自動控制元件04課件

自動控制元件直流伺服電動機(jī)的選擇與使用一、型號與額定值直流伺服電動機(jī)的選擇與使用額定功率：電動機(jī)在額定工況運(yùn)行時，其軸端輸出的機(jī)械功率。額定電壓：額定工況運(yùn)行時，電動機(jī)的勵磁繞組和電樞繞組上所加的電壓值。電樞控制時，勵磁繞組加額定電壓。額定電流：電動機(jī)在額定電壓下，負(fù)載達(dá)到額定功率時的電樞電流和勵磁電流值。對于連續(xù)運(yùn)行的直流電動機(jī)，其額定電流就是電機(jī)長期安全運(yùn)行的最大電流。短期超過額定電流（如起動時）是允許的，但長期超過額定電流將會使電機(jī)繞組和換向器損壞。額定轉(zhuǎn)速：電動機(jī)在額定工況運(yùn)行時每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)。它不是電動機(jī)允許的最高轉(zhuǎn)速。額定轉(zhuǎn)矩：電動機(jī)在額定工況時的輸出轉(zhuǎn)矩。直流伺服電動機(jī)的選擇與使用直流伺服電動機(jī)的選擇與使用直流伺服電動機(jī)的選擇與使用二、電機(jī)參數(shù)的選擇功率轉(zhuǎn)矩最大輸出功率或直流伺服電動機(jī)的選擇與使用電流和電壓最大電流最大電樞電壓直流伺服電動機(jī)的選擇與使用電動機(jī)與負(fù)載的慣量匹配快速響應(yīng)是控制系統(tǒng)對電動機(jī)的基本要求。轉(zhuǎn)動慣量大的電動機(jī)，機(jī)電時間常數(shù)也大，速度響應(yīng)慢。但也不是說電機(jī)慣量越小越好。在慣量很小的電動機(jī)上直接聯(lián)接大慣量負(fù)載并不能達(dá)到快速響應(yīng)的目的。小慣量電機(jī)的熱容量一般也很小，高速起動、制動或反向會使電樞電流急劇加大而使電機(jī)損壞。選擇電機(jī)必須考慮電動機(jī)與負(fù)載的匹配，使其既能滿足快速性要求，又能充分發(fā)揮電機(jī)本身的性能。電動機(jī)與負(fù)載的慣量匹配由電動機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩

令可得使T2max最小時的最佳減速比若＝1，TL=0，則一般直流力矩電動機(jī)主要優(yōu)點(diǎn)有：1．耦合剛度高。由于不需減速器，提高了傳動精度相穩(wěn)定性；2．響應(yīng)速度快。直流力矩電動機(jī)折算到負(fù)載軸上的轉(zhuǎn)動慣量小(由于沒有減速機(jī)構(gòu))、機(jī)電時間常數(shù)小、約十幾毫秒。3．機(jī)械特性和控制特性的線性度好，硬度大；4．能在堵轉(zhuǎn)(處于起動狀態(tài))和低速下運(yùn)行，堵轉(zhuǎn)情況下的轉(zhuǎn)矩很大；在很低的轉(zhuǎn)速下也能平穩(wěn)地運(yùn)行．轉(zhuǎn)速的波動范圍為每分鐘幾轉(zhuǎn)到幾十轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩的波動僅為5％左右，甚至更小。直流力矩電動機(jī)由于具有以上的特點(diǎn)，它特別適用于對速度和位置的控制精度要求很高的系統(tǒng)中。直流力矩電動機(jī)直流力矩電動機(jī)普通高速直流伺服電動機(jī)和力矩電動機(jī)兩種驅(qū)動方案的對比直流力矩電動機(jī)直流力矩電動機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)直流力矩電動機(jī)運(yùn)行性能分析1、電樞直徑對轉(zhuǎn)矩的影響在相同電樞電流、相同磁通密度及相同電樞體積的條件下，電磁轉(zhuǎn)矩與電樞直徑成正比。因此，Kt（及Ke）與直徑成正比。直流力矩電動機(jī)3、力矩波動力矩波動是指輸出轉(zhuǎn)矩的峰值與平均值之差。力矩波動的大小是表征力矩電動機(jī)性能優(yōu)劣的一個重要性能指標(biāo)，也是影響普通直流電動機(jī)用于直接驅(qū)動系統(tǒng)低速平穩(wěn)運(yùn)行的重要因素之一。由于換向和電樞齒槽會引起力矩波動。直流力矩電動機(jī)4、控制特性的線性度為了使直流力矩電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩正比于輸入電流，而與電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角位置無關(guān)，應(yīng)盡量減小電樞反應(yīng)的去磁作用。通常，直流力矩電動機(jī)的磁路設(shè)計成高飽和狀態(tài)，此時磁阻大，電樞電流產(chǎn)生的磁通小。選用磁導(dǎo)率小，磁阻大，回復(fù)線較平的永磁材料做磁極，而且選取較大的氣隙。這樣，就可以使電樞反應(yīng)的影響顯著減小。直流力矩電動機(jī)5、電磁時間常數(shù)采用直流力矩電動機(jī)直接驅(qū)動的伺服系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)速度快，因此，機(jī)電時間常數(shù)將顯著減小。此時電磁時間常數(shù)的影響相對增大，有時已不能忽略。由La/Ra可知，電樞繞組電感La有直接影響?？梢宰C明，極對數(shù)越多，電樞反應(yīng)磁鏈就越小，與它對應(yīng)的電感也越小，所以采用較多的極對數(shù)就可以減小電磁時間常數(shù)。此外，適當(dāng)?shù)丶哟箅姍C(jī)的氣隙，也有利于減小電樞反應(yīng)磁鏈，使電磁時間常數(shù)減小。提高電樞鐵心的飽和程度，可以使漏磁回路磁阻增加，減小漏磁鏈，也使電機(jī)的電磁時間常數(shù)降低。直流力矩電動機(jī)1．連續(xù)堵轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)直流力矩電動機(jī)在長期堵轉(zhuǎn)運(yùn)行時，在規(guī)定的環(huán)境溫度下，穩(wěn)定溫升不超過允許值的最大電樞電流及與之對應(yīng)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、電樞電壓和輸入功率稱為連續(xù)堵轉(zhuǎn)電流、連續(xù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、連續(xù)堵轉(zhuǎn)電壓和連續(xù)堵轉(zhuǎn)功率，簡稱堵轉(zhuǎn)電流、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、堵轉(zhuǎn)電壓和堵轉(zhuǎn)功率。直流力矩電動機(jī)2．峰值堵轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)電樞電流對定子上的永久磁鐵有去磁作用，電樞電流過大，會使永久磁鐵產(chǎn)生不可逆去磁，因而將使電動機(jī)的空載轉(zhuǎn)速升高，轉(zhuǎn)矩下降。力矩電動機(jī)受定子永久磁鐵去磁條件限制的允許最大電樞電流及與之對應(yīng)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、電樞電壓和輸入功率簡稱為峰值電流、峰值轉(zhuǎn)矩、峰值電壓和峰值功率。例題1解答例題2某一直流伺服電動機(jī)的電樞回路總電阻Ra=1Ω,當(dāng)電樞兩端外施階躍電壓Ua=15V時，電動機(jī)空載起動，實(shí)測的空載穩(wěn)定轉(zhuǎn)速為1450rpm,已知該電動機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速為1500rpm,問：1）電動機(jī)的電勢常數(shù)Ke=?；2)空載起動過程中電動機(jī)的電樞電流可能達(dá)到的最大值和穩(wěn)定運(yùn)行后電動