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文檔簡介
直流伺服電動機(jī)電氣工程及其自動化0701鹿鳴明1.直流伺服電動機(jī)的工作原理2.直流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3.直流伺服電動機(jī)的工作特性4.直流伺服電動機(jī)的應(yīng)用1.工作原理1.1工作原理直流伺服電機(jī)本身就是直流電動機(jī)。直流電機(jī)的工作原理是建立在電磁力定律基礎(chǔ)上的,電磁力的大小與電機(jī)中的氣隙磁場成正比。1.2直流伺服電機(jī)的分類直流電機(jī)按其勵磁方式分為永磁式、勵磁式(他勵、并勵、串勵、復(fù)勵)、混合式(勵磁和永磁合成)三種;按電樞結(jié)構(gòu)分為有槽、無槽、印刷繞組、空心杯形等;按輸出量分為位置、速度、轉(zhuǎn)矩(或力)三種控制系統(tǒng);按運(yùn)動模式分為增量式和連續(xù)式;按性能特點(diǎn)及用途不同又有不同品種。1.工作原理直流伺服電機(jī)的調(diào)速
由直流電機(jī)的基本原理分析得到:
n=(u-IaRa)/Ceφ
式中:n──電樞的轉(zhuǎn)速,r/min;
u──電樞電壓;Ia──電樞電流;
Ra──電樞電阻;
由此可知,調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速有三種方法:(1)改變電樞電壓u。調(diào)速范圍較大,直流伺服電機(jī)常用此方法調(diào)速;(2)變磁通量φ。改變激磁回路的電阻Rf以改變激磁電流If,可以達(dá)到改變磁通量的目的;調(diào)磁調(diào)速因其調(diào)速范圍較小常常作為調(diào)速的輔助方法,而主要的調(diào)速方法是調(diào)壓調(diào)速。若采用調(diào)壓與調(diào)磁兩種方法互相配合,可以獲得很寬的調(diào)速范圍,又可充分利用電機(jī)的容量。(3)在電樞回路中串聯(lián)調(diào)節(jié)電阻Rt(圖中無表示),此時有n=[u-Ia(Ra+Rt)]/Ceφ
此法轉(zhuǎn)速只能調(diào)低,而且電阻上的銅耗較大,辦法并不經(jīng)濟(jì),很少使用。2.直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)直流伺服電動機(jī)在原理上與普通的直流電動機(jī)并無區(qū)別,但是由于伺服電機(jī)工作特點(diǎn)的要求,在具體實(shí)現(xiàn)上結(jié)構(gòu)有些區(qū)別。2.1
普通的電磁式直流伺服電動機(jī)有磁極,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜但控制方便,靈活,既可電樞控制,也可采用磁場控制。2.直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)2.2永磁式直流伺服電動機(jī)只能進(jìn)行電樞控制,但是結(jié)構(gòu)較簡單,體積小、出力大、效率高。2.直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)2.3
線繞盤式直流伺服電動機(jī)電樞無鐵心,沒有磁飽和效應(yīng)和齒槽效應(yīng),換向性能好,時間常數(shù)小,快速響應(yīng)性能好。2.直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)2.4印制繞組直流伺服電動機(jī)電樞無鐵心,沒有磁飽和效應(yīng)和齒槽效應(yīng),換向性能好,時間常數(shù)小,快速響應(yīng)性能好2.直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)2.5杯型電樞直流伺服電動機(jī)
轉(zhuǎn)動慣量非常小,具有較高的加速能力,時間常數(shù)可小于1ms。
2.直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)2.6寬調(diào)速直流伺服電動機(jī)
具有調(diào)速范圍寬,在閉環(huán)控制中調(diào)速比可做到1:2000以上;過載能力強(qiáng),最大轉(zhuǎn)矩可為額定轉(zhuǎn)矩的5到10倍;低速轉(zhuǎn)矩大,可以與負(fù)載同軸連接,聲調(diào)減速齒輪,提高傳動效率等特點(diǎn)。這類電機(jī)目前已廣泛使用在數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服驅(qū)動、雷達(dá)天線驅(qū)動及其它私服跟蹤驅(qū)動系統(tǒng)中。3.直流伺服電動機(jī)的工作特性3.1機(jī)械特性
改變電樞電壓進(jìn)行控制時,對應(yīng)于不同的電樞電壓可以得到一組相互平行的機(jī)械特性曲線。而斜率k與電樞電壓無關(guān),和電樞電阻Ra成正比。較小的Ra有較硬的機(jī)械特性。3.直流伺服電動機(jī)的工作特性3.2調(diào)節(jié)特性
直流伺服電動機(jī)調(diào)節(jié)特性表示在一定的勵磁條件下,輸出轉(zhuǎn)矩恒定時Tl=常值,穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速n與電樞控制電壓Ua之間的關(guān)系n=f(Ua)。U0、U1、U2、U3分別對應(yīng)電機(jī)不同負(fù)載轉(zhuǎn)矩為TL0
、TL1、TL2、TL3時的始動電壓,負(fù)載轉(zhuǎn)矩越大,電動機(jī)制動和始動電壓越大。
3.直流伺服電動機(jī)的工作特性3.2調(diào)節(jié)特性啟動電壓與直線斜率的說明:
以ML1為例,當(dāng)U<U1時,因此n始終為0,當(dāng)U達(dá)到電磁轉(zhuǎn)矩和總阻矩相等時,電機(jī)就達(dá)到臨界狀態(tài)。此時,
3.直流伺服電動機(jī)的工作特性3.2調(diào)節(jié)特性啟動電壓與直線斜率的說明:
以ML1為例,當(dāng)U>U1時,由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變,所以Ia不變。電樞電阻壓降IaRa為常值。這樣電壓平衡方程變?yōu)椋篣-U1=Ea=Ceφn,此時,若以U1為坐標(biāo)原點(diǎn),n與Ea的關(guān)系就是一條斜率Ceφ的直線。3.直流伺服電動機(jī)的工作特性3.3工作特性電磁式直流伺服電動機(jī)工作特性永磁式直流伺服電動機(jī)工作特性4.直流伺服電動機(jī)的應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域非常多。只要是要有動力源的,而且對精度有要求的一般都可能涉及到伺服電機(jī)。如數(shù)控機(jī)床、機(jī)床、印刷設(shè)備、包裝設(shè)備、紡織設(shè)備、激光加工設(shè)備、機(jī)器人、自動化生產(chǎn)線等對工藝精度、加工效率和工作可靠性等要求相對較高
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