直流電機及調速系統(tǒng)工作原理

1、直流電機及調速系統(tǒng)直流電機及調速系統(tǒng)n n 從圖中可以看出，接入直流電源以后，電刷A為正極性，電刷B為負極性。電流從正電刷A經線圈ab、cd，到負電刷B流出。根據電磁力定律，在載流導體與磁力線垂直的條件下，線圈每一個有效邊將受到一電磁力的作用。電磁力的方向可用左手定則判斷，伸開左手，掌心向著N極，4指指向電流的方向，與4指垂直的拇指方向就是電磁力的方向。在圖示瞬間，導線ab與dc中所受的電磁力為逆時針方向，在這個電磁力的作用下，轉子將逆時針旋轉即圖中S的方向。直流電機工作原理直流電機工作原理 n 隨著轉子的轉動，線圈邊位置互換，這時要使轉子連續(xù)轉動則應使線圈邊中的電流方向也加以改變要進行換向。

2、由于換向器與靜止電刷的相互配合作用，線圈不論轉到何處，B刷h始終與運動到N極下的線圈邊相接觸，而電極A始終與運動到S極下的線圈邊相接觸這就保證了電流總是經電刷經N極下導體流入，再沿S極導體經電刷B流出。因而電磁力和電磁轉矩的方向始終保持不變，使電機沿逆時針方向連續(xù)轉動。n 直流電機工作原理直流電機工作原理電磁式直流電機的種類電磁式直流電機的種類電磁式直流電機的種類電磁式直流電機的種類永磁式直流伺服電機結構永磁式直流伺服電機結構n直流伺服電機構成n直流伺服電機的電源特點n直流伺服電機的類型直流電機的基本方程直流電機的基本方程_1靜態(tài)方程靜態(tài)方程n靜態(tài)方程是指電機穩(wěn)態(tài)下的機械平衡方程，電壓平衡方程

3、。Ia直流電機的基本方程直流電機的基本方程_1動態(tài)方程動態(tài)方程n過渡狀態(tài) 停止/啟動、加速、減速、加載、減載I直流電機的基本方程直流電機的基本方程_1動態(tài)方程動態(tài)方程n過渡狀態(tài) 停止/啟動、加速、減速、加載、減載I(t)直流電機的基本方程直流電機的基本方程_2電流電流直流電機的調速原理直流電機的調速原理電壓調速電壓調速直流電機的速度控制原理直流電機的速度控制原理_1機械特性方程的推導機械特性方程的推導Ia直流電機的基本特性直流電機的基本特性_1理想轉速理想轉速轉速降轉速降IanK值的大小反映了什么？nKM 也被稱為轉速降n，其物理意義是負栽對轉速的影響機械特性曲線直流伺服電機的基本特性直流伺服

4、電機的基本特性_2啟動電壓啟動電壓啟動電壓的物理意義？啟動特性曲線電機調速基本概念電機調速基本概念恒功率調速nMnP電機調速基本概念電機調速基本概念恒轉矩調速nMnP電機調速基本概念電機調速基本概念調速范圍調速范圍額定轉速額定轉速在額定電壓，額定負載條件下在額定電壓，額定負載條件下（電機銘牌上所給出的數據）（電機銘牌上所給出的數據）電機調速基本概念電機調速基本概念調速范圍調速范圍靜差度靜差度額定轉速額定轉速在額定電壓，額定負載條件下在額定電壓，額定負載條件下（電機銘牌上所給出的數據）（電機銘牌上所給出的數據）電機調速基本概念電機調速基本概念調速范圍調速范圍靜差度靜差度由靜差度許可值由靜差度許可

5、值求調速范圍求調速范圍額定轉速額定轉速在額定電壓，額定負載條件下在額定電壓，額定負載條件下（電機銘牌上所給出的數據）（電機銘牌上所給出的數據）直流電機的基本特性直流電機的基本特性_1理想轉速理想轉速轉速降轉速降IaIan普通直流電機的銘牌數據n額定工作轉速n額定工作轉矩n額定工作電壓n額定工作電流n電機線圈直流內阻電機調速基本概念電機調速基本概念理想轉速理想轉速轉速降轉速降Ia直流電機的控制方法直流電機的控制方法單片機單片機工業(yè)工業(yè)PC可編程控制器可編程控制器電機調速系統(tǒng)的作用電機調速系統(tǒng)的作用直流電機調速系統(tǒng)直流電機調速系統(tǒng)n開環(huán)調速系統(tǒng)電機調速系統(tǒng)的基本結構電機調速系統(tǒng)的基本結構_1控制驅

6、動電機機械速度控制直流電機調速系統(tǒng)直流電機調速系統(tǒng)n速度負反饋閉環(huán)調速系統(tǒng)（半閉環(huán)）電機調速系統(tǒng)的基本結構電機調速系統(tǒng)的基本結構_2控制驅動電機機械測量速度控制直流伺服電機控制系統(tǒng)直流伺服電機控制系統(tǒng)n速度負反饋閉環(huán)調速系統(tǒng)的結構速度負反饋閉環(huán)調速系統(tǒng)電機調速系統(tǒng)實例電機調速系統(tǒng)實例_1 (A)控制驅動電源電源電機直流電機調速系統(tǒng)直流電機調速系統(tǒng)n速度負反饋閉環(huán)調速系統(tǒng)（閉環(huán)）電機調速系統(tǒng)的基本結構電機調速系統(tǒng)的基本結構_3控制驅動電機機械測量速度控制直流伺服電機控制系統(tǒng)直流伺服電機控制系統(tǒng)n速度負反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)的結構n位置速度雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的結構電機調速系統(tǒng)的基本結構電機調速系統(tǒng)的基本結構

7、_4控制1控制2驅動測量1電機機械測量2位置控制電機調速系統(tǒng)實例電機調速系統(tǒng)實例_2驅動系統(tǒng)驅動系統(tǒng)伺服電機伺服電機CNC系統(tǒng)系統(tǒng) 機床本體機床本體傳感器傳感器CNC中的伺服系統(tǒng)中的伺服系統(tǒng)系統(tǒng)實例系統(tǒng)實例數控系統(tǒng)數控系統(tǒng)+驅動單元驅動單元+伺服電機伺服電機系統(tǒng)實例系統(tǒng)實例設計條件n最大縱向進給力n工作臺質量n工件等質量n定位精度n導軌形式及材料伺服系統(tǒng)設計實例伺服系統(tǒng)設計實例_1設計條件轉化成分析條件n？n？n？n？n？伺服系統(tǒng)設計實例伺服系統(tǒng)設計實例_分析分析1驅動單元數學模型電機單元數學模型機械單元數學模型目標運動目標運動信號信號伺服系統(tǒng)設計實例伺服系統(tǒng)設計實例_分析分析2驅動單元數學模

8、型電機單元數學模型機械單元數學模型目標運動目標運動信號信號伺服系統(tǒng)設計實例伺服系統(tǒng)設計實例_分析分析3驅動單元數學模型電機單元數學模型機械單元數學模型目標運動目標運動信號信號輸入輸出輸入輸出輸入輸出信號信號電機調速系統(tǒng)的一般結構形式直流伺服電機控制系統(tǒng)直流伺服電機控制系統(tǒng)n速度負反饋閉環(huán)調速系統(tǒng)的結構速度負反饋閉環(huán)調速系統(tǒng)電機調速系統(tǒng)實例電機調速系統(tǒng)實例_1 (A)控制驅動電源電源電機直流伺服電機控制系統(tǒng)直流伺服電機控制系統(tǒng)n速度負反饋閉環(huán)調速系統(tǒng)的結構電機調速系統(tǒng)實例電機調速系統(tǒng)實例_1 (B)直流伺服電機控制系統(tǒng)直流伺服電機控制系統(tǒng)n速度負反饋閉環(huán)調速系統(tǒng)的結構電機調速系統(tǒng)實例電機調速系統(tǒng)

9、實例_1 (C)電機調速系統(tǒng)實例電機調速系統(tǒng)實例_1 (D)控制驅動電源電源電機電機調速系統(tǒng)實例電機調速系統(tǒng)實例_1 (E)控制驅動電源電源電機電機調速系統(tǒng)實例電機調速系統(tǒng)實例_1 (F)驅動電源電源電機控制電機調速系統(tǒng)實例電機調速系統(tǒng)實例_1 (G)控制電機調速系統(tǒng)實例電機調速系統(tǒng)實例_1 (H)控制位置控制實現(xiàn)原理電機調速系統(tǒng)實例電機調速系統(tǒng)實例_1 總結總結直流伺服電機調速驅動單元直流伺服電機調速驅動單元結構實例結構實例直流伺服電機調速驅動單元直流伺服電機調速驅動單元結構實例結構實例速度指令測速電機電機直流伺服電機調速驅動單元直流伺服電機調速驅動單元結構實例結構實例速度指令測速電機速度單

10、元電機直流伺服電機調速驅動單元直流伺服電機調速驅動單元結構實例結構實例速度環(huán)速度指令測速電機電機直流伺服電機調速驅動單元直流伺服電機調速驅動單元結構實例結構實例電流環(huán)速度環(huán)電壓脈沖變換速度指令測速電機電機直流伺服電機調速驅動單元直流伺服電機調速驅動單元結構實例結構實例電流環(huán)速度環(huán)電壓脈沖變換速度指令測速電機電機n n 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設計也要分步驟進行，首先要根據被控對象運動的特點，選擇系統(tǒng)的執(zhí)行電機和相應的機械傳動機構；接著可以選擇或設計驅動執(zhí)行電機的功率放大裝置；再根據系統(tǒng)工作精度的要求，確定檢測裝置具體的組成形式，選擇元件的型號規(guī)格，設計具體的線路參數。然后根據已確定的執(zhí)行電機、功率放大裝置和

11、檢測整置，設計前置放大器、信號轉換線路等。在考慮各種部件相互聯(lián)接時，要注意阻抗的匹配、飽和界限、分辨率、供電方式和接地方式。為使有用信號不失真的、不失精度地有效傳遞，耍設計好福合方式。同時也要考慮必要的屏蔽、保護、濾波等抗干擾措施。 n建立系統(tǒng)的動態(tài)數學模型n 經過系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設計，系統(tǒng)主回路各部分均己確定。但穩(wěn)態(tài)設計依據的主要是系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標，因此所構成的系統(tǒng)還不能保證滿足系統(tǒng)動態(tài)性能的要求，為系統(tǒng)的動態(tài)設汁作準備，需要對穩(wěn)態(tài)設計所確定的系統(tǒng)作定量計算(或輔助實驗測試)，建立它的動態(tài)數學模型，稱之為原始系統(tǒng)的數學模型。直流電機轉速負反饋直流電機轉速負反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)分析閉環(huán)控制系統(tǒng)分析系統(tǒng)結構模型系統(tǒng)