《直流伺服电动机》PPT课件

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1、第3章直流伺服电动机直流伺服电机的应用随动系统遥控和遥测系统运动控制系统自动化军事技术领域直流伺服电机自动控制系统对其基本要求：1）可控性好，控制信号消失即停止运转；2）运行性能好，机械和调节特性均为线性；3）调速范围广；4）快速响应性强；5）体积小、重量轻、控制功率小直流电动机工作原理图3.1直流电动机的工作原理①A、B两电刷间加直流电压使导体中流入电流(N(S)极下电流方向始终不变)②通电导体受到的电磁力的值为F=Bli③电磁力对转轴形成顺时针方向的恒定转矩（电磁转矩），驱动转子而使其旋转。①②③电能机械能3.2电磁转矩和转矩平衡方程式3.2.1电磁转矩一根导体产生的力

2、矩取平均磁通密度转矩系数3.2.2电动机转矩平衡方程式电机稳态运行电机转速变化输出转矩阻转矩负载转矩电机加速电机减速总阻转矩3.3直流电动机的反电势和电压平衡方程式3.3.1电枢绕组中的反电势①电枢导体通电便产生电磁力矩②由左手定则可确定电磁力F的方向，亦即电机旋转方向①②③由右手定则可确定导体切割磁力线产生的感应电势e③3.3.2电动机的电压平衡方程式供电电压稳定TL↓—T↓—Ia↓—n↑TL↑—T↑—Ia↑—n↓供电电压波动供电电压稳定时电枢回路串联电阻启动为何？启动电流过大！随转速上升，需逐级切除串联电阻！3.4.2直流电动机的启动方法大功率直接启动小功率3.4直流电

3、动机的使用3.4.3电动机的调速方法①改变电机端电压Ua②在电枢回路中串联调节电阻Rtj③改变励磁调节电阻RfjUa↑------n↑Ua↓------n↓Rtj↑------n↓Rtj↓------n↑Rfj↑------Φ↓------n↑Rfj↓------Φ↑-------n↓只能使励磁电流减小，所以只能将转速调高3.4.4改变电动机转向的方法①改变磁通的方向②改变电枢电流的方向③改变磁通和电枢电流的方向3.4.5使用中必须注意的问题1.启动时要使励磁磁通最大（为获得最大的启动转矩）2.切勿使励磁回路断开启动电路正确接法启动电路错误接法带负载空载将产生很大的堵转电流

4、将产生飞车事故3.5直流伺服电动机3.5.1直流伺服电动机的分类永磁式电磁式直流伺服电动机他励励磁方式并励励磁方式串励励磁方式复励励磁方式3.5.1直流伺服电动机的结构直流测速发电机的结构相同3.6直流伺服电动机的稳态特性3.6.1机械特性表征电动机在电枢电压Ua不变时，转速随负载阻转矩(或电磁转矩)变化规律的曲线称为电动机的机械特性。理想空载转速机械特性软硬程度堵转转矩Ua越大，曲线位置越高机械特性曲线控制系统中放大器内阻的影响放大器等效电路放大器内阻的加入使机械特性变软！输出转矩的机械特性用输出转矩表示的机械特性如何得出机械特性曲线①直接测出一组n、T2数据，做曲线②测

5、出电枢电流/电压、转速，经过计算后间接测出曲线电磁转矩不可测量3.6.2调节特性电动机在一定的负载转矩下，稳态转速随控制电压变化的关系称为电动机的调节特性。！1、负载为常数时调节特性曲线Ts不变时，n与Ua为线性关系！始动电压1、可变负载时调节特性曲线空气阻转矩与转速的关系可变负载时调节特性n↑→TL增量↑→IaRa增量↑→Ea增量↓→n增量↓电压平衡方程式常常用实验的方法直接测出电动机的调节特性。此时电机和负载耦合，并由放大器提供信号电压。在实验中测出电动机的转速n随放大器输入电压U1变化的曲线，因此所得到的是带有放大器的直流电动机的调节特性曲线。如何得出调节特性曲线3.

6、7直流伺服电动机在过渡过程中的工作状态电动机从一个稳定状态向另一个稳定状态过渡过程中的工作状态。发电机工作状态反接制动工作状态动能制动工作状态3.7.1发电机工作状态电动机状态发电机状态3.7.2反接制动工作状态电动机状态反接制动状态Ua3方向同于Ea13.7.3动能制动工作状态电动机状态动能制动状态3.8直流伺服电动机的过渡过程为了分析控制系统的动态特性，不仅需要知道电机在过渡过程中的工作状态，而且还要进一步了解电机的转速、转矩、电流、功率等物理量在过渡过程中随时间变化的规律，以及过渡过程时间和电机参数的关系。产生过渡过程的原因两种惯性机械惯性电磁惯性转动惯量电枢电感转

7、速不能突变电流不能突变时间短得多3.8.1伺服电动机过渡过程的分析动态电压平衡方程式动态转矩平衡方程式代入求解微分方程初始条件机电时间常数电磁时间常数过渡过程中转速n、电枢电流Ia随时间变化的规律:在4τd<τj时的过渡过程在4τd>τj时的过渡过程在τj>>τd时的过渡过程非周期过渡过程周期振荡过渡过程机电时间常数定义机电时间常数的单位单位kg·m2单位r·min单位N·m机电时间常数单位s一般直流伺服电动机的机电时间常数大约在十几毫秒到几十毫秒之间。快速低惯量直流伺服电动机的机电时间常数通常在10ms以下，空