數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)(1)(已改無錯(cuò)字)
2023-06-26 21:45:42 本頁面
【正文】 式和他勵(lì)式。 ? 按轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大小分：大慣量、中慣量和小慣量伺服電機(jī)。 2. 直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu) （ 1）定子：產(chǎn)生定子磁極磁場(chǎng)。 （ 2）轉(zhuǎn)子：表面嵌有線圈，通直流電時(shí)，在定子磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生帶負(fù)載旋轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩。 （ 3）電刷與換向片：為使產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩保持恒定的方向，保證轉(zhuǎn)子能沿著固定方向均勻地連續(xù)旋轉(zhuǎn)，將電刷與外加直流電源連接，換向片與電樞線圈連接。 3. 直流伺服電機(jī)的工作原理 （ 1）永磁式直流電機(jī)工作原理 ? 直流電壓加在 A、 B兩電刷之間，電流從 A流入，從 B流出，導(dǎo)體 ab和 cd受到逆時(shí)針方向作用力，轉(zhuǎn)子在逆時(shí)針方向地電磁轉(zhuǎn)矩作用下旋轉(zhuǎn)。 ? 當(dāng)電樞轉(zhuǎn)過 90176。 ，電樞線圈處于磁極的中性面，電刷與換向片斷開，無電磁轉(zhuǎn)矩作用。 ? 在慣性作用下，電樞繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，當(dāng)電刷與換向片再次接觸時(shí)，導(dǎo)體 ab和 cd交換了位置，ab和 cd中的電流也發(fā)生改變，從而保證電樞受到地電磁轉(zhuǎn)矩方向不變，因此，電樞可以連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。 （ 2）他勵(lì)式直流電機(jī)工作原理 ? 定子上有磁勵(lì)繞住和補(bǔ)償繞組，轉(zhuǎn)子繞組通過電刷供電。 ? 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)與定子磁場(chǎng)始終正交，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。 直流進(jìn)給速度控制單元 ? 直流電機(jī)地機(jī)械特性公式 ? 公式中， n為電機(jī)轉(zhuǎn)速， Ua為電樞外加電壓， Ce為反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)， Φ為電機(jī)磁通量， Ra為電樞電阻， Cm為轉(zhuǎn)矩常數(shù)， M為電磁轉(zhuǎn)矩。 ? 直流電機(jī)的三種調(diào)速方法。 ? 改變電樞外加電壓 Ua。該方法可以得到調(diào)速范圍較寬的恒轉(zhuǎn)矩特性，機(jī)械特性好，適用于主軸驅(qū)動(dòng)的低速段和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。 ? 改變磁通量 Φ?？傻玫胶愎β侍匦?，適用于主軸驅(qū)動(dòng)的高速段，不適合于進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。 ? 改變電樞電路的電阻 Ra。該方法得到的機(jī)械特性較軟，不能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，也不適合于數(shù)控機(jī)床。 MCCRCUnmeaea2?? ??1. 晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng) ? 三相全控橋式整流電路作為直流速度控制單元的主電路。 ? 兩組正負(fù)對(duì)接的晶閘管，一組用于提供正向電壓，供電機(jī)正轉(zhuǎn)。 ? 一組提供反向電壓，供電機(jī)反轉(zhuǎn)。 雙環(huán)調(diào)度系統(tǒng) ? 速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器均是由線性集成放大器和阻容元件構(gòu)成的 PI調(diào)節(jié)器。 ? 速度環(huán)起主導(dǎo)作用，電流環(huán)的作用是在啟動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)限制最大電樞電流。 2. 晶體管脈寬調(diào)制（ PWM）直流調(diào)速系統(tǒng) （ 1） PWM系統(tǒng)的組成及工作原理 ? 脈寬調(diào)制：使功率放大器中的晶體管工作在開關(guān)狀態(tài)下，開關(guān)頻率保持恒定，用調(diào)整開關(guān)周期內(nèi)的晶體管導(dǎo)通時(shí)間的辦法來改變輸出，從而使得電機(jī)電樞兩端獲得寬度隨時(shí)間變化的給定頻率的電壓脈沖。 ? 脈寬連續(xù)變化，使得電樞電壓平均值連續(xù)變化，進(jìn)而導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)速連續(xù)變化。 交流伺服電機(jī)與速度控制 交流伺服電機(jī) 1. 交流伺服電機(jī)的類型 ? 永磁式交流伺服電機(jī)和感應(yīng)式交流伺服電機(jī) ? 共同點(diǎn)：工作原理均由定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)使得轉(zhuǎn)子跟隨定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)一起運(yùn)轉(zhuǎn)。 ? 不同點(diǎn)：永磁式伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速與外加交流電源的頻率存在著嚴(yán)格的同步關(guān)系，即電機(jī)的轉(zhuǎn)速等于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速；而感應(yīng)式伺服電機(jī)由于需要轉(zhuǎn)速差才能產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，因此，電機(jī)的轉(zhuǎn)速低于磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速，負(fù)載越大，轉(zhuǎn)速差越大。 2. 永磁交流伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理 ? 電機(jī)結(jié)構(gòu)：由定子、轉(zhuǎn)子和檢測(cè)元件組成，其中 1－定子； 2－轉(zhuǎn)子； 3－壓板； 4－定子三相繞組； 5－脈沖編碼器； 6－接線盒。 ? 工作原理：定子三相繞組接上電源后，產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速 n0旋轉(zhuǎn)； ? 定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的永久磁鐵磁極相互吸引，并帶動(dòng)轉(zhuǎn)子以同步轉(zhuǎn)速 n0一起旋轉(zhuǎn)； ? 當(dāng)轉(zhuǎn)子軸上加有負(fù)載轉(zhuǎn)矩后，造成定子磁場(chǎng)軸線與轉(zhuǎn)子磁極軸線不重合，相差一個(gè) θ角，負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時(shí)， θ角也發(fā)生變化。 ? 只要不超過一定限度，轉(zhuǎn)子始終跟隨定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速n0旋轉(zhuǎn)。 交流進(jìn)給速度控制單元 1. 交流伺服電機(jī)調(diào)速原理 ? 電機(jī)調(diào)速的三種方法： （ 1）改變磁極對(duì)數(shù) P：有級(jí)調(diào)速方法，通過對(duì)定子繞組接線的切換而改變磁極對(duì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)。 （ 2）改變轉(zhuǎn)差率 s：只適合于異步型交流電機(jī)的調(diào)速。 （ 3）變頻調(diào)速：通過改變電機(jī)電源的頻率 f而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 2. SPWM變頻調(diào)速 ? （ 1） SPWM調(diào)制原理 ? （ 2） SPWM變頻器的功率放大電路 （ 3） SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng) ? 速度給定器：給定信號(hào)，控制頻率、電壓及正反轉(zhuǎn)。 ? 平穩(wěn)啟動(dòng)回路：使啟動(dòng)加、減速時(shí)間可隨機(jī)械負(fù)載設(shè)定，以達(dá)到軟啟動(dòng)的目的。 ? 函數(shù)發(fā)生器：在輸出低頻信號(hào)時(shí)保持電機(jī)氣隙磁通一定，補(bǔ)償定子電壓降的影響。 ? 電壓頻率變壓器：將電壓轉(zhuǎn)換為頻率，經(jīng)分頻器、環(huán)形計(jì)數(shù)器產(chǎn)生方波，和經(jīng)三角波發(fā)生器產(chǎn)生的三角波一起送入調(diào)制回路。 ? 電壓調(diào)節(jié)器：產(chǎn)生頻率和幅度可調(diào)的控制正弦波，送入調(diào)制回路，送入調(diào)制回路，在調(diào)制回路中進(jìn)行SPWM變換，產(chǎn)生三相的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。在基極回路中輸出信號(hào)至功率晶體管基極，即對(duì) SPWM的主回路進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁交流伺服電機(jī)的變頻調(diào)速。 ? 電流檢測(cè)器：過載保護(hù)。 直線電機(jī)伺服系統(tǒng) ? 與傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中的“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)＋滾珠絲杠”不同，直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)，取消驅(qū)動(dòng)電機(jī)和工作臺(tái)之間的一切中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)。 直線電機(jī) ? 分為交流和直流兩種，交流直線電機(jī)又分為感應(yīng)異步式和永磁同步式。 ? 直線電機(jī)相當(dāng)于把旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿過軸線的平面剖開
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