《直流伺服電機》PPT課件

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1、3.1直流伺服電動機3.1.1概述3.1.2直流伺服電動機的控制方式和運行特性1.3直流伺服電動機的動態(tài)特性3.1.3特種直流伺服電動機2.伺服電動機的分類普通直流伺服電動機直流伺服電動機低慣量直流伺服電動機直流力矩電動機兩相感應伺服電動機交流伺服電動機三相感應伺服電動機無刷永磁伺服電動機直線伺服電動機1.伺服電動機的概念伺服電動機又稱為執(zhí)行電動機，其功能是把輸入的電壓信號變換成轉軸的角位移或角速度輸出。3.1.1概述寬廣的調速范圍機械特性和調節(jié)特性均為線性無“自轉”現(xiàn)象快速響應。此外，還要求伺服電動機的控制功率小、重量輕、體積小等。3.控制系統(tǒng)對伺服電動機的基本要求3.1.1概

2、述控制方式由可知，改變電樞電壓和改變勵磁磁通都可以改變電動機的轉速。3.1.2直流伺服電動機的控制方式和運行特性1.電樞控制勵磁磁通保持不變，改變電樞繞組的控制電壓。當電動機的負載轉矩不變時，升高電樞電壓，電機的轉速就升高；反之轉速就降低。電樞電壓等于零時，電機不轉。電樞電壓改變極性時，電機反轉。圖1-1電樞控制原理圖2．磁場控制電樞繞組電壓保持不變，改變勵磁回路的電壓。若電動機的負載轉矩不變，當升高勵磁電壓時，勵磁電流增加，主磁通增加，電機轉速就降低；反之，轉速升高。改變勵磁電壓的極性，電機轉向隨之改變。盡管磁場控制也可達到控制轉速大小和旋轉方向的目的，但勵磁電流和主磁通之間是

3、非線性關系，且隨著勵磁電壓的減小其機械特性變軟，調節(jié)特性也是非線性的，故少用。1.機械特性機械特性是指電樞電壓等于常數(shù)時，轉速與電磁轉矩之間的函數(shù)關系，即。把代入式得，為理想空載轉速；，為直線的斜率。伺服電動機的運行特性包括機械特性和調節(jié)特性。運行特性圖1-2直流伺服電動機的機械特性機械特性為一直線運行特性n0-理想空載轉速Tk-堵轉轉矩-直線斜率（1）n0、Tk、k的物理意義理想空載轉速n0：n0是電磁轉矩Te=0時的轉速，由于電機空載時Te=T0，電機的空載轉速低于理想空載轉速。堵轉轉矩Tk：Tk是轉速n=0時的電磁轉矩。機械特性的斜率k：斜率k前面的負號表示直線是下傾的。斜

4、率k的大小直接表示了電動機電磁轉矩變化所引起的轉速變化程度。斜率k大，轉矩變化時轉速變化大，機械特性軟。反之，斜率k小，機械特性就硬。運行特性（2）電樞電壓對機械特性的影響n0和Tk都與電樞電壓成正比，而斜率k則與電樞電壓無關。對應于不同的電樞電壓可以得到一組相互平行的機械特性曲線。圖1-3不同控制電壓時的機械特性直流伺服電動機由放大器供電時，放大器可以等效為一個電動勢源與其內阻串聯(lián)。內阻使直流伺服電動機的機械特性變軟。運行特性2.調節(jié)特性調節(jié)特性是指負載轉矩不變時，電機轉速與電樞電壓之間的函數(shù)關系，即。由得為特性曲線的斜率；為由負載阻轉矩決定的常數(shù)。運行特性圖1-4直流伺服電動

5、機的調節(jié)特性調節(jié)特性為一上翹的直線。運行特性Ua0–始動電壓K1–特性斜率（1）Ua0和k1的物理意義始動電壓Ua0：Ua0是電動機處在待動而又未動臨界狀態(tài)時的控制電壓。斜率k1：是由電機本身參數(shù)決定的常數(shù)，與負載無關。由，當n=0時，便可求得由于，即負載轉矩越大，始動電壓越高。而且控制電壓從0到Ua0一段范圍內，電機不轉動，故把此區(qū)域稱為電動機的死區(qū)。運行特性（2）總阻轉矩對調節(jié)特性的影響總阻轉矩Ts變化時，，斜率k1保持不變。因此對應于不同的總阻轉矩，可以得到一組相互平行的調節(jié)特性。3．直流伺服電動機低速運轉的不穩(wěn)定性當電動機轉速很低時，轉速就不均勻，出現(xiàn)時快、時慢，甚至暫時

6、停一下的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為直流伺服電動機低速運轉的不穩(wěn)定性。圖1-5不同負載時的調節(jié)特性（1）低速運轉的不穩(wěn)定的原因電樞齒槽的影響低速時，反電動勢的平均值很小，因而電樞齒槽效應等引起電動勢脈動的影響增大，導致電磁轉矩波動比較明顯。運行特性電刷接觸壓降的影響低速時，控制電壓很低，電刷和換向器之間的接觸壓降開始不穩(wěn)定，影響電樞上有效電壓的大小，從而導致輸出轉矩不穩(wěn)定。電刷和換向器之間摩擦的影響低速時，電刷和換向器之間的摩擦轉矩不穩(wěn)定，造成電機本身的阻轉矩T0不穩(wěn)定，因而導致總阻轉矩不穩(wěn)定。（2）解決的措施穩(wěn)速控制電路直流力矩電動機運行特性結構1.4特種直流伺服電動機1.4.1直流力矩

7、電動機直流力矩電動機就是為滿足低轉速大轉矩負載的需要而設計制造的電機。直流力矩電動機一般做成圓盤狀，電樞長度和直徑之比一般為0.2左右；永磁多極式；槽數(shù)、換向片數(shù)和串聯(lián)導體數(shù)多。圖1-9直流力矩電動機結構示意圖1-定子；2-電樞鐵心；3-電樞繞組；4-槽楔；5-電刷；6-刷架為什么做成圓盤狀？在電樞電動勢、每極磁通和導體電流相同的條件下，增加導體數(shù)N和極對數(shù)p，能使轉速n降低，電磁轉矩Te增大。增加電樞直徑，可以使電樞槽面積變大，以便把更多的導體放入槽內。同時電樞直徑的增加，使電