【正文】 （ ） 當轉(zhuǎn)速為零時： 啟動轉(zhuǎn)矩 ( ） 當電機帶動某一負載 TL時 電機轉(zhuǎn)速與理想空載轉(zhuǎn)速的差 （ ） 2一般 直流電機的工作特性 ??ea0 KU??Tgas KRUT ? L2Tea TKKR??? ?ωO △ ω 圖 直流電機的機械特性 ω（ n） ωO O △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 。 3) 數(shù)據(jù)表： N、 T、 時間常數(shù)、轉(zhuǎn)動慣量等等。 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 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。 進給運動： 是保證軌跡、尺寸和形位精度的。在整個速度范圍內(nèi)，保持恒轉(zhuǎn)矩。 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 準停控制； ⑶ 分度控制； ⑷ 恒線速度控制。 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。 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。 ◆ 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。 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。作用：加快響應、啟動、低頻穩(wěn)定等。 可控硅整流放大器：整流、放大、驅(qū)動，使電機轉(zhuǎn)動。 原理 ： 三相整流器，由二個半波整流電路組成。為構(gòu)成回路，這二組中必須各有一 個可控硅同時導通。每 組內(nèi)（即二相間）觸發(fā)脈沖相位相差 120186。 按管號排列，觸發(fā)脈沖的順序： 123456，相鄰之間相位差 60186。既每個觸發(fā)脈沖在導通 60186。小于 120186。 120176。 60176。 60176。 觸發(fā)脈沖提前 來，增大整流輸出 電壓；觸發(fā)脈沖延 后來，減小整流輸 出電壓。 沒反饋是開環(huán)，特性軟。 ③ 觸發(fā)脈沖發(fā)生器：正弦波同步鋸齒波觸發(fā) 電路，與 F直流信號疊加。 3/9/2023 運算放大器的類型 ⑴反向比例放大器 ⑵反向比例加法運算放大器 ⑶同向比例放大器 ⑷積分運算放大器 ⑸比例積分運算放大器： ⑹比較器 R3 R3 U1 U2 R1 R2 R3 + U1 R1 U2 R2 C + U1 U2 R1 R2 R3 C + U1 U2 R1 R2 + U3 U2 R4 R2 + U1 R1 U1 U2 R2 R1 + U2 二個輸入端的內(nèi)阻非常大，不向運放內(nèi)流電流，放大 倍數(shù)非常大。 U2=U1?R3/R2 3/9/2023 功率因數(shù) （ 以單向為例 ） 交流電阻電路：功率 (平均 ) P = UI =I2R =U 2/ R 交流電阻電容電路：純電容電路電流超前電壓 相位 φ=90186。 功率 (平均 ) P =UIcos φ 由于交流電路中電感電容的存在，平均功率不等于電 壓電流的乘積，而差一個 cos φ ，既與電壓電流的相位差 有關(guān)。 cos φ 越高越好。 3/9/2023 [總結(jié) ] 速度控制的原理 ： ①調(diào)速： 當給定的指令信號增大時，則有較大的偏差信號加到調(diào)節(jié)器的 輸入端，產(chǎn)生前移的觸發(fā)脈沖，可控硅整流器輸出直流電壓提高，電 機轉(zhuǎn)速上升。 ②干擾： 假如系統(tǒng)受到外界干擾，如負載增加，電機轉(zhuǎn)速下降，速度反 饋電壓降低，則速度調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號增大，其輸出信號也增大， 經(jīng)電流調(diào)節(jié)器使觸發(fā)脈沖前移，晶閘管整流器輸出電壓升高，使電機 轉(zhuǎn)速恢復到干擾前的數(shù)值。 ④啟動、制動、加減速： 電流調(diào)節(jié)器還能保證電機啟動、制動時的大轉(zhuǎn) 矩、加減速的良好動態(tài)性能。 ② 控制回路： 速度調(diào)節(jié)器； 電流調(diào)節(jié)器； 固定頻率振蕩器及三角波發(fā)生器； 脈寬調(diào)制器和基極驅(qū)動電路 。不同的是脈寬調(diào)制器和功率放大器。從而使電機獲得脈寬受調(diào)制 脈沖控制的電壓脈沖，由于頻率高及電感的作用 則為波動很小的直流電壓（平均電壓）。 3/9/2023 直流脈寬調(diào)調(diào)制的基本原理 周期不變 周期不變 脈寬 脈寬 脈寬 脈寬 平均直流電壓 脈沖寬度正比代表速度 F值的直流電壓 圖 脈寬調(diào)制（ PWM） 基本原理 圖 U ωt 3/9/2023 2） 脈寬調(diào)制器 t t U △ U △ +U S r U △ +U S r U S C U S C U S C +U S r o o o U S r t t t t 同向加法放大器電路圖 U S r – 速度指令轉(zhuǎn)化過 來的直流電壓 U △ 三角波 USC 脈寬調(diào)制器的輸 出（ U S r +U △ ） 調(diào)制波形圖 R1 +12V USC R1 R3 R2 + 12V U S r U △ US r為 0時 調(diào)制出正負脈寬一樣方波 平均電壓為 0 US r為正時 US r為負時 調(diào)制出脈寬較寬的波形 平均電壓為正 調(diào)制出脈寬較窄的波形 平均電壓為負 圖 晶體管脈寬調(diào)制（ PWM） 電路及波形圖 3/9/2023 3） 開關(guān)功率放大器 主回路：可逆 H型雙極式 PWM 開關(guān)功率放大器 電路圖 : 由四個大功率晶體管 （ GTR） T 1 、 T 2 、 T 3 、 T4 及四個續(xù)流二極管組成的橋 式電路。 Ub Ub Ub3 Ub4 –為調(diào)制器 輸出，經(jīng)脈沖 分配、基極驅(qū) 動轉(zhuǎn)換過來的 脈沖電壓。 Ub3 Ub4 Ub1 Ub2 US A B D1 D2 D3 D4 M T1 T2 T4 T3 t US US Ud UAB O t Ub1 Ub 4 Ub2 Ub3 O O t t t1 T id id1 id2 id1 id2 O O O O O t1 t3 T t2 t3 t1 Ub Ub 4 Ub Ub 3 Ud UAB id t t t t id1 id1 id4 id2 id3 id4 id2 圖 晶體管脈寬調(diào)制（ PWM）功放 電路及波形圖 3/9/2023 工作原理： T1 和 T4 同時導通和關(guān)斷，其基極驅(qū)動電壓 Ub1= Ub4。以正脈沖較寬為例， 既正轉(zhuǎn)時。電機端電壓 UAB=US， 電樞電流 id= id1，由 US→ T1 → T4 → 地。 UAB=US。 負載較輕時： ③反接制動狀態(tài)，電流反向：② 狀態(tài)中，在負載較輕時，則 id小， 續(xù)流 電流很快衰減到零，即 t =t2 時 （見 上面右圖 ）， id=0。電機處于 反接制動狀態(tài)。 3/9/2023 ⑤ 電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止： 由正、負 驅(qū)動電壓脈沖寬窄而定。 ⑥ 電機速度的改變： 電樞上的 平均 電壓 UAB越大，轉(zhuǎn)速越高。 ⑦ 雙極性 ： 由以上分析表明： 可逆 H型雙極式 PWM開關(guān)功率放大器，無論負載是重還是輕、電機 是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，加在電樞上的電壓極性在一個開關(guān)周期內(nèi)，都在 US和 –US之間變換一次，故稱為雙極性?？焖傩院?。 ③電源的功率因數(shù)高 : SCR系統(tǒng)由于導通角的影響，使交流電源的波形畸 變、高次諧波的干擾，降低了電源功率因數(shù)。 ④動態(tài)硬度好 : 校 正瞬態(tài)負載擾動能力強，頻帶寬，動態(tài)硬度高。 ⑵ 良好的加、減速及換向功能。 ⑷ 大的調(diào)速范圍。 速度控制單元：沒有位置控制，只是速度控制系統(tǒng)。 調(diào)磁部分 — 恒功率調(diào)速，在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)速。包括 速度環(huán)、電流環(huán)、可控硅整流主回路等。 ◆ 激磁回路由激磁電流設定電路，電樞電壓反饋電路、及 激磁反饋電路三者的比較輸出信號，經(jīng)電流調(diào)節(jié)、觸發(fā) 脈沖發(fā)生器等，控制激磁電流的大小，完成恒功率調(diào)速。在