直流伺服电机课件.ppt

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1、第1章直流伺服电动机1.1概述1.2直流伺服电动机的控制方式和运行特性1.3直流伺服电动机的动态特性1.4特种直流伺服电动机1.5直线直流电动机12.伺服电动机的分类普通直流伺服电动机直流伺服电动机低惯量直流伺服电动机直流力矩电动机两相感应伺服电动机交流伺服电动机三相感应伺服电动机无刷永磁伺服电动机直线伺服电动机1.伺服电动机的概念伺服电动机又称为执行电动机，其功能是把输入的电压信号变换成转轴的角位移或角速度输出。1.1概述2宽广的调速范围机械特性和调节特性均为线性无“自转”现象快速响应。此外，

2、还要求伺服电动机的控制功率小、重量轻、体积小等。3.控制系统对伺服电动机的基本要求1.1概述3一、直流伺服电动机的构成直流电机由定子、转子和机座等部分构成。机座磁极励磁绕组转子励磁式直流电动机结构1.2直流伺服电动机的控制方式和运行特性41.转子（又称电枢）由铁芯、绕组（线圈）、换向器组成。2.定子定子的分类：永磁式：由永久磁铁做成。励磁式：磁极上绕线圈，然后在线圈中通过直流电，形成电磁铁。励磁的定义：磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称为励磁。5旋转方向线圈中电流流动方向换相器线圈磁极6根据励磁

3、线圈和转子绕组的联接关系，励磁式的直流电机又可细分为：他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开。并励电动机：励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。串励电动机：励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。复励电动机：励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同一电源上。M他励UfIfIaUM并励UIfM串励UM复励U7二、工作原理U+–NS电刷换向片直流电源电刷换向器线圈II8注意：换向片和电源固定联接，线圈无论怎样转动，总是上半边的电流向里，下半边的电流向外。电刷压在换向片上。由左手定则，通电线圈在磁场的作

4、用下，使线圈逆时针旋转。FFU+–NS电刷换向片II换向器作用：将外部直流电转换成内部的交流电，以保持转矩方向不变。9FFU+–NS电刷换向片IIEE由右手定则，线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动势，感应电动势的方向与电流的方向相反。10直流发电机用右手定则判感应电动势Ea的方向U+–NSEEIa电枢绕组电阻Ra感应电动势输出电压11三.电枢电动势及电压平衡关系电枢通入电流后，产生电磁转矩，使电机在磁场中转动起来。通电线圈在磁场中转动，又会在线圈中产生感应电动势（用E表示）。1、电枢中的感

5、应电动势FFU+–NS电刷换向片IIEE12根据右手定则知，E和原通入的电流方向相反，其大小为：Ce：与电机结构有关的常数n：电动机转速：磁通单位：（韦伯），n（转/每分），E（伏）FFU+–NS电刷换向片IIEE132.电枢绕组中电压的平衡关系因为E与通入的电流方向相反，所以叫反电势。U：外加电压Ra:绕组电阻MRaIaE+–+–U以上两公式反映的概念：(1)电枢反电动势的大小和磁通、转速成正比，若想改变E，只能改变或n。(2)若忽略绕组中的电阻Ra，则，可见，当外加电压一定时，电机转速

6、和磁通成反比，通过改变可调速。14四.电磁转矩Ct：与线圈的结构有关的常数（与线圈大小，磁极的对数等有关）：线圈所处位置的磁通Ia：电枢绕组中的电流1、电磁转矩单位：（韦伯），Ia（安培），T（牛顿米）由转矩公式可知：(1)产生转矩的条件：必须有励磁磁通和电枢电流。(2)改变电机旋转的方向：改变电枢电流的方向或者改变磁通的方向。152、转矩平衡关系电磁转矩Te为驱动转矩，在电机运行时，必须和外加负载和空载损耗的阻转矩相平衡，即TL：负载转矩T0：空载转矩转矩平衡过程：当负载转矩（TL）发

7、生变化时，通过电机转速、电动势、电枢电流的变化，电磁转矩自动调整，以实现新的平衡。16例：设外加电枢电压U一定，Te=TL+T0(平衡)，这时，若TL突然增加，则调整过程为：与原平衡点相比，新的平衡点：Ia、P入TLnEIaTe最后达到新的平衡点。17根据直流电动机转速公式:式中：n—转速（r/min）；Ua—电枢电压（V）；Ia—电枢电流（A）；Ra—电枢回路总电阻（）；—励磁磁通（Wb）；Ce—由电机结构决定的电动势常数。1.2.1控制方式18调节电动机转速的三种方法：调节

8、电枢供电电压Ua改变电枢回路电阻Ra减弱励磁磁通19三种调速方法的性能与比较：1.改变电阻Ra只能有级调速；2.减弱磁通能够平滑调速，但调速范围不大，可在基速以上作小范围的弱磁升速。3.调节电压Ua调速能在较大的范围内无级平滑调速。20直流伺服电动机的控制方式：把控制信号作为电枢电压Ua来控制电动机的转速，叫电枢控制。把控制信号加在励磁绕组上，通过控制磁通来控制电动机的转速，叫磁场控制。211.电枢控制励磁磁通保持不变，改变电枢绕组的控制电压。当电动机的负载转矩不变时，升高电枢电压，电机的