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高等学校教师试讲

讲稿

自动控制元件及线路

2018-2019年春季学期

学 院： 授课班级： 主讲教师： 课程学时：

电气工程学院 自动化专业

32学时

《自动控制元件及线路》教案及讲义

无刷直流电动机结构及工作原理 课时安排 教学目的 及要求 教学重点 教学难点 教学环节 复习 导入 举例 讲授 T1T2T3-PS+YA45分钟 1. 掌握无刷直流电动机的结构； 教学方法 讲授法 2. 掌握无刷直流电动机的工作原理。 1. 位置传感器、霍尔传感器的工作原理。 2. 无刷直流电动机的工作原理。 1. 两极四相霍尔电机的工作原理。 问题背景： 直流电动机与交流电动机的优点与缺点： 直流电动机 交流电动机 分析问题： （1）直流电动机和交流电动机受限制的原因是什么？ （2）如何改进电动机避免以上的问题？ 解决方案： 用电子开关电路和位置传感器代替电刷和换向器，具有直流电动机的优点，力矩大，控制容易，同时又没有电刷带来的火花与摩擦。 直流电源电子电路电动机本体优点 机械特性好，易控制 结构简单，无换向 缺点 有电刷，使用受限 调速性能差 无刷直流电动机的结构：（1）电动机本体；（2）位置传感器；（3）电子控制与开关电路。其中，电枢绕组放在定子上，磁极放在转子上。 位置传感器ZNUCSBX 教学 重点 教学 难点 总结 分析 位置传感器测量转子的位置，使各晶体管在转子的适当位置导通和截止，从而控制各绕组的电流随着转子位置的改变而按一定的顺序换流，保证每个磁极下电流方向不变，实现没有电刷的无接触式换向。 位置传感器的种类：（1）霍尔元件，位置测量精度低，但结构简单，价格低。（2）以旋转变压器、光电码盘为代表的通用角位移传感器，位置测量精度高，但结构复杂，价格高。 两极四相霍尔电机工作原理：电机转子为2极永磁转子，定子上有4相绕组，接成星形。定子一相通电形成两个磁极。4相绕组分别由4个晶体管控制，2个霍尔元件H1，H2相隔90?电角安装在定子绕组W1、W2轴线上。霍尔元件已接通电流，只要有磁场，就有信号输出。 H1+x1T1x2y2y1Ux2T2W4NW1W2y2H2T3SW3y1x1-T4 取W1绕组轴线为0?，顺时针方向为正。在0?附近（?45?，电角）转子的N极磁场通过霍尔元件H1,其输出x1使功率晶体管T4导通，绕组W2导通，定子产生水平向右方向的磁场。转子磁场和定子磁场之间产生顺时针方向的转矩T,T?ksin?，?是两磁场轴线夹角。转子顺时针转动，此转矩作用空间为?45?~+45?。转子N极到达90?附近（90??45?）时，H2开始工作。 电机中各元件工作状况表 转子位置 霍尔元件 导通管 导通相 定子磁场轴线 ?45? 45? 135? 225? 315? H1 T4 W2 90? H2 T2 W3 180? H1 T3 W4 270? H2 T1 W1 360? 本节思考题 无刷直流电动机与普通直流电动机有什么不同之处？ 参考书目 《自动控制元件及线路》梅晓榕，柏桂珍，张卯瑞编著，科学出版社，2013年