伺服機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng).ppt

伺服機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) 伺服機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)是采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) 其中的機(jī)械傳動(dòng)裝置稱(chēng)為 伺服機(jī)械傳動(dòng)裝置 它的作用是傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速 并使伺服電機(jī)與負(fù)載之間得到轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的合理匹配 式中MWP 作用在負(fù)載軸上峰值工作力矩 N cm MFP 作用在負(fù)載軸上峰值磨擦力矩 N cm LP 負(fù)載軸的峰值角加速度 rad s2 JM 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 kg cm2 JL 負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 kg cm2 JGM 傳動(dòng)裝置各轉(zhuǎn)動(dòng)零件折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 kg cm2 傳動(dòng)裝置的效率 it 總傳動(dòng)比 載荷是設(shè)計(jì)機(jī)電系統(tǒng)的基本依據(jù) 確定載荷時(shí) 應(yīng)根據(jù)設(shè)備本身功能要求和工作環(huán)境等情況 逐項(xiàng)分析載荷的類(lèi)型及大小 然后再進(jìn)行綜合 綜合方法有 力矩峰值綜合 和 力矩均方綜合 1 力矩峰值綜合及峰值力矩特性 力矩峰值綜合 就是將各種載荷的峰值直接代數(shù)相加 折算到電機(jī)軸上的負(fù)載峰值力矩MLPM為 4 1 負(fù)載力矩計(jì)算 2 力矩的均方綜合及均方根力矩特性力矩的 均方綜合 是將各種載荷按均方根值折算 折算到電機(jī)軸上的負(fù)載均方根力矩為 4 2 式中MW 作用在負(fù)載軸上的瞬時(shí)工作力矩 MF 作用在負(fù)載軸上的瞬時(shí)磨擦力矩 L 負(fù)載軸上的瞬時(shí)角加速度 T 載荷變化周期 it 總傳動(dòng)比 式 4 2 稱(chēng)為負(fù)載的均方根力矩特性表達(dá)式 對(duì)應(yīng)的曲線如圖4 1所示 總傳動(dòng)比的選擇 1 折算負(fù)載峰值力矩最小 的最佳總傳動(dòng)比 對(duì)式 4 1 取 得到 折算負(fù)載峰值力矩最小 的最佳總傳動(dòng)比 4 3 2 折算負(fù)載均方根力矩最小 的最佳總傳動(dòng)比 對(duì)式 4 2 取 得到 折算負(fù)載均方根力矩最小 的最佳總傳動(dòng)比 4 4 最佳總傳動(dòng)比實(shí)現(xiàn)了功率的最佳傳遞 3 加速度最大 的最佳傳動(dòng)比 假定電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和負(fù)載力矩平衡 可導(dǎo)出 取 可求得 加速度最大 的最佳傳動(dòng)比 4 6 總傳動(dòng)比的l確定 上述幾種最佳總傳動(dòng)比均是針對(duì)某一方面要求而言 故其結(jié)果是不一樣的 在具體選擇時(shí) 除考慮伺服電機(jī)與負(fù)載的最佳匹配外 還要考慮總傳動(dòng)比對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 精確性 快速性的影響 額定轉(zhuǎn)矩 折算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小 原則 1 確定傳動(dòng)鏈的級(jí)數(shù)和各級(jí)傳動(dòng)比的原則 1 折算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小 原則 使系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能 2 最小重量 原則 3 有利于 提高傳動(dòng)精度 原則 1 折算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小 原則 折算到電機(jī)軸上的總慣量為 式中JA JB JC JD 分別為各齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 it I1 i2 分別為總傳動(dòng)比和兩級(jí)減速的傳動(dòng)比 令 可得具有最不慣量的條件 因?yàn)閕 1 故可得各級(jí)傳動(dòng)比 4 7 折算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小 原則 2 計(jì)算出各級(jí)齒輪傳動(dòng)比后 還應(yīng)進(jìn)行機(jī)械傳動(dòng)裝置的慣量驗(yàn)算 對(duì)于開(kāi)環(huán)系統(tǒng) 機(jī)械傳動(dòng)裝置折算到電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL應(yīng)小于加速要求的允許值 對(duì)于閉環(huán)系統(tǒng)除滿足加速要求外 折算負(fù)載轉(zhuǎn)量JL還應(yīng)與伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JM合理匹配 按上述方法類(lèi)推 可得多級(jí)傳動(dòng)折算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小時(shí)的各級(jí)傳動(dòng)比計(jì)算公式 4 8 式中n 傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)級(jí)數(shù) k 所需計(jì)算的任一級(jí)數(shù) 由已知傳動(dòng)比 利用圖4 5確定所需齒輪嚙合對(duì)數(shù) 圖中縱坐標(biāo)為JGM J1 是傳動(dòng)裝置在輸入軸上總折算慣量與輸入軸上小齒輪慣量J1的比值 稱(chēng)為慣量指標(biāo) 橫坐標(biāo)表示總降速傳動(dòng)比it 最小重量 原則 即若使兩級(jí)傳動(dòng)比相等 可得最小重量的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng) 同時(shí) 按此原則還可使傳動(dòng)系統(tǒng)中齒輪尺寸減至兩種 并且使各級(jí)齒輪的中心距彼此相等 有利于加工 上述二級(jí)減速小功率傳動(dòng)裝置 則各齒輪重量之和W為 式中b 齒輪寬度 齒輪材料密度 g 重力加速度 dA dB dC dD 分別為各齒輪直徑 令 則有 得 有利于 提高傳動(dòng)精度 原則 在精密齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中 傳動(dòng)比相當(dāng)于誤差傳遞系數(shù) 因此 總傳動(dòng)比合理分級(jí)與分配對(duì)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度將產(chǎn)生十分重要影響 折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)角誤差為 4 9 式中 折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)角誤差 第k級(jí)齒輪副在從動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)角誤差 從電動(dòng)機(jī)軸到第k級(jí)齒輪副從動(dòng)齒輪的傳動(dòng)比 各級(jí)傳動(dòng)比逐級(jí)遞減時(shí)的總轉(zhuǎn)角誤差要比遞增時(shí)大 該例中 后者增加了約34 在總轉(zhuǎn)角誤差中 低速級(jí)的誤差占的比重較大 如本例的第一種情況中 末級(jí)占總誤差的86 因此末級(jí)采用精度等級(jí)較高的齒輪副 可顯著地減小總折算轉(zhuǎn)角誤差 步進(jìn)電機(jī) 1 步距角 的選擇確定步進(jìn)電機(jī)步距角應(yīng)根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量而定 脈沖當(dāng)量是指單位脈沖所產(chǎn)生的直線位移量或角位移量 通常由系統(tǒng)要求的精度來(lái)定 對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)直線運(yùn)動(dòng)時(shí) 其步距角 4 10 式中 直線脈沖當(dāng)量 mm t 絲杠導(dǎo)程 mm i 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)至絲杠間傳動(dòng)比 步進(jìn)電機(jī)是一種把電脈沖信號(hào)變換成直線位移或角位移的執(zhí)行元件 每輸入一個(gè)脈沖 步進(jìn)電機(jī)前進(jìn)一步 所以也稱(chēng)為脈沖電動(dòng)機(jī) 步進(jìn)電機(jī)的線位移或角位移量與脈沖數(shù)成正比 它的轉(zhuǎn)速或線速度與脈沖頻率成正比 在負(fù)載能力允許范圍內(nèi) 不因電源電壓 負(fù)載 環(huán)境條件的波動(dòng)而變化 步進(jìn)電機(jī)可以調(diào)速 能夠快速起動(dòng) 制動(dòng)和反轉(zhuǎn) 應(yīng)用于 數(shù)控機(jī)床 繪圖儀 衛(wèi)星天線 自動(dòng)記錄儀等選擇步進(jìn)電機(jī)的主要考慮因素 步進(jìn)電機(jī) 2 轉(zhuǎn)矩和選擇根據(jù)設(shè)備的總負(fù)載力矩選擇電機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí) 還應(yīng)考慮到滿足起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 運(yùn)行轉(zhuǎn)矩 定位轉(zhuǎn)矩的要求 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可按表4 1和圖4 7中的矩角特性曲線求得 也可由圖4 8中的起動(dòng)矩頻特性曲線1求得 運(yùn)行轉(zhuǎn)矩可由圖4 8中的運(yùn)行矩頻特性曲線2求得 定位轉(zhuǎn)矩則是依據(jù)斷電情況下 設(shè)備是否要求定位而定 表4 1起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系 步距精度選擇步距精度用步距誤差表示 它是指空載情況下 轉(zhuǎn)子離開(kāi)準(zhǔn)確位置的最大偏移量 它影響系統(tǒng)的定位誤差 s 即 4 11 式中 電機(jī)步距誤差 傳動(dòng)件累計(jì)誤差 摩擦負(fù)載引起得位置誤差 交 直流伺服電機(jī) 1 選擇直流伺服電機(jī)時(shí) 主要是根據(jù)其靜態(tài)特性 動(dòng)態(tài)特性 熱特性要求而定 電機(jī)運(yùn)行曲線要想使直流伺服電機(jī)充分發(fā)揮其性能 應(yīng)讓電機(jī)運(yùn)行符合轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速特性曲線 直流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速特性曲線如圖4 9所示 它由五條極限曲線劃分出電機(jī)的三個(gè)工作區(qū) 連續(xù)工作區(qū)I是指額定轉(zhuǎn)矩以下的工作區(qū) 該區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)矩變化很小 從發(fā)熱角度看可以長(zhǎng)期工作 間斷工作區(qū)II 含I區(qū) 表明電機(jī)可間斷過(guò)載工作 瞬時(shí)工作區(qū)III 含I II區(qū) 是在瞬時(shí)換向極限 允許是刷跳火限 以下 可短時(shí)間以更大的加減速或正反轉(zhuǎn)操作 交 直流伺服電機(jī) 2 轉(zhuǎn)速的選擇選擇電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí) 要保證電機(jī)電高轉(zhuǎn)速nm滿足設(shè)備最高運(yùn)行速度要求 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的選擇電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)與負(fù)載慣量相匹配 否則將直接影響電機(jī)和整個(gè)伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能 對(duì)于數(shù)字調(diào)節(jié)系統(tǒng) 通常按機(jī)械傳動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與電機(jī)轉(zhuǎn)子之比來(lái)確定 永磁式伺服電機(jī)為0 03 0 3 電磁式伺服電機(jī)0 1 1 熱時(shí)間常數(shù)熱時(shí)間常數(shù)的大小表明可超載運(yùn)行時(shí)間的能力 大慣量伺服電機(jī)優(yōu)于小慣量伺服電機(jī) 轉(zhuǎn)矩的選擇電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩Tn 主要依據(jù)折算到電機(jī)軸上負(fù)載力矩TL選定 即 如果電機(jī)工作在間斷工作區(qū) 電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩可以小于負(fù)載力矩 交流伺服電機(jī)連線圖 交流伺服電機(jī)通訊連線圖 伺服機(jī)械系統(tǒng)的機(jī)械參數(shù) 諧振頻率 1 諧振頻率 2 剛度 3 質(zhì)量和慣量 4 磨擦 5 失動(dòng) 1 諧振頻率機(jī)械傳動(dòng)部件一般都是多自由度系統(tǒng) 有一個(gè)最低的基本固有頻率和若干高階固有頻率 分別稱(chēng)為第一揩振頻率 omech1和n階諧振頻率 omechn 當(dāng)外界激振頻率接近或等于系統(tǒng)固有頻率時(shí) 系統(tǒng)要發(fā)生諧振而無(wú)法工作 所以 系統(tǒng)的工作頻率范圍內(nèi) 不應(yīng)包含部件的固有頻率 以防產(chǎn)生諧振 各部件的固有頻率應(yīng)錯(cuò)開(kāi)一定距離 以免產(chǎn)生耦合 式中 K為縱向剛度 Km為扭轉(zhuǎn)剛度 m為質(zhì)量 J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 如不計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)阻尼影響 則機(jī)械系統(tǒng)可看作質(zhì)量 或慣量 彈簧系統(tǒng) 其固有頻率 伺服機(jī)械系統(tǒng)的機(jī)械參數(shù) 剛度 2 剛度伺服傳動(dòng)系統(tǒng)剛度反映出系統(tǒng)抵抗變形的能力 剛度不足時(shí) 將造成位置誤差 失動(dòng) 及系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能變壞 即影響系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性 快速性 穩(wěn)定性 剛度過(guò)高 也將帶來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大 成本增加等不足伺服傳動(dòng)系統(tǒng)剛度包括伺服剛度和傳動(dòng)機(jī)械剛度兩部分 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)剛度又分成扭轉(zhuǎn)剛度和縱向剛度 伺服剛度是指伺服電機(jī)輸出軸上施加的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與其引起的輸出軸角位移之比 其表達(dá)式為 4 12 式中MT 單位脈沖在伺服電機(jī)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩 N cm 脈沖 單位脈沖下伺服電機(jī)軸產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)剛度大小取決于各傳動(dòng)件和結(jié)構(gòu)件的剛度及構(gòu)件聯(lián)接方式 以于各構(gòu)件串聯(lián)的彈簧 質(zhì)量系統(tǒng) 其總剛度K 可用下式計(jì)算 4 13 式中 Ki為任一構(gòu)件的剛度 在進(jìn)行剛度計(jì)算時(shí) 需要將工作臺(tái)或任一傳動(dòng)軸的剛度折算到某傳動(dòng)軸上時(shí) 可以利用能量相等原則進(jìn)行計(jì)算 伺服機(jī)械系統(tǒng)的機(jī)械參數(shù) 質(zhì)量 慣量 和摩擦 在不影響剛度條件下 應(yīng)盡量減小各構(gòu)件質(zhì)量和慣量 這樣既可降低制造成本 又可提高伺服性能 3 質(zhì)量和慣量 4 摩擦 粘滯摩擦影響阻尼數(shù)值 對(duì)系統(tǒng)的振蕩有阻尼作用 可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性 但也使輸出響應(yīng)變慢 即影響了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能 庫(kù)侖摩擦趨向于減小輸出位移的超調(diào)和振蕩 靜摩擦是造成輸出響應(yīng)死區(qū)的根本原因 而且它的粘性磨擦一起交替作用 造成爬行現(xiàn)象 靜磨擦力客觀上助長(zhǎng)了失動(dòng)現(xiàn)象 這是因?yàn)殪o磨擦力的存在 必然要增大驅(qū)動(dòng)力 相應(yīng)增加了彈性變形之故 伺服機(jī)械系統(tǒng)的機(jī)械參數(shù) 失動(dòng) 失動(dòng)是指運(yùn)動(dòng)體沒(méi)能夠達(dá)到目標(biāo)位置的現(xiàn)象 其失動(dòng)范圍大小用失動(dòng)量表示 通常折合成直線運(yùn)動(dòng)來(lái)表示失動(dòng)量 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的失動(dòng)量是各傳動(dòng)件間的間隙及本身的彈性變形等綜合造成運(yùn)動(dòng)的死區(qū) 故伺服機(jī)械系統(tǒng)的總失動(dòng)量 5 失動(dòng) 失動(dòng)量的大小在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中 直接影響控制精度 在閉環(huán)系統(tǒng)中影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性 4 14 式中 傳動(dòng)件間隙引起的失動(dòng)量 伺服剛度引起的失動(dòng)量 機(jī)械系統(tǒng)剛度引起的失動(dòng)量 失動(dòng)量和固有頻率的計(jì)算實(shí)例 例4 2 1 固有頻率計(jì)算 直流電機(jī) 轉(zhuǎn)速nm 900r min 功率P 1 5kW 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm 2 10 2kg m2 齒輪箱 高速鏈傳動(dòng)比iH 3 低速鏈傳動(dòng)比1 5 折算到電機(jī)軸的齒輪系轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 高速鏈JGMH 0 5 10 2kg m2 低速鏈JGML 0 1 10 2kg m2 由于傳動(dòng)鏈的不同 滾珠絲杠 內(nèi)徑d1 0 056m 螺距t 0 012m 內(nèi)循環(huán)雙螺母差調(diào)隙 兩端止推結(jié)構(gòu) 兩端軸承間距離L 2 16m 最高轉(zhuǎn)速 高速級(jí)nsH 300r min 低速級(jí)nSL 60r min 工作臺(tái) 質(zhì)量m 3000kg 磨擦阻力Ff 1500N 最大移動(dòng)速度 高速級(jí)vH 6 10 2m s 低速級(jí)vL 1 2 10 2m s 1 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)軸向固有角頻率的計(jì)算 滾珠絲杠的軸向剛度 軸承剛度Kb 滾珠螺母剛度Kn及軸承支架剛度Ks Kb 7 2 108N m KN 14 4 108N m 滾珠絲杠軸向綜合剛度Keg 等式 4 13 因此 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)軸向固有角頻率 例4 2 1 失動(dòng)量的計(jì)算 1 1 機(jī)械剛度引起的失動(dòng)量 eg 考慮到工作臺(tái)正反向移動(dòng)時(shí) 有相同的彈性變形量 所以絲杠軸向彈性變形所引起的失動(dòng)量為 由于左作臺(tái)起動(dòng)時(shí)磨擦力Ff 1500N 所以當(dāng)工作臺(tái)開(kāi)始移動(dòng)時(shí) 絲杠軸向彈性變形量為 2 伺服剛度引起的失動(dòng)量 SC根據(jù)伺服系統(tǒng)要求 如取電機(jī)軸在單位脈沖下轉(zhuǎn)角 3 電機(jī)軸上輸出轉(zhuǎn)矩TP 8N m 則電機(jī)軸的伺服剛度為 若取傳動(dòng)效率 0 93時(shí) 則換算到滾珠絲杠的伺服剛度為 例4 2 1 失動(dòng)量的計(jì)算 2 所以 伺服剛度引起的失動(dòng)量為 3 齒輪副周向側(cè)隙引起的失動(dòng)量 G設(shè)齒輪副的模數(shù)m 1 10 3m 齒數(shù)z1 50 z2 150 周向側(cè)隙jt 0 93 10 4m 則換算成工作臺(tái)移動(dòng)方向的失動(dòng)量為 4 總失動(dòng)量 to 感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu) 1 1 感應(yīng)同步器2 光柵式檢測(cè)裝置3 碼盤(pán)式檢測(cè)裝置4 旋轉(zhuǎn)變壓器5 磁柵式位移檢測(cè)裝置 感應(yīng)同步器是利用兩個(gè)平面印刷電路繞組的電磁耦合原理 檢測(cè)運(yùn)動(dòng)件的直線位移或角位移的傳感器 1 感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)感應(yīng)同步器由兩部分組成 定尺和滑尺 直線式 或定子和轉(zhuǎn)子 旋轉(zhuǎn)式 直線式感應(yīng)同步器的截面結(jié)構(gòu) 如圖4 12所示 感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu) 2 定尺和滑尺的基體通常用鑄鐵或鋼板制成 基體上粘有經(jīng)照像腐蝕工藝制成的方齒形平面繞組 圖4 13 然后在繞組表面噴涂一層絕緣保護(hù)層 為了防止靜電感應(yīng) 滑尺的表面還貼有屏蔽層 圖4 13所示 定尺的平面繞組是節(jié)距為2mm單相均勻連續(xù)繞組 滑尺是具有兩個(gè)繞組的短尺 其節(jié)距也是2mm 但是A B兩繞組的位置相對(duì)于定尺繞組錯(cuò)開(kāi)1 4節(jié)距 一般稱(chēng)A繞組為正弦組 B繞組為余弦繞組 使用定尺安裝在固定的部件上 滑尺安裝在定尺平行 并保持有一定間隙 約0 25 0 05mm 的移動(dòng)部件上 感應(yīng)同步器工作原理 感應(yīng)同步器的定尺和滑尺按要求安裝好后 如果對(duì)滑尺上A B兩繞組通入交流信號(hào)電源 設(shè)正弦繞組激磁電壓為US 余弦繞組激磁電壓為UC 激磁 由于電磁感應(yīng) 互感 它們就會(huì)分別在定尺繞組上產(chǎn)生與激磁電勢(shì)同頻率的交變感應(yīng)電壓es ec 當(dāng)滑尺相對(duì)于定尺移動(dòng)時(shí) 則定尺繞組上感應(yīng)電勢(shì)將隨滑尺位置變化而發(fā)生周期性變化 若以正弦繞組為例 設(shè)該繞組的激磁電壓為US 則當(dāng)滑尺相對(duì)于定尺在空間移動(dòng)一個(gè)節(jié)距 定尺繞組上將感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)es 且按余弦函數(shù)規(guī)律變化 圖4 15 如寫(xiě)成數(shù)學(xué)式 4 15 式中es 定尺繞組感應(yīng)電勢(shì) US 滑尺正弦繞組激磁電壓 k 定尺與滑尺上繞組的電磁耦合系數(shù) 滑尺相以定尺平等位移的相位角 同理 若只對(duì)余弦繞組激磁時(shí) 定尺繞組中感應(yīng)電勢(shì)ec按下述數(shù)學(xué)式變化 4 16 當(dāng)同時(shí)給滑尺上二繞組激磁 US UC 時(shí) 則根據(jù)疊加原理 定尺繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)應(yīng)是分別感應(yīng)電勢(shì)的代數(shù)和 e es ec 據(jù)此就可以求出滑尺的位移 x 位移量 W 繞組節(jié)距 感應(yīng)同步器工作方式 1 1 鑒相型工作方式 這是根據(jù)感應(yīng)電勢(shì)相位檢測(cè)位移量的工作方式 在滑尺的兩繞組上分別通入頻率 振幅相同 而相位差 2的激磁電壓 4 17 定尺繞組上合成感應(yīng)電勢(shì)為 4 18 由式 4 18 可知 定尺感應(yīng)電勢(shì)相位與滑尺位移量x有嚴(yán)格對(duì)應(yīng)關(guān)系 據(jù)此式就可求得滑尺位移x值 感應(yīng)同步器工作方式 2 這是根據(jù)感應(yīng)電勢(shì)振幅變化來(lái)檢測(cè)位移量的工作方式 在滑尺的兩個(gè)繞組上 分別通入相應(yīng)和頻率一致 而幅值分別按正弦和余弦變化的正弦交變電壓 式中 為合磁場(chǎng)的相位角 同理 可推出定尺上繞組合成感應(yīng)電勢(shì)為 4 19 特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合 感應(yīng)同步器具有較高的檢測(cè)精度和分辨能力 抗干擾能力強(qiáng) 使用壽命長(zhǎng) 工藝性好 制造成本低 對(duì)使用環(huán)境無(wú)特殊要求 故廣泛用于生產(chǎn)中檢測(cè)設(shè)備 數(shù)控機(jī)床 機(jī)器人等方面 2 鑒幅型工作方式 計(jì)量光柵分類(lèi) 光柵檢測(cè)原理 透射式光柵位稱(chēng)檢測(cè)裝置原理如圖4 18所示 它由光柵尺 光學(xué)元件及數(shù)顯裝置組成 當(dāng)標(biāo)尺光柵和指示光柵的線紋方向不平行 相互傾斜一個(gè)很小交角 時(shí) 光線就會(huì)透過(guò)兩個(gè)光柵尺 形成明暗相間的粗條莫爾條紋 其方向與光柵刻線相垂直 如圖4 19所示 若兩個(gè)光柵尺相對(duì)位移一個(gè)柵距W 莫爾條紋也移動(dòng)一個(gè)條紋間距B 則光電元件輸出信號(hào)也就變化一個(gè)周期 最后由數(shù)字顯示儀顯示出光柵尺 運(yùn)動(dòng)件 的準(zhǔn)確位移 若兩個(gè)光柵尺柵距均為W 莫爾條紋間距B與W的關(guān)系為 式中 為兩個(gè)柵尺刻線的交角 圓光柵檢測(cè)原理 圓光柵的莫爾條紋根據(jù)光柵線紋方向 徑向或切向 不同而異 徑向圓光柵為圓弧形莫爾條紋 切向圓光柵為環(huán)形莫爾條紋 如圖4 20所示 根據(jù)莫爾條紋與光柵線紋移動(dòng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系可知 當(dāng)標(biāo)尺光柵 主光柵 移動(dòng)一個(gè)柵距 光電元件檢測(cè)到的莫爾條紋變化一個(gè)周期2 其輸出是近似正弦波形的電壓信號(hào) 為了辨別主光柵運(yùn)動(dòng)方向 把兩個(gè)光電元件1和2分別放在間隔為1 4個(gè)莫爾條紋間距的地方 如圖4 21所示 根據(jù)兩個(gè)光電元件接收到莫爾條紋信號(hào)不同 正弦波電信號(hào)相應(yīng)位差1 4周期 即利用兩個(gè)輸出信號(hào)的相位超前或滯后就可辨明主光柵運(yùn)動(dòng)方向 光柵讀數(shù)頭的結(jié)構(gòu)形式 利用光柵檢測(cè)的關(guān)鍵部分是光柵讀數(shù)頭 它由光源 會(huì)聚透鏡 指示光柵 光電元件 必要的光欄及調(diào)整機(jī)構(gòu)等組成 光柵讀數(shù)頭結(jié)構(gòu)型式很多 根據(jù)讀數(shù)頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用場(chǎng)合分為直接接收式讀數(shù)頭 或稱(chēng)硅光電池讀數(shù)頭 鏡象式讀數(shù)頭 分光鏡式讀數(shù)頭 金屬光柵反射式讀數(shù)頭 圖4 22所示是直接接收式讀數(shù)頭結(jié)構(gòu) 這類(lèi)讀數(shù)頭應(yīng)用最廣 圖4 23所示是鏡象式讀數(shù)頭原理 它是利用裝在內(nèi)部的透鏡 反射鏡系統(tǒng) 形成標(biāo)尺光柵象來(lái)代替指示光柵 這樣可避免因標(biāo)尺光柵與指示光柵之間的間隙過(guò)小而擦傷尺面 由于光柵檢測(cè)裝置個(gè)有檢測(cè)精度高 分辨率高 適宜大量程及動(dòng)態(tài)檢測(cè)的特點(diǎn) 所以多用于精密的自動(dòng)檢測(cè)及控制設(shè)備上 三米絲桿測(cè)量裝置 碼盤(pán)式檢測(cè)裝置 碼盤(pán)是一種按角度直接編碼的角位移檢測(cè)裝置 它與測(cè)量中間過(guò)程無(wú)關(guān) 具有抗干擾能力強(qiáng) 可靠性高的優(yōu)點(diǎn) 碼盤(pán)所用的碼制有二進(jìn)制碼 循環(huán)碼 十進(jìn)制碼等 四位的二進(jìn)制碼盤(pán)和循環(huán)制碼盤(pán)圖案如圖4 24所示 最外圈碼道代表最低位 20位 最內(nèi)圈碼道代表最高位 圖示為23位 光電式碼盤(pán)是以透光和不透光分別代表 1 和 0 由圖可見(jiàn) 若對(duì)應(yīng)每一位用光敏元件檢測(cè)出光信號(hào) 就可讀出轉(zhuǎn)角的絕對(duì)值 當(dāng)使用的二進(jìn)制碼盤(pán)存在制造誤差和光電元件安裝位置誤差時(shí) 將會(huì)造成非單值性誤差 使用循環(huán)制碼盤(pán) 就可使誤差限制在最低位的一位數(shù) 由于碼盤(pán)具有自數(shù)字顯示及控制系統(tǒng)常用的重要部件 碼盤(pán)的結(jié)構(gòu)型式也有多種 光電式 電磁式 接觸式等 旋轉(zhuǎn)變壓器 特點(diǎn) 旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 對(duì)環(huán)境要求低 抗干擾能力強(qiáng) 較適合工業(yè)機(jī)器人 數(shù)控機(jī)床等使用 旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)和交流繞線式異步電動(dòng)機(jī)相似 由定子和轉(zhuǎn)子組成 定子繞組為變壓器原邊 轉(zhuǎn)子繞組為變壓器副邊 激磁電壓加到原邊 當(dāng)激磁電壓加到原邊繞組時(shí) 通過(guò)電磁耦合 副邊繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì) 因旋轉(zhuǎn)變壓器的副邊繞組裝在轉(zhuǎn)子上 因此隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 其副邊繞組輸出的電勢(shì)就和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成一定的函數(shù)關(guān)系 而普通變壓器卻是常數(shù) 圖4 25所示是旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理 當(dāng) 0時(shí) 兩繞組軸線重合 由定子繞組建立的磁場(chǎng) 其磁力線全部穿過(guò)轉(zhuǎn)子繞組 感應(yīng)電勢(shì)最大 當(dāng) 2時(shí) 轉(zhuǎn)子繞組中沒(méi)有磁力線通過(guò) 感應(yīng)電勢(shì)為零 以 90 為轉(zhuǎn)子初始位置 則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò) 時(shí)的感應(yīng)電勢(shì)為 4 20 式中n 變壓比 U1 定子激磁電壓 U1 Umsin tUm 定子激磁電壓的幅值 激磁電壓的角頻率 磁柵式位移檢測(cè)裝置 磁柵檢測(cè)裝置是由磁柵 磁頭組成 磁柵是記錄有確定波長(zhǎng)的矩形或正弦波磁信號(hào)的非磁性長(zhǎng)尺 或圓盤(pán) 磁頭是檢測(cè)磁柵上磁信號(hào)的轉(zhuǎn)換元件 當(dāng)二者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí) 就可以檢測(cè)出位移量的電信號(hào) 1 動(dòng)態(tài)磁頭 也稱(chēng)為速度響應(yīng)式磁頭 如圖4 26所示 磁頭上僅有一組繞組 所以只能是當(dāng)磁頭與磁柵相以運(yùn)動(dòng)時(shí)才有信號(hào)輸出 輸出電壓在N極處為正的最大值 在S極處為負(fù)的最大值 錄音機(jī)磁頭就是使用動(dòng)態(tài)磁頭 2 靜態(tài)磁頭 又稱(chēng)為磁通響應(yīng)式磁頭 它在磁頭柵間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況下也能進(jìn)行檢測(cè) 靜態(tài)磁頭對(duì)柵信號(hào)讀出的原理如圖4 27所示 它有兩組繞組 一組為激磁繞組 u 另一組為輸出繞組 u0 當(dāng)對(duì)激磁繞組通入交變的激磁電流時(shí) 鐵芯上就會(huì)產(chǎn)生交變磁通 0的一部分 2通過(guò)磁頭鐵芯 另一部分 3通過(guò)氣隙 靜態(tài)磁頭就是利用磁柵漏磁通 0的一部分 2通過(guò)磁頭鐵芯而拾取信號(hào)的 若磁頭與磁柵相對(duì)位移一個(gè)節(jié)距W 0也交變化一個(gè)周期 又因激磁線圈電壓u 變化一個(gè)周期時(shí) 鐵芯磁阻變化兩個(gè)周期 所以感就繞組輸出電壓為 式中k 常數(shù) m 漏磁通峰值 x 磁頭與磁柵間的相對(duì)位移 激磁電壓角頻率 激光檢測(cè)裝置 激光傳感器 通常由激光器 穩(wěn)頻器 光學(xué)干涉部分和光電轉(zhuǎn)換元件等組成 激光干涉測(cè)長(zhǎng)儀有單頻激光干涉?zhèn)鞲衅骱碗p頻激光干涉?zhèn)鞲衅?單頻激光干涉?zhèn)鞲衅魇抢眠~克爾遜干涉原理 而雙頻激光干涉?zhèn)鞲衅魇蔷C合運(yùn)用光學(xué)塞曼效應(yīng) 多普勒效應(yīng)和光學(xué)拍頻原理研制而成 雙頻氦氖激光器由單頻氦氖激光器1和軸向磁場(chǎng)2組成 由于塞曼效應(yīng) 軸向磁場(chǎng)能把中心頻率為f0激光譜線分裂成兩個(gè)旋向相反的圓偏振光 其頻率分別為f1 f2 這兩種圓偏振光經(jīng)1 4波片3變成垂直的水平的兩個(gè)線偏振光 它們前進(jìn)到分光鏡4處 一部分光線反射后經(jīng)檢偏振器11 在光電元件12上取得頻差 即拍頻 為f1 f2的參考信號(hào)sin 2 f1 f2 t 另一部分光線穿過(guò)分光鏡4后經(jīng)偏振分光鏡5 對(duì)偏振面垂直于入射平面頻率為f1的線偏振光產(chǎn)生全反射 而對(duì)偏振面在入射平面內(nèi)頻率為f2的偏振光全透過(guò) 兩者分別進(jìn)入?yún)⒖冀清F棱鏡7和工作臺(tái)上的角錐棱鏡6后 都被反射到偏振光分光鏡5的分光面上 再經(jīng)反射鏡8 檢偏器9 被光電元件10接收 當(dāng)6不動(dòng)時(shí) 則光電元件10就得到與參考信號(hào)相同的頻差為f1 f2的信號(hào) 當(dāng)6移動(dòng)時(shí) 根據(jù)多普勒效應(yīng) f2要變成f2 f2 f 當(dāng)6移向5時(shí)取 反之取 這樣 在光電元件10上得到后頻f1 f2且按sin 2 f1 f2 f2 t 變化的測(cè)量信號(hào) 將來(lái)自光電元件10 12上的拍頻信號(hào)各經(jīng)前置放在 整形 倍頻和計(jì)數(shù)后送入減法器 利用拍頻差N就可求出位移量 式中 2 頻率為f2的光波波長(zhǎng) N 測(cè)量信號(hào)與參考信號(hào)的拍頻差 測(cè)速發(fā)電機(jī) 測(cè)速發(fā)電機(jī)實(shí)質(zhì)就是一種小型發(fā)電機(jī) 由于它具有輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比 U k n 4 21 式中k 比例常數(shù) N 測(cè)速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出特性曲線如圖4 29所示 從圖可知 當(dāng)負(fù)載電阻RL 時(shí) 輸出電壓U與轉(zhuǎn)速n始終成正比 隨著負(fù)載電阻RL變小 輸出電壓下降 而且 當(dāng)它工作在較高轉(zhuǎn)速下 還會(huì)帶來(lái)非線性問(wèn)題 所以 選用測(cè)速發(fā)電機(jī)時(shí)應(yīng)按產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行確定 光電式轉(zhuǎn)速傳感器 式中Z 圓盤(pán)上縫隙數(shù) t 測(cè)量時(shí)間 s 一般取Zt 60 10m m 0 1 2 利用兩組縫隙間距W相同 位置相差 i 2 1 4 W 式中i為正整數(shù) 的指示縫隙和光電器件 就可辨別出圓盤(pán)的旋轉(zhuǎn)方向 圖4 30是光電式轉(zhuǎn)速傳感器原理圖 它是由裝在被測(cè)軸上帶縫隙圓盤(pán) 指示縫隙盤(pán) 以及光源和光電器件等組成 光源發(fā)出的光通過(guò)縫隙圓盤(pán)和指示縫隙盤(pán)照射到光電器件上 當(dāng)縫隙圓盤(pán)隨被測(cè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 由于圓盤(pán)上的縫隙間距與指示縫隙的間距相同 因此若圓盤(pán)每轉(zhuǎn)一周 光電器件就會(huì)輸出與圓盤(pán)縫隙數(shù)相等的電脈沖 根據(jù)測(cè)量時(shí)間t內(nèi)的脈沖數(shù)N 就可求出轉(zhuǎn)速 4 22 利用位移傳感器檢測(cè)速度 各種氣隙型位移傳感器配合被測(cè)物體上的等距標(biāo)記 凸齒 凹坑等 都可以進(jìn)行轉(zhuǎn)速測(cè)量 圖4 31所示是利用位移傳感器 電渦流式或電容式等 檢測(cè)齒輪轉(zhuǎn)速的例子 轉(zhuǎn)速n為n 60f Z r min 式中f 傳感器輸出周期信號(hào)頻率 Hz Z 被測(cè)物體上標(biāo)記 齒 數(shù) 如圖4 32所示 在被測(cè)物體上粘有多對(duì)小磁鋼 并把霍耳元件固定在其附近不動(dòng) 當(dāng)小磁鋼隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)而經(jīng)過(guò)霍耳元件時(shí) 就可在霍耳元件上產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖信號(hào) 霍爾元件 1 霍爾元件的工作原理 霍爾效應(yīng) 載流體位于磁場(chǎng)中 當(dāng)其流經(jīng)的電流I的方向與磁場(chǎng)B的方向之間有夾角 時(shí) 則在載流體上平行于I B的兩側(cè)面之間產(chǎn)生一個(gè)大小與電流I和磁場(chǎng)B的乘積成正比的電動(dòng)勢(shì)VH 我們稱(chēng)VH 為霍爾電勢(shì) 該載流體為霍爾元件 在高純度半導(dǎo)體中霍爾效應(yīng)表現(xiàn)顯著 電子受到的洛侖茲力為 電子的電量1 602x10 19C 半導(dǎo)體中電子運(yùn)動(dòng)的速度 磁場(chǎng)強(qiáng)度 在洛侖茲力的作用下 電子被推向半導(dǎo)體的一側(cè) 并形成電子積累 而另一側(cè)形成對(duì)應(yīng)的正電荷積累 從而在兩側(cè)間形成電場(chǎng) 使運(yùn)動(dòng)的電子受電場(chǎng)力的作用 電場(chǎng)形成的電勢(shì) 電場(chǎng)基板之間的距離 霍爾元件 2 當(dāng)電子受到的洛侖茲力和電場(chǎng)力相等時(shí) 電荷的積累達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡 則霍爾電勢(shì)為 流經(jīng)載流體的電流與載流體中電子的速度有如下關(guān)系 載流體的電子密度 由上兩式子可知道霍爾電勢(shì)為 霍爾系數(shù) 靈敏系數(shù) 由此可知 1 在恒定電流之下可用霍爾元件測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度B 在恒磁場(chǎng)之下 可以測(cè)電流I 2 元件的厚度越小 靈敏度越高 一般d 0 1 0 2mm3 霍爾電勢(shì)與電子密度成反比 所以金屬材料不能用作霍爾元件 因?yàn)榻饘僦械淖杂呻娮訚舛忍?一般用來(lái)制造霍爾元件的材料有鍺 Ge 硅 Si 砷化銦 InAs 銻化銦 InSb 直流電機(jī)的調(diào)速原理 式中Ud 加在電樞回路上電壓 U 晶閘管正向壓降 Id 電機(jī)電樞電流 Rd 電機(jī)電樞電路總電阻 n0 理想空載轉(zhuǎn)速 電機(jī)的磁通 CE 電勢(shì)常數(shù) 可見(jiàn) 改變式 4 23 中Rd Ud 中任何一個(gè)量 均可以實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的調(diào)速 其中調(diào)速特性較好 應(yīng)用廣泛的是調(diào)壓調(diào)速 小功率電機(jī)可能用功率晶體管直接驅(qū)動(dòng) 但是對(duì)于較大功率的電機(jī)都是采用晶閘管 SCR 或晶體管脈寬 PWM 驅(qū)動(dòng)調(diào)速 根據(jù)晶閘管整流供電直流電機(jī)的機(jī)械特性方程 即調(diào)速公式 4 23 直流電機(jī)的自動(dòng)調(diào)速度 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋 據(jù)圖4 33可列出電機(jī)電樞回路的電壓平衡議程式及控制回路的電壓表達(dá)式 4 24 4 25 式中Id Ud 整流器的整流電流 整流電壓平均值 U 晶閘管正向管壓降 Kd 觸發(fā)器到整流器間的放大倍數(shù) K1 放大器的放大倍九 Ug 給定電壓 KF 速度反饋系數(shù) n 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 將式 4 25 代入式 4 24 可整理得出 4 26 式中Ka 從給定電奪到晶閘管整流輸出端整流電壓的放大倍數(shù) Ka KdK1 K 系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù) 閉環(huán)系統(tǒng)的理想空載轉(zhuǎn)速 閉環(huán)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降落 如果令系統(tǒng)開(kāi)環(huán)和閉環(huán)的理想空載轉(zhuǎn)速相等 則據(jù)式 4 23 和式 4 26 可得 由此可見(jiàn) 在同樣負(fù)載下 閉環(huán)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降落僅是開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)速降落的 從而使機(jī)械特性的硬度得到很大提高 如圖4 34中曲線1和4所示 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)的調(diào)速系統(tǒng) 4 35轉(zhuǎn)速 電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 以正比于偏差 U對(duì)時(shí)間的積分 去控制晶閘管觸發(fā)器的控制角 實(shí)現(xiàn)無(wú)靜態(tài)誤差的調(diào)速 采用集成運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)積分環(huán)節(jié) 而且為了解決它的滯后問(wèn)題 又把它和動(dòng)態(tài)響應(yīng)快的比例調(diào)節(jié)器結(jié)合起來(lái) 即用比例積分 PI 調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差調(diào)速 實(shí)際電路中 為了對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行限流保護(hù) 還應(yīng)引入電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié) 這樣就組成了有兩個(gè)調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速 電流雙閉環(huán)的調(diào)速系統(tǒng) 這種調(diào)速系統(tǒng)即保證了無(wú)靜差調(diào)速 又改善了動(dòng)態(tài)特性 實(shí)現(xiàn)了最佳過(guò)渡過(guò)程 PWM PulsewidthModulate 調(diào)速 PWM晶體管功率放大器由兩部分組成 即電壓 脈寬變換器和開(kāi)關(guān)式功率放大器 電壓 脈寬變換器由三角波發(fā)生器和比較器組成 三角波發(fā)生器產(chǎn)生的頻率恒定的三角波UT與輸入控制信號(hào)UI相加后送到比較器 當(dāng)其負(fù)端接地 正端接信號(hào)UT UI時(shí) 利用控制信號(hào)UI的大小 就可以改變比較器輸出信號(hào)US的脈沖寬度 占空比 即當(dāng)UI為零時(shí) US為正負(fù)脈沖寬度相等方波 當(dāng)UI為正或負(fù)時(shí) 則比較器輸入端的三角波相應(yīng)上移或下移 US也相應(yīng)改變 直流脈寬調(diào)速就是利用脈寬調(diào)制 PWM 變換器 將直流電源電壓變換成較高頻率的方波電壓 再控制該方波脈沖寬度來(lái)改變加在電機(jī)電樞上平均電壓Ud進(jìn)行調(diào)速的 直流伺服電機(jī)的控制 1 簡(jiǎn)單的穩(wěn)速控制系統(tǒng)電機(jī)軸上帶有一個(gè)永磁測(cè)速裝置 組成一個(gè)速度反饋回路 從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)速目的 這種穩(wěn)速精度可達(dá)2 3 2 鎖頻鎖相高精度穩(wěn)速控制系統(tǒng)利用基準(zhǔn)信號(hào)與速度反饋信號(hào)進(jìn)行頻率相位比較后 去控制電機(jī)運(yùn)行的 基準(zhǔn)信號(hào)是采用石英晶體振蕩器 當(dāng)輸入信號(hào)與反饋信號(hào)送到頻率相位比較器后 就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反映兩個(gè)信號(hào)相位誤差的信號(hào) 去控制電機(jī)速度朝著減少相位誤差的方向變化 最后達(dá)到兩個(gè)信號(hào)具有相同頻率和固定相位差 此時(shí)稱(chēng)為鎖定狀態(tài) 這時(shí)若輸入信號(hào)的頻率和相位稍有變化 頻率相位比較器輸出也會(huì)相應(yīng)變化 驅(qū)使電機(jī)速度朝著減少相位誤差方向改變 如果輸入頻率和相位以一定規(guī)律變化 只要在一定范圍內(nèi) 也可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度以同樣規(guī)律進(jìn)行跟蹤 交流電機(jī)的調(diào)速原理 根據(jù)電機(jī)學(xué)可知 交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速 4 28 式中s 電機(jī)的轉(zhuǎn)差率 f1 電機(jī)的供電頻率 p 電機(jī)的極對(duì)數(shù) n0 電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速 可知 只要能改變電機(jī)的轉(zhuǎn)差率s 極對(duì)數(shù)p和供電頻率f1中任一個(gè)參數(shù) 就可實(shí)現(xiàn)調(diào)速 然而 繞組中的感應(yīng)電勢(shì)難以直接控制 當(dāng)電勢(shì)值較高時(shí) 可忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降 認(rèn)為定子相電壓U1 E1 得這就是恒壓頻比的控制方式 交流電機(jī)的變頻調(diào)速 1 1 開(kāi)環(huán)控制變頻調(diào)速變頻調(diào)速時(shí) 為了得到需要的電磁轉(zhuǎn)矩和充分利用本身鐵磁材料性能 應(yīng)使氣隙磁通恒定為額定磁通 根據(jù)三相異步電機(jī)定子每相電勢(shì)有效值表達(dá)式 4 29 式中E1 定子每相的感應(yīng)電勢(shì)有效值 定子每相繞組匝數(shù) 繞組系數(shù) 每極氣隙磁通量 額定頻率以下調(diào)速由式 4 29 可知 要保持 m不變 當(dāng)從額定頻率f1n下調(diào)頻率f1時(shí) 必須同時(shí)降低E1 使 這就是恒定電勢(shì)頻率比的控制方式 它屬于恒轉(zhuǎn)矩