第四章控制电机及其选择计算.ppt

第四章 控制电机及其选择计算 第一节 步进电动机及其控制 第二节 直流伺服电动机及其控制 第三节 交流伺服电动机及其控制 第四节 直线电动机 第五节 控制电动机选择与计算实例 伺服系统的结构组成 机电一体化的伺服控制系统的结构、类型繁多，但从自动控制理论的角度来分析，伺服系统组成原理框图如下。 伺服系统的分类 (1)按驱动元件的类型分类。 液压伺服系统 电气伺服系统：直流伺服系统、交流伺服系统、步进伺服系统  伺服系统的技术要求 1.系统精度 伺服系统精度指的是输出量复现输入信号要求的精确程度，以误差的形式表现，可概括为动态误差、稳态误差和静态误差三个方面组成。 3.响应特性 响应特性指的是输出量跟随输入指令变化的反应速度，决定了系统的工作效率。响应速度与许多因素有关，如计算机的运行速度、运动系统的阻尼和质量等。 4.1.3 电力电子技术 换向极 电刷装置 电刷 (定子剖面图) 主磁极 换向极 磁极数－主磁极的个数 磁极对数=磁极数/2 (2) 转子（电枢）产生电磁转矩或感应电动势，以实现机电能量的转换。 ① 电枢铁心 ② 电枢绕组 ③ 换向器 ④ 转轴与风扇 直流电机的转子 (a) 转子主体 (b) 电枢钢片 转子 换向片 转轴 电枢线圈 (转子结构图） 电枢铁心 (转子硅钢冲片图） 电枢铁芯硅钢冲片 (4)转轴 换向片 换向器 直流电动机工作原理 2、工作原理 UC---控制电压信号 Uf---励磁电压 3、分类 （1）永磁直流伺服电动机 特点：通过永磁材料获得磁场 电枢铁心长度与直径比大一些，气隙小一些。 体积小、转矩大、伺服性能好、反应迅速、稳定性好 应用：办公自动化、工厂自动化、国防工业、家用电器、仪表 （2）无槽电枢直流伺服电动机 分为励磁式和永磁式两种。 特点：转动惯量小、机电时间常数小、换向好 应用：需要快速动作、功率大的伺服系统 （3）空心杯电枢直流伺服电动机 特点：通过永磁材料获得磁场 电枢铁心长度与直径比大一些，气隙小一些。 体积小、转矩大、伺服性能好、反应迅速、稳定性好 应用：办公自动化、工厂自动化、国防工业、家用电器、仪表 （4）印刷绕组直流伺服电动机 特点：励磁方式为永磁式 换向好、旋转平稳、机电时间常数小、快速响应 低速运转性能好、能承受频繁可逆运转 应用：低速、启动频繁的伺服系统，如机器人关节控制 二、交流伺服电动机 主要部件 (1) 定子 定子铁心、定子绕组、 机座和端盖等。 定子铁心的硅钢片 定子铁心 定子绕组 对称三相绕组。 定子接线盒 U1 V1 W1 W2 U2 V2 U1 V1 W1 U2 V2 W2 星形(Y)联结 U1 V1 W1 W2 U2 V 2 3 ~ 三角形(△)联结 U1 V1 W1 W2 U2 V 2 3 ~ 转子铁心、转子绕组、转轴、风扇等。 转子铁心的硅钢片 (2) 转子 转子绕组 绕线型：对称三相绕组。 笼 型：对称多相绕组。 笼型异步电动机的转子 笼型异步电动机的转子 调制波—期望的波形，正弦波 载波—受调制的信号，三角波 三、交流伺服电动机的选择 交流伺服电动机特点：没有换向器件、过载能力强 体积小、重量轻等 适用于：高速、高精度、启动频繁、快速定位的场合。 1、交流伺服电动机的选择 （1）初选交流伺服电动机 步骤：a、考虑点电动机能够提供负载所需的转矩和转速。 b、考虑电动机的热额定问题，通常用负载的均方根 功率作为确定电动机发热功率的基础。 当电动机在峰值负载转矩下以峰值转速驱动恒定负载时，电动机的功率： 初步估算取η=0.7～0.9 当电动机长期连续的工作在变负载时，电动机的功率： 估算出 后，选取电