电子课件4(电机)
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《电机控制》PPT课件(2024版)
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18
4.实验参考程序
/**************************************************************************
* 控制步进电机快速前进200步，降低速度再前进50步，再次降低速度前进5步，然后停止。
* 停止一段时间后，控制步进电机以相反的步调退回原地。
int
main (void)
{
uint32 i;
uint8 Direction=0,Speed=3;
PINSEL1 = PINSEL1 & 0x0FFFFFFF;
// 设置P0.30为GPIO功能，输入
IO0DIR = IO0DIR & 0xBFFFFFFF;
// 设置P0.21为PWM功能，通过控制PWM的占空比从而控制直流电机的速度
U
U
效t
t
8
1．PWM（Pulse Width Modulation）脉冲调宽式
一个PWM周期
20％占空比 一个PWM周期
50％占空比
2．PFM（Pulse Frequency Modulation）脉冲调频式
1个脉冲
25％占空比 2个脉冲
50％占空比
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9
1.2 控制电路--驱动部分
PINSEL1 = PINSEL1 | 0x00000400;
//设置P1.21为GPIO，输出。通过控制P1.21的电平从而控制直流电机的方向
IO1DIR = IO1DIR | (1<<21);
ZLDJ_SET(Direction,Speed);
//电机以最快速度正转
while(1)
人教版九年级物理第二十章第4节电动机课件
答案：B
图 20-4-11
5.(2021 年滨州市模拟)如图 20-4-12 所示，研究磁场对通电导 线作用的实验装置，当闭合开关，电流由 a 至 b 通过导线 ab 时， 导线 ab 向左运动，下列说法正确的是( )
图 20-4-12
A.只改变电流方向时，导线 ab 向右运动，机械能转化为电能 B.只改变磁场方向时，导线 ab 向左运动，电能转化为机械能 C.电流方向和磁场方向同时改变时，导线 ab 向左运动，电能 转化为机械能
C.保持静止
D.以上三种情况都有可能
图 20-4-10
答案：B
3.电动机中换向器的作用是( ) A.当线圈在磁场内转动时，每转动一周，换向器改变一次线 圈中的电流方向
B.当线圈在磁场中转动时，换向器可随时改变线圈中的电流 方向
C.每当线圈刚转过平衡位置时，换向器就能自动改变线圈中 的电流方向
D.没有换向器，直流电动机也可以工作 答案：C
究下列哪个装置的工作原理( ) A.发电机
B.电动机
C.通电螺线管
D.电磁继电器
图 20-4-9
答案：B
2.(2022 年徐州市)如图 20-4-10 所示，线圈通电后，受磁场力 作用将开始顺时针旋转.如果线圈是固定的，磁体可以绕线圈旋转，
则线圈通电后，磁体将( ) A.开始顺时针旋转
B.开始逆时针旋转
图 20-4-4
A.导体棒选用铝棒是因为铝棒质量小，惯性小，运动状态容 易改变，实验现象明显
B.如果滑动变阻器接入电路中的电阻较大，闭合开关后，铝 棒可能不会滑动
C.如果将电源正负接线柱对调，铝棒 AB 将向左运动 D.如果将电源正负接线柱和磁体南北极对调，铝棒将向左 运动
答案：D
电机学 第4章ppt课件
15
-0．707
0．667
0．270
0．200
0．172
0．127
17
-0．259
0．960
0．158
0．102
0．084
0．056
19
0．259
0．960
-0．205
-0．110
-0．084
-0．050
q
ν
编辑版pppt
42
图4-18 把斜槽中的导体看作
无限多根短直导体的串联
编辑版pppt
43
图4-19
73
4.8 三相交流绕组所产生的气隙磁场和相应的电抗
1.三相交流绕组所产生的气隙磁场
2.交流绕组的气隙电抗
编辑版pppt
74
1.三相交流绕组所产生的气隙磁场
编辑版pppt
75
图4-34 转子开槽时的气隙磁场
编辑版pppt
76
编辑版pppt
77
2.交流绕组的气隙电抗
编辑版pppt
78
编辑版pppt
2.削弱谐波电动势的方法
图4-17 用短距的办法
消除ν次谐波
编辑版pppt
41
表4-2 三相60°相带整数槽绕组的分布因数
2
3
4
5
6
∞
1
0．966
0．960
0．958
0．957
0．957
0．955
3
0．707
0．667
0．654
0．646
0．644
0．636
5
0．259
0．217
0．205
0．200
从左到右，根据槽电流的正、负和大小，逐步画出绕组的阶梯形磁动势曲线：
电动机PPT精品课件
定子
转子
电阻
电刷 滑环
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4.3.2 三相异步电动机的调速
三相异步电动机的转速：
n
(1
s)no
(1
s)
60 f1 p
1．变极调速
通过改变电动机的定子绕组所形成的磁 极对数p来调速。因磁极对数只能是按1、 2、3、…、的规律变化，所以用这种方 法调速，电动机的转速不能连续、平滑 地进行调节。
电动机停车时将三相电源中的任意两相对调， 使电动机产生的旋转磁场改变方向，电磁转矩 方向也随之改变，成为制动转矩。 注意：当电动机转速接近为零时，要及时断开 电源防止电动机反转。 特点：简单，制动效果好，但由于反接时旋转 磁场与转子间的相对运动加快，因而电流较大 。对于功率较大的电动机制动时必须在定子电 路（鼠笼式）或转子电路（绕线式）中接入电 阻，用以限制电流。
Φ
n0 × n>n0
n
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4.4 三相异步电动机的 选择与使用
4.4.1 三相异步电动机的铭牌
型 号 Y132M-4 电 压 380V 转 速 1440r/min
年月
三相异步电动机 功 率 7.5kW 电 流 15.4A 绝缘等级 B 日 编号
频 率 50Hz 接法Δ 工作方式 连续
××电机厂
TN
T2
9550 PN nN
式中PN是电动机的额定功率，单位 为kW；nN是电动机的额定转速，单位是 r/min。
跳转到第一页
例：有两台功率都为 PN 7.5 kW 的三相异步电动机， 一台 U N 380 V 、 n N 962 r/min ，另一台U N 380 V 、 nN 1450 r/min ，求两台电动机的额定转矩。
电机与电气控制技术(第五版)课件第4章
本章主要介绍直流电动机、直线电动机、伺服电动机、步进电动机、测速发 电机和微型同步电动机。
第一节 直流电动机1
直流电动机是指输入直流电能输出机械能的旋转机械。 直流电动机由于具有调速性能好、起动转矩大的优点曾被广泛使用 过，但它的结构较复杂、使用维护较麻烦，已基本上被交流电动机取代。 一、直流电动机的工作原理 直流电动机是依据载流导体在磁场中受力而旋转的原理制造的。通 常磁场固定不动，而导体做成可在磁场中绕中心轴OO，旋转，如图4-1中 线圈abcd。为了使线圈abcd在不同的磁场位置下按同一方向旋转，采用 了电刷和换向器结构。但也正是这个电刷和换向器结构，使直流电动机 的结构变得复杂，成了它的致命所在。
第四节 测速发电机2
二、直流测速发电机 1．直流测速发电机的结构及工
作原理 直流测速发电机是一种用来测
量转速的小型直流发电机，在自动 控制系统中作反馈元件，外型如图 4-29。结构上与普通小微型直流发 电机相同，通常是两极电机，分为 他励式和永磁式两种。
第四节 测速发电机3
直流测速发电机的工作原理是在永久磁铁产生的恒定磁场中，电枢以转
第四节 测速发电机1 一、概述 测速发电机在自动控制系统中作检测元件，可以将电动机轴上的机 械转速转换为电压信号输出。输出电压的大小与发电机的转速成正比。 输出电压的极性反映电动机的旋转方向。测速发电机有交、直流两种形 式。 自动控制系统要求测速发电机的输出电压必须精确、迅速且与转速 成正比。测速发电机主要用于作测速元件、阻尼元件、解算元件。
步进电动机的种类很多，按运动方式可分旋转型和直线型。旋转型又可 分感应式、永磁式和混合式等。感应式步进电动机的转子上没有绕组，依靠变 化的磁阻生成磁阻转矩工作。永磁式步进电动机的转子上有磁极，依靠电磁 转矩工作。感应式步进电动机是目前应用最为广泛的步进电动机。
第一节 直流电动机1
直流电动机是指输入直流电能输出机械能的旋转机械。 直流电动机由于具有调速性能好、起动转矩大的优点曾被广泛使用 过，但它的结构较复杂、使用维护较麻烦，已基本上被交流电动机取代。 一、直流电动机的工作原理 直流电动机是依据载流导体在磁场中受力而旋转的原理制造的。通 常磁场固定不动，而导体做成可在磁场中绕中心轴OO，旋转，如图4-1中 线圈abcd。为了使线圈abcd在不同的磁场位置下按同一方向旋转，采用 了电刷和换向器结构。但也正是这个电刷和换向器结构，使直流电动机 的结构变得复杂，成了它的致命所在。
第四节 测速发电机2
二、直流测速发电机 1．直流测速发电机的结构及工
作原理 直流测速发电机是一种用来测
量转速的小型直流发电机，在自动 控制系统中作反馈元件，外型如图 4-29。结构上与普通小微型直流发 电机相同，通常是两极电机，分为 他励式和永磁式两种。
第四节 测速发电机3
直流测速发电机的工作原理是在永久磁铁产生的恒定磁场中，电枢以转
第四节 测速发电机1 一、概述 测速发电机在自动控制系统中作检测元件，可以将电动机轴上的机 械转速转换为电压信号输出。输出电压的大小与发电机的转速成正比。 输出电压的极性反映电动机的旋转方向。测速发电机有交、直流两种形 式。 自动控制系统要求测速发电机的输出电压必须精确、迅速且与转速 成正比。测速发电机主要用于作测速元件、阻尼元件、解算元件。
步进电动机的种类很多，按运动方式可分旋转型和直线型。旋转型又可 分感应式、永磁式和混合式等。感应式步进电动机的转子上没有绕组，依靠变 化的磁阻生成磁阻转矩工作。永磁式步进电动机的转子上有磁极，依靠电磁 转矩工作。感应式步进电动机是目前应用最为广泛的步进电动机。
电动机ppt课件
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34
1．在磁场中的通电导体( B )
A．一定受到磁场力的作用 B．可能受到磁场力的作用 C．一定不受磁场力的作用 D．以上说法均不正确
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35
2. 要改变直流电动机转向，可以采用( D )
A.改变电流方向，其他不变 B.改变磁场方向，其他不变 C.增大电流强度 D.同时改变电流方向和磁场方向
逆向思维——磁体能否使 通电的导线运动呢？
➢想一想，设计什么实验来验证？
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6
实验装置
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7
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8
（4）结论：
通电导体在磁场里，会受到力 的作用，受力方向与电流方向和磁 感线方向有关。
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9
结论:磁场对电流的作用
• 只改变__电___流___方__向_ 或_磁___场___方___向_通电导线受到 力的方向__改___变____,如果_同___时____改变电流方向 和磁场方向则受到力的方向____不___改_ 变
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10
（3）实验操作：
➢ 刚才我们是把一根通电导线放在磁场中， 发现它会受到力的作用，假如我们不是放 一根导线，而是把整个线圈放到磁场中又 会怎么样呢？
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11
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12
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13
线圈在磁场中的受力情况
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14
图乙:平衡位置
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36
3.下列说法正确的是( B )
A.电动机是把机械能转化为电能的机器 B.电动机是把电能转化为机械能的机器 C.直流电动机是利用线圈的转动而产生电流的 D.改变线圈中的电流方向，可以改变电动机线 圈转动的快慢
2022年人教版物理九年级《第二十章第4节电动机 》课件
典例1 现代武器中有一种新型电磁炮，它是利用电磁技术制成的一种先进 武器，具有速度快、命中率高等特点，其原理是利用磁场对通电导体有 力的作用。以以下图中与此工作原理相同的是C〔 〕
直导体 + -
触点
A 电流的热效应
B 电可以生磁
金属导轨
C
磁场对通电导 线有力的作用
D 电磁继电器
思考 实验中的直导线运动一段距离就会离开磁场，很难持续地运动。 如果把一个通电线圈放在磁场中，它又会怎样运动呢？
线圈受到的力使 它顺时针转动。
线圈由于惯性会 越过平衡位置。
线圈受到的力阻碍 线圈顺时针转动。
如果在线圈转动的后半周，不是停止给线圈供电，而是设法改变后半 周的电流方向，使线圈在后半周也获得动力，线圈不就能转得更平稳 了吗？
？
换向器
新知二 电动机的根本构造
换向器〔半环+电刷〕
定子〔磁体〕 转子〔线圈〕
A.垂直纸面向里 B．垂直纸面向外 C．沿纸面竖直向上 D．沿纸面竖直向下
7．(广州中考)矩形铜线框在某磁场中的位置如以下图，ab、bc、ed和fe 段都受到该磁场的作用力，以下哪两段受到该磁场的作用力方向相同(B )
A．ab段与bc段 B．ab段与ed段 C．ab段与fe段 D．fe段与ed段
8．(多项选择)如以下图是实验室电流表的内部结构图，处在磁场中的线圈 有电流通过时，线圈会带动指针一起偏转。线圈中电流越大，指针偏转角度 就越大。关于该现象，以下说法正确的A选D 项是( )
实际的直流电动机的转子
定子
转子
典例2 (2021·扬州中考)如图为直流电动机的工作原理图， 分析正确的选项是A〔 〕
A. 改变磁场方向可以改变线圈转动的方向
《电机学课件》PPT课件
• 难点：电磁关系，磁动势，旋转磁场。
• 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社
• 参考书：汪国梁主编《电机学》
05.12.2020
.
12
《电机学》（二）课程简介
• 课程名称： 中文名称：电机学（二） • 英文名称：Electrical Machinery （Part 2） • 教学对象：电气工程类专业、本科 • 课程定位：《电机学》是本专业的一门主要技
• 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社
•
Stephen J.Chapman, Electric Machinery
Fundamentals, McGRAW-HILL International
Editions
• 参考书：汪国梁主编《电机学》 返回
05.12.2020
.
15
变压器图片、图形、动画
变压器的空载运行 变压器运行特性 三绕组变压器 三绕组变压器向量图 变压器外特性 TR三次谐波磁通路径 YYN变压器组中性点浮动 三相变压器组铁芯磁通波形 相量图
变压器参数测定 变压器暂态运行 自耦变压器 互感器 对称分量合成 变压器并联运行 T形电路 三相变压器
05.12.2020
术基础课，定位为：
* 电气工程的基础 * 电力系统的核心
• 课程特点：课程特点是概念多、理论性强，与 工程联系密切。
05.12.2020
.
13
《电机学》（二）课程简介
主要内容：本课程主要讲述：同步电机的结构， 工作原理、运行等到方面的内容。具体为：
❖同步电机的基本理论与运行特性 ❖同步发电机在大电网上运行 ❖同步发电机不对称运行 ❖同步发电机的突然短路。
• 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社
• 参考书：汪国梁主编《电机学》
05.12.2020
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12
《电机学》（二）课程简介
• 课程名称： 中文名称：电机学（二） • 英文名称：Electrical Machinery （Part 2） • 教学对象：电气工程类专业、本科 • 课程定位：《电机学》是本专业的一门主要技
• 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社
•
Stephen J.Chapman, Electric Machinery
Fundamentals, McGRAW-HILL International
Editions
• 参考书：汪国梁主编《电机学》 返回
05.12.2020
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变压器图片、图形、动画
变压器的空载运行 变压器运行特性 三绕组变压器 三绕组变压器向量图 变压器外特性 TR三次谐波磁通路径 YYN变压器组中性点浮动 三相变压器组铁芯磁通波形 相量图
变压器参数测定 变压器暂态运行 自耦变压器 互感器 对称分量合成 变压器并联运行 T形电路 三相变压器
05.12.2020
术基础课，定位为：
* 电气工程的基础 * 电力系统的核心
• 课程特点：课程特点是概念多、理论性强，与 工程联系密切。
05.12.2020
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《电机学》（二）课程简介
主要内容：本课程主要讲述：同步电机的结构， 工作原理、运行等到方面的内容。具体为：
❖同步电机的基本理论与运行特性 ❖同步发电机在大电网上运行 ❖同步发电机不对称运行 ❖同步发电机的突然短路。
电机学基础知识PPT课件
2021年5月27日星期四
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电机与电力拖动的发展概况
2．电力拖动的发展概况 最初电动机拖动代替了蒸汽或水力的拖动； 当时电动机拖动生产机械的方式是通过天轴来实
现的，称为“成组拖动”。 即由一台电动机拖动一组生产机械，从电动机到
各种生产机械的能量传送以及在各生产机械之间的能 量分配完全用机械的方式，靠天轴及机械传动来实现。
2021年5月27日星期四
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电机与电力拖动的发展概况
随着自动控制系统和计算机装置的发展，在一般旋 转电机的理论基础上，又发展了许多种可靠性，高 精度、快速响应的控制电机，成为电机学科的一个 独立的分支。
我国的电机工业在建国以来发生了巨大的变化。现 在已建立了自己的工业体系，有统一的国家标准、 统一的电机、变压器系列，能生产成套的大、小型 火力和水力发电设备，基本上能生产满足国民经济 生产需要的各种电机。
2021年5月27日星期四
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电机与电力拖动的发展概况
二、按运动方式及电源性质分类
静止电机-----------------变压器
电机
直流发电机 直流电机
直流电动机
旋转电机
异步电机 异步电动机
交流电机
异步发电机
同步发电机 同步电机
同步电动机
控制电机
2021年5月27日星期四
2
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1.2.1 磁场的基本物理量 一、磁感应强度
磁感应强度B
表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量。
磁感应强度B的方向
与电流的方向之间符合右手螺旋定则。
磁感应强度B的大小
B
F Il
《电机与电力拖动》课件 (4)
02 相位控制：保持控制电压的幅 值不变，仅改变控制电压与励 磁电压间的相位差。
03 幅相控制：同时改变控制电压 的幅值和相位。
4．应用举例
任
图中所示为自动测温系统原理框图。交流伺服电动机在自动测温系统
务 三
中作为执行元件，由偏差电压DU 控制，用于驱动显示盘指针和电位计的
滑动触头。热电偶将被测温度转换为电压信号U1，U1作为系统的输入信号
认
度越高。
识 步
三相双三拍运行
进
电
机
二、步进电机分类及用途
1．磁阻式步进电机
任
务 二
在实际应用中，要
求步进电机的步距角很
认 识
小，以满足精度的要求。
步
最常用的一种小步距角
进
的三相磁阻式步进电机
电 机
的结构如图所示。转子
上均匀分布40个小齿，
定子每个极面上也有5
个小齿。定、转子小齿 的齿距必须相等。
电
要阻碍原磁通的变化，从而削弱
动 机
了原磁场，使短路环罩住的这部 分合成磁通较疏；在短路环未罩
的部分，无短路环作用削弱磁场，
磁通较密。整个磁极的磁场中心
线偏离几何中心线，位于磁极的
左端，如图所示。
任 务 一
认
识
在励磁绕组中的
单
电流从a变化到b这段
相 异 步
时间内，由于电流变 化缓慢，短路环中感
电
应电流的产生对原磁
单
电动机定子绕组的右侧
相 异 步
流入、左侧流出，产生 的磁场方向发生了变化，
电
如图（c）所示，磁场的
动 机
大小仍随通入电流的大 小而变化。
任 2．两相绕组旋转磁场的产生
03 幅相控制：同时改变控制电压 的幅值和相位。
4．应用举例
任
图中所示为自动测温系统原理框图。交流伺服电动机在自动测温系统
务 三
中作为执行元件，由偏差电压DU 控制，用于驱动显示盘指针和电位计的
滑动触头。热电偶将被测温度转换为电压信号U1，U1作为系统的输入信号
认
度越高。
识 步
三相双三拍运行
进
电
机
二、步进电机分类及用途
1．磁阻式步进电机
任
务 二
在实际应用中，要
求步进电机的步距角很
认 识
小，以满足精度的要求。
步
最常用的一种小步距角
进
的三相磁阻式步进电机
电 机
的结构如图所示。转子
上均匀分布40个小齿，
定子每个极面上也有5
个小齿。定、转子小齿 的齿距必须相等。
电
要阻碍原磁通的变化，从而削弱
动 机
了原磁场，使短路环罩住的这部 分合成磁通较疏；在短路环未罩
的部分，无短路环作用削弱磁场，
磁通较密。整个磁极的磁场中心
线偏离几何中心线，位于磁极的
左端，如图所示。
任 务 一
认
识
在励磁绕组中的
单
电流从a变化到b这段
相 异 步
时间内，由于电流变 化缓慢，短路环中感
电
应电流的产生对原磁
单
电动机定子绕组的右侧
相 异 步
流入、左侧流出，产生 的磁场方向发生了变化，
电
如图（c）所示，磁场的
动 机
大小仍随通入电流的大 小而变化。
任 2．两相绕组旋转磁场的产生
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步进电机的相数指电机内部的线圈组 数，目前常用的有二相、三相、四相步进电 机。电机相数不同，其步距角也不同。
三相的为0.75°/1.5° 四相的为0.9°(半步)/1.8°(一步) 转360度需要走200步（拍）
A-D四相电机: 四拍运行（每次一拍）方式： AB-BC-CD-DA-AB 八拍运行（每次半拍）方式： A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A
1）设计要求 光强前进快 光弱前进慢
2）设计框图
3）电路分析
直流电机的应用--玩具车控制设计2
1）设计要求 光敏电阻阻值小于0.9M时,电动车前进； 光敏电阻阻值大于0.9M小于1.9M时电动车 后退； 光敏电阻阻值大于1.9M时电动车停车。
2）设计框图
3）检测电路分析
4）驱动电路分析
直流电机两极所加电压翻转，电机反转，控 制电动车的前进、后退。电机转动所需电流较 大，TTL电平不能直接驱动电机转动。TTL电路 与 电机需要配备驱动电路。
第四讲 动作执行器件--电机
一. 直流电机 二. 步进电机 三. 伺服电机
一.直流电机
电机是将电能变换成机械能的装置。 直流电机能将直流电能转换为机械能。 电机接上电源时，产生回转力，传输到轴 上，使轴带动的物体旋转。
A—正 A—负
B —负 B —正
顺时针转 逆时针转
直流电机的应用--玩具车控制设计1
栏杆起落转72°，72°/ 0.9°=80
步进电机的应用--电动栏杆控制器设计
1）设计要求 来车手动起杆72°，车走后手动落杆。 2）设计框图
3）驱动电路分析
TTL电平不能直接驱动步进电机转动，需 要经过驱动电路转换后才能接到步进电机上
SN75452驱动芯片
高耐压、大电流达林顿阵列ULN2003
防盗门报警器设计
当门关上,警铃不响。开门,警铃响。
4 应 用 -防 盗 门 报 警 器
ORG AJMP ORG START: JB CLR CLR AJMP KM： SETB SETB AJMP
0000H START 0030H P2.1,KM P1.0 P1.6 START P1.0 P1.6 START
4）四相八拍控制相序分析
01H 03H 02H 06H 04H 0CH 08H 09H
DCBA 0001 0011 0010 0110 0100 1100 1000 1001
A AB B BC C CD D DA
三. 伺服电机
伺服电机可 将电压信号转化为 转矩和转速以驱动 控制对象。电机接 收到 1个
课堂讨论
1.生活中的什么产品中使用了直流电机、 步进电机、伺服电机？ 2.洗衣机、豆浆机使用单相交流异步电机，
查找交流电机与直流电机的区别。
BTL 功率 放大 电路 H桥
AB=10 AB=01 AB=00或11 电机正转，车前行 电机反转，车后退 刹车
5）控制电路分析
单向控制:快跑/慢跑/停车 双向控制:前进/倒退/停车
如何完成调速？
二.步进电机
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移的 开环控制元件。给电机加一个脉冲信号，电机则 转过一个步距角。