《自动控制元件》PPT课件

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1、自动控制元件直流伺服电动机的选择与使用一、型号与额定值直流伺服电动机的选择与使用额定功率：电动机在额定工况运行时，其轴端输出的机械功率。额定电压：额定工况运行时，电动机的励磁绕组和电枢绕组上所加的电压值。电枢控制时，励磁绕组加额定电压。额定电流：电动机在额定电压下，负载达到额定功率时的电枢电流和励磁电流值。对于连续运行的直流电动机，其额定电流就是电机长期安全运行的最大电流。短期超过额定电流（如起动时）是允许的，但长期超过额定电流将会使电机绕组和换向器损坏。额定转速：电动机在额定工况运行时每分钟的转数。它不

2、是电动机允许的最高转速。额定转矩：电动机在额定工况时的输出转矩。直流伺服电动机的选择与使用直流伺服电动机的选择与使用直流伺服电动机的选择与使用直流伺服电动机的选择与使用二、电机参数的选择功率转矩最大输出功率或直流伺服电动机的选择与使用对断续周期性工作的负载直流伺服电动机的选择与使用电流和电压最大电流最大电枢电压直流伺服电动机的选择与使用电动机与负载的惯量匹配快速响应是控制系统对电动机的基本要求。转动惯量大的电动机，机电时间常数也大，速度响应慢。但也不是说电机惯量越小越好。在惯量很小的电动机上直接联接大惯量

3、负载并不能达到快速响应的目的。小惯量电机的热容量一般也很小，高速起动、制动或反向会使电枢电流急剧加大而使电机损坏。选择电机必须考虑电动机与负载的匹配，使其既能满足快速性要求，又能充分发挥电机本身的性能。电动机与负载的惯量匹配由电动机的最大输出转矩令可得使T2max最小时的最佳减速比若＝1，TL=0，则一般直流力矩电动机直流力矩电动机是一种可直接与负载耦合的低速直流伺服电动机。它在工作原理上同普通直流伺服电动机毫无区别。它的特有性能（低速和大力矩）是由于它的特殊结构设计而产生的。直流力矩电动机主要优点有：1

4、．耦合刚度高。由于不需减速器，提高了传动精度相稳定性；2．响应速度快。直流力矩电动机折算到负载轴上的转动惯量小(由于没有减速机构)、机电时间常数小、约十几毫秒。3．机械特性和控制特性的线性度好，硬度大；4．能在堵转(处于起动状态)和低速下运行，堵转情况下的转矩很大；在很低的转速下也能平稳地运行．转速的波动范围为每分钟几转到几十转，转矩的波动仅为5％左右，甚至更小。直流力矩电动机由于具有以上的特点，它特别适用于对速度和位置的控制精度要求很高的系统中。直流力矩电动机直流力矩电动机普通高速直流伺服电动机和力矩电

5、动机两种驱动方案的对比直流力矩电动机普通高速电动机折算到负载轴上的力矩－惯量比被缩小了i倍。通常，普通电动机的转动惯量和减速装置的转动惯量折算到负载轴上都大于负载的转动惯量，最大时，甚至能大于10倍，而力矩电动机则无论从理论分析还是大量应用实践都表明电动机转动惯量比负载的转动惯量为小。由于力矩－惯量比直接反映了电动机的加速能力，而前面已经说明，两种方案对负载提供的电磁转矩相同，则直流力矩电动机直流力矩电动机结构特点直流力矩电动机运行性能分析1、电枢直径对转矩的影响在相同电枢电流、相同磁通密度及相同电枢体积

6、的条件下，电磁转矩与电枢直径成正比。因此，Kt（及Ke）与直径成正比。直流力矩电动机2、电枢直径对空载转速的影响在电枢电压、磁通密度以及电枢体积都相同的条件下，空载转速与电枢直径成反比。因此Ke和直径成正比。这就是直流力矩电动机做成扁平状的又一理由。从物理观点看，在n相同时，直径大，线速度大，感应电势大，故Ke大。直流力矩电动机3、力矩波动力矩波动是指输出转矩的峰值与平均值之差。力矩波动的大小是表征力矩电动机性能优劣的一个重要性能指标，也是影响普通直流电动机用于直接驱动系统低速平稳运行的重要因素之一。由于

7、换向和电枢齿槽会引起力矩波动。直流力矩电动机4、控制特性的线性度为了使直流力矩电动机的转矩正比于输入电流，而与电机的转速、转角位置无关，应尽量减小电枢反应的去磁作用。通常，直流力矩电动机的磁路设计成高饱和状态，此时磁阻大，电枢电流产生的磁通小。选用磁导率小，磁阻大，回复线较平的永磁材料做磁极，而且选取较大的气隙。这样，就可以使电枢反应的影响显著减小。直流力矩电动机5、电磁时间常数采用直流力矩电动机直接驱动的伺服系统动态响应速度快，因此，机电时间常数将显著减小。此时电磁时间常数的影响相对增大，有时已不能忽略

8、。由La/Ra可知，电枢绕组电感La有直接影响。可以证明，极对数越多，电枢反应磁链就越小，与它对应的电感也越小，所以采用较多的极对数就可以减小电磁时间常数。此外，适当地加大电机的气隙，也有利于减小电枢反应磁链，使电磁时间常数减小。提高电枢铁心的饱和程度，可以使漏磁回路磁阻增加，减小漏磁链，也使电机的电磁时间常数降低。直流力矩电动机主要技术数据1．连续堵转数据2．峰值堵转数据3．转矩灵敏度4．最大空载转速直流力矩电动机1．连续堵