直流伺服电动机第2章

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1、假定定子绕组为3相，转子为2对极，3个霍尔传感器间隔60度分布，由6只晶体管组成的桥式电路给电机供电，分析其换相过程。给出二二导通方式无刷直流电机正、反转时位置传感器与功率开关导通的逻辑关系。课堂习题控制电机第2章直流伺服电动机中国矿大信电学院2.1直流伺服电动机工作原理2.6直流力矩电动机2.7低惯量直流伺服电动机2.4直流伺服电动机过渡过程中的工作状态2.3直流伺服电动机的特性2.2直流伺服电动机的控制方法第2章直流伺服电动机2.8直流伺服电动机的应用举例2.5直流伺服电动机的过渡过程掌握直流伺服电动机工作原理了解直流伺服电动机的过渡过程会分析直流伺

2、服电动机的简单应用掌握直流伺服电动机过渡过程中的工作状态掌握直流伺服电动机的特性掌握直流伺服电动机的控制方法本章要求：第2章直流伺服电动机2.1直流伺服电动机的工作原理和结构一、直流伺服电动机的结构NS+-n直流电机定子转子空气隙定子铁心励磁绕组机壳端盖电刷电枢绕组电枢铁心换向器转轴直流电机定子结构直流电机转子结构SZ系列直流伺服电动机GZ系列直流伺服电动机小惯量直流伺服电动机GZY系列永磁直流伺服电动机之一GZY系列永磁直流伺服电动机之二二、直流伺服电动机的工作原理导体ab,cd中通入图中所示方向的电流，根据电磁力定律，可以判断载流导体ab,cd在磁场中

3、受力方向，形成逆时针方向电磁力矩，线圈逆时针旋转。NS+-nabcdABFF当线圈转动180o,导体cd处于N极下，电流由c到d，S极下导体电流由b到a，导体受力仍然是逆时针方向。电枢连续旋转，导体ab、cd中电流的方向不断变化，交替在N极和S极下受电磁力作用，从而使得电动机按一定的方向连续旋转。换向器，使电刷通过换向片只与处于一定极性下的导体相连接，从而使导体中的电流方向发生变化。原理动画NS+-nabcdABFF2.2直流伺服电动机的控制方法一、基础知识复习1直流电动机的启动电动机从静止状态过渡到稳速的过程叫启动过程。电机的启动性能有以下几点要求：1）

4、启动时电磁转矩要大，以利于克服启动时的阻转矩。2）启动时电枢电流要尽可能的小。3）电动机有较小的转动惯量和在加速过程中保持足够大的电磁转矩，以利于缩短启动时间。直流电动机通常采用电枢回路串电阻启动。2直流电动机的调速可知直流电动机调速可以有：（1）改变电枢电源电压；（2）在电枢回路中串调节电阻；（3）改变磁通，即改变励磁回路的调节电阻Rf以改变励磁电流。由3改变直流电动机转向的方法4使用中必须注意的问题改变电动机的转向,就必须改变电磁转矩的方向。根据左手定则可知,改变电磁转矩的方向有两种方法:1）改变磁通的方向；2）改变电流的方向。注意:磁通和电流的方向只

5、能改变其中的一个。1）启动时要使励磁磁通最大；2）切勿使励磁回路断开。二、直流伺服电动机的控制方法直流伺服电动机实际为一台他励式直流电动机，其励磁绕组由外施恒压的直流电源励磁或为永磁磁极。对直流伺服电动机的控制主要是指对电动机转速大小、方向的控制，即对电动机工作状态的控制；通常将电枢电压作为控制信号，实现对电动机转速的控制。直流伺服电动机稳定运行时的转速为：稳态时，Tem=Tl，当负载转矩Tl和磁通一定的情况下，调节电枢两端所加电压Ua，电动机的转速发生变化，从而改变电动机的工作状态。分析Ua增加和Ua减小电动机转速变化的物理过程。思考：2.3直流伺服电

6、动机的特性分析一、直流伺服电动机的机械特性1.反映转速和负载阻转矩（或电磁转矩）之间的变化规律。表征这个规律的曲线称为电动机的机械特性。UjUjUa1Ia2Ea1n1TemnTemUa1Ua2Ua3Ua1>Ua2>Ua3n01n02n03Td1Td2Td32.机械特性：其中为理想空载转速K为机械特性直线的斜率令n=0，得：Td为特性的横轴截距,即启动力矩Ua1Ua2Ua3Ua1>Ua2>Ua3n01n02n03Td1Td2Td3nTem从n0和Td的表达式可以看出，n0和Td都和电枢电压Ua成正比。而斜率k和电枢电压Ua无关。所以对应不同的电枢电压Ua可以

7、得到一组相互平行的机械特性，电枢电压Ua越大，曲线的位置越高。3.放大器对电动机机械特性的影响直流伺服电动机的电枢电压是由系统的放大器供给的，放大器是有内阻的，它使得电动机机械特性变软。nTemRi2Ri1Ri1>Ri2n0放大器的内阻越大，机械特性的斜率越大，特性越软。二、直流伺服电动机的调节特性1电动机在一定的负载下，稳定转速随控制电压的变化关系称为电动机的调节特性。2负载为常数时的调节特性Tem、一定时，n=f(Ua)是一条直线。nUaUa01Ua02Ua03Ts1Ts2Ts3Ts3>Ts2>Ts3当n=0时，当Ua

8、最小启动电压Ts不同，Ua0不同，但直线斜率不变。3变负载时的调节