基于buck電路直流伺服電機調(diào)速系統(tǒng)的簡單設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-21 15:33 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 位移，也就是把接收到的電信號變?yōu)殡姍C的一定轉(zhuǎn)速或角位移。,常用的是30W以下。伺服電動機有直流和交流之分。直流伺服電機,它包括定子、轉(zhuǎn)子鐵芯、電機轉(zhuǎn)軸、伺服電機繞組換向器、伺服電機繞組、測速電機繞組、測速電機換向器,所述的轉(zhuǎn)子鐵芯由矽鋼沖片疊壓固定在電機轉(zhuǎn)軸上構(gòu)成。傳統(tǒng)直流伺服電動機的基本工作原理與普通直流電動機完全相同，依靠電樞電流與氣隙磁通的作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使伺服電動機轉(zhuǎn)動。通常采用電樞控制方式，即在保持勵磁電壓不變的條件下，通過改變電樞電壓來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。電樞電壓越小，則轉(zhuǎn)速越低；電樞電壓為零時，電動機停轉(zhuǎn)。由于電樞電壓為零時電樞電流也為零，電動機不產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，不會出現(xiàn)“自轉(zhuǎn)”。直流伺服電機機械特性的一般表達式為 分別為電機的電勢系數(shù)和轉(zhuǎn)矩系數(shù)；為電樞回路電阻。 直流伺服電機的磁路一般不飽和，不必考慮交軸電樞反應(yīng)的去磁作用。 根據(jù)上式，可以得出直流伺服電機的機械特性圖，如圖1所示。 圖 1直流伺服電機的機械特性圖 從圖 1中可看出，機械特性是線性的。特性曲線與縱軸的交點為電磁轉(zhuǎn)矩為零時，電機的理想空載轉(zhuǎn)速，即。在實際電機中，當電機空載時，因它本身有空載損耗，電磁轉(zhuǎn)矩不可能為零，因此靠電機本身的作用是不可能使其轉(zhuǎn)速上升到的。機械特性與橫軸的交點為電機堵轉(zhuǎn)時（ n = 0）的轉(zhuǎn)矩，即電機的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩圖 1 中機械特性曲線的斜率的絕對值為：它表示了電動機機械特性的硬度，即電機的轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩 T 的改變而變化的程度。這個機械固有特性曲線的斜率，記為β ，β 用來衡量直流伺服電機的機械特性，根據(jù)β 值的不同，可將電機的機械特性分為三類，（1）絕對硬特性；（2）硬特性；（3）軟特性。β 值越小，曲線越平緩，速度上升的越慢，說明直流電機固有的機械特性較“硬”。若β 值越大，則機械特性較“軟”。 直流電機的機械特性是一條極為重要的特性，它與負載轉(zhuǎn)矩特性的配合將決定直流伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。根據(jù)電機機械特性公式即轉(zhuǎn)速公式 可知：直流伺服電機的轉(zhuǎn)速在實際應(yīng)用中有多種控制方法可以達到調(diào)速的目的，一般可以采用以下三種方法 （1）改變勵磁電流來改變磁通φ ； （2）改變加于電樞回路的端電壓U ； （3）改變傳入電樞回路中的電阻我們選擇改變加于電樞回路的端電壓來控制電機轉(zhuǎn)速的方法。由機械特性方程式可知，改變電動機端電壓U 的大小，即改變電動機機械特性的理想空載轉(zhuǎn)速的大小，而轉(zhuǎn)速降 Δ n是不受影響的，即機械特性的硬度不變。圖 2 改變電樞電壓調(diào)速特性所以改變電動機供電電壓U ，其機械特性基本上是平行的上下移動。如圖2 所示。 改變電樞電壓來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，可實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)節(jié)平滑，并且在整個調(diào)速范圍內(nèi)機械特性硬度不變，穩(wěn)定性較好，可以調(diào)節(jié)至較低轉(zhuǎn)速。調(diào)速范圍寬。而且控制功率較小，效率較高，配上各種調(diào)節(jié)器可組成性能指標較高的調(diào)速系統(tǒng)，因此在工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。 一般情況下，調(diào)速和穩(wěn)速在各種場合下都能碰到，我們給出調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標。所謂穩(wěn)態(tài)性能指標是指系統(tǒng)穩(wěn)定運行時的性能指標，如調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定運行時的調(diào)速范圍和靜差率等。下面具體介紹調(diào)速系統(tǒng)中的穩(wěn)態(tài)性能指標。調(diào)速范圍 ：直流調(diào)速控制系統(tǒng)的調(diào)速范圍是指電動機在額定負載下，運行的最高轉(zhuǎn)速Nmax與最低轉(zhuǎn)速Nmin 之比，稱為調(diào)速范圍，用 D 表示，即 其中Nmax和Nmin對于調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)來說，通常將電動機的最高轉(zhuǎn)速Nmax視為其額定轉(zhuǎn)速。不同的生產(chǎn)工藝，所要求的調(diào)速范圍 D 是不同的， D 越大，說明系統(tǒng)的調(diào)速范圍越寬。靜差率 ：系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運行時，負載由理想空載增加到額定值所引起的額定轉(zhuǎn)速降落與理想空載轉(zhuǎn)速之比，稱作靜差率 S ，即靜差率是用來表示負載轉(zhuǎn)矩變化時電動機轉(zhuǎn)速變化的程度，它與機械特性的硬度有關(guān)，特性越硬，靜差率越小，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定度越高。然而靜差率和機械特性硬度又是有區(qū)別的。一般調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)在不同轉(zhuǎn)速下的機械特性是互相平行的，對于同樣硬度的特性，理想空載轉(zhuǎn)速越低時，靜差率越大，轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定度也就越差。動態(tài)特性：原來的穩(wěn)定狀態(tài)到新的穩(wěn)定狀態(tài)，存在一個過渡過程，這就是直流電機的動態(tài)特性。 直流伺服電機的
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