数控技术(伺服2)课件.ppt

1.恒流原理 通过A放大器之后为V REF 。比较放大器和功放组成一个闭环调节系统。当绕组中电流因某种原因iL↓下降，则 iL→VC→(VREF →VC )↑→Vb → iL↑ 使绕组电流仍稳定于iL。 2.瞬间响应 如输入的Di↑D k则Di→D/A →A输出为VREFK，则为（过程为） Di→D k→VREF→ VREFK→Vb → iL→ iLk 四相步进电机线型规律细分电流时序图 正弦阶梯波细分电流波形图 正弦细分驱动电路 功率步进电机用作开环进给系统的伺服驱动装置，组成开环进给系统，一般技术性能不能满足使用要求，其性能的提高受到限制。60年代出现了小惯量直流伺服电机，70年代初出现了大惯量宽调速伺服电机；目前，许多数控机床采用大惯量直流伺服电机。 直流电机的用途 直流电机的原理和结构 定子和转子 直流电机电枢绕组结构 直流电机电刷和换向器结构 直流电机电刷结构 直流电机的物理模型 即定子磁势Fr垂直于电枢绕组磁势Ff → 产生电磁转矩T 电磁转矩为：T ＝ Cm φIa 式中： Cm ——转矩常数( Cm＝PN/(2πa) p：磁极对数 N：电枢绕组总导体数 a：并联支路 对数 Φ——电机的主磁通 Ia ——电枢电流 电压平衡方程为： E ＝ Ud－Ia Ra (Ud :电枢电压 Ud =Uc =U 控制电压) 式中：E ——电枢感应电动势 E ＝ Ce Φn Ce ＝PN/(60a) 联立上三式得到 从上式知，电机调速有三种方法： 1）改变电枢电压U（电枢法） 2）改变励磁磁通Φ（弱磁调速） 3）在电枢回路中接电阻Rt 改变端电压调速 保持电动机的?不变且无外接电枢电阻， 仅降低施加于电动机电枢两端电压U达到调速的目的， 称为降压调速。 调压调速的特点： 改变励磁调速 弱磁调速 弱磁调速特点 优点：设备简单，调节方便，能耗小。 缺点： 单方向调节，转速调得过高，励磁过弱， 电枢电流变大， 换向变坏， 出现不稳定。 改变电枢回路电阻调速 保持U＝UN且?＝ ?N不变，电枢回路中串入调速电阻Rt，使同一个负载得到不同转速的方法， 称为电枢串电阻调速。 串电枢电阻调速 6.3.2 直流伺服电机 1. 机械特性 电枢法时，Φ=C，若控制电压U＝C，则n=n0－KT 式中：n0 =U/Ce φ 理想空载转速 斜率 分析两种情况，当T＝0时，n ＝n0 ＝u/(Ce φ ) 当n＝0时, n0 ＝kT ＝kTd 堵转转矩 所以，机械特性n=f (T) 即，机械特性是一组斜率相同的直线簇。 机械特性的斜率K也可用 k ＝Δn/ ΔT表示；K↑，则对应于某一转矩△T变化，转速△n↑,说明机械特性软。反之K减小,则机械特性硬。 （因为Ce、Cm中均为常数）所以Ra增大、K增大，反之亦然。 3.大惯量直流伺服电机 大惯量直流伺服电机又称宽调速直流伺服电机，是上世纪60年代末70年代初在小惯量电机和力矩电机的基础上发展起来的，目前广泛应用于数控系统中。 1）结构特点 大惯量直流伺服电机结构如图，激励方式为永磁式。从电磁转矩公式T=Cm ΦIa。转矩常数 Cm=PN/(2πa) ,为了得到大的输出力矩，采用以下措施： 2）工作特性 宽调速电机的工作特性由一些参数及特性曲线所限定。电机的容许转矩T转速n随加工及运行条件而改变 Uk——最高运行电压； Tk——nmax时的转矩； Tr ——连续工作转矩； Up ——峰值电压； Tp ——峰值转矩； ACB——换向限制曲线； CTr ——发热限制曲线； Ⅰ区——连续工作区间； Ⅱ区——电机间歇工作区间； Ⅲ区—