《直流电机调速》PPT课件

直流电机及调速系统 n n 从图中可以看出，接入直流电源以后，电刷A为正极性，电刷B为负极性。电流从正电刷A经线圈ab、cd，到负电刷B流出。根据电磁力定律，在载流导体与磁力线垂直的条件下，线圈每一个有效边将受到一电磁力的作用。电磁力的方向可用左手定则判断，伸开左手，掌心向着N极，4指指向电流的方向，与4指垂直的拇指方向就是电磁力的方向。在图示瞬间，导线ab与dc中所受的电磁力为逆时针方向，在这个电磁力的作用下，转子将逆时针旋转即图中S的方向。直流电机工作原理 n 随着转子的转动，线圈边位置互换，这时要使转子连续转动则应使线圈边中的电流方向也加以改变要进行换向。由于换向器与静止电刷的相互配合作用，线圈不论转到何处，B刷h始终与运动到N极下的线圈边相接触，而电极A始终与运动到S极下的线圈边相接触这就保证了电流总是经电刷经N极下导体流入，再沿S极导体经电刷B流出。因而电磁力和电磁转矩的方向始终保持不变，使电机沿逆时针方向连续转动。n 直流电机工作原理 电磁式直流电机的种类 电磁式直流电机的种类 永磁式直流伺服电机结构 n直流伺服电机构成n直流伺服电机的电源特点n直流伺服电机的类型 直流电机的基本方程_1静态方程 n静态方程是指电机稳态下的机械平衡方程，电压平衡方程。Ia 直流电机的基本方程_1动态方程 n过渡状态 停止/启动、加速、减速、加载、减载I 直流电机的基本方程_1动态方程 n过渡状态 停止/启动、加速、减速、加载、减载I(t) 直流电机的基本方程_2电流 直流电机的调速原理电压调速 直流电机的速度控制原理_1机械特性方程的推导Ia 直流电机的基本特性_1理想转速转速降Ia n K值的大小反映了什么？n KM 也被称为转速降n，其物理意义是负栽对转速的影响机械特性曲线 直流伺服电机的基本特性_2启动电压启动电压的物理意义？启动特性曲线 电机调速基本概念恒功率调速nM nP 电机调速基本概念恒转矩调速nM nP 电机调速基本概念调速范围额定转速在额定电压，额定负载条件下（电机铭牌上所给出的数据） 电机调速基本概念调速范围静差度额定转速在额定电压，额定负载条件下（电机铭牌上所给出的数据） 电机调速基本概念调速范围静差度由静差度许可值求调速范围额定转速在额定电压，额定负载条件下（电机铭牌上所给出的数据） 直流电机的基本特性_1理想转速转速降IaIa n普通直流电机的铭牌数据n额定工作转速n额定工作转矩n额定工作电压n额定工作电流 n电机线圈直流内阻 电机调速基本概念理想转速转速降Ia 直流电机的控制方法单片机工业PC可编程控制器 电机调速系统的作用 直流电机调速系统n开环调速系统电机调速系统的基本结构_1控制驱动电机机械速度控制 直流电机调速系统n速度负反馈闭环调速系统（半闭环）电机调速系统的基本结构_2控制驱动电机机械测量速度控制 直流伺服电机控制系统n速度负反馈闭环调速系统的结构速度负反馈闭环调速系统电机调速系统实例_1 (A)控制驱动电源电源电机 直流电机调速系统n速度负反馈闭环调速系统（闭环）电机调速系统的基本结构_3控制驱动电机机械测量速度控制 直流伺服电机控制系统n速度负反馈闭环控制系统的结构n位置速度双闭环控制系统的结构电机调速系统的基本结构_4控制1控制2驱动测量1电机机械测量2位置控制 电机调速系统实例_2驱动系统伺服电机CNC系统 机床本体传感器CNC中的伺服系统 系统实例数控系统+驱动单元+伺服电机 系统实例 设计条件n最大纵向进给力n工作台质量n工件等质量n定位精度n导轨形式及材料伺服系统设计实例_1设计条件转化成分析条件n？n？n？n？n？ 伺服系统设计实例_分析1驱动单元数学模型电机单元数学模型机械单元数学模型目标运动信号 伺服系统设计实例_分析2驱动单元数学模型电机单元数学模型机械单元数学模型目标运动信号 伺服系统设计实例_分析3驱动单元数学模型电机单元数学模型机械单元数学模型目标运动信号输入输出输入输出输入 输出信号 电机调速系统的一般结构形式 直流伺服电机控制系统n速度负反馈闭环调速系统的结构速度负反馈闭环调速系统电机调速系统实例_1 (A)控制驱动电源电源电机 直流伺服电机控制系统n速度负反馈闭环调速系统的结构电机调速系统实例_1 (B) 直流伺服电机控制系统n速度负反馈闭环调速系统的结构电机调速系统实例_1 (C) 电机调速系统实例_1 (D)控制驱动电源电源 电机 电机调速系统实例_1 (E)控制驱动电源电源 电机 电机调速系统实例_1 (F)驱动电源电源 电机控制 电机调速系统实例_1 (G) 控制 电机调速系统实例_1 (H) 控制位置控制实现原理 电机调速系统实例_1 总结 直流伺服电机调速驱动单元结构实例 直流伺服电机调速驱动单元结构实例速度指令测速电机电机 直流伺服电机调速驱动单元结构实例速度指令测速电机速度单元电机 直流伺服电机调速驱动单元结构实例速度环速度指令测速电机电机 直流伺服电机调速驱动单元结构实例电流环速度环电压脉冲变换速度指令测速电机电机 直流伺服电机调速驱动单元结构实例电流环速度环电压脉冲变换速度指令测速电机电机 n n 系统的稳态设计也要分步骤进行，首先要根据被控对象运动的特点，选择系统的执行电机和相应的机械传动机构；接着可以选择或设计驱动执行电机的功率放大装置；再根据系统工作精度的要求，确定检测装置具体的组成形式，选择元件的型号规格，设计具体的线路参数。然后根据已确定的执行电机、功率放大装置和检测整置，设计前置放大器、信号转换线路等。在考虑各种部件相互联接时，要注意阻抗的匹配、饱和界限、分辨率、供电方式和接地方式。为使有用信号不失真的、不失精度地有效传递，耍设计好福合方式。同时也要考虑必要的屏蔽、保护、滤波等抗干扰措施。 n建立系统的动态数学模型n 经过系统的稳态设计，系统主回路各部分均己确定。但稳态设计依据的主要是系统的稳态性能指标，因此所构成的系统还不能保证满足系统动态性能的要求，为系统的动态设汁作准备，需要对稳态设计所确定的系统作定量计算(或辅助实验测试)，建立它的动态数学模型，称之为原始系统的数学模型。 直流电机转速负反馈闭环控制系统分析 系统结构模型 电机建模 换流装置建模 放大器建模 测量传感器建模 系统综合建模 闭环系统与开环系统比较 开环系统稳态方程 闭环系统稳态方程 系统性能改善的分析式 系统性能改善的分析式 系统性能改善的分析式