《数控技术伺服》.ppt

步进电机对应于一个电脉冲,转子转动一步;即一个步距角θs。
若每次输入脉冲切换时,只改变对应绕组额定电流的一部分那么转子相对应的每步转动也只会是原有θs的一部分。额定电流分成多少个级别进行切换,
步进电机对应于一个电脉冲,转子转动一步;即一个步距角θs。
若每次输入脉冲切换时,只改变对应绕组额定电流的一部分那么转子相对应的每步转动也只会是原有θs的一部分。额定电流分成多少个级别进行切换,转子就以多少步来转完一个θs。
即通过控制绕组中电流的数值调整步距角θs大小,这种控制方式为不进电机细分控制。
如下图所示,在一个输入脉冲宽度内把电流按线
性(或正弦规律)分成n分。数字信号D/A→VREF,
VREF与VC比较,以保证电流值在要求的值上。
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通过A放大器之后为VREF。比较放大器和功放组成一个闭环调节系统。当绕组中电流因某种原因iL↓下降,则
iL→VC→(VREF→VC)↑→Vb→iL↑使绕组电流仍稳定于iL。

如输入的Di↑Dk则Di→D/A→A输出为VREFK,则为(过程为)
Di→Dk→VREF→VREFK→Vb→iL→iLk
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1)从8位单片机送出的数据D~D,数值00H~0FFH,对应与十进制数是0~,要求每个阶梯的电流差值相等,即要求细分步数必须能对255整除,显然细分只能为3,5,15,17,51,85几种。
2)一般按正弦规律变化细分的多相电流,合成磁势幅值保持不变,转角细分精确;
3)通过细分驱动可得到更小的脉冲当量,提高了定位精度;
4)绕组电流均从小增到大,或从大降到小,避免了电流冲击,基本消除了步进电机低速振动,电机低速运转平稳,无噪声。
步进电机的细分控制得到了广泛应用。
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四相步进电机线型规律细分电流时序图
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正弦阶梯波细分电流波形图
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正弦细分驱动电路
D/A
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功率步进电机用作开环进给系统的伺服驱动装置,组成开环进给系统,一般技术性能不能满足使用要求,其性能的提高受到限制。60年代出现了小惯量直流伺服电机,70年代初出现了大惯量宽调速伺服电机;目前,许多数控机床采用大惯量直流伺服电机。

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直流电机的用途
电源
励磁机
测速
伺服
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直流电机的原理和结构
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定子和转子
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直流电机电枢绕组结构
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直流电机电刷和换向器结构
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直流电机电刷结构
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直流电机的物理模型
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直流伺服电机有电磁式、永磁式、杯形电枢式、无槽电枢式、无刷式等。
直流伺服电机的结构与直流电机相同,由定子和转子两部分组成。在定子上装有磁极,电磁式伺服电机的定子磁极上有励磁绕组。转子由硅钢片迭积而成,转子上外圆有槽,槽内有中枢绕组,绕组通过换向器和电刷引出。
直流伺服电机和普通电机最大区别:电枢长度与直径之比(L/D)比普通直流电机要大;气隙较小。
伺服电机的工作原理和普通直流电机相同,当定子中的磁励磁通和转子中的电流相互作用时,会产生电磁转矩驱动电枢转动,恰当地控制转动电枢电流的大小和方向,就可以控制伺服电机转向及转速,当电枢电流“0”,伺服电机停滞不动。
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即定子磁势Fr垂直于电枢绕组磁势Ff→产生电磁转矩T
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电磁转矩为:T=CmφIa
式中:Cm——转矩常数(
Cm=PN/(2πa)
p:磁极对数
N:电枢绕组总导体数
a:并联支路对数
Φ——电机的主磁通
Ia——电枢电流
电压平衡方程为:
E=Ud-IaRa
(Ud:电枢电压Ud=Uc=U控制电压)
式中:E——电枢感应电动势
E=CeΦn
Ce=PN/(60a)
联立上三式得到
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从上式知,电机调速有三种方法:
1)改变电枢电压U(电枢法)
2)改变励磁磁通Φ(弱磁调速)
3)在电枢回路中接电阻Rt
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改变端电压调速
保持电动机的不变且无外接电枢电阻,仅降低施加于电动机电枢两端电压U达到调速的目的,称为降压调速。
T
n
U1
U1>U2>U3
U2
U3
P
Q
电压越低,转速越低,调速方向从基值往下调。
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(1)降压的特性是一簇与固有特性平行的直线,无论是满载、轻载还是空载都有明显的调速效果。
(2)由于特性硬度不变,低速时由于负载变化引起的转速波动不大。静态稳定性好,调速范围大。
(3)可平滑调节端电压,使转速平滑调节,实现无级调速。
(4)调节过程能量损耗小。
调压调速的特点:
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T
n
改