《直流伺服电机》PPT课件.ppt

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1、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。§6.4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图6.5永磁直流伺服电机的结构图6.6直流主轴电机结构示意图§6.4直流伺服电机1.静态特性电磁转矩由下式表示:（6.1）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:（6.2）Ua─电枢上的外加电压；R

2、a─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：（6.3）Ke─电势常数；ω─电机转速（角速度）。根据以上各式可以求得：（6.4）（二）一般直流电机的工作特性§6.4直流伺服电机当负载转矩为零时：理想空载转速（6.5）当转速为零时：启动转矩(6.6）当电机带动某一负载TL时电机转速与理想空载转速的差（6.7）图6.7直流电机的机械特性ω（n）ωOO△ωTSTTL§6.4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（6.8）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。

3、§6.4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§6.4直流伺服电机d%80110%120%60130%140%40160%d180%20200%013tR6103060100tR(min)图6﹒9负载-工作周期曲线M/（N-cm）转矩极限1200010000瞬时换向极限80

4、00Ⅲ6000Ⅱ换向极限速度极限4000温度极限2000Ⅰ050010001500n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§6.4直流伺服电机3.永磁直流伺服电机的工作特性曲线（四）主轴直流伺服电机的工作原理和特性OnjnmaxnP,T12图6.10直流主轴电机特性曲线1-转矩特性曲线2-功率特性曲线§6.4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Φ⑴改变电枢外加电压Ua:由于绕组绝缘耐压的限制

5、，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。2.直流速度控制单元调速控方式◆晶闸管（可控硅）调速系统◆晶体管脉宽调制（PWM）调速系统§6.4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

6、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+-UfIfIR+-E1ES（五）直流进给运动的速度控制晶(1)晶闸管调速系统§6.4直流伺服电机2）主回路工作原理组成：由大功率晶闸管构成的三相全控桥式（三相全波）反并接可逆电路，分成二大部分（Ⅰ和Ⅱ），每部分内按三相桥式连接，二组反并接，分别实现正转和反转。原理：三相整流器，由二个半波整流电路组成。每部分内又分成共阴极组（1、3、5）和共阳极组（2、4、6）。为构成回路，这二组中必须各有一个可控硅同时导通。1、3、5在正半周导通，2、4、6在负半周导通。每组内（即二相间）触发脉冲相位相差120º，每

7、相内二个触发脉冲相差180º。按管号排列，触发脉冲的顺序：1-2-3-4-5-6，相邻之间相位差60º。为保证合闸后两个串联可控硅能同时导通，或已截止的相再次导通，采用双脉冲控制。既每个触发脉冲在导通60º后，在补发一个辅助脉冲；也可以采用宽脉冲控制，宽度大于60º，小于120º。462791113581210ABCMⅠⅡUMUDKMKM+-（五）直流进给运动的速度控制(1)晶闸管调速系统§6.4直流伺服电机