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伺服電機及其控制方法培訓教程,陳曉鵬,伺服電機及其控制方法第1講直流有刷電機原理,本講提綱直流伺服電動機原理什么是直流伺服電機直流伺服電機的結(jié)構(gòu)及工作原理直流伺服的電機分類直流伺服電機的特性,伺服電機及其控制方法培訓教程,什么是直流電機,,是將機械能轉(zhuǎn)換為直流電能或?qū)⒅绷麟娔苻D(zhuǎn)換為機械能的一種裝置。把機械能轉(zhuǎn)換為電能的直流電機稱為直流發(fā)電機(dcgenerators)，把電能轉(zhuǎn)換為機械能的直流電機稱為直流電動機(dcmotor)。,伺服電機及其控制方法培訓教程,,直流電動機的結(jié)構(gòu),,伺服電機及其控制方法培訓教程,（1）定子：定子磁極磁場由定子的磁極產(chǎn)生。根據(jù)產(chǎn)生磁場的方式，直流伺服電機可分為永磁式和電磁式。永磁式磁極由永磁材料制成，電激式磁極由沖壓硅鋼片疊壓而成，外繞線圈通以直流電流便產(chǎn)生恒定磁場。（2）轉(zhuǎn)子：又稱為電樞，由硅鋼片疊壓而成，表面嵌有線圈，通以直流電時，在定子磁場作用下產(chǎn)生帶動負載旋轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩。（3）電刷和換向片：為使所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩保持恒定方向，轉(zhuǎn)子能沿固定方向均勻的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，電刷與外加直流電源相接，換向片與電樞導體相接。,伺服電機及其控制方法培訓教程,換向器和電刷的作用,在直流電動機中，換向器和電刷的共同作用：（1）將刷間的直流電逆變成線圈中的交流電；（2）把外面不轉(zhuǎn)的電路與轉(zhuǎn)動的電路聯(lián)接。,伺服電機及其控制方法培訓教程,直流電機的機構(gòu),伺服電機及其控制方法培訓教程,,直流電機分類永磁式電磁式,伺服電機及其控制方法培訓教程,直流電機空載是指電機對外無功率輸出、不帶負載空轉(zhuǎn)的一種狀態(tài)。直流電機空載時，勵磁繞組內(nèi)有勵磁電流，電動機電樞電流很小可忽略,伺服電機及其控制方法培訓教程,直流伺服電機的機構(gòu),伺服電機及其控制方法培訓教程,直流電機的特點,調(diào)速性能好。所謂“調(diào)速性能”，是指電動機在一定負載的條件下，根據(jù)需要，人為地改變電動機的轉(zhuǎn)速。直流電動機可以在重負載條件下，實現(xiàn)均勻、平滑的無級調(diào)速，而且調(diào)速范圍較寬。起動力矩大?？梢跃鶆蚨?jīng)濟地實現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。因此，凡是在重負載下起動或要求均勻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的機械，例如大型可逆軋鋼機、卷揚機、電力機車、電車等，都用直流電動機拖動。,伺服電機及其控制方法培訓教程,直流伺服電機的基本特性：1、機械特性在輸入的電樞電壓Ua保持不變時，電機的轉(zhuǎn)速n隨電磁轉(zhuǎn)矩M變化而變化的規(guī)律，稱直流電機的機械特性。2、調(diào)節(jié)特性直流電機在一定的電磁轉(zhuǎn)矩M（或負載轉(zhuǎn)矩）下電機的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速n隨電樞的控制電壓Ua變化而變化的規(guī)律，被稱為直流電機的調(diào)節(jié)特性。3、動態(tài)特性從原來的穩(wěn)定狀態(tài)到新的穩(wěn)定狀態(tài)，存在一個過渡過程，這就是直流電機的動態(tài)特性。,伺服電機及其控制方法培訓教程,機械特性,在輸入的電樞電壓Ua保持不變時，電機的轉(zhuǎn)速n隨電磁轉(zhuǎn)矩M變化而變化的規(guī)律，稱直流電機的機械特性。,直流電機的機械特性曲線：K值大表示電磁轉(zhuǎn)矩的變化引起電機轉(zhuǎn)速的變化大，這種情況稱直流電機的機械特性軟；反之，斜率K值小，電機的機械特性硬。在直流伺服系統(tǒng)中，總是希望電機的機械特性硬一些，這樣，當帶動的負載變化時，引起的電機轉(zhuǎn)速變化小，有利于提高直流電機的速度穩(wěn)定性和工件的加工精度。功耗增大。,伺服電機及其控制方法培訓教程,調(diào)節(jié)特性,直流電機在一定的電磁轉(zhuǎn)矩M（或負載轉(zhuǎn)矩）下電機的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速n隨電樞的控制電壓Ua變化而變化的規(guī)律，被稱為直流電機的調(diào)節(jié)特性。,直流電機的調(diào)節(jié)特性曲線斜率K反映了電機轉(zhuǎn)速n隨控制電壓Ua的變化而變化快慢的關(guān)系，其值大小與負載大小無關(guān)，僅取決于電機本身的結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)。,伺服電機及其控制方法培訓教程,動態(tài)特性,,從原來的穩(wěn)定狀態(tài)到新的穩(wěn)定狀態(tài)，存在一個過渡過程，這就是直流電機的動態(tài)特性。,決定時間常數(shù)的主要因素有：慣性J的影響、電樞回路電阻Ra的影響、機械特性硬度的影響。,伺服電機及其控制方法培訓教程,分類：,直流伺服電機的種類小慣量直流電機——印刷電路板的自動鉆孔機中慣量直流電機（寬調(diào)速直流電機）——數(shù)控機床的進給系統(tǒng)大慣量直流電機——數(shù)控機床的主軸電機特種形式的低慣量直流電機,伺服電機及其控制方法培訓教程,,主要技術(shù)參數(shù)：,額定功率Pe額定電壓Ue額定電流Ie額定轉(zhuǎn)速ne額定轉(zhuǎn)矩MIe調(diào)速范圍D,直流伺服電機的選擇，是根據(jù)被驅(qū)動機械的負載轉(zhuǎn)矩、運動規(guī)律和控制要求來確定,伺服電機及其控制方法培訓教程,主要參數(shù),額定功率Pe：指軸上輸出的機械功率，它等于額定電壓、額定電流及額定效率的乘積，即PN=UNINhN。額定電壓Ue：電機長期安全運行時所能承受的電壓（V）。額定電流Ie：指電機按規(guī)定的工作方式運行時，電樞繞組允許通過的電流（A）。,伺服電機及其控制方法培訓教程,額定轉(zhuǎn)速ne：指電機在額定電壓、額定電流和額定功率情況下運行的電機轉(zhuǎn)速（r/min）。,伺服電機及其控制方法培訓教程,速度控制原理,直流電機的輸出電磁轉(zhuǎn)矩表達式：,稱為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù),,伺服電機及其控制方法培訓教程,控制直流伺服電機電磁轉(zhuǎn)矩和速度的方法：（1）改變電樞電壓即改變電樞電流（2）改變勵磁電流即改變磁通線性好，控制方便，相應速度快，輸出轉(zhuǎn)矩大,伺服電機及其控制方法培訓教程,速度控制技術(shù)指標,（1）調(diào)速范圍D—電機在額定負載下（2）靜差度S—電機由理想空載增加到額定負載時轉(zhuǎn)速降落與理想轉(zhuǎn)速之比（3）調(diào)速的平滑性Q—兩個相近轉(zhuǎn)速之比Q越接近于1，平滑性越好,伺服電機及其控制方法培訓教程,