控制电机第三章 直流伺服电动机.pptVIP

复习——直流测速发电机 用途：测速 原理：运动的导体在磁场中产生感应电势 电压平衡方程式 对测速机的要求：线性度好、灵敏度、纹波小 产生误差的原因：温度、电枢反应、纹波、电刷换向。 第三章 直流伺服电动机 本章学习内容 直流伺服电动机的用途及分类 直流伺服电动机的工作原理 直流伺服电动机的机械特性及调节特性★ 直流伺服电动机的在过渡过程的运行状态 直流伺服电动机的在过渡过程的分析 其他直流伺服电动机简介 1 用途及分类 伺服电动机又称为执行电动机，在自动控制系统中作为执行元件。 功能：输入的电压信号 转轴的角位移或角速度输出。改变输入信号的大小和极性可以改变伺服电动机的转速与转向，故输入的电压信号又称为控制信号或控制电压。 1 用途及分类 2 工作原理 与直流电动机相同。 在两电刷之间加入直流电压U，则在电枢绕组产生电流，通电导体在磁场中受到力的作用 f=Bxlia（左手定则） ，产生电磁力矩作用于转子。 由于换向器的作用，在 N (S) 极下受力方向不变，使电枢旋转起来。 电磁转矩和转矩平衡方程 反电势和电压平衡方程 通电导体在磁场中运动，在电枢绕组中产生电动势 e , 通过右手定则判断，e与原通入的电流相反，故为反电势，且与电源电压相平衡。 反电势和电压平衡方程 3 直流伺服电动机的稳态特性 机械特性 调节特性 4 过渡过程的运行状态 过渡过程 当控制信号或负载发生变化时，电动机从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态，运行状态可能发生变化。这是设计放大器和分析系统动态特性时必须考虑的。 2.反接制动工作状态 5 过渡过程的分析 过渡过程 5 其他伺服电机 直流力矩电机——低速负载 低惯量伺服电动机——快速系统 你答对了么？ A 电枢电动势armature electromotive force 产生:电枢旋转时,主磁场在电枢绕组中 感应的电动势简称为电枢电动势. 由调节特性可知： （1） 一定负载转矩下，当磁通?不变时，Ua?? n?。 （2） Ua=0时，电机立即停转，无自传现象。 （3）电动机反转：改变电枢电压的极性，电动机反转。 （4）低速工作不稳定。 机械特性和调节特性的比较 原状态： 正方向 为了满足启动,制动,反转和调速的要求,必须研究过渡过程的基本规律,研究系统各参数对时间的变化规律,如转速,转矩,电流等对时间的变化规律,才能正确的选择机电传动装置,为电机传动自动控制系统提供控制原则.设计出完善的启动,制动等自动控制线路,以求改善产品质量,提高生产率和减轻劳动强度.这就是研究过渡过程的目的和实际意义. 研究过渡过程的意义 当 时， 为负。 突变： T为制动转矩，电机处于发电机状态。当Ea1下降到比Ua2小时，电机将回到电动机状态。 发电机状态加快了电机转速的衰减过程，提高了系统快速性。 1.发电机工作状态 适用情况：电压下降（转速迅速下降） 原因：本身和负载的转动惯量，Ea1不能突变。 实际电路中晶闸管供电不允许反向电流。电路需改进。 适用情况：驱动电机反转 工作特点： （1）既非发电机，又非电动机。 （2）Ia3很大（设计放大器时必须考虑的问题）。 （3）T很大，制动转速。 （4）吸收电能，又吸收机械能——电机电枢铜耗。 原因：本身和负载的转动惯量，n1维持不变。 3.动能制动工作状态 适用情况：控制系统信号降为0 工作特点：发电状态，发电机短路，利用原有的积蓄动能制动。 原因：Ua2＝0 过渡过程的原因分析： 机械惯性——转动惯量，n不能突变。 电磁惯性——电枢绕组电感，I不能突变。 相互影响 电气过渡过程： 电压作用下电流Ia的变化 机械过渡过程： 在转矩作用下，转速n的变化 或 动态电压平衡方程： 转矩的平衡方程： 因电枢绕组具有电感，过渡过程中电枢回路产生电抗压降 由于动态过渡过程当中，T主要克服惯性转矩，加快过渡过程，假定Ts=0。 令： 又知 机电时间常数 电磁时间常数 拉氏变换 特征方程 根 转速的解 由初始条件（t=0,n=0,dn/dt=0）得 同样分析方法可以得到电枢电流的过渡过程 4τdτj 4τdτj 由于 ， 可以忽略不计，于是得到 当 时， 当 时， 机电时间常数定义：当电动机空载时加额定励磁电压，电枢外施阶跃控制电压，转速从0上升到理想空载转速的63.2%时所需要的时间。 过渡过程基本结束，所以 称为过渡过程时间。即电动机过渡过程的长短主要由机电时间常数决定。 机电时间常数反映了电机转速追随信号变化的快慢程度，是伺服电动机一项重要的动态性能指