直流伺服电机讲解课件.ppt

1、23456本章教学本章教学:p掌握直流伺服电机结构、分类和作用掌握直流伺服电机结构、分类和作用等概念；等概念；p理解直流伺服电机理解直流伺服电机工工作原理；作原理；p掌握掌握直流伺服电机直流伺服电机的静态特性；的静态特性；p了解直流伺服电机的动态特性（关注机电时间常数了解直流伺服电机的动态特性（关注机电时间常数的的作用）；作用）；p理解无刷直流电动机与普通直流伺服电机理解无刷直流电动机与普通直流伺服电机的区别。的区别。7 第一节第一节 直流伺服电机的结构直流伺服电机的结构 第二节第二节 直流伺服电机工作原理直流伺服电机工作原理 第三节第三节 直流伺服电机的特性直流伺服电机的特性 第四节第四节

2、直流伺服电机控制直流伺服电机控制 第五节第五节 无刷直流电动机无刷直流电动机本章重点：直流伺服电机工作原理本章重点：直流伺服电机工作原理和静态特性；和静态特性；本章难点：直流伺服电机本章难点：直流伺服电机的动态特性。的动态特性。本章教学本章教学:89图形符号图形符号1011121314鼓形绕组鼓形绕组151617n加于直流电机的直流电源，借助于换向器和电刷加于直流电机的直流电源，借助于换向器和电刷的作用，使直流电机电枢线圈流过的电流，方向的作用，使直流电机电枢线圈流过的电流，方向是交变的，从而使电枢产生的电磁转矩的方向恒是交变的，从而使电枢产生的电磁转矩的方向恒定不变，定不变，确保直流电机朝确

3、保直流电机朝确定的方向连续旋转。确定的方向连续旋转。n定子：磁场定子：磁场永磁体永磁体n转子：电枢绕组转子：电枢绕组n换向：换向器换向：换向器与碳刷与碳刷18191 1）气隙磁场发生扭斜，气隙合成磁场的物理中性面将逆）气隙磁场发生扭斜，气隙合成磁场的物理中性面将逆着电动机旋转方向转过一个角度，物理中性面与几何中性着电动机旋转方向转过一个角度，物理中性面与几何中性面不再重合。面不再重合。2 2）半个极下磁通的增加值，将小于另半个极下磁通的减）半个极下磁通的增加值，将小于另半个极下磁通的减小值，总的气隙磁通将有所减小，这就是电枢磁场的去磁小值，总的气隙磁通将有所减小，这就是电枢磁场的去磁作用。作用

4、。20211 1）将直流电动机的电刷从几何中性面开始，将直流电动机的电刷从几何中性面开始，逆着电枢旋转方向移动电刷，使换向火花最小为止，移动逆着电枢旋转方向移动电刷，使换向火花最小为止，移动的角度大于物理中性面的偏移角。的角度大于物理中性面的偏移角。2 2）。在几何中性面处设置附加的换向磁。在几何中性面处设置附加的换向磁极，它的激磁绕组与电枢绕组串联，换向极的磁场方向必极，它的激磁绕组与电枢绕组串联，换向极的磁场方向必须与电枢磁场的方向相反。须与电枢磁场的方向相反。3 3）。22转矩方向与电流方向的关系：为确保直流电动机朝确定转矩方向与电流方向的关系：为确保直流电动机朝确定的方向连续旋转，通过

5、线圈的电流方向是交替变化的。的方向连续旋转，通过线圈的电流方向是交替变化的。23传统直流伺服电机和传统直流伺服电机和直流电机工作原理、结构和基本直流电机工作原理、结构和基本特征没有原则区别，但是在结构和性能上做了一些改特征没有原则区别，但是在结构和性能上做了一些改进，具有如下特点：进，具有如下特点：1 1、采用细长的电枢以便降低转动惯量，其惯量大约是普通直、采用细长的电枢以便降低转动惯量，其惯量大约是普通直流电动机的流电动机的1/31/3 1/21/2。2 2、具有优良的换向性能，在大的峰值电流冲击之下仍能确保、具有优良的换向性能，在大的峰值电流冲击之下仍能确保良好的换向条件，因此具有大的瞬时

6、电流和瞬时转矩。良好的换向条件，因此具有大的瞬时电流和瞬时转矩。3 3、机械强度高，能够承受住巨大的加速度造成的冲击力作用。、机械强度高，能够承受住巨大的加速度造成的冲击力作用。4 4、电刷一般都安放在几何中型面上，以确保正反转特性对称。、电刷一般都安放在几何中型面上，以确保正反转特性对称。242526 无槽电枢无槽电枢盘式电枢盘式电枢空心杯电枢空心杯电枢272829301）机械）机械特性：特性：Ua一定时，一定时，n=f(Tem)312.调节特性：调节特性：Tem一定时，一定时，n=f(Ua)3233)()()()()()()()(260)()()(tEtIRdttdILtUtTdttdJt

7、TtCtEtICtTaaaaaacemeaatem34经拉氏变换整理得：经拉氏变换整理得：)(260)()()(1)()()()()(1)(sCsEsEsURsLsIsICsTsTsTJsseaaaaaaatemcem35按以上各式可建立动态方框图：按以上各式可建立动态方框图：sLRaa1tCJs1260eC)(sUa)(sEa)(sIa)(sTem)(sTe)(sT)(s-36=当当Te=0时，传递函数为：时，传递函数为：为电动机为电动机电磁时间常数电磁时间常数,111)60(2)()(22ssKssCsUsmemememe式中，式中，为电动机机电时间常数为电动机机电时间常数meJtgTJn

8、CCJRsteam60260260202aaeRL37同理可得：同理可得：若若 ，可写成：可写成：em10)1)(1(1)1)(1()60(2)()(ssKssCsUsemeeme当当 很小，很小，远远超过了控制系统通频带时，直流电动远远超过了控制系统通频带时，直流电动机的传递函数可以简化为：机的传递函数可以简化为：ee1111)60(2)()(sKsCsUsmeme)1(1)1()60(2)()(ssKssCsUsmeme38m（1 1）负载转动惯量的影响：）负载转动惯量的影响：J=J=J Jm m+J+JL L J JL L负载折算转动惯量负载折算转动惯量（2 2）电枢回路电阻的影响：）电枢回路电阻的影响：R Ra a=R Ra a+R+Ri i R Ri i 电源（放大器）内阻电源（放大器）内阻（3 3）机械特性硬度的影响：）机械特性硬度的影响：n/Tn/T机械特性的斜率机械特性的斜率3940414243MT