chap伺服電動機實用學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1chap伺服電動機實用伺服電動機實用(shyng)第一頁，共44頁。2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)2.2 直流伺服電動機直流伺服電動機(dngj) (DC Servo Motor)結(jié)構(gòu)與分類結(jié)構(gòu)與分類傳統(tǒng)型直流伺服電動機傳統(tǒng)型直流伺服電動機(dngj) 其結(jié)構(gòu)與普通直流電動機其結(jié)構(gòu)與普通直流電動機(dngj)基本相基本相同，它可以再分為電磁式和永磁式兩種；同，它可以再分為電磁式和永磁式兩種；定子(dngz)鐵心沖片電樞(din sh)沖片第1頁/共44頁第二頁，共44頁。q 低慣量(gunling)型直流伺服電動機q A. 盤式電樞直流伺服電動機：2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)

2、伺服電動機和伺服系統(tǒng)定子由永久磁鐵；氣隙位于圓盤兩邊；圓盤上有印刷繞組或繞線式繞組；繞組的徑向段為有效(yuxio)部分，電流沿徑向流過圓盤；電樞繞組有效(yuxio)部分的裸導(dǎo)體表面兼作換向器。第2頁/共44頁第三頁，共44頁。2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)A. 盤式電樞(din sh)直流伺服電動機：繞組(roz)第3頁/共44頁第四頁，共44頁。2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)B. 空心(kng xn)杯形轉(zhuǎn)子直流伺服電動機1-內(nèi)定子(dngz)， 2-外定子(dngz)， 3-空心杯電樞， 4-電刷，5-換向器外定子為磁鋼，內(nèi)定子為軟磁材料，或反之；非磁性空心

3、杯電樞上可為印刷繞組，也可為繞線式繞組；空心杯直接裝在電機軸上，在內(nèi)、外定子間的氣隙中旋轉(zhuǎn)(xunzhun)國產(chǎn)型號：SYK第4頁/共44頁第五頁，共44頁。2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)C. 無槽電樞(din sh)直流伺服電動機電樞鐵心上無槽，電樞繞組直接排列在鐵心表面，再用環(huán)氧樹脂將它與電樞鐵心固化為一個整體；定子磁極為電磁(dinc)或永磁式；國產(chǎn)型號：SWC。第5頁/共44頁第六頁，共44頁。2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)控制(kngzh)方式由直流電動機原理知道：直流伺服電動機有兩種基本(jbn)控制方式：電樞控制 改變電樞電壓來控制轉(zhuǎn)速，適用于電勵磁和

4、永磁勵磁直流伺服電動機。磁極控制 調(diào)節(jié)磁通來控制轉(zhuǎn)速，僅適用于電勵磁直流伺服電動機。但因停轉(zhuǎn)時電樞電流大，磁極繞組匝數(shù)多、電感大，時間常數(shù)大等缺點，很少采用。 本課程只介紹直流伺服電動機的電樞控制。第6頁/共44頁第七頁，共44頁。2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)不考慮電機磁路飽和，并忽略負(fù)載時電樞(din sh)反應(yīng)的影響，則勵磁磁通正比于勵磁電壓，即：第7頁/共44頁第八頁，共44頁。2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)理想(lxing)空載轉(zhuǎn)速：堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：機械特性(txng)斜率：第8頁/共44頁第九頁，共44頁。2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)調(diào)節(jié)(ti

5、oji)特性與橫坐標(biāo)的交點，就表示在某一電磁轉(zhuǎn)矩時電動機的始動電壓。從原點到始動電壓點的一段范圍，稱為在某一電磁轉(zhuǎn)矩值時伺服電動機的失靈區(qū)，也稱死區(qū)。第9頁/共44頁第十頁，共44頁。電樞長度與直徑之比一般為電樞長度與直徑之比一般為0.2左左右。右。2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第10頁/共44頁第十一頁，共44頁。1-定子；2-轉(zhuǎn)子；3-電刷；4-電樞繞組(roz)；5-槽楔兼換向器片；6-銅環(huán) 2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第11頁/共44頁第十二頁，共44頁。2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第12頁/共44頁第十三頁，共44頁。feKKdDN211

6、feKKdDN222Ke電樞截面利用系數(shù)，即槽面積(min j)占電樞截面的比例系數(shù)；Kf槽滿率。2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)當(dāng)電樞電流相同，電流密度相同時，導(dǎo)線直徑相同ddd21第13頁/共44頁第十四頁，共44頁。122eeTT21111DINBlTe22222DINBlTe212141421212121DDNNllTTee空載轉(zhuǎn)速與電樞形狀空載轉(zhuǎn)速與電樞形狀(xngzhun)的關(guān)系的關(guān)系2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第14頁/共44頁第十五頁，共44頁。2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第15頁/共44頁第十六頁，共44頁。Rotor籠型轉(zhuǎn)子(zh

7、un z)非磁性空心杯轉(zhuǎn)子(zhun z)鐵磁性空心杯轉(zhuǎn)子(zhun z)杯壁厚0.20.8mm，J小杯壁.53mm，J較大，有單邊磁拉力，已較少用2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第16頁/共44頁第十七頁，共44頁。2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第17頁/共44頁第十八頁，共44頁。正常轉(zhuǎn)子電阻時的單相轉(zhuǎn)矩210sTT1T2TskT=T1+T2，在正向(zhn xin)旋轉(zhuǎn)時，0s0。所以，只要負(fù)載轉(zhuǎn)矩不太大，轉(zhuǎn)子仍能繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，不會因控制信號的消失而停轉(zhuǎn)，這種“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象使伺服電動機失去控制，在自動控制系統(tǒng)中是不允許的。2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第

8、18頁/共44頁第十九頁，共44頁。2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第19頁/共44頁第二十頁，共44頁。增大轉(zhuǎn)子電阻后的單相轉(zhuǎn)矩210sTT1T2TLTT增大轉(zhuǎn)子電阻(dinz)，使sk1，則合成單相轉(zhuǎn)矩在電動機正向旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)為負(fù)值，即T0。這就是說，控制信號消失后，處于單運行狀態(tài)的電機由于電磁轉(zhuǎn)矩為制動性質(zhì)而能迅速停轉(zhuǎn)。因此，增大轉(zhuǎn)子電阻(dinz)是防止交流伺服電動機出現(xiàn)“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象的有效措施。兩相合成(hchng)轉(zhuǎn)矩 2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第20頁/共44頁第二十一頁，共44頁。sk1=0.2, sk2=1.1, sk3=1.82.伺服電動機和伺服系

9、統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第21頁/共44頁第二十二頁，共44頁。90電度，則氣隙中將形成電度，則氣隙中將形成(xngchng)圓形旋轉(zhuǎn)磁場，電機圓形旋轉(zhuǎn)磁場，電機便運行在最佳工作狀態(tài)。便運行在最佳工作狀態(tài)。當(dāng)激磁繞組接至電壓值不變當(dāng)激磁繞組接至電壓值不變的激磁電源，若控制信號的大小的激磁電源，若控制信號的大小或者它與激磁電壓間的相位發(fā)生或者它與激磁電壓間的相位發(fā)生改變，都能改變電機氣隙磁場的改變，都能改變電機氣隙磁場的橢圓度，也就能夠影響電機的工橢圓度，也就能夠影響電機的工作狀態(tài)，達(dá)到對電機控制的目的。作狀態(tài)，達(dá)到對電機控制的目的。據(jù)此，交流伺服電機有下列幾種據(jù)此，交流伺服電機有下列幾種控制方法

10、：控制方法：2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第22頁/共44頁第二十三頁，共44頁。2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第23頁/共44頁第二十四頁，共44頁。0, 0cUfcUU , 1fcUU 0 , 10最不對稱，脈振磁場對稱，圓形旋轉(zhuǎn)磁場不對稱，橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場 定義(dngy)：為信號(xnho)系數(shù)，則：2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第24頁/共44頁第二十五頁，共44頁。2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第25頁/共44頁第二十六頁，共44頁。脈振磁場(cchng)橢圓形磁場(cchng)圓形磁場3.幅值相位控制（電容控制）幅值相位控制（

11、電容控制） 激磁回路串聯(lián)電容后接到相位和幅值都不變的激磁電源，當(dāng)改變控制電壓幅值時，由于激磁回路電流發(fā)生變化，使激磁繞組及其串聯(lián)電容上的電壓分布發(fā)生變化，從而使控制電壓與激磁繞組上的電壓間的相位角也發(fā)生變化。2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第26頁/共44頁第二十七頁，共44頁。當(dāng)改變控制電壓的幅值以改變轉(zhuǎn)速時，由于轉(zhuǎn)子繞組的耦合作用，激磁電流 If 的大小和相位都會改變，致使激磁繞組上的電壓的大小和相位也隨之改變。所以，這是一種(y zhn)幅值和相位的復(fù)合控制方式。Cph2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第27頁/共44頁第二十八頁，共44頁。2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)

12、伺服電動機和伺服系統(tǒng)第28頁/共44頁第二十九頁，共44頁。勵磁(l c)繞組中不接電容，Xca=0111122j(1)2j(1)2ceccecUIZUIZ 2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第29頁/共44頁第三十頁，共44頁。為了簡化表達(dá)式和使分析結(jié)論更具普遍性，將上式以標(biāo)么值形式表示。選取圓形旋轉(zhuǎn)磁場時的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩作為轉(zhuǎn)矩的基值。因獲得圓形旋轉(zhuǎn)磁場的條件是 ，而堵轉(zhuǎn)時 1e2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第30頁/共44頁第三十一頁，共44頁。轉(zhuǎn)矩標(biāo)么值：2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第31頁/共44頁第三十二頁，共44頁。fceUUcncUU0圓形旋轉(zhuǎn)

13、磁場，電機處于對稱運行(ynxng)狀態(tài)脈動磁場(cchng)，電機不對稱程度最大橢圓形旋轉(zhuǎn)(xunzhun)磁場，可用兩個反向旋轉(zhuǎn)(xunzhun)的圓形旋轉(zhuǎn)(xunzhun)磁場表示2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第32頁/共44頁第三十三頁，共44頁。幅值控制(kngzh)時的機械特性幅值控制(kngzh)時的調(diào)節(jié)特性2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)1. 幅值控制時的靜態(tài)幅值控制時的靜態(tài)(jngti)特性特性第33頁/共44頁第三十四頁，共44頁。2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)相位(xingwi)控制時的機械特性相位(xingwi)控制時的調(diào)節(jié)特性第

14、34頁/共44頁第三十五頁，共44頁。2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)電容(dinrng)控制時的機械特性電容(dinrng)控制時的調(diào)節(jié)特性第35頁/共44頁第三十六頁，共44頁。2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)雙相控制(kngzh)時的機械特性雙相控制時的調(diào)節(jié)(tioji)特性第36頁/共44頁第三十七頁，共44頁。2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第37頁/共44頁第三十八頁，共44頁。2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第38頁/共44頁第三十九頁，共44頁。ncU00sU始動電壓00T00T00stT2/stTT機械特性非線性度2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第39頁/共44頁第四十頁，共44頁。分?jǐn)?shù)。e000 . 17 . 02.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第40頁/共44頁第四十一頁，共44頁。2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第41頁/共44頁第四十二頁，共44頁。線性電位器輸入端加電壓(diny)U1，輸出端電壓(diny)為：q放大器伺服電機電機(dinj)轉(zhuǎn)動q改變此時2.伺服電動機和伺服系統(tǒng)伺服電動機和伺服系統(tǒng)第42頁/共44