直流伺服电动机的功率1~600W

Uc2 Uc1
O 机械特性
T
O
n
② 磁场控制式 Ua = UaN ， Uf = Uc（控制电压） 忽略磁路饱和、不计电枢反应，则 Φ = CφUf = Cφ Uc UaN Ra n = C C U － C C C 2U 2 T E φ c E T φ c
UC3＞Uc2＞Uc1 Uc2 Uc1 Uc3
+
Ua Ia If +
M
E
Uf
－
－
五、直流电机的电磁转矩及电动势
单位：Wb
T = CTΦ Ia CT 转矩常数： 2pN CT =
(N· m)
单位：A
E = CEΦ n
CE 电动势常数： 2pN CT = 4pN CE = 60 4 pN CE = 60
(V)
单位：r/min
CT 60 = = 9.55 2 CE CT = 9.55 CE
(3) m 相单－双 2m 拍运行 (三相单－双六拍运行） 通电顺序：U→UV →V→VW →W →WU →U。
二、特点
名称 直流伺服电动机 交流伺服电动机 反应式步进电动 机 特点 可控性好、稳定性好、响应快、有电刷接 触 励磁电流小、体积较小、机械强度高、无 电刷 启动和运行频率高、断电时无定位转矩、 消耗功率较大。
永磁式步进电动 消耗功率较反应电机小、需正负脉冲供电、 机 启动和运行频率较小、有定位转矩 混合式步进电动 机 直线步进电动机 超声波电动机 启动和运行频率较高、需正负脉冲供电、 消耗功率较小、有定位转矩 提供直线运动、结构简单、惯量小 低速大转矩、无电磁干扰、动作响应快、 无输入自锁
6.2 直流电动机
一、工作原理
N ＋ U － － U ＋
N
S
S
电刷 ＋ U －
N ＋ U －
N
S 换向片
S
电磁关系
直流 电流
换向
交流 电流
Φ
电磁转矩 (拖动转矩)
旋转
机械 负载
克服
反电 做功 动势
二、直流电机的基本结构
(a) 主磁极
(b) 机座 直流电机的定子
(a) 转子主体 直流电机的转子
控制特性是非线性。 直流伺服电动机的功率 1 ~ 600 W。
T
O 机械特性
6.4 交流伺服电动机
一、基本结构
转子 外定子内定子 绕组
转轴
空心杯形转子交 流伺服电动机的 结构示意图
二、工作原理
当两相绕组分别加上相位相差 90o 的额定电压时：
控制绕组 ＋ Uc － SM
对称两相运行→ ic 和 if 产生 圆形旋转磁场→产生 T →转子旋转。 如果 uc 反相，即改变 ic 和 if 的相序→旋转磁场改变方向 →n 的方向改变。 同时减小 uc 和 uf 而保持其 90o 的相位差→圆形磁通势 的幅值 → T → n 。
第六章 控制电动机及其驱动 电路
本章的学习内容：
6.1 常用控制电机的分类和特点 6.2 直流电动机 6.3 直流伺服电动机 6.4 交流伺服电动机
6.5 步进电动机
6.1 常用控制电机的分类和特点
一、分类
直流伺服电机 固定磁阻电动机 交流伺服电机 反应式步进电动机 常用电动机 变磁阻电动机 永磁式步进电动机 混合式步进电动机 直线步进电动机 无磁电动机 —— 超声波电机
电 枢 反 向
Uf
－
－
－
Ua M Ia
If + Uf
+
－
七、直流电动机的驱动电路
双极型功率放大器
a)T形 b)H桥型
H形PWM功率放大器控制原理图
6.3 直流伺服电动机
一、基本结构
与普通小型直流电动机相同；
+ Ia Ua E SM If + Uf
+ Ia
Ua E SM
－
电磁式
－
－
永磁式
二、工作原理
二、基本结构
(1) 定子 (2) 转子
U1 V2 1 4 2 W2
3
W1
V1
三相磁阻式步进 电动机原理图
U2
步进电动机的典型结构
U1 V2 W2
W1 U2
V1
三、工作原理
一拍 从一次通电到另一次通电。 步距角 每一拍转子转过的角度。 (1) m 相单 m 拍运行（三相单三拍运行） (2) m 相双 m 拍运行（三相双三拍运行）
(b) 电枢钢片
直流单机的机构
三、直流电机的励磁方式
+
他 励
Ia
M
If + Uf
+
I
Ia
M
If
并
励
Ua
U
－
+
串 励
－
I
Ia
M
－
+
I
Ia
M
If
复 励
U
U
－
－
四、直流电动机的电压平衡方程式
励磁电压 Uf →If →Φ ↓ 电枢电压 Ua →Ia →T →n →E 励磁电路： Uf = Rf If 电枢电路： Ua = E + Ra Ia
六、电动机的转速和转向
Ra Ua Ua－Ra Ia E － n= = = T CEΦ CEΦ CEΦ CECTΦ2
n n0
n
O 机械特性
T
O
Tb 调解特性
U
转向取决于电磁转矩 T 的方向，而 T 的方向 取决于 Φ 和 Ia 的方向。
+ Ia M If
－
Uf
+ Ua
Ia
M
If +
Ua
－
+
磁 场 反 向
(3) m 相单－双 2m 拍运行（三相单－双六拍运行）
(1) m 相单 m 拍运行（三相单三拍运行） 通电顺序： U 相→V 相→W 相→U 相。
U1 V2 4
3 W1 3 2 U2 1 4 一步 W2
U1 V2
4 1 2 3 U2 V1
两步 W2
U1 V2
W2
2
① U 相通电
※ 步距角：θ = 30°
1 V1 W1
W1 U2
V1
② V 相通电
三步
③ W 相通电
(2) m 相双 m 拍运行（三相双三拍运行） 通电顺序： UV 相→VW 相→WU 相。
U1 V2 W2 V2 U1 W2 V2 U1 W2
W1 U2
V1
W1 U2
V1
W1 U2
V1
① UV 相通电
② VW 相通电
③ WU 相通电
※ 步距角：θ = 30°
施加 Ua 主磁通： Φ 电磁转矩： T = CTΦ Ia 电动势： E = CEΦ n 电枢电路电压方程： Ua = E + Ra Ia T →n
→E
三、控制方式及其特性
① 电枢控制式 Uf = UfN ， Ua = Uc（控制电压） Ra Uc T － n= 2 CECTΦN CEΦN
n Uc3＞Uc2＞Uc1 Uc3 n T3＞T2＞T1 T1 T2 T3 Uc 控制特性
Ic
c
磁绕组
6.4 步进电动机
一、功能、用途和分类
功能 将电脉冲信号转换成转角或转速信号。 转角θ ∝脉冲信号的个数； 转速 n ∝脉冲信号的频率。 用途 高精度的角度控制。 分类 按定子相数不同：三相、四相、五相、六相等； 按转子材料不同：永磁式、磁阻式（反应式） 和混合式。