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直流伺服電機詳細解析

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直流伺服電機詳細解析

發布日期:2019-08-20 作者: 點擊:

常用的伺服電動機有兩大類,以交流電源工作的稱為交流伺服電動機,以直流電源工作的稱為直流伺服電動機。本文僅對直流伺服電機進行詳細解析。


伺服電動機的功能是把輸入的電壓信號轉換為軸上的角位移或角速度輸出,也就是說,伺服電動機是指其轉速和轉向隨輸入電壓信號的大小和方向而改變的控製電動機。伺服電動機能帶一定大小的負載,在自動控製係統中作執行元件,所以又稱為執行電動機。


自動控製係統對伺服電動機的性能要求可概況為以下幾點。


(1)無自轉現象。在控製信號來到之前,伺服電動機轉子靜止不動;控製信號來到之後,轉子迅速轉動;控製信號消失時,伺服電動機轉子應立即停止轉動。控製信號為零時電動機繼續轉動的現象稱為“自轉”現象,消除自轉是自控係統正常工作的必要條件。


(2)空載始動電壓低。電動機空載時,轉子不論在任何位置,從靜止狀態開始啟動至連續運轉的 小控製電壓稱為始動電壓。始動電壓越小,電動機的靈敏度越高。


(3)機械特性和調節特性的線性度好,能在寬廣的範圍內平滑穩定地調速。


(4)快速響應性好。即機電時間常數小,因而伺服電動機都要求轉動慣量小。


1.直流伺服電動機分類和結構


直流伺服電動機是自動控製係統中具有特殊用途的直流電動機,其結構和一般直流電動機無本質差異,也由定子與轉子兩部分組成。


定子的作用是建立恒定磁場,定子磁極上裝有勵磁繞組。在直流伺服係統中,常用的是電磁式和永磁式直流伺服電動機。目前,電磁式的勵磁方式為他勵方式,電樞和勵磁繞組由兩個獨立電源供電。


空心杯電樞永磁式直流伺服電動機它由一個外定子和一個內定子,空心杯電樞在內、外定子間的氣隙中旋轉。外定子用軟磁性材料做鐵芯,鐵芯上裝有集中繞組(用磁鐵製成兩個半圓形磁極或在環形磁鋼上充磁生成N、S極)。內定子由圓柱形軟磁材料製成,它作為磁路的一部分,可減小磁阻。電樞是一個用非磁性材料(如塑料)製成的空心杯狀圓筒,直接安裝在電動機軸上。在空心杯沿圓周軸向排成空心杯狀並用環氧樹脂固化成型的繞組。電源通過電刷和轉向器加到電樞繞組上。一般直流伺服電動機電樞鐵芯長度與直徑比普通直流電動機大,目的再於減小其飛輪矩,提高響應速度。


近年來,隨著技術的發展,產生了新品種的直流伺服電動機,如無刷直流伺服電動機。


2.直流伺服電動機工作原理


直流伺服電動機的工作原理也和普通小型直流電動機相同。對他勵式直流伺服電動機,如果勵磁繞組通以勵磁電流,建立恒定磁場,當電樞繞組通過電流時,就會產生電磁轉矩使轉子旋轉,而勵磁繞組或電樞繞組中的一個斷電時,電動機立即停轉。改變勵磁電流的大小和方向,就能改變電動機的轉速和轉向,以滿足伺服電動機的控製要求。當負載轉矩一定時,保持電樞電源電壓不變,通過改變勵磁電流來控製電動機的轉速稱為磁場控製;保持勵磁電流不變,通過改變電源電壓來控製電動機當轉速稱為電樞控製。由於後者的特性和精度都比較理想,所以,直流伺服電動機一般采用電樞控製,亦即利用電樞電壓作為控製信號電壓,而磁場控製方式隻用於小功率電動機。


直流伺服電動機的基本工作原理與一般直流電動機相同。勵磁繞組接入恒定電壓,接受控製信號的電樞繞組接受控製電壓信號時,電樞繞組中流過電流,其產生的磁通與勵磁繞組產生的磁通互相作用,產生電磁轉矩,使電樞旋轉。改變控製電壓信號的大小,即可改變電動機的轉速,達到調速的目的。


伺服直流伺服電動機使用時應注意如下事項:


①電磁式電樞控製的直流伺服電動機在使用時,要先接通勵磁電源,然後再加電樞電壓。運行中應盡量避免勵磁繞組斷電,以免引起電樞電流過大和造成電動機的超速。


②選用不同形式的電樞控製電源時,注意其容量應留有適當的餘量。


本文網址:http://www.cef-china.cn/news/439.html

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