【正文】 0。 圖 直流電機的機械特性ω （ n） ω OO△ω TS T TL 3/9/2023 ⑵ 動態(tài)特性直流電機的動態(tài)力矩平衡方程式為 （ ） 式中 TM ─ 電機電磁轉(zhuǎn)矩； TL ─ 折算到電機軸上的負載轉(zhuǎn)矩； ω ─ 電機轉(zhuǎn)子角速度； J ─ 電機轉(zhuǎn)子上總轉(zhuǎn)動慣量； t ─ 時間自變量。 2一般 直流電機的工作特性 3/9/2023 (1) 永磁直流伺服電機的性能特點 1) 低轉(zhuǎn)速大慣量 2) 轉(zhuǎn)矩大 3) 起動力矩大 4) 調(diào) 速泛 圍 大，低速運行平穩(wěn)，力矩波動小 (2) 永磁直流伺服電機性能用特性曲線和數(shù)據(jù)表描述 1) 轉(zhuǎn)矩 速度特性曲線 （ 工作曲線） 2) 負載 工作周期曲線 過載倍數(shù) Tmd，負載工作周期比 d。 3) 數(shù)據(jù)表： N、 T、 時間常數(shù)、轉(zhuǎn)動慣量等等。 3．永磁直流伺服電機的工作特性 3/9/2023 3．永磁直流伺服電機的工作特性 d% 80 110% 120% 60 130% 140% 40 160% d 180% 20 200% 0 1 3 tR 6 10 30 60 100 tR(min)圖 6﹒ 9負載 工作周期曲線M/（ Ncm） 轉(zhuǎn)矩極限1202310000 瞬時換向極限8000 Ⅲ 6000 Ⅱ 換向極限 速度極限 4000 溫度極限 2023 Ⅰ 0 500 1000 1500 n 圖 6﹒8 永磁直流伺服電機工作曲線 Ⅰ 區(qū)為連續(xù)工作區(qū)； Ⅱ 區(qū)為斷續(xù)工作區(qū)，由負載 工作周期曲線決定工作時間； Ⅲ 區(qū)為瞬時加減速 區(qū)3/9/2023 4．主軸直流伺服電機的工作原理和特性 O nj nmax nP,T 1 2圖 直流主軸電機特性曲線 1轉(zhuǎn)矩特性曲線 2功率特性曲線3/9/2023直流伺服電機的缺點： ◆ 它的電刷和換向器易磨損； ◆ 電機最高轉(zhuǎn)速的限制，應用環(huán)境的限制； ◆ 結(jié)構(gòu)復雜，制造困難，成本高。交流伺服電機的優(yōu)點： ◆ 動態(tài)響應好； ◆ 輸出功率大、電壓和轉(zhuǎn)速提高交流伺服電機形式： ◆ 同步型交流伺服電機和 ◆ 異步型交流感應伺服電機 。 2 交流伺服電機及工作特性 VS3/9/2023交流同步伺服電機的種類： 勵磁式、永磁式、磁阻式和磁滯式 （ 1）永磁交流同步伺服電機的結(jié)構(gòu) 1．永磁交流同步伺服電機的結(jié)構(gòu)和工作原理 VS定 子 轉(zhuǎn)子 脈沖編碼器定子三相繞組 接線盒圖 6﹒ 11 永磁交流同步伺服電機結(jié)構(gòu) 3/9/20231．永磁交流同步伺服電機的結(jié)構(gòu)和工作原理 圖 3/9/2023 （ 2）永磁交流同步伺服電機工作原理和性能 1． 永磁交流同步伺服電機的結(jié)構(gòu)和工作原理 n（ r/min） VSNns nr θ S 圖 6﹒1 3工作原理 圖 6﹒1 4 特性曲線T（ Ncm） 120231000080006000400020230 1000 2023 3000Ⅰ Ⅱ 3/9/2023交流主軸電機的要求 ：? 大功率? 低速恒轉(zhuǎn)矩、高速恒功率 鼠籠式交流異步伺服電機圖 6﹒15 交流主軸電機與普通交流 圖 6． 16 交流主軸伺服電機的特性曲線 異步感應電機的比較圖示意圖 2．交流主軸伺服電機的結(jié)構(gòu)和工作原理 交流主軸電機 普通交流 異步感應電機 通風孔 P（ KW） 8 6 4 2 0 2023 4000 6000 8000 12023 n（ r/min） 3/9/2023（ 1）永磁交流同步伺服電機的發(fā)展 ① 新永磁材料的應用 釹鐵硼 ② 永久磁鐵的結(jié)構(gòu)改革 內(nèi)裝永磁交流同步伺服電機 ③ 與機床部件一體化的電機 空心軸永磁交流同步伺服電機（ 2）交流主軸伺服電機的發(fā)展 ① 輸出轉(zhuǎn)換型交流主軸電機 三角 星形切換，繞組數(shù)切換或二者組合切換。 ② 液體冷卻電機 ③ 內(nèi)裝式主軸電機 交流伺服電機的發(fā)展 3/9/2023 速度控制概述： 速度控制系統(tǒng)由速度控制單元、伺服電機和速度檢測 裝置組成。分為主運動和進給運動。進給運動： 是保證軌跡、尺寸和形位精度的。不但有速度控制， 還有位置控制。在整個速度范圍內(nèi)，保持恒轉(zhuǎn)矩。與 主運動相比功率較小。主運動： 主要無級調(diào)速，但還要有下面的控制功能： ⑴ 主軸與進給驅(qū)動的同步控制； ⑵ 準?？刂?； ⑶ 分度控制； ⑷ 恒線速度控制。速度控制： 主要是調(diào)速，調(diào)速有機械 、 液壓和電氣方法，電氣調(diào) 速最有利于實現(xiàn)自動化。3/9/2023 直流進給運動的速度控制 1.、 直流伺服電機的調(diào)速原理 根據(jù)機械特性公式可知調(diào)速有二種方法 :電樞電壓 Ua和 氣隙磁通 Φ ⑴ 改變電樞外加電壓 Ua :由于繞組絕緣耐壓的限制，調(diào)壓只能在額定 轉(zhuǎn)速以下進行。屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 ⑵ 改變氣隙磁通量 Φ ： 改激磁電流即可改 Φ ，在 Ua恒定情況下，磁場接 近飽和，故只能弱磁調(diào)速，在額定轉(zhuǎn)速以上進行。屬于恒功率調(diào)速。 ◆ 晶閘管（可控硅） 調(diào)速系統(tǒng) ◆ 晶體管脈寬調(diào)制（ PWM ） 調(diào)速系統(tǒng)（ ）（ ）3/9/2023(1) 晶閘管調(diào)速系統(tǒng)1）系統(tǒng)的組成 包括 控制回路 ：速度環(huán)、電流環(huán)、觸發(fā)脈沖發(fā)生器等。 主回路： 可控硅整流放大器等。圖 可控硅調(diào)速系統(tǒng) 速度環(huán)：速度調(diào)節(jié)（ PI），作用：好的靜態(tài)、動態(tài)特性。 電流環(huán)：電流調(diào)節(jié) (P或 PI)。作用：加快響應、啟動、低頻穩(wěn)定等。 觸發(fā)脈沖發(fā)生器：產(chǎn)生移相脈沖，使可控硅觸發(fā)角前移或后移。 可控硅整流放大器：整流、放大、驅(qū)動，使電機轉(zhuǎn)動。速度