控制电机ppt电子课件教案第3章直流伺服电动机

《控制电机ppt电子课件教案第3章直流伺服电动机》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第3章直流伺服电动机3.1直流电动机的工作原理3.2电磁转矩和转矩平衡方程式3.3直流电动机的反电势和电压平衡方程式3.4直流电动机的使用3.5直流伺服电动机及其控制方法3.6直流伺服电动机的稳态特性3.7直流伺服电动机在过渡过程中的工作状态3.8直流伺服电动机的过渡过程3.9直流力矩电动机3.10低惯量直流伺服电动机思考题与习题3.1直流电动机的工作原理直流伺服电动机是自动控制系统中具有特殊用途的直流电动机。它的工作原理、基本结构及内部电磁关系和一般用途的直流电动机相同，故本章先分析一般直流电动机的工作原理和使用方法。直流电动机的基本

2、结构和直流测速发电机相同，所不同的是电动机的输入为电压信号，输出为转速信号。下面分析直流电动机的工作原理。为简明起见，仍采用具有4个槽的两极电机模型,如图2-3。在A、B两电刷间加直流电压时，电流便从B刷流入，A刷流出。N极下导体中的电流流出纸面，用⊙表示；S极下导体中的电流流入纸面，用表示，见图3-1。图3-1直流电动机工作原理图根据电磁学基本知识可知，载流导体在磁场中要受到电磁力的作用。如果导体在磁场中的长度为l,其中流过的电流为i，导体所在处的磁通密度为B，那末导体受到的电磁力的值为F=Bli(3-1)式中，F的单位为牛顿(N)；

3、B的单位为韦伯/米2(Wb/m2);l的单位为米(m);i的单位为安培(A)；力F的方向用左手定则来确定。据此，作出图3-1中N、S极下各根导体所受电磁力的方向，如图中箭头所示。电磁力对转轴形成顺时针方向的转矩，驱动转子而使其旋转。由于每个磁极下元件中电流方向不变，故此转矩方向恒定，称为直流电动机的电磁转矩。如果电机轴上带有负载，它便输出机械能，可见直流电动机是一种将电能转换成机械能的电气装置。我们用同一个模型，既分析了直流发电机的工作原理，又分析了直流电动机的工作原理。可见直流电机是可逆的，它根据不同的外界条件而处于不同的运行状态。当

4、外力作用使其旋转，输入机械能时，电机处于发电机状态，输出电能；当在电刷两端施加电压输入电能时，电机处于电动机状态，带动负载旋转输出机械能。事实上，发电机、电动机中所发生的物理现象在本质上是一致的。下面的分析将进一步证明这一点。小结1.工作原理：载流导体在磁场中要受到电磁力的作用。2.电磁力的大小：F=Bli,电磁力的方向：左手定则3.直流电动机的电磁转矩：由于每个磁极下元件中电流方向不变，故此转矩方向恒定，称为直流电动机的电磁转矩。4.如果电机轴上带有负载，它便输出机械能，可见直流电动机是一种将电能转换成机械能的电气装置。5.直流电机是

5、可逆的，它能根据不同的外界条件而处于不同的运行状态。3.2电磁转矩和转矩平衡方程式3.2.1电磁转矩式(3-1)写出了磁极下一根载流导体所受到的电磁力。此力作用在电枢外圆的切线方向，产生的转矩为式中，l为导体在磁场中的长度，取电枢铁心长度；Bx为导体所在处的气隙磁通密度；ia为导体的电流；D为电枢直径。假设空气隙中平均磁通密度为Bp，电枢绕组总的导体数为N,则电机转子所受到的总转矩为(3-2)式中，Bp用每极总磁通Φ表示，Bp=Φ/(τl),其中τ为极距，τ=πD/(2p),l为电枢铁心长；导体电流ia用电枢总电流Ia表示，ia=Ia/

6、(2a),其中a为并联支路对数。或者写成(3-3)式中,，对已制成的电机而言，它是一个常数。若每极磁通Φ的单位为Wb，电枢电流Ia的单位为A时，则电磁转矩T的单位为N·m。当Φ不变时，电磁转矩可写成T=KTIa其中，KT=CTΦ,称为转矩系数。我们知道，感应电势计算式中的常数所以CT与Ce有如下关系：(3-4)小结小结3.电磁转矩的公式：3.2.2电动机转矩平衡方程式直流电动机所产生的电磁转矩作为驱动转矩使电动机旋转。当电动机带着负载匀速旋转时，其输出转矩必定与负载转矩相等，但电动机的输出转矩是否就是电磁转矩呢?不是的。因为电机本身的机

7、械摩擦(例如轴承的摩擦、电刷和换向器的摩擦等)和电枢铁心中的涡流、磁滞损耗都要引起阻转矩，此阻转矩用T0表示。这样，电动机的输出转矩T2便等于电磁转矩T减去电机本身的阻转矩T0。所以，当电机克服负载阻转矩TL匀速旋转时，则有T2=T-T0=TL(3-5)式(3-5)表明，当电机稳态运行时，其输出转矩的大小由负载阻转矩决定。或者说，当输出转矩等于负载阻转矩时，电机达到匀速旋转的稳定状态。式(3-5)称为电动机的稳态转矩平衡方程式。把电机本身的阻转矩和负载的阻转矩合在一起叫做总阻转矩Ts，即Ts=T0+TL则转矩平衡方程式可写成T=Ts(3

8、-6)它表示在稳态运行时，电动机的电磁转矩和电动机轴上的总阻转矩相互平衡。实际上，电动机经常运行在转速变化的情况下，例如启动、停转或反转等，因此必须讨论转速改变时的转矩平衡关系。当电机的转速改变时，由于电机