自动控制元件03.ppt

自动控制元件 1.3 直流伺服电动机的静态特性 静态：当控制电压(Ua)和负载转矩(TL)均不变的情况下,伺服电动机运行在一定转速(n )时所对应的稳定工作状态,简称稳态。 静态四大关系式： 直流伺服电动机的静态特性 控制方式：电枢控制 或 直流伺服电动机的静态特性 转矩平衡时，Tem=Tc(负载总转矩） 其中 一、电枢控制时的机械特性 Ua保持不变时，n=f(Tem)的关系 式中 机械特性 理想空载转速 斜率和硬度 堵转转矩　　 不同控制电压时的机械特性 机械特性 二、直流伺服电动机的控制特性 控制特性：直流伺服电动机在负载阻转矩一定的条件下,稳态转速随控制电压的改变而变化,这个变化规律叫做控制特性。 控制特性的数学描述 其中， 始动电压 电压平衡方程式可写成 三、机械特性曲线上的工作点和负载线 四、直流伺服电动机的工作状态 1. 电动机状态 电源电压: UaEa;Ua的方向与Ea相反。 电流: 方向与Ea相反,数值小于堵转电流。 电磁转矩: 方向与转速n相同,数值小于堵转转矩。 能量关系: 电能转化为机械能。 转速: 低于理想空载转速。 2. 发电机状态 电源电压: Ua Ea , Ua的方向仍与Ea相反。 电流: 方向与Ea方向相同。 电磁转矩: 方向与电机转速n相反,电磁转矩起制动作用。 能量关系: 机械能转化为电能。 转速: 高于理想空载转速。 在发电机状态,一部分动能转化为电能并回送到电网或功率放大器中,这种现象称为能量回馈,发电机状态又称回馈制动。 3.能耗制动状态 这种运行方式是利用电动机原来积蓄的转动动能发电,以产生电磁转矩进行制动,所以称为能耗制动或动能制动。 能耗制动时的电枢电流为： 4. 反接制动状态 电源电压: 与Ea同向,使电流朝同一方向流动。 电枢电流: 与电动势Ea、电源电压Ua同方向,故电流值为 电磁转矩: 与转速方向相反,起制动作用,数值大于堵转转矩。由于电枢电流大,制动的电磁转矩大,所以制动效果比发电机状态或能耗制动状态更明显。 能量关系: 电机既消耗电能,又消耗机械能,这些能量全部变成电机的损耗,其中主要是电机铜损耗。 1.5 直流伺服电动机的选择 一、直流伺服电动机的额定值 二、直流伺服电动机型号 思考题和习题 1.1 当直流伺服电动机处于稳定运行时,电磁转矩由什么决定?控制电流由什么决定?为什么? 1.3 当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时,控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化?为什么? 1.4 如果直流伺服电动机的励磁电压下降,试分析将对它的机械特性和控制特性产生怎样的影响? 1.5 电枢控制伺服电动机,当控制电压和励磁电压均不变时,如果电动机轴上负载减小,试问稳定后的控制电流、电磁转矩和转速都将发生怎样的变化?并用机械特性分析从原稳态到新稳态的变化过程。如果伺服电动机轴上负载变大,这些参量又将怎样变化呢? 1.6 欲使用某直流伺服电动机,需要取得其机械特性。现测得控制电压Ua=100V时的两组数据,见表l-7所列。试画出相应的机械特性。 1.7 由两台完全相同的直流电机组成电动机——发电机组。它们的励磁电压均为110V,电枢绕组电阻为75Ω。当发电机空载时,电动机电枢加110V电压,电枢电流为0.12A,机组的转速为4500r/min。试求: (1)发电机空载时的输出电压; (2)电动机电枢仍为110V电压,发电机接1kΩ 负载时,机组的转速是多少? 1.8 已知直流伺服电动机Ua=5V时的机械特性如图1-51所示,恒负载为TL,试画出对应恒负载TL的控制特性曲线。 * * 负载转矩的大小决定了控制电流的大小 额定功率：电动机在额定工况运行时，其轴端输出的机械功率。 额定电压：额定工况运行时，电动机的励磁绕组和电枢绕组上所加的电压值。电枢控制时，励磁绕组加额定电压。 额定电流：电动机在额定电压下，负载达到额定功率时的电枢电流和励磁电流值。对于连续运行的直流电动机，其额定电流就是电机长期安全运行的最大电流。短期超过额定电流（如起动时）是允许的，但长期超过额定电流将会使电机绕组和换向器损坏。 额定转速：电动机在额定工况运行时每分钟的转数。它不是电动机允许的最高转速。 额定转矩：电动机在额定工况时的输出转矩。 1.2 如果用直流发电机作为直流伺服电动机的负载,如图1-50所示,当其他条件不变时,减小或增大发电机的负载电阻Rf,伺服电动机转速将如何变化?为什么?