微特电机_chap02_伺服电动机_微特电机

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1、2.伺服电动机和伺服系统普通高等教育“十一五”国家级规划教材伺服电动机和伺服系统2.伺服电动机和伺服系统普通高等教育“十一五”国家级规划教材2.1简介伺服电动机又称执行电机，在自动控制系统中作为执行元件。功能：电压信号转轴的角位移或角速度分类：直流伺服电机---功率较大，几百瓦，也可达数千瓦。交流伺服电机---两相伺服电动机，功率较小，数十瓦。自动控制系统对伺服电动机的基本要求：宽广的调速范围机械特性和调节特性为线性无“自转”现象---控制电压为零时能立即自行停转快速响应普通高等教育“十一五”国家级规划教材2

2、.伺服电动机和伺服系统2.2直流伺服电动机(DCServoMotor)结构与分类传统型直流伺服电动机其结构与普通进流电动机基本相同，它可以再分为电磁式和永磁式两种；定子铁心冲片电枢冲片普通高等教育“十一五”国家级规划教材低惯量型直流伺服电动机A.盘形电枢直流伺服电动机：2.伺服电动机和伺服系统定子有永久磁铁；气隙位于圆盘两边；圆盘上有印刷绕组或绕线式绕组；绕组的径向段为有效部分，电流沿径向流过圆盘；电枢绕组有效部分的裸导体表面兼作换向器。普通高等教育“十一五”国家级规划教材2.伺服电动机和伺服系统A.盘形电枢直

3、流伺服电动机：绕组普通高等教育“十一五”国家级规划教材2.伺服电动机和伺服系统B.空心杯电枢永磁式直流伺服电动机1-内定子，2-外定子，3-空心杯电枢，4-电刷，5-换向器外定子为磁钢，内定子为软磁材料，或反之；非磁性空心杯电枢上可为印刷绕组，也可为绕线式绕组；空心杯直接装在电机轴上，在内、外定子间的气隙中旋转国产型号：SYK普通高等教育“十一五”国家级规划教材2.伺服电动机和伺服系统C.无槽电枢直流伺服电动机电枢铁心上无槽，电枢绕组直接排列在铁心表面，再用环氧树脂将它与电枢铁心固化为一个整体；定子磁极为电磁或

4、永磁式；国产型号：SWC。普通高等教育“十一五”国家级规划教材2.伺服电动机和伺服系统控制方式由直流电机原理知道：直流伺服电动机有两种基本控制方式：电枢控制—改变电枢电压来控制转速，适用于电励磁和永磁励磁直流伺服电动机。磁极控制—调节磁通来控制转速，仅适用于电励磁直流伺服电动机。但因停转时电枢电流大，磁极绕组匝数多、电感大，时间常数大等缺点，很少采用。本课程只介绍直流伺服电动机的电枢控制。普通高等教育“十一五”国家级规划教材2.伺服电动机和伺服系统不考虑电机磁路饱和，并忽略负载时电枢反应的影响，则励磁磁通正比于

5、励磁电压，即：普通高等教育“十一五”国家级规划教材2.伺服电动机和伺服系统机械特性控制电压恒定时，电机转速随转矩的变化关系理想空载转速：堵转转矩：机械特性斜率：普通高等教育“十一五”国家级规划教材2.伺服电动机和伺服系统调节特性负载转矩恒定时，转速随控制电压变化调节特性与横坐标的交点，就表示在某一电磁转矩时电动机的始动电压。从原点到始动电压点的一段范围，称为在某一电磁转矩值时伺服电动机的失灵区，也称死区。普通高等教育“十一五”国家级规划教材2.伺服电动机和伺服系统动态方程式电压方程运动方程普通高等教育“十一五”

6、国家级规划教材2.伺服电动机和伺服系统设：机电时间常数电气时间常数当已知各常数，就可解该方程，获得角速度变化规律普通高等教育“十一五”国家级规划教材2.伺服电动机和伺服系统传递函数对上述方程式进行拉氏变换，用s表示拉氏算子，则可得下列象函数方程：每个方程都可以用一个方块图表示。2.伺服电动机和伺服系统方块图普通高等教育“十一五”国家级规划教材普通高等教育“十一五”国家级规划教材2.伺服电动机和伺服系统设TL=0，则可简化为：结构图传递函数：普通高等教育“十一五”国家级规划教材2.伺服电动机和伺服系统通常，，所以

7、近似有：时间常数设电枢外施阶跃电压Uc，其象函数为：普通高等教育“十一五”国家级规划教材2.伺服电动机和伺服系统利用拉氏反变换公式：可得电机角速度随时间变化的规律为：机械时间常数定义：当电动机空载时电枢外施阶跃电压，其角速度从0上升到稳定角速度的63.2%时所需要的时间。普通高等教育“十一五”国家级规划教材2.伺服电动机和伺服系统机械时间常数与转动惯量成正比；与电机的每极气隙磁通F的平方成反比，为了减小电机机械时间常数，应增加每极气隙磁通；与电枢电阻Ra的大小成正比，为减小时间常数，应尽可能减小电枢电阻，当伺服

8、电动机用于自动控制系统，并由放大器供给控制电压时，应计入放大器的内阻Ri，Ra+Ri；直流伺服电动机的机械时间常数一般<30ms，低惯量直流伺服电机的时间常数<10ms。普通高等教育“十一五”国家级规划教材2.伺服电动机和伺服系统机械时间常数也可写为：可见，机械特性曲线越平坦(即机械特性越硬)，则tm越小。普通高等教育“十一五”国家级规划教材2.伺服电动机和伺服系统2.3直流力矩电动机