【正文】 ） 2一般 直流電機(jī)的工作特性 ??ea0 KU??Tgas KRUT ? L2Tea TKKR??? ?ωO △ ω 圖 直流電機(jī)的機(jī)械特性 ω（ n） ωO O △ω TS T TL 3/9/2023 ⑵ 動態(tài)特性 直流電機(jī)的動態(tài)力矩平衡方程式為 （ ） 式中 TM ─ 電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩； TL ─ 折算到電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩； ω ─ 電機(jī)轉(zhuǎn)子角速度； J ─ 電機(jī)轉(zhuǎn)子上總轉(zhuǎn)動慣量； t ─ 時間自變量 。 2一般 直流電機(jī)的工作特性 dtdJTT LM ???3/9/2023 (1) 永磁直流伺服電機(jī)的性能特點(diǎn) 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(yùn)行平穩(wěn) ， 力矩波動小 (2) 永磁直流伺服電機(jī)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(fù)載 工作周期曲線 過載倍數(shù) Tmd， 負(fù)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(jī)的工作特性 3/9/2023 3．永磁直流伺服電機(jī)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(fù)載 工作周期曲線 M/（ Ncm） 轉(zhuǎn)矩極限 12023 10000 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(jī)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(fù)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(jī)的工作原理和特性 O nj nmax n P,T 1 2 圖 直流主軸電機(jī)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(jī)的缺點(diǎn)： ◆ 它的電刷和換向器易磨損； ◆ 電機(jī)最高轉(zhuǎn)速的限制 ， 應(yīng)用環(huán)境的限制； ◆ 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ， 制造困難 ， 成本高 。 交流伺服電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)： ◆ 動態(tài)響應(yīng)好； ◆ 輸出功率大 、 電壓和轉(zhuǎn)速提高 交流伺服電機(jī)形式： ◆ 同步型交流伺服電機(jī)和 ◆ 異步型交流感應(yīng)伺服電機(jī) 。 2 交流伺服電機(jī)及工作特性 VS 3/9/2023 交流同步伺服電機(jī)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(jī)的結(jié)構(gòu) 1．永磁交流同步伺服電機(jī)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(jī)結(jié)構(gòu) 3/9/2023 1．永磁交流同步伺服電機(jī)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(jī)工作原理和性能 1． 永磁交流同步伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理 n（ r/min） VS N ns nr θ S 圖 6﹒ 13工作原理 圖 6﹒ 14 特性曲線 T（ Ncm） 12023 10000 8000 6000 4000 2023 0 1000 2023 3000 Ⅰ Ⅱ 3/9/2023 交流主軸電機(jī)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(jī) 圖 6﹒ 15交流主軸電機(jī)與普通交流 圖 6． 16 交流主軸伺服電機(jī)的特性曲線 異步感應(yīng)電機(jī)的比較圖示意圖 2．交流主軸伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理 交流主軸電機(jī) 普通交流 異步感應(yīng)電機(jī) 通風(fēng)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(jī)的發(fā)展 ① 新永磁材料的應(yīng)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(jī) ③ 與機(jī)床部件一體化的電機(jī) 空心軸永磁交流同步伺服電機(jī) （ 2） 交流主軸伺服電機(jī)的發(fā)展 ① 輸出轉(zhuǎn)換型交流主軸電機(jī) 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(jī) ③ 內(nèi)裝式主軸電機(jī) 交流伺服電機(jī)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(jī)和速度檢測 裝置組成。分為主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動。 進(jìn)給運(yùn)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(yùn)動相比功率較小。 主運(yùn)動： 主要無級調(diào)速，但還要有下面的控制功能： ⑴ 主軸與進(jìn)給驅(qū)動的同步控制； ⑵ 準(zhǔn)?？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(jī)械 、 液壓和電氣方法，電氣調(diào) 速最有利于實(shí)現(xiàn)自動化。 3/9/2023 直流進(jìn)給運(yùn)動的速度控制 1.、 直流伺服電機(jī)的調(diào)速原理 根據(jù)機(jī)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(jìn)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(jìn)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) ?????? ??????? 0M2Teaea TKKRKU nnTCCRCUn0M2Teaea ??? ???????（ ） （ ） 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(yīng)、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(jī)轉(zhuǎn)動。 速度 調(diào)節(jié)器 電流 調(diào)節(jié)器 觸發(fā)脈沖 發(fā)生器 可控硅 整流器 電流反饋 速度反饋 電流檢測 編碼器 電機(jī) UR + Uf If IR + E1 ES 3/9/2023 2）主回路 工作原理 組成 ： 由大功率晶閘 管構(gòu)成的三相全控橋式（三相全波）反并接可逆電路， 分成二大部分（ Ⅰ 和 Ⅱ ），每部分內(nèi)按三相橋式連接，二組反并接， 分別實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn) 和反轉(zhuǎn)。 原理 ： 三相整流器，由二個半波整流電路組成。每部分內(nèi)又分成 共陰極組 （ 5）和共陽極組（ 6）。為構(gòu)成回路，這二組中必須各有一 個可控硅同時導(dǎo)通。 5在正半周導(dǎo)通， 6在負(fù)半周導(dǎo)通。每 組內(nèi)（即二相間）觸發(fā)脈沖相位相差 120186。，每相內(nèi)二個觸發(fā)脈沖相差 180186。 按管號排列，觸發(fā)脈沖的順序： 123456，相鄰之間相位差 60186。 為保證合閘后兩個串聯(lián)可控硅能同時導(dǎo)通 ， 或已截止的相再次導(dǎo)通 ， 采用雙脈沖控制。既每個觸發(fā)脈沖在導(dǎo)通 60186。后，在補(bǔ)發(fā)一個輔助脈沖；也 可以采用寬脈沖控制，寬度大于 60186