直流伺服电机课程设计.docx

目录
绪论 3
1 直流伺服电机的基本结构和工作过程 3
4
直流伺服电机的介绍 4
直流伺服电机的结构 4
直流伺服电机的工作过程 5
直流伺服电机的个线圈边和整个线圈中的感应 电动势的方向是交变的，线圈内的感 应电动势是交变电动势，但由于电刷
和换向器的作用，使流过负载的电流是单方向的直流电流，这一直流电流一般是脉动 的。
在图中，电刷A所引出的电动势始终是切割N极磁力线的线圈边中的电动势， 它始终具有正极性；电刷B始终具有负极性。这就是直流伺服电机的工作原理。
直流伺服电机的工作特性
传统的直流伺服电动机动实质是容量较小的普通直流电动机，因此其工作特性与 普通直流电动机一致。
1. 静态特性
电磁转矩由下式表示 :
式（）
Kt—转矩常数；①一磁场磁通；la —电枢电流；TM —电磁转矩。 电枢回路的电压平衡方程式为:
式（）
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：
式（ ）
式（ ）
E二K恤
ae
Ke—电势常数；3—电机转速（角速度）。
根据以上各式可以求得：
UR
①=——l — a • T
K e K • K 4 2 M
e e T
当负载转矩为零时：
U
①=——a-
0 Ke* 式（）
理想空载转速当转速为零时：
T = UaK e s R T g
式（）
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:
式（）
A R ， A® = a T k k e 2 l e T
直流电机的机械特性

直流伺服电机的动态力矩平衡方程 T -T = Jdl
M L d 式（）
式中TM —电机电磁转矩；TL —折算到电机轴上的负载转矩；3 —电机转 子角速度；J —电机转子上总转动惯量；t —时间自变量。
2直流伺服电机的控制方式

采用电枢控制时，电枢绕组加上控制信号电压，电磁式伺服电动机的励磁绕组加 上额定电压。当控制信号Ua=0时，la=O,T=O,电机不会旋转，及转速n=0。当UaHO 时，laHO, THO,电动机在电磁转矩T的作用下运转。改变Ua室外大小或极性，电 动机的转速或转向将随之改变，电动机随着电枢电压大小或极性的改变而处于调速或 反转的状态中。Ua不同时，伺服电动机的机械特性与普通直流电动机相同，是一组平 行的略微倾斜的直线
电枢控制时Uf = UfN , Ua = Uc （控制电压）
Uc
n =
式（）

采用磁场控制是，电磁式直流伺服电动机的励磁绕组加上控制信号电压，电枢绕 组加上额定电压。这种控制方式在永磁式直流伺服电动机中不能采用。这时电磁式伺 服电动机的工作原理与电枢控制是相同，只是当控制信号电压Uf的大小和极性改变 时，电动机随着磁场强弱和方向的改变额处在调速或反转状态中，Uf不同时，电磁式 直流伺服电动机的机械特性与普通的直流电动机在不同If是的机械特性相同。If减 小,机械特性上移，斜率增加。
Ua = UaN， Uf = Uc （控制电压） 忽略磁路饱和、不计电枢反应，则
①=CUf =CUc
式（）

两种控制方式相比，在性能上，电枢控制圆角磁场控制优越，故应用最多。磁场 控制的主要优点是控制功率小，仅用于小功率电机。结合生活上的直流伺服电机应用 来说，一般多用功率大的控制方式，所以电枢控制应用更加普遍。
3直流伺服电机控制系统
直流伺服电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内实现平滑调速，在许 多需要调速的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流拖动控制 系统又是交流拖动控制系统的基础，所以应该首先掌握直流拖动控制系统。
任何一台需要控制转速的设备，其生产工艺对消速性能都有一定的要求。例如， 最高转速与最低转速之间的范围，是有级调速还是无级调速，在稳态运行时允许转速 波动的大小，从正转运行变到反转运行的时间间隔，突加或突减负载使得允许的转速 波动，运行停止时要求的定位精度等等。归纳起来，对于调速系统转速控制的要求有 以下三个方面:调速，在一定的最高转速和最低转速范围内，分档地或平滑地调节转速。 稳速，以一定的精度再说需转速上稳定运行，在各种干扰下不允许有过大的转速波动。 加、减速自动设备要求加、减速尽量快，以提高生产效率，不易经受剧烈速度变化的 机械则要求起、制动尽量平稳。
电机是用来拖动某种生产机械的动力设备，所以需要根据工艺要求调节其转速。 比如：在加工毛坯工件时，为了