5 进给伺服系统-PWM.ppt
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1、根据根据磁场产生方式磁场产生方式分:他励式、永磁式、并励式、分:他励式、永磁式、并励式、串励式和复励式五种。串励式和复励式五种。结构上:有一般电枢式、无槽电枢式、印刷电枢式、结构上:有一般电枢式、无槽电枢式、印刷电枢式、绕线盘式和空心杯电枢式等。绕线盘式和空心杯电枢式等。为避免电刷换向器的接触,有无刷直流伺服电机。为避免电刷换向器的接触,有无刷直流伺服电机。根据根据控制方式控制方式分:磁场控制方式、电枢控制方式。分:磁场控制方式、电枢控制方式。6.3.1 直流伺服电机的结构与分类直流伺服电机的结构与分类 6.3 6.3 直流伺服电机及其速度控制直流伺服电机及其速度控制在数控机床中,进给系统常用
2、的直流伺服电机有:在数控机床中,进给系统常用的直流伺服电机有:1小惯性直流伺服电机小惯性直流伺服电机因转动惯量小而得名。这类电机一般为永磁式。因转动惯量小而得名。这类电机一般为永磁式。小惯量直流电机最大限度地减小电枢的转动惯量,小惯量直流电机最大限度地减小电枢的转动惯量,所以能获得最快的响应速度。在早期的数控机床上所以能获得最快的响应速度。在早期的数控机床上应用得比较多。应用得比较多。6.3 6.3 直流伺服电机及其速度控制直流伺服电机及其速度控制2大惯量宽调速直流伺服电机大惯量宽调速直流伺服电机(直流力矩电机)直流力矩电机)转子直径较大,线圈绕组匝数增加,力矩大,转动转子直径较大,线圈绕组匝
3、数增加,力矩大,转动惯量大,能在较大过载转矩时长时间工作,因此可惯量大,能在较大过载转矩时长时间工作,因此可直接与丝杠相连,不需中间传动装置。直接与丝杠相连,不需中间传动装置。没有励磁回路的损耗,外型尺寸比类似的其他直流没有励磁回路的损耗,外型尺寸比类似的其他直流伺服电机小。伺服电机小。特点:能在较低转速下实现平稳运行,最低可达特点:能在较低转速下实现平稳运行,最低可达1rmin,甚至,甚至0.1rmin。数控机床上应用广泛。数控机床上应用广泛。6.3 6.3 直流伺服电机及其速度控制直流伺服电机及其速度控制3无刷直流伺服电机(无刷直流伺服电机(无整流子电机)无整流子电机)没有换向器,由同步电
4、机和逆变器组成,逆变器没有换向器,由同步电机和逆变器组成,逆变器由装在转子上的转子位置传感器控制。由装在转子上的转子位置传感器控制。实质是一种交流调速电机,调速性能可达到直流实质是一种交流调速电机,调速性能可达到直流伺服发电机的水平,又取消了换向装置和电刷部伺服发电机的水平,又取消了换向装置和电刷部件,提高了电机使用寿命。件,提高了电机使用寿命。6.3 6.3 直流伺服电机及其速度控制直流伺服电机及其速度控制6.3.2直流伺服电机的调速原理与方法直流伺服电机的调速原理与方法组成:磁极(定子)、电枢(转子)、电刷与换向片组成:磁极(定子)、电枢(转子)、电刷与换向片他励式直流伺服电机工作原理:他
5、励式直流伺服电机工作原理:直流电源接在两电刷间,电流通入电枢线圈,切割磁直流电源接在两电刷间,电流通入电枢线圈,切割磁力线,产生电磁转矩。力线,产生电磁转矩。6.3 6.3 直流伺服电机及其速度控制直流伺服电机及其速度控制MIaIfUfUaRaLaEaUaMIaIfUfUaRaLaEaUaaTmICTmTEamTEaEaTCCRnTCCRCUn202CE电动势常数电动势常数CT转矩常数转矩常数n电机转速电机转速n n0 0电机理想空载转速电机理想空载转速EaCUn0他励式直流伺服电机的转速公式他励式直流伺服电机的转速公式Ra电机电枢回路总电阻电机电枢回路总电阻TmTm电机电磁转矩电机电磁转矩U
6、a电机电枢端电压电机电枢端电压 励磁磁通励磁磁通Ea电枢绕组感应电动势电枢绕组感应电动势 6.3 6.3 直流伺服电机及其速度控制直流伺服电机及其速度控制负载转矩负载转矩Tm=0,0,则有则有 直流电机转速与转矩的关系称直流电机转速与转矩的关系称机械特性机械特性机械特性是电机的静态特性,机械特性是电机的静态特性,是稳定运行时带动负载的性是稳定运行时带动负载的性能,此时,电磁转矩与外负能,此时,电磁转矩与外负载相等。载相等。电机转速与理想转速的差电机转速与理想转速的差n,反映了电机机械特性硬度,反映了电机机械特性硬度,n越小,机械特性越硬。越小,机械特性越硬。n0TTnD D n直流电机的基本调
7、速方式有直流电机的基本调速方式有三种三种:调节电阻调节电阻Ra、调节电、调节电枢电压枢电压Ua和调节磁通和调节磁通的值。的值。6.3 6.3 直流伺服电机及其速度控制直流伺服电机及其速度控制mTEamTEaEaTCCRnTCCRCUn202电枢电阻调速电枢电阻调速不经济,调速范围有限,很少采用。不经济,调速范围有限,很少采用。调节电枢电压调节电枢电压(调压调速)(调压调速)时,直流电机机械特性时,直流电机机械特性为一组平行线,只改变电机的理想转速为一组平行线,只改变电机的理想转速n n0 0 ,保持了,保持了原有较硬的机械特性,所以原有较硬的机械特性,所以调压调速调压调速主要用于主要用于伺服伺
8、服进给驱动系统电机的调速进给驱动系统电机的调速UaNUa1 Ua2OTNnn0Nn01n02nNn1n2Ua2Ua1UaNFNTN?nNTF1F2TOn02n01n0Nn2n1nNnFNF1F2如果如果nn值较大,不值较大,不可能实现宽范围的调可能实现宽范围的调速。永磁式直流伺服速。永磁式直流伺服电机的电机的nn值较小,值较小,因此,因此,进给系统常采进给系统常采用永磁式直流电机用永磁式直流电机。6.3 6.3 直流伺服电机及其速度控制直流伺服电机及其速度控制调节磁通调节磁通(调磁调速)(调磁调速)不但改变了电机的理想不但改变了电机的理想转速,而且使直流电机机械特性变软,所以转速,而且使直流电
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