(4.3)--4.3机电一体化与过程控制.ppt

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1、机电控制系统中的驱动电动机主要有直流伺服电动机、交流伺服电动机、步进电动机、力矩电机等。直流伺服拖动系统通常应用于功率稍大的系统中，如随动系统中的位置控制等；交流伺服拖动系统适用于长期工作制、短时工作制和重复短时工作制的机械负载；步进电动机拖动系统适用于需要精准定位的机械负载。四、电动机拖动系统直流伺服电动机的工作原理、矩角特性和调压特性1.直流伺服电动机拖动系统工作原理调压特性矩角特性机 电一 体 化伺服电动机：把输入的控制信号转变为角位移或角速度的电动机。特点：当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。分类：（1）直流伺服电动机的工作原理图15直流伺服电动机的工作原理图电磁

2、转矩：（17）图15直流伺服电动机的工作原理图反电动势：（18）电机在工作时，既产生电磁转矩，也产生反电动势。电枢回路方程：（19）（2）直流伺服电动机的转矩特性：一定控制电压下，转子转速与电磁转矩之间的关系。转矩-转速特性：（20）式中，为信号系数。根据转矩-转速特性表达式可绘制不同信号系数下直流伺服电动机的转矩-转速特性曲线如图16所示。图16直流伺服电动机的转矩-转速特性曲线从图中可见，这是一组平行的直线。随着控制电压的增加，转速-转矩特性向上平移，保持直线斜率不变。电枢电压一定时，电动机的转速随负载转矩的增加而降低。当信号系数为1，电机速度为0时，称电机处于启动或堵转状态。电磁转矩表达

3、式如式（21）所示，称之为堵转转矩。（21）当信号系数为1，电磁转矩为0时，称电机处于空载状态。这时，电机转速如式（22）所示，称之为空载转速。（22）图16直流伺服电动机的转矩-转速特性曲线如令为电机的阻尼系数，并考虑到总传动比，得直流伺服电动机的转矩特性：（22）对应的转矩特性曲线如图17所示。图17直流伺服电动机转矩特性曲线将电磁转矩、电动势表达式代入电枢回路方程式并整理得直流伺服电动机的调节特性表达式：（3）直流伺服电动机的调节特性（23）根据上式可得直流伺服电动机的调节特性曲线，如图18所示。图18直流伺服电动机调节特性曲线从图中可见，这是一簇平行直线，每条调节特性和一种电磁转矩相对

4、应，与Uc轴的交点是启动电压Uc0。负载转矩越大，启动电压越大；当负载转矩一定时，速度和电压成正比，转速的高低及方向完全由电枢电压的幅值和极性决定。图18直流伺服电动机调节特性曲线电动机的选择，需从下面2个方面来考虑：满足负载所需要的瞬时转矩和转速，也就是能够提供峰值负载所需的功率。当电机的工作周期可以与发热时间常数相比较式，考虑电机的发热问题，常用负载的均方根功率作为确定电机发热功率的基础。具体如下：（4）直流伺服电动机的选择若电机在峰值力矩下，以峰值转速不断驱动负载，电机功率按负载峰值力矩估算，如式（24）所示。（24）若电机长期连续工作在变载荷情况下，电机功率按负载均方根功率估算，如式（25）所示。（25）（1）直流伺服电动机的工作原理、转矩特性、调节特性。（2）电动机的选择方法。小结