直流伺服电机.ppt

常用的直流电动机有:永磁式直流电机(有槽、无槽、杯型、
印刷绕组)
励磁式直流电机
混合式直流电机
无刷直流电机
直流力矩电机

直流进给伺服系统: 永磁式直流电机类型中的有槽电枢永磁直
流电机(普通型);

直流主轴伺服系统: 励磁式直流电机类型中的他激直流电机。
§ 直流伺服电机
(一)直流伺服电机的结构
极靴
机壳
瓦状永磁材料(定子)
电枢(转子)
换向极
主磁极
定子
转子
线圈

§ 直流伺服电机
1. 静态特性
电磁转矩由下式表示:
()
KT —转矩常数; Φ—磁场磁通;Ia —电枢电流;TM —电磁
转矩。电枢回路的电压平衡方程式为:
()
Ua─电枢上的外加电压;Ra─电枢电阻;Ea─电枢反电势。
电枢反电势与转速之间有以下关系:
()
Ke─电势常数;ω─电机转速(角速度)。
根据以上各式可以求得:

()
(二)一般直流电机的工作特性
§ 直流伺服电机
当负载转矩为零时:
理想空载转速()
当转速为零时:
启动转矩( )
当电机带动某一负载TL时
电机转速与理想空载转速的差()
直流电机的机械特性
ω(n)
ωO
O
△ω
TS
T
TL
§ 直流伺服电机
(二)一般直流电机的工作特性
2. 动态特性
直流电机的动态力矩平衡方程式为

()

式中 TM ─电机电磁转矩;
TL ─折算到电机轴上的负载转矩;
ω─电机转子角速度;
J ─电机转子上总转动惯量;
t ─时间自变量。
§ 直流伺服电机
(二)一般直流电机的工作特性
1. 永磁直流伺服电机的性能特点
1) 低转速大惯量
2) 转矩大
3) 起动力矩大
4) 调速泛围大,低速运行平稳,力矩波动小
2. 永磁直流伺服电机性能用特性曲线和数据表描述
1) 转矩-速度特性曲线(工作曲线)
2) 负载-工作周期曲线
过载倍数Tmd,负载工作周期比 d。
3) 数据表:N、T、时间常数、转动惯量等等。
(三)永磁直流伺服电机的工作特性
§ 直流伺服电机
d%

80 110%
120%
60 130%
140%
40 160%
d 180%
20
200%
0 1 3 tR 6 10 30 60 100 tR(min)
图6﹒9负载-工作周期曲线
M/(N-cm) 转矩极限
12000
10000 瞬时换向极限 8000 Ⅲ
6000 Ⅱ换向极限速度极限
4000 温度极限
2000 Ⅰ
0 500 1000 1500 n
图6﹒8永磁直流伺服电机工作曲线
Ⅰ区为连续工作区; Ⅱ区为断续工作区,由负载-工作周期曲线决定工作时间;Ⅲ区为瞬时加减速区
(三)永磁直流伺服电机的工作特性
§ 直流伺服电机

(四)主轴直流伺服电机的工作原理和特性
O nj nmax n
P,T
1 2
直流主轴电机特性曲线
1-转矩特性曲线 2-功率特性曲线
§ 直流伺服电机
(五) 直流进给运动的速度控制
1.、直流伺服电机的调速原理
根据机械特性公式可知调速有二种方法:电枢电压Ua和气隙磁通Φ
⑴改变电枢外加电压Ua :由于绕组绝缘耐压的限制,调压只能在额定
转速以下进行。属于恒转矩调速。
⑵改变气隙磁通量Φ:改激磁电流即可改Φ,在Ua恒定情况下,磁场接
近饱和,故只能弱磁调速,在额定转速以上进行。属于恒功率调速。

◆晶闸管(可控硅)调速系统
◆晶体管脉宽调制(PWM)调速系统
§ 直流伺服电机
晶闸管调速系统1)系统的组成
包括控制回路:速度环、电流环、触发脉冲发生器等。
主回路: 可控硅整流放大器等。

速度环:速度调节(PI),作用:好的静态、动态特性。
电流环:电流调节(P或PI)。作用:加快响应、启动、低频稳定等。
触发脉冲发生器:产生移相脉冲,使可控硅触发角前移或后移。
可控硅整流放大器:整流、放大、驱动,使电机转动。
速度
调节器
电流
调节器
触发脉冲
发生器
可控硅
整流器
电流反馈
速度反馈
电流检测
编码器
电机
UR
+
-
Uf
If
IR
+
-
E1
ES
(五) 直流进给运动的速度控制晶(1)晶闸管调速系统
§ 直流伺服电机