第6章 直流伺服电动机
直流伺服电机的工作原理

直流伺服电机的工作原理
直流伺服电机是一种利用直流电源驱动的电动机。
其工作原理基于电磁感应的原理,主要包括电磁场产生、电力转换和闭环控制三个方面。
首先是电磁场产生,直流伺服电机内部有一组永磁体和一组电磁线圈。
当电流通过电磁线圈时,会产生一个磁场,该磁场将与永磁体的磁场相互作用,从而产生一个力矩。
可以通过改变电流的大小和方向来控制电磁场的强弱和极性,进而实现力矩的调节。
然后是电力转换的过程。
直流伺服电机通常通过直流电源供电,电源提供的直流电流经过控制器进行调节和分配。
控制器根据系统需求,通过改变电流的幅值和极性来控制伺服电机的运动。
电流经过电机的线圈时,会产生电流与磁场相互作用的力矩,从而驱动电机转动。
同时,电流也会通过电机的线圈产生电阻损耗和铜损耗。
最后是闭环控制,直流伺服电机通常配备反馈装置,如编码器或霍尔传感器。
这些传感器可以实时监测电机的转动角度和速度,并将信息反馈给控制器。
控制器通过对反馈信号的比较和计算,实时调整电流的输出,以使得电机的位置或速度达到预定的目标。
这种闭环控制可以保证伺服电机在不同负载和工况下的稳定性和精度。
综上所述,直流伺服电机的工作原理主要包括电磁场产生、电力转换和闭环控制三个方面。
通过调节电磁场的大小和方向,
利用电力转换将电能转化为力矩,然后通过闭环控制使电机按照预定目标进行位置或速度调节。
这种原理使得直流伺服电机在许多领域中得到广泛应用,包括工业自动化、机械加工、机器人技术等。
直流伺服电机工作原理

直流伺服电机工作原理
直流伺服电机是一种常用于自动控制系统的电机类型。
它的工作原理基于直流电的作用力和磁场的相互作用。
直流伺服电机由电机本体、编码器和控制器组成。
电机本体通常由定子和转子构成。
定子是由线圈绕制而成,它产生磁场。
转子是电机的旋转部分,带有永磁体或通过电流激励而成为电磁体。
编码器是一种用于测量电机角度位置和速度的装置。
控制器接收编码器的信息,并根据预设的控制算法来控制电机的运动。
在工作过程中,直流伺服电机的控制器通过改变电流的方向和大小,调节电机的角度和速度。
电机本体的定子电流产生一个磁场,而转子的磁场与定子的磁场相互作用,产生力矩。
根据电流和角度的变化,控制器不断地调整电机的控制信号,使电机达到所需的位置和速度。
直流伺服电机的优点是具有较高的动态响应能力和精确控制性能。
它能够快速准确地响应输入信号,并在瞬间改变转速和转矩。
这使得直流伺服电机广泛应用于需要快速精确运动的领域,如机器人、自动控制系统、数控机床等。
总之,直流伺服电机的工作原理是通过控制器调节电流和磁场相互作用的方式来实现精确控制和调节电机的位置和速度。
它的优势在于高动态响应和精确性能,使其在许多自动控制系统中得到广泛应用。
机床数控技术:第6章 数控伺服系统

6.2 伺服电动机
伺服电动机是数控伺服系统的重要组成部分, 是速度和轨迹控制的执行元件。
数控机床中常用的伺服电机: ● 直流伺服电机(调速性能良好) ● 交流伺服电机(主要使用的电机) ● 步进电机(适于轻载、负荷变动不大) ● 直线电机(高速、高精度)
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6.2.1 直流伺服电机及工作特性
6.1 概述
伺服系统的性能直接关系到数控机床执行件的 静态和动态特性、工作精度、负载能力、响应快慢 和稳定程度等。所以,至今伺服系统还被看做是一 个独立部分,与数控装置和机床本体并列为数控机 床的三大组成部分。
按ISO标准,伺服系统是一种自动控制系统,其 中包含功率放大和反馈,从而使得输出变量的值紧 密地响应输入量的值。
数控机床常用的直流电动机有: ●直流进给伺服系统:永磁式直流电机; ●直流主轴伺服系统:励磁式直流电机;
图6.5 直流伺服驱动系统的一般结构
32
6.2.1 直流伺服电机及工作特性
直流电动机原理
根据法拉第电磁感应定理 当载流导体位于磁场中,导
体上受到的电磁力F:
F = B ×L× i
B:磁场的磁通密度; L: 导体长度; i:导体中的电流。 F、B、i之间的方向关 系可用左手定则确定。
29
6.1 概述
6.1.4 伺服系统的发展 由于直流电动机存在换向火花和电刷磨损等问题
,美国通用电气(GE)公司于1983年研制成功采用 笼型异步交流伺服电动机的交流伺服系统。采用 矢量变换控制变频调速,使交流电动机具有和直 流电动机—样的控制性能,又具有机构简单、可 靠性高、成本低,以及电动机容量不受限制和机 械惯性小等优点。 日本于1986年又推出了全数字交流伺服系统。
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简述直流伺服电动机的工作原理

简述直流伺服电动机的工作原理直流伺服电动机是一种常见的电机类型,广泛应用于工业自动化控制、机器人、汽车、医疗设备等领域。
本文将简述直流伺服电动机的工作原理,包括电机结构、电机控制系统、编码器反馈系统等方面。
一、电机结构直流伺服电动机的基本结构包括转子、定子、永磁体、电刷等部分。
其中,永磁体是电机的核心部件,它产生磁场,使得电机可以转动。
电刷则起到输送电能的作用,通过与转子接触,将电能传递给转子。
在直流伺服电动机中,转子通过电磁感应原理产生转矩,从而带动负载旋转。
同时,电机控制系统可以通过改变电流的方向和大小来控制电机的转速和转向。
二、电机控制系统直流伺服电动机的控制系统主要包括功率放大器、控制器和编码器反馈系统。
功率放大器是直流伺服电动机的重要组成部分,它负责将控制信号转换为电流信号,并将其提供给电机。
控制器则负责处理控制信号,将其转换为电机可以理解的信号。
编码器反馈系统则用于检测电机的转速和位置,并将其反馈给控制器,从而实现闭环控制。
在控制系统中,控制器通常采用PID控制算法,通过调节控制信号,使得电机的转速和位置达到预定的目标值。
同时,电机的速度和位置可以通过编码器反馈系统进行实时监测和调整,从而保证电机的精准控制。
三、编码器反馈系统编码器反馈系统是直流伺服电动机的重要组成部分,它用于检测电机的转速和位置,并将其反馈给控制器。
编码器通常分为增量式编码器和绝对式编码器两种类型。
增量式编码器可以检测电机的转速和位置变化,但无法确定电机的绝对位置。
绝对式编码器则可以确定电机的绝对位置,但通常比增量式编码器更昂贵。
在编码器反馈系统中,编码器通过检测电机的转子和定子之间的相对位置来确定电机的转速和位置。
控制器可以根据编码器反馈的信息进行实时调整,从而保证电机的精准控制。
四、总结直流伺服电动机是一种重要的电机类型,具有精准控制、高效能、高速度等优点。
其工作原理主要包括电机结构、电机控制系统和编码器反馈系统等方面。
直流伺服电动机

一、直流伺服电动机的结构和分类
直流伺服电动机实质上就是一台他励式直流电动机。
分类: ㈠ 传统型直流伺服电动机:普通型直流伺服电机,分为电
磁式和永磁式两种。 ㈡ 低惯量型直流伺服电动机 ⑴ 盘形电枢直流伺服电动机; ⑵ 空心杯电枢直流伺服电动机; ⑶ 无槽电枢直流伺服电动机。
图7.2.1 盘形电枢直流伺服电动机结构
当转矩为零时,电机转速仅与电枢电压有关,此时的转速
称为理想空载转速。
n
n0
U ke
当转速为零时,电机转矩仅与电枢电压有关,此时的转矩 称为堵转转矩。
U TD Ra kT
直流伺服电动机的机械特性如图7.2.4所示:
图7.2.4 电枢控制的直流伺服电机机械特性
图7.2.5 直流伺服电机调节特系。
图7.2.2 空心杯电枢直流伺服电动机结构
图7.2.3 无槽电枢直流伺服电动机结构
二、直流伺服电动机的运行特性
转速关系式:
n
U ke
Ra kekT
Tem
1、机械特性:指在控制电压保持不变的情况下,直流伺服
电动机的转速n随转矩变化的关系。
n n0 kTem
式中:
n0
U ke
,k
Ra kekT
控制方式:电枢控制和磁极控制,实际中主要采用电枢控制方式。
直流伺服电动机的调节特性如图7.2.5所示。
直流伺服电机

(6.8)
§6.4 直流伺服电机
(三)永磁直流伺服电机的工作特性
1. 永磁直流伺服电机的性能特点 1) 低转速大惯量 2) 转矩大 3) 起动力矩大 4) 调速泛围大,低速运行平稳,力矩波动小
2. 永磁直流伺服电机性能用特性曲线和数据表描述 1) 转矩-速度特性曲线(工作曲线) 2) 负载-工作周期曲线
O
TL TS T
图6.7 直流电机的机械特性
§6.4 直流伺服电机 (二)一般直流电机的工作特性
2. 动态特性 直流电机的动态力矩平衡方程式为
TM TL J d
dt
式中
TM ─电机电磁转矩; TL ─ 折算到电机轴上的负载转矩;
ω ─ 电机转子角速度;
J ─ 电机转子上总转动惯量;
t ─时间自变量。
工作原理:
T1 和T4 同时导通和关断,其基极驱动电压Ub1= Ub4。T2和T3同
时导通和关断,基极驱动电压Ub2= Ub3 = –Ub1。以正脉冲较宽为例, 既正转时。 负载较重时: ①电动状态:当0≤t ≤ t1时, Ub1、Ub4为正, T1 和T4 导通;Ub2、Ub3 为负, T2和T3截止。电机端电压UAB=US,电枢电流id= id1,由US→ T1 → T4 → 地。 ②续流维持电动状态:在t1 ≤t ≤ T时, Ub1、Ub4为负, T1 和T4截止; Ub2、Ub3 变正,但T2和T3并不能立即导通,因为在电枢电感储能的 作用下,电枢电流id= id2,由D2→ D3续流,在D2、 D3 上的压降使T2 、 T3的c-e极承受反压不能导通。 UAB=-US。接着再变到电动状态、续流 维持电动状态反复进行,如上面左图。 负载较轻时: ③反接制动状态,电流反向:② 状态中,在负载较轻时,则id小,续流
直流伺服电机原理
直流伺服电机原理直流伺服电机是一种广泛应用于工业自动化领域的电机,其原理和工作方式具有一定特点和优势。
本文将介绍直流伺服电机的原理及其工作过程。
原理介绍直流伺服电机是一种能够根据外部控制信号调整输出角位置的电机。
其基本原理是利用电磁感应产生的磁场与永久磁铁的磁场相互作用,从而产生转矩。
直流伺服电机通过控制电压大小和方向,可以实现精确的位置控制。
工作过程1.电磁感应原理直流伺服电机的转子上有导线绕组,当通入电流时,导线中会产生磁场。
这个磁场与永久磁铁之间的相互作用产生了转矩,从而驱动电机运转。
2.控制回路直流伺服电机通常配备有控制回路,用于接收外部控制信号并调整电机的转速和位置。
控制回路可以根据不同的控制算法来实现位置闭环或速度闭环控制,以保证电机的准确性和稳定性。
3.编码器反馈为了实现更精确的位置控制,直流伺服电机通常会配备编码器模块,用于实时反馈电机的位置信息。
控制回路通过读取编码器信号,可以及时调整电机的输出,实现精确的位置控制。
4.功率驱动电机通常需要配备功率驱动模块,用于根据控制信号调整电机的电压和电流输入。
功率驱动模块可以根据电机的负载情况和运行要求来动态调整电机的输出功率,以确保电机的稳定性和可靠性。
应用领域直流伺服电机广泛应用于机械臂、自动化设备、数控机床等领域,其高精度、高效率的特点使其成为自动化领域的重要组成部分。
通过合理的控制和设计,直流伺服电机可以实现机械系统的高速、高精度运动,大大提高生产效率和产品质量。
总的来说,直流伺服电机通过电磁感应原理、控制回路、编码器反馈和功率驱动等模块的相互配合,实现了高精度、高效率的位置控制,为工业自动化带来了重大的便利和优势。
第6章 直流伺服电动机
第6章 直流伺服电动机
根据转矩平衡方程式,当负载转矩不变时,电磁
转矩T=CTΦIa不变;又If不变,Φ不变,所以电枢电流Ia 也不变。再由电动机电压平衡方程式Ea=Ua-IaRa可以看
出,由于IaRa不变,感应电势Ea将随Ua的降低而减小;
又Φ不变,故转速要相应减小。若电压改变后的感应电 势、转速、 电流用Ea′、n′、Ia′表示,则Ua′=55 V时的
第6章 直流伺服电动机
第6章 直流伺服电动机
1 直流电动机的工作原理 2 电磁转矩和转矩平衡方程式
3 直流电动机的反电势和电压平衡方程式
4 直流电动机的使用 5 直流伺服电动机及其控制方法 6 直流伺服电动机的稳态特性
第6章 直流伺服电动机
7 直流伺服电动机在过渡过程中的工作状态 8 直流伺服电动机的过渡过程
的方向一致时, 数值为正; 反之, 数值为负。
第6章 直流伺服电动机
由于现在主要研究电机的工作状态, 为了分析简 便, 可先不考虑放大器的内阻, 这时电枢回路的电压 平衡方程式为 Ua1 =Ea1 +Ia1 Ra 式中, Ua1 >Ea1 。
第6章 直流伺服电动机
负载为常数时的调节特性
仍以直流电动机带动天线旋转为例来说明电动机的 调节特性。 在不刮风或风力很小时, 电动机的负载转矩主要是 动摩擦转矩TL加上电机本身的阻转矩T0。 在转速比较低的条件下, 可以认为
动摩擦转矩和转速无关,是不变的。 因此, 总阻转矩Ts 是一个常数。
负载转动惯量的影响当电机在系统中带动负载时其转动惯量应该包括负载通过传动比折合到电动机轴上的转动惯量j放大器内阻的影响当电机是由直流放大器提供控制信号时如同在分析放大器内阻对机械特性的影响一样这时电枢回路的电阻中应包括放大器的内阻r即总的电枢回路电阻为r这样一来电机机电时间常数表示式32可以看出负载惯量越大或放大器内阻越大则机电时间常数亦越大过渡过程的时间就越长
直流伺服电动机工作原理
直流伺服电动机工作原理直流伺服电动机是一种能够通过控制系统来精确控制转速和位置的电动机。
其工作原理可以概括为以下几个步骤:1. 电源供电:直流伺服电动机首先需要通过电源来提供电能。
电源会提供直流电压,通常是以可调节的方式供应。
2. 电动机转子:直流伺服电动机内部有一个转子,它由一组线圈和永磁体组成。
转子可以自由地旋转。
3. 电机驱动器:为了控制电动机的转速和位置,需要一个电机驱动器。
电机驱动器主要由功率放大器和控制电路组成。
控制电路通常接收来自控制系统的信号,并根据信号来调整电机的转速和位置。
4. 控制信号:控制信号可以来自于传感器或控制程序。
传感器可以测量电动机的转速和位置,并将信息传送给控制系统。
控制程序可以根据需求来将电动机的转速和位置设置为特定的数值。
5. 调整电压:根据控制信号,控制电路会调整电机驱动器的输出电压。
输出电压的改变会导致电动机的转速和位置相应地变化。
6. 转矩产生:当电机驱动器输出电压改变时,通过控制线圈通入不同的电流。
电流通过线圈时会在线圈和永磁体之间产生磁场。
根据电流的方向和大小,磁场的极性和强度也会相应改变。
这个磁场会与永磁体的磁场相互作用,产生力矩,进而驱动转子转动。
7. 反馈回路:为了确保电动机的准确控制,通常会设置一个反馈回路。
反馈回路可以监测电动机的实际转速和位置,并将信息反馈给控制系统。
控制系统通过与期望值进行比较,可以及时调整控制信号,从而保持电动机的精确控制。
通过以上的工作原理,直流伺服电动机可以在控制系统的指导下,实现精确的转速和位置控制,广泛应用于机器人、自动化设备和工业生产线等领域。
直流伺服电动机的结构、原理与一般( )基本相同
直流伺服电动机的结构、原理与一般交流伺服电动机基本相同近年来,伺服电动机在工业自动化领域得到了广泛的应用,其中直流伺服电动机作为一种常见的电机类型,其在工业控制系统中扮演着非常重要的角色。
直流伺服电动机与一般交流伺服电动机在结构和工作原理上基本相同,但又有一些独特的特点和应用场景。
本文将对直流伺服电动机的结构、原理以及与一般交流伺服电动机的异同进行深入探讨,并共享个人对该主题的看法和理解。
一、直流伺服电动机的结构1. 转子直流伺服电动机的转子通常由永磁体和电枢组成。
永磁体固定在转子上,产生一个固定的磁场。
而电枢则是通过通电产生磁场,从而与永磁体的磁场相互作用,从而产生转矩。
2. 定子直流伺服电动机的定子上布置有绕组,根据不同的控制需要,可以有不同的绕组结构。
通常情况下,定子上的绕组会根据具体的应用场景而进行设计,以实现不同的控制效果。
3. 传感器直流伺服电动机通常会配备传感器,用于检测转子的位置和速度。
常见的传感器类型包括编码器、霍尔传感器等。
二、直流伺服电动机的工作原理1. 电枢受力原理当直流伺服电动机的电枢通电时,电枢产生磁场,与永磁体的磁场相互作用,从而产生转矩。
根据电枢受力的原理,可以通过控制电枢通电的电流大小和方向,来实现对电机转矩的精准控制。
2. 传感器反馈原理直流伺服电动机通常配备有传感器,用于检测电机转子的位置和速度。
通过传感器的反馈信号,可以实现对电枢电流的闭环控制,从而实现对电机转速和位置的精准控制。
三、直流伺服电动机与一般交流伺服电动机的异同1. 异同点直流伺服电动机和一般交流伺服电动机在结构和工作原理上基本相同,都是通过对电机的电流进行精确控制,从而实现对电机转矩、速度和位置的精准控制。
但是,直流伺服电动机由于采用直流电源供电,控制回路相对简单,因此在一些对控制精度要求较高的应用场景中表现出更大的优势。
2. 应用场景直流伺服电动机通常在对控制精度和动态响应要求较高的应用场景中得到广泛应用,如数控机床、飞行器控制系统、智能机器人等。
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阻力增大, 电动机轴上受到的阻转矩也增大。 为了使
天线能继续跟踪飞机, 希望电动机的转速n保持不变。 但实际上, 电动机在阻转矩增大时, 如果电枢电压保 持不变, 其转速必然下降, 这样天线就会丢失目标。 为此就要求通过自动控制系统的调节作用使电枢电压升 高, 以调节电动机的转速, 使它回到原来的转速n。 显 然, 要实现准确的速度控制, 就要了解电动机在电枢 电压Ua不变时, 转速随负载阻转矩(或电磁转矩)变化的 规律。 表征这个规律的曲线称为电动机的机械特性。
流电动机。
第6章 直流伺服电动机
6.5.2 控制方法 根据 6.4 节的分析, 当电动机负载转矩TL不变, 励磁磁通Φ不变时, 升高电枢电压Ua, 电机的转速就 升高, 反之, 降低电枢电压Ua, 转速就下降。 在Ua=0 时, 电机则不转。 当电枢电压的极性改变时, 电机就
反转。 因此, 可以把电枢电压作为控制信号, 实现电
这种方法的调速范围很大, 但需要附加调压设备。
第6章 直流伺服电动机
6.5 直流伺服电动机及其控制方法
6.5.1 直流伺服电动机的分类 直流伺服电动机与直流测速发电机一样, 有永磁 式和电磁式两种基本结构类型。 电磁式直流伺服电动 机按励磁方式不同又分为他励、 并励、 串励和复励四 种; 永磁式直流伺服电动机也可看作是一种他励式直
大即Δn/ΔT大, 则对应同样的转矩变化, 转速变化大,
电机的机械特性软; 反之, 斜率k小, 机械特性就硬。 在自动控制系统中, 希望电动机的机械特性硬一些。
第6章 直流伺服电动机
以上讨论的是在某一电枢电压Ua 时电动机的机械 特性。 在不同的电枢电压下, 电动机的机械特性将有 所改变。 从理想空载转速n0和堵转转矩Td的表示式可 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可以得到 一组相互平行的机械特性,如图 6 - 12 所示。 电枢电 压Ua越大, 曲线的位置越高。
第6章 直流伺服电动机
图 6 - 16 直流伺服电动机的调节特性
第6章 直流伺服电动机
由于负载转矩不变, 所以电磁转矩及相应的电枢 电流Ia也不变, 因此Ua改变时,电枢内压降IaRa不变,
它始终等于Ua0 。 这样, 电动机的电压平衡方程式变
为 Ua=Ea+IaRa=Ea+Ua0
或
Ua-Ua0 =Ea=CeΦn
第6章 直流伺服电动机
伺服电机-定义:
伺服电动机又称执行电动机,在自动控制系统中,用作执行元件,把 所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。伺服电机,
可使控制速度,位置精度非常准确。
伺服电机-分类:
直流伺服电机和交流伺服电机。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。
伺服电机-特点:
当信号电压为零时无自转现象; 转速随着转矩的增加而匀速下降,方便调速; 快速响应,控制比较容易; 体积小重量轻,输出功率和转矩大,启动转矩大。
了解电动机转速随电枢电压变化的物理过程, 有
助于分析和理解伺服电动机在控制系统中工作时的特 性, 但这仅仅是定性的分析。 要作出定量的分析, 必 须找出电枢的电压Ua、 转速n以及电磁转矩T三者之间 的定量关系, 现推导如下: 由式(6 - 3)得到
T Ia CT
第6章 直流伺服电动机
把它代入式(6 - 9), 并考虑到Ea=CeΦn, 则得
这时, 电动机产生的电磁转矩T=CTΦIa1 。 由于电 动机处于稳态, 电磁转矩T和电动机轴上的总阻矩Ts相 平衡, 即T1=Ts。
第6章 直流伺服电动机
如果保持电动机的负载转矩TL不变, 也即阻转矩Ts 不变, 而把电枢电压升高到Ua2 , 起初, 由于电动机有 惯性, 转速不能马上跟上,而仍为n1, 因而反电势仍 为Ea1 。 由于Ua1 升高到Ua2 而Ea1 不变, 为了保持电压 平衡, Ia1 应增加到I′a, 因此电磁转矩也相应由T增加到 T′, 此时电动机的电磁转矩大于总阻转矩Ts, 使电动机 得到加速。随着电动机转速的上升, 反电势Ea 增加。 为了保持电压平衡关系, 电枢电流和电磁转矩都要下降, 直到电枢电流恢复到原来的数值,使电磁转矩和总阻转 矩重新平衡时, 才达到稳定状态。 但这是一个更高转 速n2时的新的平衡状态。 这就是电动机转速n随电枢电 压Ua升高而升高的物理过程。
6.6 直流伺服电动机的稳态特性
6.6.1 机械特性 先以天线控制系统中的直流电动机为例来说明什 么是电动机的机械特性。 设开始时天线在电动机的带 动下跟踪飞机匀速旋转, 如图 6 - 10 所示。
第6章 直流伺服电动机
图 6 - 10 天线控制系统
第6章 直流伺服电动机
这时, 电动机的工作状态是: 放大器加在电枢上
第6章 直流伺服电动机
1. 改变电机端电压Ua
设一台直流电动机原来运行情况为【作业】: 电机电枢端电压 Ua=110V, Ea=90V, Ra=20Ω,Ia=1A, n=3000 r/min。 如端电压降低一
半, 而负载转矩不变, 转速将降低到原来的百分之几?
直流电动机的转矩平衡方程式
d T2 TL TJ TL J dt
转速对原来的转速之比为
E n Ce Ea U a I a Ra 55 1 20 0.39 Ea n Ea U a I a Ra 110 1 20 Ce
即转速降低到原来的 39%。
第6章 直流伺服电动机
同样可以分析, 当负载转矩不变时, 如将电机端 电压Ua升高, 则转速上升, 所以改变电源电压可以调 速。 电机端电压Ua和转速n的关系表示如下: Ua↑——n↑ Ua↓——n↓
动机的转速控制。
第6章 直流伺服电动机
电枢电压Ua控制电动机转速变化的物理过程如下:
开始时, 电动机所加的电枢电压为Ua1 , 电动机的转
速为n1, 产生的反电势为Ea1 , 电枢中的电流为Ia1 , 根据电压平衡方程式, 则
Ua1 =Ea1 +Ia1 Ra=CeΦn1+Ia1Ra
(6 - 19)
第6章 直流伺服电动机
图 6 - 11 直流伺服电动机的机械特性
第6章 直流伺服电动机
图 6 - 12 不同控制电压时直流伺服电动机机械特性
第6章 直流伺服电动机
从式(6 - 22)可以看出, 电动机机械特性的斜率k与电 枢电阻Ra成正比。 电枢电阻Ra大, 斜率k也大, 机械特 性就软; 电枢电阻小, 斜率k也小, 机械特性就硬。 因 此总希望电枢电阻Ra数值小, 这样机械特性就硬。
Ua Ra n T n0 kT 2 Ce Ce CT
(6 - 22)
第6章 直流伺服电动机
由机械特性表示式(6 - 22)可知, n0是电磁转矩T=0 时的转速。 前面已经指出, 电动机本身具有空载损耗 所引起的阻转矩T0 , 因此即使空载(即负载转矩TL=0) 时, 电机的电磁转矩也不为零, 只有在理想条件下, 即电机本身没有空载损耗时才可能有T=0, 所以对应
第6章 直流伺服电动机
根据转矩平衡方程式,当负载转矩不变时,电磁
转矩T=CTΦIa不变;又If不变,Φ不变,所以电枢电流Ia 也不变。再由电动机电压平衡方程式Ea=Ua-IaRa可以看
出,由于IaRa不变,感应电势Ea将随Ua的降低而减小;
又Φ不变,故转速要相应减小。若电压改变后的感应电 势、转速、 电流用Ea′、n′、Ia′表示,则Ua′=55 V时的
(6 - 21)
第6章 直流伺服电动机
当电动机在一定负载下, 并保持励磁电压不变时 (即Φ不变), 上式右面各个量中,除了电枢电压Ua外,
其余都是常数。 因此, 式(6 - 21)表示了电动机在一定
负载下, 转速n和电枢电压Ua的关系。 关于这种关系 的详细分析将在下一节进行。
第6章 直流伺服电动机
第6章 直流伺服电动机
由式(6 - 20)
Ua TRa n Ce Ce CT 2
可知, 在电枢电压Ua一定的情况下, 由于励磁电压Uj固 定不变, 磁通Φ=常数, 所以式(6 - 20) 的右边除了电
磁转矩T以外都是常数。 因此转速n是电磁转矩T的线性
函数, 这样式(6 - 20)可表示为一个直线方程:
第6章 直流伺服电动机
第6章 直流伺服电动机
电动机的调速方法
某些场合往往要求电动机的转速在一定范围内调 节, 例如电车、 机床、 吊车等, 调速范围根据负载 的要求而定。 由式(6 - 11),对于直流电动机,电枢部分满足:
U a I a Ra n Ce
直流电动机的电压平衡方程式 Ua=Ea+IaRa 可以看出, 调速可以有 3 种方法:
T=0 时的转速n0 称为理想空载转速。
第6章 直流伺服电动机
Td是转速n=0 时的电磁转矩。 它是在电机堵转时 的电磁转矩, 所以称为堵转转矩。 机械特性的斜率k可表示为Δn/ΔT(ΔT是转矩增量, Δn是与ΔT对应的转速增量), 如图 6 - 11 所示。 因此k 值表示电动机电磁转矩变化所引起的转速变化程度。 k
第6章 直流伺服电动机
为了清晰起见, 可把这个过程用下列符号表示:
当Ts、 Φ不变时, Ua↑ Ia↑→T↑
(由于n来不及变, Ea暂不变)
(由于Ts不变) n↑ n2
→Ea↑→Ia↓→T↓
(当T=Ts时达到稳定)
用相同的方法可以分析电枢电压Ua降低时, 转速 n的下降过程。
第6章 直流伺服电动机
T U a2 a Ce Ce CT
(6 - 20)
第6章 直流伺服电动机
式中, T为电动机产生的电磁转矩。 在稳态时,