圖=120:6=20。誦俗理解:輸入分辨率：變彼器的彼率顯示精座。低十分辨率的輸入不能顯示.最小輸出彼率：變彼器的彼率控制精度。低于最小輸出彼率的狡率不能輸出.啟動殖率：能實際驅動負載的最低殖率。低于啟動殖率的輸出不能帶負載。:調速精度變頻器控制4極（2對磁極）標準電機時，在額定負載F所產生的轉速降與畿定轉速之比（百分率）-（空載轉速滿教轉速）j,定轉速JX1OO%/采用閉環(huán)控制時，變頻器調速精度一般可以提高10倍./計算交流主軸、交流伺服的調速精度，式中的額定轉速應為最高轉速?！纠磕硵悼剀嚧驳腦袖導程為6mm,Z袖導程為10mm,CNC分辨率為0.001mm,電機內營編碼88為220P/r,n/M可計算如下：電機1轉對應的反饋脈沖：Pf=22。=1048576X:N/M=PfWh=1048576x0.001/6=1048576/6000Z:N/M=Pfx8$/h=1048576x0.001/6=1048576/10000電子齒輪比設定rn甄菠:NPn202;MPn2O3EV甄斕g:NPn20E;MPn210（補充到P1O2）EVlHFigffi:Pn2OE=1048576（般情況）.XttflK動器：設定Pn210=6000;檢查Pn20E=1048576Ztt曲殊S:設定Pn21O=10000;檢查Pn20E=1048576三.綜合練習假設KND100數控裝逍的位苜分辨率為0.001mm,輸出.豚沖的類型為脈沖+方向；P85/86圖433/4-3.4所商紂雙公4的絲杠導程分別為6/12mm,試確再動略數.勺參考答案: DI信號定義：P50A.1=0、P5OA.3=8、P50B.0=8 DCH言號定義：不需要改變出廠設定.控制模式：PnOOO.l=1:-輸入脈沖類型：Pn200.0=0:-電子齒輪比：X軸驅動器：Pn210=6000、Pn20E=1048576Z抽驟動器：Pn210=12000、Pn20E=1048576任務24:實踐任務，對照教材,自學/自練。單元