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伺服電機(jī)及其控制方法培訓(xùn)教程,陳曉鵬,伺服電機(jī)及其控制方法第1講直流有刷電機(jī)原理,本講提綱直流伺服電動(dòng)機(jī)原理什么是直流伺服電機(jī)直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理直流伺服的電機(jī)分類(lèi)直流伺服電機(jī)的特性,伺服電機(jī)及其控制方法培訓(xùn)教程,什么是直流電機(jī),,是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為直流電能或?qū)⒅绷麟娔苻D(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種裝置。把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的直流電機(jī)稱(chēng)為直流發(fā)電機(jī)(dcgenerators)，把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的直流電機(jī)稱(chēng)為直流電動(dòng)機(jī)(dcmotor)。,伺服電機(jī)及其控制方法培訓(xùn)教程,,直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu),,伺服電機(jī)及其控制方法培訓(xùn)教程,（1）定子：定子磁極磁場(chǎng)由定子的磁極產(chǎn)生。根據(jù)產(chǎn)生磁場(chǎng)的方式，直流伺服電機(jī)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(chǎng)。（2）轉(zhuǎn)子：又稱(chēng)為電樞，由硅鋼片疊壓而成，表面嵌有線圈，通以直流電時(shí)，在定子磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生帶動(dòng)負(fù)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(dǎo)體相接。,伺服電機(jī)及其控制方法培訓(xùn)教程,換向器和電刷的作用,在直流電動(dòng)機(jī)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(dòng)的電路聯(lián)接。,伺服電機(jī)及其控制方法培訓(xùn)教程,直流電機(jī)的機(jī)構(gòu),伺服電機(jī)及其控制方法培訓(xùn)教程,,直流電機(jī)分類(lèi)永磁式電磁式,伺服電機(jī)及其控制方法培訓(xùn)教程,直流電機(jī)空載是指電機(jī)對(duì)外無(wú)功率輸出、不帶負(fù)載空轉(zhuǎn)的一種狀態(tài)。直流電機(jī)空載時(shí)，勵(lì)磁繞組內(nèi)有勵(lì)磁電流，電動(dòng)機(jī)電樞電流很小可忽略,伺服電機(jī)及其控制方法培訓(xùn)教程,直流伺服電機(jī)的機(jī)構(gòu),伺服電機(jī)及其控制方法培訓(xùn)教程,直流電機(jī)的特點(diǎn),調(diào)速性能好。所謂“調(diào)速性能”，是指電動(dòng)機(jī)在一定負(fù)載的條件下，根據(jù)需要，人為地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。直流電動(dòng)機(jī)可以在重負(fù)載條件下，實(shí)現(xiàn)均勻、平滑的無(wú)級(jí)調(diào)速，而且調(diào)速范圍較寬。起動(dòng)力矩大。可以均勻而經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。因此，凡是在重負(fù)載下起動(dòng)或要求均勻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的機(jī)械，例如大型可逆軋鋼機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、電力機(jī)車(chē)、電車(chē)等，都用直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。,伺服電機(jī)及其控制方法培訓(xùn)教程,直流伺服電機(jī)的基本特性：1、機(jī)械特性在輸入的電樞電壓Ua保持不變時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速n隨電磁轉(zhuǎn)矩M變化而變化的規(guī)律，稱(chēng)直流電機(jī)的機(jī)械特性。2、調(diào)節(jié)特性直流電機(jī)在一定的電磁轉(zhuǎn)矩M（或負(fù)載轉(zhuǎn)矩）下電機(jī)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(chēng)為直流電機(jī)的調(diào)節(jié)特性。3、動(dòng)態(tài)特性從原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)到新的穩(wěn)定狀態(tài)，存在一個(gè)過(guò)渡過(guò)程，這就是直流電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性。,伺服電機(jī)及其控制方法培訓(xùn)教程,機(jī)械特性,在輸入的電樞電壓Ua保持不變時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速n隨電磁轉(zhuǎn)矩M變化而變化的規(guī)律，稱(chēng)直流電機(jī)的機(jī)械特性。,直流電機(jī)的機(jī)械特性曲線：K值大表示電磁轉(zhuǎn)矩的變化引起電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化大，這種情況稱(chēng)直流電機(jī)的機(jī)械特性軟；反之，斜率K值小，電機(jī)的機(jī)械特性硬。在直流伺服系統(tǒng)中，總是希望電機(jī)的機(jī)械特性硬一些，這樣，當(dāng)帶動(dòng)的負(fù)載變化時(shí)，引起的電機(jī)轉(zhuǎn)速變化小，有利于提高直流電機(jī)的速度穩(wěn)定性和工件的加工精度。功耗增大。,伺服電機(jī)及其控制方法培訓(xùn)教程,調(diào)節(jié)特性,直流電機(jī)在一定的電磁轉(zhuǎn)矩M（或負(fù)載轉(zhuǎn)矩）下電機(jī)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(chēng)為直流電機(jī)的調(diào)節(jié)特性。,直流電機(jī)的調(diào)節(jié)特性曲線斜率K反映了電機(jī)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(fù)載大小無(wú)關(guān)，僅取決于電機(jī)本身的結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)。,伺服電機(jī)及其控制方法培訓(xùn)教程,動(dòng)態(tài)特性,,從原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)到新的穩(wěn)定狀態(tài)，存在一個(gè)過(guò)渡過(guò)程，這就是直流電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性。,決定時(shí)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(jī)械特性硬度的影響。,伺服電機(jī)及其控制方法培訓(xùn)教程,分類(lèi)：,直流伺服電機(jī)的種類(lèi)小慣量直流電機(jī)——印刷電路板的自動(dòng)鉆孔機(jī)中慣量直流電機(jī)（寬調(diào)速直流電機(jī)）——數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)大慣量直流電機(jī)——數(shù)控機(jī)床的主軸電機(jī)特種形式的低慣量直流電機(jī),伺服電機(jī)及其控制方法培訓(xùn)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(jī)的選擇，是根據(jù)被驅(qū)動(dòng)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩、運(yùn)動(dòng)規(guī)律和控制要求來(lái)確定,伺服電機(jī)及其控制方法培訓(xùn)教程,主要參數(shù),額定功率Pe：指軸上輸出的機(jī)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(jī)長(zhǎng)期安全運(yùn)行時(shí)所能承受的電壓（V）。額定電流Ie：指電機(jī)按規(guī)定的工作方式運(yùn)行時(shí)，電樞繞組允許通過(guò)的電流（A）。,伺服電機(jī)及其控制方法培訓(xùn)教程,額定轉(zhuǎn)速ne：指電機(jī)在額定電壓、額定電流和額定功率情況下運(yùn)行的電機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）。,伺服電機(jī)及其控制方法培訓(xùn)教程,速度控制原理,直流電機(jī)的輸出電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式：,稱(chēng)為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù),,伺服電機(jī)及其控制方法培訓(xùn)教程,控制直流伺服電機(jī)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(lì)磁電流即改變磁通線性好，控制方便，相應(yīng)速度快，輸出轉(zhuǎn)矩大,伺服電機(jī)及其控制方法培訓(xùn)教程,速度控制技術(shù)指標(biāo),（1）調(diào)速范圍D—電機(jī)在額定負(fù)載下（2）靜差度S—電機(jī)由理想空載增加到額定負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)速降落與理想轉(zhuǎn)速之比（3）調(diào)速的平滑性Q—兩個(gè)相近轉(zhuǎn)速之比Q越接近于1，平滑性越好,伺服電機(jī)及其控制方法培訓(xùn)教程,