直流伺服电动机知识

当 n
n=0
时，Ua

Ua0

Tem Ra
Cm
当Ua < Ua0 时，n 始终为零。 Ua0为
TL1 TL2 TL3
最小启动电压 TL 不同， Ua0
TL1 TL2 TL3
k Ra
CeCm 2
n03
K 为机械特性直线的斜率
Ua2
Ua3
Tem
Td3 Td2 Td1
n
Ua
Ce
Tem Ra
CeCm 2

n0
kTem
n n01
控制电机
令
n
=
0
，得： Td

Ua Ra
Cm
n02 n03
Td 为特性的横轴截距,
即启动力矩
Ua1 > Ua2 >Ua3 Ua1
率放大器供给的，放大器是有内阻的，它
使得电动机机械特性变软。
n
放大器的内阻越大，
n0
n

Ua
Ce

Ra Ri
CeCm 2
Tem
机械特性的斜率越大， 特性越软。
Ri2 Ri1 > Ri2 Ri1
Tem
控制电机
二、直流伺服电动机的调节特性 1 电动机在一定的负载下，稳定转速随控
制电压的变化关系称为电动机的调节特性。
Uj
1. 反映转速和负载阻转矩（或电磁转矩）之 间的变化规律。表征这个规律的曲线称为电动机 的机械特性。
控制电机
2. 机械特性：
Ia
n
Ua
Ce
Tem Ra
CeCm 2

n0
kTem
Ua
Uj
n
n1 Ea
Tem
其中
n0

Ua
Ce
n01 Ua1 > Ua2 >Ua3
为理想空载转速
n02
Ua1
d 作用，从而使得电动机按一
n 定的方向连续旋转。换向器，
b
F
使电刷通过换向片只与处于 一定极性下的导体相连接，
从而使导体中的电流方向发
生变化。
原理动画
2.2 直流伺服电动机的控制方法
一、基础知识复习
1 直流电动机的启动
T n TL
电动机
生产机械
电动机从静止状态过渡到稳速的过程叫启动 过程。电机的启动性能有以下几点要求：
1）启动时电磁转矩要大，以利于克服启动 时的阻转矩。
2）启动时电枢电流要尽可能的小。
3）电动机有较小的转动惯量和在加速过程中 保持足够大的电磁转矩，以利于缩短启动时间。
直流电动机采用电枢回路串电阻或降压启动。
2 直流电动机的调速
由
n Ua Tem Ra
Ce CeCm 2
可知直流电动机调速可以有：
n 载流导体ab,cd 在
A
d
c
F
B
-
S
磁场中受力方向， 形成逆时针方向电 磁力矩，线圈逆时 针旋转。
控制电机
当线圈转动180o ,导体cd处于N极下，电流由
c到d，S极下导体电流由b到a ，导体受力仍然是
逆时针方向。
电枢连续旋转，导体ab、
cd中电流的方向不断变化，
N
+
Fc
A
a
B
-
S
交替在N极和S极下受电磁力
2 负载为常数时的调节特性
n

Ua
Ce

Tem Ra
CeCm 2

kUa

Tem Ra
CeCm 2
( Tem Tl T0 )
Tem 、 一定时，n = f (Ua ) 是一条直线。
控制电机
n
Ua
Ce
Tem Ra
CeCm 2

kUa
Tem Ra
CeCm 2
( Tem Tl T0 )
-
S
定励 机端电 子磁 铁绕 心组 壳盖刷
电 换电 转 枢向枢 绕器铁 组 心轴
控制电机
SZ 系 列 直 流 伺 服 电 动 机
控制电机
G
小
Z 系 列 直 流 伺 服 电 动 机
惯 量 直 流 伺 服 电 动 机
控制电机
二、直流伺服电动机的工作原理
导体ab,cd中
通入图中所示方向
N
+
F
a
的电流，根据电磁 b 力定律，可以判断
控制电机
二、直流伺服电动机的控制方法
直流伺服电动机实际为一台他励式直
流电动机，其励磁绕组由外施恒压的直流 电源励磁或为永磁磁极。
对直流伺服电动机的控制主要是指对
电动机转速大小、方向的控制，即对电动
机工作状态的控制；通常将电枢电压作为 控制信号，实现对电动机转速的控制。
T n TL
电动机
生产机械
控制电机
（1）改变电枢电源电压；
控制电机
（2）在电枢回路中串调节电阻；
（3）改变磁通，即改变励磁回路的 调节电阻Rf以改变励磁电流。
n Ua Tem Ra
Ce CeCm 2
n 改变电动机的电 压、磁通、电枢回路 n0 总电阻均时，对应的 机械特性为：
0
控制电机
自然特性
TN T
控制电机
3 改变直流电动机转向的方法 改变电动机的转向,就必须改变电磁转矩
UaUa2
3Leabharlann Baidu
Td3 Td2 Td1
Tem
n0

Ua
Ce
k Ra
CeCm 2
n0和Td都和电枢电压Ua成正比。而斜率k和电枢 电压Ua无关。所以对应不同的电枢电压Ua可以 得到一组相互平行的机械特性，电枢电压Ua越 大，曲线的位置越高。
控制电机
3. 放大器对电动机机械特性的影响
直流伺服电动机的电枢电压是由系统的功
第2章 直流伺服电动机
本章要求：
掌握直流伺服电动机工作原理 掌握直流伺服电动机的控制方法 掌握直流伺服电动机的特性 掌握直流伺服电动机过渡过程中的工作状态 了解直流伺服电动机的过渡过程 会分析直流伺服电动机的简单应用
2.1 直流伺服电动机的工作原理和结构 一、直流伺服电动机的结构
直流电机
N
+
n
定子 空 转子 气 隙
第2章 直流伺服电动机
第2章 直流伺服电动机
2.1 直流伺服电动机工作原理 2.2 直流伺服电动机的控制方法 2.3 直流伺服电动机的特性 2.4 直流伺服电动机过渡过程中的工作状态 2.5 直流伺服电动机的过渡过程 2.6 直流力矩电动机 2.7 低惯量直流伺服电动机 2.8 直流伺服电动机的应用举例
的方向。根据左手定则可知,改变电磁转矩的 方向有两种方法:
Tem=CTIa
1）改变磁通的方向； 2）改变电流的方向。
注意:磁通和电流的方向 只能改变其中的一个。
Tn 电动机
TL 生产机械
+
-
+
K正 K反
控制电机 -
K反
K正
K正 K反
K反
K正
4 使用中必须注意的问题 1）启动时要使励磁磁通最大； 2）切勿使励磁回路断开。
直流伺服电动机稳定运行时的转速为：
n Ua Tem Ra
Ce CeCm 2
稳态时（Tem = Tl ），当负载转矩 Tl 和磁 通 一定时，调节电枢两端所加电压 Ua ，
电动机的转速发生变化，从而改变电动机
的工作状态。
分析电动机转速变 化的物理过程？
n
A
UN
C U1
T
TL
2.3 直流伺服电动机的特性分析 一、直流伺服电动机的机械特性（变压）