变频器、步进/伺服驱动系统的应用与维修

本书采用双色图解的形式，系统讲解了变频器、步进/伺服驱动系统的相关知识，主要内容包括：变频器的分类、结构、原理与控制方式，变频器的功能应用、控制系统的安装与接线，变频器系统的维修；步进电机的分类、结构、特点、工作原理、计算与选择，步进电机驱动器的分类、电路结构、接口连接与选择，步进系统的维修；伺服电机的分类、特点、原理、控制方式，伺服驱动器的特点、接口与连接，伺服系统的应用与维修等。
全书内容丰富实用，讲解循序渐进，图解直观易懂，附赠重点知识讲解视频，手机扫码即可观看，使学习更轻松、更高效。
本书非常适合电工、自动控制技术人员自学使用，也可用作职业院校、培训学校中相关专业的教材及参考书。

变频、步进、伺服是自动控制领域常见的三大控制方式，随着智能制造和工业机器人技术的发展，这三种技术的应用越来越广泛。为了帮助读者快速、轻松、系统地掌握变频器系统、步进系统、伺服系统的相关知识与技能，我们特编写了本书。
本书共分11章，分别对变频器、变频器控制系统、变频器系统的维修，步进电机、步进驱动器、步进控制系统、步进系统的维修，伺服电机、伺服驱动器、伺服系统的应用、伺服系统的维修等内容进行了介绍。
本书的特点如下：
① 实用性——从实践的角度出发，讲解必要的基础理论知识，更侧重于应用技能的掌握。
② 易学性——全书多采用图文对照、表格汇总的形式进行介绍，重难点知识还配有视频讲解，便于读者学习与理解。
③ 系统性——一本书囊括了三大主流控制系统，干货满满，特别适合初学者入门学习。
本书主要由阳鸿钧编著，阳育杰、阳许倩、许秋菊、欧小宝、许四一、阳红珍、许满菊、唐许静、许小菊、阳梅开、阳苟妹等也为本书的编写做了资料整理、图表绘制等大量工作。此外，本书在编写的过程中，得到了同行、朋友及有关单位的帮助与支持，在此向他们表示衷心的感谢！
由于时间和水平有限，书中难免存在不足之处，敬请批评指正。

编著者　

第1章　变频器  001
1.1　变频器的分类与结构  002
1.1.1　变频器的分类  002
1.1.2　变频器的结构  003
1.2　变频器的原理与控制方式  005
1.2.1　变频器内部框图  005
1.2.2　变频器的原理  006
1.2.3　逆变的原理  008
1.2.4　变频器的运行控制方式  009

第2章　变频器控制系统  011
2.1　基础与常识  012
2.1.1　变频器功能与应用场合  012
2.1.2　变频器应用的连线系统  014
2.1.3　变频器主回路端子  015
2.1.4　变频器主回路电路原理  016
2.1.5　主回路输入侧接线安装断路器  017
2.1.6　主回路输入输出的连接  017
2.1.7　变频器与滤波器的安装  019
2.1.8　控制回路端子  019
2.1.9　变频器接线图  021
2.1.10　接入变频器前的电机绝缘检查  022
2.1.11　变频器输出端禁止使用电容  023
2.1.12　变频器输出端与电机间安装开关器件  024
2.1.13　变频器输出电缆的长度  024
2.1.14　制动电阻  025
2.1.15　接地线  026
2.1.16　电机电缆  027
2.1.17　变频器应用系统控制电缆  028
2.1.18　配线要求  029
2.1.19　双绞屏蔽线  030
2.1.20　电线的连接  030
2.1.21　经过金属外壳孔需要安装橡胶塞  031
2.1.22　采用端子环连接电线  032
2.1.23　PLG电缆夹接地安装  033
2.1.24　变频器BU型制动单元的连接  033
2.1.25　跳线开关  034
2.1.26　接插座  034
2.1.27　变频器面板的操作  035
2.2　变频器应用线路  039
2.2.1　变频器EM330D升降机应用线路  039
2.2.2　变频器EM330D塔式起重机回转应用线路  039
2.2.3　变频器启停控制电路  040
2.2.4　电网电源直接驱动电机的备用控制系统  040
2.2.5　PLC控制的变频器启停控制电路  042

第3章　变频器系统的维修  045
3.1　维修基础  046
3.1.1　兆欧表  046
3.1.2　兆欧表使用的注意事项  047
3.1.3　变频器绝缘的检测  048
3.2　变频器的维护  048
3.2.1　日常检验  048
3.2.2　1年期定期检验  050
3.2.3　2年期定期检验  051
3.3　变频器的维修  051
3.3.1　元件、配件的检测与判断  051
3.3.2　逆变器模块、整流桥模块的检查  052
3.3.3　变频器电源电路的检修  052
3.3.4　变频器主回路器件损坏的常用判断法  056
3.3.5　变频器控制系统的检测  056
3.3.6　主回路电压、电流、功率测定的仪器类型  057
3.3.7　变频器故障代码维修法  059
3.3.8　过流现象的维修  079
3.3.9　过压现象的维修  081
3.3.10　欠压现象的维修  082
3.3.11　变频器过载现象的维修  082
3.3.12　电机过载现象的维修  082
3.3.13　散热器过热的维修  082
3.3.14　EEPROM读写故障  085
3.4　维修IC速查  086
3.4.1　6N139光耦合IC  086
3.4.2　74HC273触发IC  086
3.4.3　A7840光耦IC  087
3.4.4　AT24C16A存储IC  088
3.4.5　LF353运算放大IC  089
3.4.6　UC3844电流模式控制IC  089

第4章　步进电机  093
4.1　基础  094
4.1.1　普通电机的结构  094
4.1.2　步进电机的特点、类型  094
4.1.3　步进电机的构造  096
4.1.4　三种步进电机的构造特点  098
4.1.5　步进电机的出轴  098
4.1.6　步进电机的主要参数  099
4.1.7　步进电机型号识读  100
4.1.8　步进电机引线方式与标志  101
4.1.9　步进电机接线的类型  101
4.1.10　步进电机4线为同一相的方法  101
4.1.11　电机接线插座  102
4.2　工作原理  102
4.2.1　相、单、双、拍的含义  102
4.2.2　三相单三拍工作原理（以4转子齿为例）  103
4.2.3　三相单三拍工作原理（以2转子齿为例）  103
4.2.4　三相单三拍的特点（以4转子齿为例）  104
4.2.5　三相单双六拍工作原理（以4转子齿为例）  104
4.2.6　三相单双六拍工作原理（以2转子齿为例）  106
4.2.7　三相单双六拍的特点（以4转子齿为例）  107
4.2.8　三相双三拍工作原理（以4转子齿为例）  107
4.2.9　步进电机转子齿与定子齿的错位  107
4.2.10　小步距步进电机的应用  108
4.3　计算与选择  108
4.3.1　步进电机步距角的计算  108
4.3.2　步进电机转速的计算  109
4.3.3　步进电机的选择  110

第5章　步进电机驱动器  113
5.1　基础  114
5.1.1　步进电机的驱动方式  114
5.1.2　步进电机驱动器的分类  114
5.1.3　步进电机驱动器的结构  115
5.1.4　步进电机驱动器电路结构  116
5.2　连接、接口与选择  118
5.2.1　端口与接线  118
5.2.2　三相步进电机驱动器控制信号类型  120
5.2.3　三相步进电机驱动器与电机的连接  121
5.2.4　步进电机驱动器的选择  122
5.3　应用注意事项与故障信息  122
5.3.1　应用注意事项  122
5.3.2　步进电机驱动器SJ-3M16R8AC报警信息  123
5.3.3　步进电机驱动器DN2860MH-B1报警信息  124
5.3.4　步进电机驱动器FSD2204报警信息  124

第6章　步进电机控制系统  125
6.1　基础  126
6.1.1　步进电机控制系统的特点  126
6.1.2　步进电机控制器应用系统连接图  127
6.1.3　步进电机控制器应用系统图  128
6.1.4　步进电机控制器与驱动器间控制信号接口电路  128
6.2　步进电机驱动IC  130
6.2.1　TB67H452FTG　PWM斩波型4通道H桥电机驱动IC  130
6.2.2　TB67S101相位输入控制双极步进电机驱动IC  132
6.2.3　TB67S141FTG相位控制的单极步进电机驱动IC  136
6.2.4　TB67S158NG恒压控制DMOS驱动IC  139
6.2.5　TB67S249FTG双极步进电机驱动IC  140
6.2.6　TB67S508FTG二相双极步进电机驱动IC  146
6.2.7　TC78H651FNG双桥驱动IC  149
6.2.8　TC78H660FTG双H桥驱动IC  150
6.2.9　TC78S121　PWM斩波式双通道步进电机驱动IC  153

第7章　步进系统的维修  155
7.1　步进电机的维修  156
7.1.1　步进电机不转的维修  156
7.1.2　步进电机其他故障与排除  157
7.2　步进控制系统的维修  157
7.2.1　电机不动作、不转的维修  157
7.2.2　电机启动堵转的维修  158
7.2.3　电机运转不稳定的维修  159
7.2.4　电机运转抖动的维修  159
7.2.5　电机过热的维修  159
7.2.6　电机没劲的维修  160
7.2.7　电机多步或者失步的维修  160
7.2.8　电机位置不准的维修  161
7.2.9　电机噪声大的维修  161
7.2.10　报警指示灯亮的维修  162
7.2.11　电机工作中突然停机的维修  162
7.2.12　步进系统其他故障的维修  162
7.3　维修IC速查  164
7.3.1　A3977步进电机驱动IC  164
7.3.2　DRV8833为双路刷式直流或单路双极步进电机驱动IC  164
7.3.3　L297步进电机专用控制IC  166
7.3.4　L298双全桥驱动IC  168
7.3.5　MP6500步进电机驱动IC  168
7.3.6　SLA7026M步进电机驱动IC  170
7.3.7　TC1002细分步进电机控制IC  171
7.3.8　其他IC  173

第8章　伺服电机  175
8.1　基础  176
8.1.1　伺服电机的特点、类型  176
8.1.2　常见的伺服电机  177
8.2　直流伺服电机  178
8.2.1　直流伺服电机的特点  178
8.2.2　盘式电枢直流伺服电机  179
8.2.3　空心杯形转子直流伺服电机  179
8.2.4　无槽电枢直流伺服电机  180
8.3　交流伺服电机  181
8.3.1　交流伺服电机的特点  181
8.3.2　交流伺服电机的转子  183
8.3.3　交流伺服电机的编码器  183
8.3.4　交流伺服电机的原理  184
8.3.5　交流伺服电机的控制方式  184
8.4　允许载荷与比较  185
8.4.1　伺服电机轴端允许载荷  185
8.4.2　直流与交流异步伺服电机的比较  186

第9章　伺服驱动器  187
9.1　基础  188
9.1.1　伺服驱动器的特点  188
9.1.2　伺服驱动器结构  189
9.1.3　交流伺服驱动器电源模块结构  193
9.1.4　交流伺服驱动器控制电路结构  194
9.2　连接端口  196
9.2.1　编码器连接端口引脚分配与定义  196
9.2.2　输入/输出信号端口引脚分配与定义  197
9.2.3　通信端口引脚分配与定义  198
9.2.4　电机端子盒与电机侧航空插头  198

第10章　伺服系统的应用  199
10.1　伺服系统的特点  200
10.1.1　伺服系统的作用与分类  200
10.1.2　进给伺服系统简图  200
10.1.3　步进电机系统与伺服电机系统的比较  201
10.1.4　直流空心杯伺服电机的连接  202
10.1.5　伺服系统的特点  202
10.1.6　伺服系统的环路  203
10.1.7　进给伺服系统的位置控制形式  204
10.1.8　伺服选型原则  205
10.1.9　伺服系统配线  205
10.1.10　滤波磁环的安装要求  207
10.1.11　输出屏蔽电缆与滤波器的安装要求  208
10.1.12　控制接线图  209
10.1.13　电子变压器与伺服驱动器的接线  210
10.1.14　编码器线缆的选择  210
10.1.15　功率线缆的选择  211
10.2　应用  212
10.2.1　脉冲序列定位控制  212
10.2.2　三相220V供电的接线  213
10.2.3　单相220V供电的接线  213
10.2.4　三相380V供电的接线  213

第11章　伺服系统的维修  215
11.1　伺服电机、驱动器的维修  216
11.1.1　伺服电机故障的维修  216
11.1.2　用万用表判断增量编码器的好坏  218
11.1.3　伺服驱动器数码管的检修  218
11.1.4　伺服驱动器其他故障的检修  219
11.1.5　伺服驱动器的定期检查  219
11.2　故障代码  221
11.2.1　KT270-EFGH伺服驱动器故障代码  221
11.2.2　TH-100HA伺服驱动器故障代码  222
11.2.3　丹佛DSD系列伺服驱动器故障代码  223
11.2.4　富士alpha-5-smart伺服系统故障代码  225
11.2.5　台达ASDA-A系列伺服驱动器故障代码  225
11.2.6　松下MINAS A6伺服电机驱动器故障代码  231
11.2.7　松下MINAS A5II系列伺服电机驱动器故障代码  233
11.2.8　迈信EP1C Plus系列伺服电机驱动器故障代码  235
11.2.9　迈信EP3E系列伺服电机驱动器故障代码  236
11.2.10　三菱MR-J4-A（-RJ）、MR-J4-03A6（-RJ）伺服电机驱动器故障代码  237
11.2.11　MS100B变频伺服电机驱动器故障代码  241
11.3　伺服控制系统的维修  242
11.3.1　系统主轴在运转过程中出现无规律性的振动或转动  242
11.3.2　主轴在正常加工时正常，在定位时发生抖动  243
11.3.3　伺服系统检查法  243
11.3.4　伺服系统维修实例  245
11.4　维修IC速查  246
11.4.1　78M15三端正电压调节IC  246
11.4.2　79L15负电压稳压IC  248
11.4.3　DAC0800数/模转换IC  248
11.4.4　IR2132功率控制IC  249
11.4.5　LM2576降压型开关稳压IC  251
11.4.6　LM301运放IC  251
11.4.7　LM339四路差动比较IC  251
11.4.8　LM348运算放大IC  253
11.4.9　LM393运算放大IC  253

附录　视频讲解二维码  255

参考文献  256