智能制造裝備電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試 課件全套 第1-10章 數(shù)控機(jī)床自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成認(rèn)識(shí)-數(shù)控機(jī)床電氣傳動(dòng)新技術(shù)

項(xiàng)目1數(shù)控機(jī)床自動(dòng)控制系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)組成認(rèn)識(shí)本課程的學(xué)習(xí)任務(wù)數(shù)控機(jī)床自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成主軸控制系統(tǒng)的組成進(jìn)給控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的分類(lèi)（1）回顧加工實(shí)習(xí)過(guò)程中，零件如何加工生產(chǎn)出來(lái)的？（2）觀看數(shù)控機(jī)床零件加工過(guò)程視頻；引出本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容。（見(jiàn)講義的引言）1、本門(mén)課程的學(xué)習(xí)任務(wù)1、本門(mén)課程的學(xué)習(xí)任務(wù)本門(mén)課程是本專業(yè)的主干專業(yè)課程介紹用于典型智能制造裝備數(shù)控機(jī)床的直流電動(dòng)機(jī)及直流調(diào)速器、交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)及變頻器、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、伺服電動(dòng)機(jī)及伺服驅(qū)動(dòng)器等各種電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)組成、工作原理，以及由這些電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成的數(shù)控機(jī)床的各種主軸驅(qū)動(dòng)、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的控制系統(tǒng)和用于數(shù)控機(jī)床的直線電動(dòng)機(jī)、電主軸、電滾珠絲杠等新型傳動(dòng)技術(shù)，同時(shí)通過(guò)典型案例介紹了在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域使用廣泛的西門(mén)子數(shù)控系統(tǒng)的SIMODRIVE611、SINAMICSS120專用伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)那科數(shù)控系統(tǒng)的αi、βi專用伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等。高端數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人技術(shù)是智能制造裝備技術(shù)其中的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)！都離不開(kāi)電氣傳動(dòng)技術(shù)！我們?cè)撛趺磥?lái)學(xué)習(xí)好這方面的知識(shí)呢？1、數(shù)控機(jī)床自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成（1）根據(jù)一般自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，引導(dǎo)學(xué)生畫(huà)出機(jī)床控制系統(tǒng)的組成。機(jī)床控制系統(tǒng)的目的？被控制對(duì)象是什么？（機(jī)床需要控制哪些裝置？）執(zhí)行機(jī)構(gòu)是什么？（怎么完成對(duì)被控制對(duì)象的控制？）控制器是什么？檢測(cè)裝置是什么？輸入給定裝置？1、數(shù)控機(jī)床自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成(2)數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)組成框圖操作面板輸入輸出裝置系統(tǒng)鍵盤(pán)PLC數(shù)控裝置CNC機(jī)床I/O電路和裝置主軸驅(qū)動(dòng)器主軸電機(jī)進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)器伺服電機(jī)主軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)滾珠絲杠螺母工作臺(tái)刀具檢測(cè)裝置X、Y、Z等各進(jìn)給驅(qū)動(dòng)軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輔助裝置工作臺(tái)刀具輔助裝置本專業(yè)研究的具體對(duì)象是數(shù)控機(jī)床。根據(jù)以上數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成框圖，思考：1、本課程所學(xué)知識(shí)對(duì)應(yīng)哪部分？2、已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的課程對(duì)應(yīng)哪些部分？3、我們還會(huì)學(xué)習(xí)哪些課程呢？2、數(shù)控機(jī)床進(jìn)給控制系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給控制系統(tǒng)是一個(gè)伺服系統(tǒng)，主要控制工作臺(tái)沿各坐標(biāo)軸的移動(dòng)位置、速度。什么是伺服系統(tǒng)？（隨動(dòng)系統(tǒng)）進(jìn)給伺服系統(tǒng)是一個(gè)位置、速度雙閉環(huán)系統(tǒng)。位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)檢測(cè)與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件CNC插補(bǔ)指令實(shí)際位置反饋實(shí)際速度反饋2、數(shù)控機(jī)床進(jìn)給控制系統(tǒng)內(nèi)環(huán)是速度環(huán)，外環(huán)是位置環(huán)。速度環(huán)由速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器及功率放大器等部分組成。位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)檢測(cè)與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件CNC插補(bǔ)指令實(shí)際位置反饋實(shí)際速度反饋2、數(shù)控機(jī)床進(jìn)給控制系統(tǒng)

速度調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)有兩個(gè)：一個(gè)是位置環(huán)的輸出，作為速度環(huán)的指令信號(hào)送給速度環(huán)；電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置測(cè)得的速度信號(hào)作為負(fù)反饋送給速度環(huán)。速度環(huán)中用作速度反饋檢測(cè)的裝置通常為測(cè)速發(fā)電機(jī)、脈沖編碼器等。位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)檢測(cè)與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件CNC插補(bǔ)指令實(shí)際位置反饋實(shí)際速度反饋2、數(shù)控機(jī)床進(jìn)給控制系統(tǒng)位置環(huán)的輸入信號(hào)是計(jì)算機(jī)給出的指令信號(hào)和位置檢測(cè)裝置反饋的位置信號(hào)。位置檢測(cè)裝置通常有光電編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、光柵尺、感應(yīng)同步器或磁柵尺等。它們或者直接對(duì)位移進(jìn)行檢測(cè)，或者間接對(duì)位移進(jìn)行檢測(cè)。位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)檢測(cè)與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件CNC插補(bǔ)指令實(shí)際位置反饋實(shí)際速度反饋3、數(shù)控機(jī)床主軸控制系統(tǒng)

進(jìn)給伺服系統(tǒng)主要是在控制工作臺(tái)沿各坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)，數(shù)控機(jī)床上還有另一類(lèi)運(yùn)動(dòng)，主要在控制刀具的旋轉(zhuǎn)（如銑床、加工中心）或工件的旋轉(zhuǎn)（如數(shù)控車(chē)床）。這是數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)，一般來(lái)說(shuō)，主軸只是一個(gè)速度控制系統(tǒng)，它只需要滿足主軸調(diào)速及正反轉(zhuǎn)功能即可，無(wú)需絲杠或其他直線運(yùn)動(dòng)裝置。 但當(dāng)要求機(jī)床有螺紋加工功能、準(zhǔn)停定位功能和恒線速加工功能時(shí)，對(duì)主軸會(huì)提出相應(yīng)的位置控制要求，這時(shí)主軸控制系統(tǒng)也可稱為主軸伺服系統(tǒng)，只是位置控制性能比進(jìn)給伺服系統(tǒng)低得多。4、數(shù)控機(jī)床輔助控制系統(tǒng)

刀架控制、冷卻控制、潤(rùn)滑控制、排屑控制等。5、數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的分類(lèi)按用途和功能分為：進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)按控制原理和有無(wú)檢測(cè)反饋環(huán)節(jié)分：開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)閉環(huán)伺服系統(tǒng)半閉環(huán)伺服系統(tǒng)按使用的執(zhí)行元件分

：電液伺服系統(tǒng)電氣伺服系統(tǒng)直流伺服系統(tǒng)交流伺服系統(tǒng)步進(jìn)伺服系統(tǒng)按反饋比較控制方式分：脈沖數(shù)字比較伺服系統(tǒng)相位比較伺服系統(tǒng)幅值比較伺服系統(tǒng)(1)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：是用于數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)坐標(biāo)或刀架坐標(biāo)的控制系統(tǒng)，控制機(jī)床各坐標(biāo)軸的切削進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并提供切削過(guò)程所需的力矩。(2)主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：控制機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，為機(jī)床主軸提供驅(qū)動(dòng)功率和所需的切削力。主要關(guān)心其力矩大小、調(diào)速范圍大小、調(diào)節(jié)精度高低、動(dòng)態(tài)響應(yīng)的快速性;包括速度控制環(huán)和位置控制環(huán)。主要關(guān)心其是否有足夠的功率、寬的恒功率調(diào)節(jié)范圍及速度調(diào)節(jié)范圍；只是一個(gè)速度控制系統(tǒng)。1.按用途和功能分2.按使用的執(zhí)行元件分：(1)電液伺服系統(tǒng)電液脈沖馬達(dá)和電液伺服馬達(dá)。優(yōu)點(diǎn)：在低速下可以得到很高的輸出力矩，剛性好，時(shí)間常數(shù)小、反應(yīng)快和速度平穩(wěn)。缺點(diǎn)：液壓系統(tǒng)需要供油系統(tǒng)，體積大。噪聲、漏油。（2）電氣伺服系統(tǒng)伺服電機(jī)（步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)和交流電機(jī)）優(yōu)點(diǎn)：操作維護(hù)方便，可靠性高1）直流伺服系統(tǒng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)采用大慣量寬調(diào)速永磁直流伺服電機(jī)和中小慣量直流伺服電機(jī)；主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)采用他激直流伺服電機(jī)。優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速性能好。缺點(diǎn)：有電刷，速度不高。2）交流伺服系統(tǒng)交流感應(yīng)異步伺服電機(jī)（一般用于主軸伺服系統(tǒng)）和永磁同步伺服電機(jī)（一般用于進(jìn)給伺服系統(tǒng)）。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不需維護(hù)、適合于在惡劣環(huán)境下工作。動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、轉(zhuǎn)速高和容量大。（1）開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)沒(méi)有位置測(cè)量裝置，信號(hào)流是單向的（數(shù)控裝置→進(jìn)給系統(tǒng)），故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。3.按控制原理分開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)：2.無(wú)位置反饋，精度相對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)來(lái)講不高，機(jī)床運(yùn)動(dòng)精度主要取決于伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能和精度。步進(jìn)電機(jī)步距誤差，齒輪副、絲杠螺母副的傳動(dòng)誤差都會(huì)反映在零件上，影響零件的精度。1.一般以功率步進(jìn)電機(jī)作為伺服驅(qū)動(dòng)元件。3.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、維修簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉；因此在精度和速度要求不高、驅(qū)動(dòng)力矩不大的場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。一般用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。（2）閉環(huán)伺服系統(tǒng)有反饋控制系統(tǒng),位置采樣點(diǎn)從工作臺(tái)引出，可直接對(duì)最終運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置進(jìn)行檢測(cè)。能得到更高的速度、精度和驅(qū)動(dòng)功率閉環(huán)伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)：從理論上講，可以消除整個(gè)驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)環(huán)節(jié)的誤差、間隙和失動(dòng)量。具有很高的位置控制精度。從理論上講，機(jī)床運(yùn)動(dòng)精度只取決于檢測(cè)裝置的精度，與傳動(dòng)鏈誤差無(wú)關(guān)。但實(shí)際對(duì)傳動(dòng)鏈和機(jī)床結(jié)構(gòu)仍有嚴(yán)格要求。2.由于位置環(huán)內(nèi)的許多機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙都是非線性的，故很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，使閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試都相當(dāng)困難。

該系統(tǒng)主要用于精度要求很高的鏜銑床、超精車(chē)床、超精磨床以及較大型的數(shù)控機(jī)床等。（3）半閉環(huán)伺服系統(tǒng)位置采樣點(diǎn)是從伺服電機(jī)或絲杠的端部引出，采樣旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測(cè)，不是直接檢測(cè)最終運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置。半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)：1.半閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括或只包括少量機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，因此可獲得穩(wěn)定的控制性能，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性雖不如開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，但比閉環(huán)要好。2.由于絲杠的螺距誤差和齒輪間隙引起的運(yùn)動(dòng)誤差難以消除,因此，其精度較閉環(huán)差，較開(kāi)環(huán)好。但可對(duì)這類(lèi)誤差進(jìn)行補(bǔ)償，因而仍可獲得滿意的精度。3.由于半閉環(huán)伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、精度也較高，因而在現(xiàn)代CNC機(jī)床中得到了廣泛應(yīng)用。行業(yè)榜樣余剛2009年畢業(yè)于四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)控技術(shù)（維修方向）專業(yè)，現(xiàn)就職于中國(guó)工程物理研究院（綿陽(yáng)九院），機(jī)床裝調(diào)維修工高級(jí)技師。2014年在“中國(guó)技能大賽第六屆全國(guó)數(shù)控技能大賽數(shù)控機(jī)床裝調(diào)與維修賽項(xiàng)”中取得職工組第六名，2015年在“第五屆全國(guó)職工職業(yè)技能大賽數(shù)控機(jī)床裝調(diào)維修工決賽”中取得第十二名。獲“四川省五一勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)隆薄ⅰ叭珖?guó)技術(shù)能手”等榮譽(yù)。

項(xiàng)目2數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)數(shù)控機(jī)床對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)的要求主軸的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)主軸的配置方案1、數(shù)控機(jī)床對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)的要求機(jī)床主傳動(dòng)主要是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，無(wú)需絲杠或其他直線運(yùn)動(dòng)裝置。（1）具有足夠功率,滿足切削要求要求主轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)應(yīng)有2.2-250KW的功率范圍，既要能輸出大的功率，又要求主軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。（2）寬調(diào)速范圍數(shù)控機(jī)床主軸的速度是由數(shù)控加工程序中的Ｓ指令控制的，要求能在較大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進(jìn)行無(wú)級(jí)連續(xù)調(diào)速，減少中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化主軸的機(jī)械結(jié)構(gòu)，一般要求主軸具備1∶（100～1000）的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍和1∶10的恒功率調(diào)速范圍。1、數(shù)控機(jī)床對(duì)主軸的驅(qū)動(dòng)要求（3）螺紋加工功能在車(chē)削中心上，為了使之具有螺紋車(chē)削功能，要求主軸與進(jìn)給驅(qū)動(dòng)實(shí)行同步控制，即主軸具有旋轉(zhuǎn)進(jìn)給軸（C軸）的控制功能。（4）準(zhǔn)停功能在加工中心上自動(dòng)換刀時(shí)，主軸須停止在一個(gè)固定不變的方位上，以保證換刀位置的準(zhǔn)確以及某些加工工藝的需要，即要求主軸具有高精度的準(zhǔn)停功能。1、數(shù)控機(jī)床對(duì)主軸的驅(qū)動(dòng)要求（5）配合進(jìn)給實(shí)現(xiàn)恒線速度利用車(chē)床和磨床進(jìn)行工件端面加工時(shí)，為了保證端面加工時(shí)粗糙度的一致性，要求刀具切削的線速度為恒定值。2、主軸的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)（1）帶有二級(jí)齒輪變速 主軸電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)二級(jí)齒輪變速，使主軸獲得低速和高速兩種轉(zhuǎn)速系列，這是大中型數(shù)控機(jī)床采用較多的一種配置方式。這種分段無(wú)級(jí)變速，確保低速時(shí)的大扭矩，滿足機(jī)床對(duì)扭矩特性的要求。2、主軸的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)（2）帶有定比傳動(dòng) 主軸電動(dòng)機(jī)經(jīng)定比傳動(dòng)傳遞給主軸，定比傳動(dòng)采用齒輪傳動(dòng)或帶傳動(dòng)。帶傳動(dòng)主要應(yīng)用于小型數(shù)控機(jī)床，可以避免齒輪傳動(dòng)的噪聲與震動(dòng)。2、主軸的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)（3）由主軸電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)

電動(dòng)機(jī)與主軸用聯(lián)軸器同軸連接。這種方式大大簡(jiǎn)化了主軸結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸剛度。但主軸輸出扭矩小，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱對(duì)主軸精度影響大。近年來(lái)出現(xiàn)另外一種內(nèi)裝電動(dòng)機(jī)主軸，即主軸與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子合二為一。其優(yōu)點(diǎn)是主軸部件結(jié)構(gòu)更緊湊，重量輕，慣量小，可提高啟動(dòng)、停止的響應(yīng)特性；缺點(diǎn)同樣是熱變形問(wèn)題。3、主軸的配置方案方案1：機(jī)械調(diào)速方案設(shè)備配置：普通三相異步電動(dòng)機(jī)+齒輪變速箱，當(dāng)需要加工螺紋時(shí)，需要配置主軸編碼器。方案1：機(jī)械調(diào)速方案最經(jīng)濟(jì)的一種方法，但只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速，由于電動(dòng)機(jī)始終工作在額定轉(zhuǎn)速，經(jīng)齒輪減速后，在主軸低速下輸出力矩大，重切削能力強(qiáng)，非常適合粗加工和半精加工的要求。適合加工產(chǎn)品比較單一，對(duì)主軸速度沒(méi)有太高要求。缺點(diǎn)是噪音比較大，電機(jī)工作在工頻下，主軸轉(zhuǎn)速范圍不大，不適合有色金屬和需要頻繁變換主軸速度的加工場(chǎng)合。3、主軸的配置方案方案2：直流驅(qū)動(dòng)方案設(shè)備配置：直流調(diào)速器+直流電動(dòng)機(jī)，當(dāng)需要加工螺紋時(shí)，需要配置主軸編碼器。3、主軸的配置方案方案2：直流驅(qū)動(dòng)方案設(shè)備配置直流電動(dòng)機(jī)（需配測(cè)速發(fā)電機(jī)）+直流調(diào)速器+編碼器優(yōu)點(diǎn)

性能優(yōu)良，起動(dòng)力矩大，響應(yīng)快，低速性能好，調(diào)速范圍廣缺點(diǎn)：由于直流電機(jī)有機(jī)械換向機(jī)構(gòu)，因此維護(hù)工作量較大。電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴；不能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)停。應(yīng)用場(chǎng)合適用于大型機(jī)床，小型機(jī)床較少使用說(shuō)明如果不需要加工螺紋可以不配編碼器3、主軸的配置方案方案3：變頻驅(qū)動(dòng)方案設(shè)備配置：變頻器+三相交流電動(dòng)機(jī)，當(dāng)需要加工螺紋時(shí)，需要配置主軸編碼器。3、主軸的配置方案方案3：變頻器+三相交流電動(dòng)機(jī)普通籠型異步電動(dòng)機(jī)配簡(jiǎn)易型變頻器可實(shí)現(xiàn)主軸的無(wú)級(jí)調(diào)速，主軸電動(dòng)機(jī)只有工作在約500轉(zhuǎn)/分鐘以上才能有比較滿意的力矩輸出，否則，特別是車(chē)床容易出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)的情況。一般會(huì)采用兩檔齒輪或皮帶變速，但主軸仍然只能工作在中高速范圍，調(diào)速范圍受到較大限制。這種方案適合需要無(wú)級(jí)調(diào)速但對(duì)低速和高速都不要求的場(chǎng)合，例如數(shù)控鉆銑床。國(guó)產(chǎn)的簡(jiǎn)易型變頻器較多。3、主軸的配置方案普通籠型異步電動(dòng)機(jī)配通用變頻器進(jìn)口的通用變頻器，除具有V/F曲線調(diào)節(jié)，一般還具有反饋矢量控制功能，會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)的低速特性有所改善，配合兩級(jí)齒輪變速，基本可滿足車(chē)床低速（100-200轉(zhuǎn)/分鐘）小加工余量的加工，但同樣受最高電動(dòng)機(jī)速度的限制。這是目前經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床比較常用的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。3、主軸的配置方案專用變頻電動(dòng)機(jī)配專用變頻器一般采用有反饋矢量控制，低速甚至零速時(shí)都可以有較大的力矩輸出，有些還具有定向甚至分度進(jìn)給的功能。中檔數(shù)控機(jī)床主要采用這種方案，主軸傳動(dòng)兩檔變速甚至一檔即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速在100-200r/min左右時(shí)車(chē)、銑的重力切削。若應(yīng)用在加工中心上，不很理想，必須采用其他輔助機(jī)構(gòu)完成定向換刀的功能，而且也不能達(dá)到剛性攻絲的要求。3、主軸的配置方案方案4：伺服驅(qū)動(dòng)方案設(shè)備配置：伺服驅(qū)動(dòng)器+主軸伺服電機(jī)3、主軸的配置方案伺服主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有響應(yīng)快、速度高、過(guò)載能力強(qiáng)的特點(diǎn)，還可以實(shí)現(xiàn)定向和進(jìn)給功能，價(jià)格也是最高的，通常是同功率變頻器主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的2-3倍以上。主要應(yīng)用在加工中心上，用以滿足系統(tǒng)自動(dòng)換刀、剛性攻絲、主軸C軸進(jìn)給功能等對(duì)主軸位置控制性能要求很高的加工。3、主軸的配置方案工程中不同的要求可以有不同的解決方案，面對(duì)生活中出現(xiàn)的不同事物，遇到的不同情況，我們?cè)撛趺慈ッ鎸?duì)呢？實(shí)訓(xùn)任務(wù)2

認(rèn)識(shí)數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成1.實(shí)訓(xùn)目的了解數(shù)控機(jī)床主軸的機(jī)械傳動(dòng)形式；掌握數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成；掌握主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的配置方案及應(yīng)用場(chǎng)合。2.任務(wù)說(shuō)明根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體的數(shù)控機(jī)床，完成下列任務(wù)：（1）畫(huà)出主軸的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖；（2）列出主軸的配置方案；（3）畫(huà)出主軸驅(qū)動(dòng)的控制系統(tǒng)框圖。2016級(jí)學(xué)生丁鵬，四川省技術(shù)能手，四川省五一勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)芦@得者，他對(duì)我說(shuō)過(guò)一句話：“我不是優(yōu)秀，只是平時(shí)比別人多付出了一點(diǎn)點(diǎn)！”項(xiàng)目3

直流主軸電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試3.1調(diào)速系統(tǒng)3.2直流電動(dòng)機(jī)3.3晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)3.4直流調(diào)速器及應(yīng)用3.1調(diào)速系統(tǒng)3.1.1調(diào)速的概念在生產(chǎn)的各個(gè)部門(mén)，有大量的生產(chǎn)機(jī)械要求在不同的場(chǎng)合，用不同的速度進(jìn)行工作，以提高生產(chǎn)率和保證產(chǎn)品的質(zhì)量。要求具有速度調(diào)節(jié)（簡(jiǎn)稱調(diào)速）功能的生產(chǎn)機(jī)械很多，如各種機(jī)床、軋鋼機(jī)、起重運(yùn)輸設(shè)備、造紙機(jī)、紡織機(jī)械等。調(diào)速：指在某一負(fù)載下，通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)或電源參數(shù)，來(lái)改變機(jī)械特性曲線，從而使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化或保持不變。機(jī)械調(diào)速：機(jī)械配合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)速度的調(diào)節(jié)。在用純機(jī)械方法調(diào)速的設(shè)備中，驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)一般運(yùn)行在固有機(jī)械特性的一個(gè)轉(zhuǎn)速上，速度的調(diào)節(jié)是通過(guò)變速齒輪箱或幾套變速皮帶輪或其它變速機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。3.1.2調(diào)速系統(tǒng)的類(lèi)型電氣調(diào)速：電氣調(diào)速有許多優(yōu)點(diǎn)，如可簡(jiǎn)化機(jī)械變速機(jī)構(gòu)，提高傳動(dòng)效率，操作簡(jiǎn)單，易于獲得無(wú)極調(diào)速，便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和自動(dòng)控制，因此，在生產(chǎn)機(jī)械中廣泛采用電氣方法調(diào)速。當(dāng)然僅用電氣方法調(diào)速時(shí)，電氣系統(tǒng)要復(fù)雜一些，投資要大些。按拖動(dòng)電機(jī)的類(lèi)型有直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)。

3.1.2調(diào)速系統(tǒng)的類(lèi)型電氣調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展直流傳動(dòng)和交流傳動(dòng)在19世紀(jì)中期限后誕生；20世紀(jì)70年代以前，直流調(diào)速系統(tǒng)一直占主導(dǎo)地位。直流電動(dòng)機(jī)具有良好的機(jī)械特性，能夠在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，起動(dòng)制動(dòng)性能良好。由于換向器的存在，使直流電動(dòng)機(jī)的維護(hù)工作量加大，單機(jī)容量、最高轉(zhuǎn)速以及使用環(huán)境都受到限制。交流電機(jī)由于調(diào)速性能差，直到20世紀(jì)80年代，借助于新興的電力電子技術(shù)，特別是變頻和矢量控制技術(shù)的完善，很好解決了交流調(diào)速存在的問(wèn)題，使交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)生了質(zhì)的飛躍，逐步取代直流調(diào)速系統(tǒng)，成為主要傳動(dòng)裝置。3.1.2調(diào)速系統(tǒng)的類(lèi)型（1）調(diào)速系統(tǒng)的基本要求調(diào)速——按照一定的工藝要求，在一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，分檔（有級(jí)）或平滑（無(wú)級(jí)）調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。穩(wěn)速——以一定的精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運(yùn)行，在各種干擾下不允許有過(guò)大的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量；加、減速——頻繁起、制動(dòng)的設(shè)備要求加、減速盡量快，以提高生產(chǎn)率；不宜經(jīng)受劇烈速度變化的機(jī)械則要求起制動(dòng)盡量平穩(wěn)。3.1.3調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)（1）調(diào)速系統(tǒng)的基本要求 以上三個(gè)方面有時(shí)都須具備，有時(shí)只要求其中一項(xiàng)或兩項(xiàng)，其中調(diào)速和穩(wěn)速兩項(xiàng)，若都要實(shí)現(xiàn)，常互相矛盾。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，要求系統(tǒng)在各級(jí)轉(zhuǎn)速下工作時(shí)，不允許有過(guò)大的速度波動(dòng)。因些為了進(jìn)行定量的分析，提出性能指標(biāo)。 根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械對(duì)調(diào)速系統(tǒng)提出的調(diào)速技術(shù)指標(biāo)來(lái)決定調(diào)速方案。3.1.3調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)（2）動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)跟隨性指標(biāo)：對(duì)給定輸入應(yīng)該能不失真地準(zhǔn)確跟蹤上升時(shí)間tr峰值時(shí)間tp調(diào)節(jié)時(shí)間ts超調(diào)量σ±5%（或±2%）

0Otrts3.1.3調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)抗擾性能指標(biāo)：標(biāo)志系統(tǒng)抵抗擾動(dòng)的能力

最大動(dòng)態(tài)降落：系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，突加一個(gè)約定的標(biāo)準(zhǔn)的負(fù)擾動(dòng)量，在過(guò)渡過(guò)程中所引起的輸出量最大降落值叫做動(dòng)態(tài)降落。

調(diào)節(jié)時(shí)間：從階躍擾動(dòng)作用開(kāi)始，到輸出量基本上恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，距新穩(wěn)態(tài)值之差進(jìn)人某基準(zhǔn)量的5％（或）2％范圍之內(nèi)所需的時(shí)間，定義為恢復(fù)時(shí)間。一般來(lái)說(shuō)，調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)以抗擾性能為主，而隨動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)則以跟隨性能為主?！?%（或±2%）

O

tmtvCb3.1.3調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)（3）靜態(tài)調(diào)速指標(biāo)調(diào)速范圍電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下調(diào)速時(shí)，它的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比，用字母D表示，即nmin

和nmax

對(duì)于少數(shù)負(fù)載很輕的機(jī)械，例如精密磨床，也可用實(shí)際負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速。3.1.3調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)靜差率當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載由理想空載增加到額定值時(shí)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落

nnom

，與理想空載轉(zhuǎn)速n0之比，稱作靜差率s

，即或用百分?jǐn)?shù)表示

式中

nnom=n0-nnom

3.1.3調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)說(shuō)明靜差率s表示調(diào)速系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性，s越小，相對(duì)穩(wěn)定性越好。0TeNTen0A?nNa

B?nNb

n直流電動(dòng)機(jī)電樞串電阻調(diào)速機(jī)械特性n0相同，Δn不同：電機(jī)機(jī)械特性硬，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好（s?。?；電機(jī)機(jī)械特性軟，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性差（s大）。0TeNTen0an0bab?nNa

?nNb

nn0不同，Δn相同：高轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好（s小）；低轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性差（s大）。直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速機(jī)械特性AB工程設(shè)計(jì)時(shí)以最低速特性所對(duì)應(yīng)的靜差率為依據(jù)。此時(shí)為電動(dòng)機(jī)最困難的工作條件；在低速時(shí)的靜差率能滿足要求，在高速時(shí)的靜差率也能滿足要求。調(diào)速范圍和靜差率兩項(xiàng)指標(biāo)并不是孤立的，必須同時(shí)考慮才有意義。一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是指在最低轉(zhuǎn)速時(shí)（額定負(fù)載下）還能滿足靜差率要求的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍；沒(méi)有靜差率的要求，系統(tǒng)的調(diào)速范圍可以很大（最低轉(zhuǎn)速可以很?。x開(kāi)s談D無(wú)意義；沒(méi)有調(diào)速范圍的限制，靜差率的值可以很?。ǜ咚贂r(shí)靜差率很小），離開(kāi)D談s無(wú)意義。調(diào)速范圍、靜差率和額定速降之間的關(guān)系

設(shè)：電機(jī)額定轉(zhuǎn)速nnom為最高轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速降落為

nnom，則按照上面分析的結(jié)果，該系統(tǒng)的靜差率應(yīng)該是最低速時(shí)的靜差率，即于是，最低轉(zhuǎn)速為

而調(diào)速范圍為

將上面的式代入nmin，得

從公式角度充分體現(xiàn)了D和s不是孤立的，而是相互依存的；調(diào)速范圍和靜差率都是在額定負(fù)載工況下來(lái)談的；S越小，系統(tǒng)能夠允許的調(diào)速范圍D越小。3.2直流電動(dòng)機(jī)3.2.1直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成包括定子和轉(zhuǎn)子部分（1）定子部分機(jī)座主磁極電刷裝置換向極3.2.1直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成包括定子和轉(zhuǎn)子部分（2）轉(zhuǎn)子部分電樞鐵芯電樞繞組換向器轉(zhuǎn)軸3.2.1直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成包括定子和轉(zhuǎn)子部分3.2.1直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成實(shí)例3.2.1直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成3.2.2直流電動(dòng)機(jī)的工作原理直流電動(dòng)機(jī)模型在定子的勵(lì)磁繞組中通入直流電，產(chǎn)生磁場(chǎng)。如模型中所示上N下S。在轉(zhuǎn)子的電樞繞組中通入直流電，方向如圖所示。3.2.2直流電動(dòng)機(jī)的工作原理在磁場(chǎng)中的電流會(huì)受到力的作用，根據(jù)左手定則（把左手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿入手心，手心面向N極，四指指向電流所指方向，則大拇指的方向就是導(dǎo)體受力的方向），則轉(zhuǎn)子受到力的方向如圖所示，轉(zhuǎn)子就旋轉(zhuǎn)起來(lái)。3.2.2直流電動(dòng)機(jī)的工作原理加于直流電機(jī)的直流電源，借助于換向器和電刷的作用，使直流電樞線圈流過(guò)的電流方向是交變的，從而使電樞產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向恒定不變，確保直流電機(jī)朝確定的方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。如果要改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向呢？3.2.3直流電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型直流電動(dòng)機(jī)根據(jù)勵(lì)磁的不同，可分為：他勵(lì)直流電動(dòng)、永磁直流電動(dòng)機(jī)、串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。（1）直流電動(dòng)機(jī)速度公式：n—轉(zhuǎn)速（r/min）；Ud0—

電樞電壓（V）；Id—

電樞電流（A）；RΣ

—

電樞回路總電阻（)；Φ—

勵(lì)磁磁通（Wb）；Ke—由電機(jī)結(jié)構(gòu)決定的電動(dòng)勢(shì)常數(shù)3.2.4直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法（2）調(diào)速方法由式可以看出，有三種方法調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：

調(diào)節(jié)電樞供電電壓U。減弱勵(lì)磁磁通

。改變電樞回路電阻R。

哪種調(diào)速方法更好呢？工程上一般采用哪種方法調(diào)速呢？3.2.4直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法（1）電機(jī)機(jī)械特性的表達(dá)式

直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)在電樞電壓、勵(lì)磁電流、電樞回路電阻為恒值的條件下，即電動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系：由電機(jī)的電路原理圖可得機(jī)械特性的表達(dá)式：稱為理想空載轉(zhuǎn)速。實(shí)際空載轉(zhuǎn)速3.2.5直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性（2）固有機(jī)械特性當(dāng)時(shí)的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性：

由于電樞電阻很小，特性曲線斜率很小，即β很小，所以固有機(jī)械特性是硬特性。

當(dāng)T=TN時(shí)，n=nN，此點(diǎn)為電動(dòng)機(jī)額定工作點(diǎn)，轉(zhuǎn)速差Δn=n0-nN，為額定轉(zhuǎn)速差。

當(dāng)n=0時(shí)，即電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩Tem=Ts，稱為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。令：3.2.5直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性電樞串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性

保持不變,只在電樞回路中串入電阻的人為特性特點(diǎn)：1）不變，變大；

2）越大，特性越軟。（3）人為機(jī)械特性當(dāng)改變或或得到的機(jī)械特性稱為人為機(jī)械特性。

故電樞串電阻的人為機(jī)械特性是通過(guò)理想空載點(diǎn)的一簇放射性直線。3.2.5直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性降低電樞電壓時(shí)的人為機(jī)械特性

保持不變，只改變電樞電壓時(shí)的人為特性：特點(diǎn)：1)

隨變化,不變;2)不同,曲線是一組平行線。

因此降低電樞電壓時(shí)的人為機(jī)械特性曲線是一組平行于固有機(jī)械特性的直線。3.2.5直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性減弱勵(lì)磁磁通時(shí)的人為特性

保持不變，只改變勵(lì)磁回路調(diào)節(jié)電阻的人為特性：特點(diǎn)：1）弱磁，

增大；

2）弱磁，增大

注：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中，絕不允許勵(lì)磁回路斷開(kāi)。3.2.5直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性實(shí)際上，電機(jī)轉(zhuǎn)矩與電樞電流Id成比例，電流比電機(jī)轉(zhuǎn)矩利于測(cè)量，所以通常都用電機(jī)的轉(zhuǎn)速特性n=f(Id)來(lái)代表其機(jī)械特性n=f(Te)直流電動(dòng)機(jī)速度：n—轉(zhuǎn)速（r/min）；Ud0—

電樞電壓（V）；Id—

電樞電流（A）；RΣ

—

電樞回路總電阻（)；Φ—

勵(lì)磁磁通（Wb）；Ke—由電機(jī)結(jié)構(gòu)決定的電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。其中稱為轉(zhuǎn)速降。

3.2.5直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性比較這三種的人工機(jī)械特性，選擇哪一種調(diào)速方法好呢？一般工程上采用調(diào)壓調(diào)速。3.2.5直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性行業(yè)榜樣馬剛星2010年畢業(yè)于四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)控技術(shù)（維修方向）專業(yè)，先后就職于東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司、四川三聯(lián)新材料有限公司，維修電工高級(jí)技師。畢業(yè)后不斷努力，刻苦鉆研技術(shù)，多次獲得各種技能比賽大獎(jiǎng)，在2014年中國(guó)技能大賽-四川省德陽(yáng)市職業(yè)技能大賽維修電工項(xiàng)目競(jìng)賽中，榮獲三等獎(jiǎng)，2017年四川省德陽(yáng)市職業(yè)技能大賽電工項(xiàng)目競(jìng)賽中，榮獲第一名，2018年獲得“德陽(yáng)市技術(shù)能手示范個(gè)人”，2019年在第十五屆“振興杯”全國(guó)青年職業(yè)技能大賽中榮獲電工第12名，在四川技能大賽-2019年四川省青年職業(yè)技能大賽電工比賽中獲得第4名，多次榮獲集團(tuán)公司“崗位能手”、“崗位標(biāo)兵”、“先進(jìn)工作者”等諸多榮譽(yù)。2021年獲得“四川工匠”稱號(hào)。3.3晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)3.3.1開(kāi)環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)(1)開(kāi)環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成自動(dòng)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往以調(diào)壓調(diào)速為主。(2)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)存在的問(wèn)題當(dāng)外界有擾動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速有較大波動(dòng)，不能自我調(diào)節(jié)補(bǔ)償靜差率大，對(duì)靜差率有一定要求的系統(tǒng)，不能滿足要求。開(kāi)環(huán)系統(tǒng)只適用用于對(duì)調(diào)速精度要求不高的場(chǎng)合，但許多需要無(wú)級(jí)調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械為了保證加工精度，常常對(duì)調(diào)速精度提出一定的要求，這時(shí)，開(kāi)環(huán)調(diào)速已不能滿足要求。3.3.1開(kāi)環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)3.3.2轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)靜差率大，不能滿足系統(tǒng)要求，就需要減小靜差率，但靜差率減小，也會(huì)使調(diào)速范圍減小，但我們往往需要較大的調(diào)速范圍，這就存在矛盾，引入負(fù)反饋可以解決這個(gè)矛盾。引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋也可減小轉(zhuǎn)速降，系統(tǒng)可以對(duì)外界干擾進(jìn)行自我調(diào)節(jié)。（1）轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)組成3.3.2轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)3.3.2轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)（1）整個(gè)系統(tǒng)的組成框圖3.3.2轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)Id閉環(huán)靜特性n開(kāi)環(huán)機(jī)械特性0Id1Id3Id2Id4OABCA′DUd4Ud3Ud2Ud1（2）工作調(diào)節(jié)過(guò)程3.3.2轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)開(kāi)環(huán)機(jī)械特性是保持電樞兩端電壓不變，轉(zhuǎn)速與負(fù)荷之間的關(guān)系；閉環(huán)系統(tǒng)靜特性是保持給定電壓不變，轉(zhuǎn)速與負(fù)荷之間的關(guān)系；（給定電壓不變，系統(tǒng)會(huì)自我調(diào)節(jié)，電樞兩端電壓是不斷變化的，工作在不同的機(jī)械特性曲線上）3.3.2轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)（3）開(kāi)環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性和閉環(huán)系統(tǒng)靜特性的關(guān)系系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)機(jī)械特性為

而閉環(huán)時(shí)的靜特性可寫(xiě)成

（1）閉環(huán)系統(tǒng)速降小,靜特性硬

它們的關(guān)系是在同樣的負(fù)載擾動(dòng)下，兩者的轉(zhuǎn)速降落分別為（2）系統(tǒng)的靜差率小,穩(wěn)速精度高

開(kāi)環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率分別為（3）當(dāng)要求的靜差率一定時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)可以大大提高調(diào)速范圍。則得（4）要取得上述三項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，閉環(huán)系統(tǒng)必須設(shè)置放大器。

上述三項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)若要有效，都取決于一點(diǎn)，即K要足夠大，因此必須設(shè)置放大器。如果電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速都是，而對(duì)最低速靜差率的要求相同，那么：K能否足夠大?根據(jù)前面的比例控制規(guī)律,如果K太大,可能使系統(tǒng)不穩(wěn)定該類(lèi)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器使用的是P調(diào)節(jié)器，不能消除偏差，把它稱為有差調(diào)速系統(tǒng)。3.3.2轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)3.3.3無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)(1)問(wèn)題的引出如前，采用P放大器控制的有靜差的調(diào)速系統(tǒng)，Kp

越大，系統(tǒng)精度越高；但Kp

過(guò)大，將降低系統(tǒng)穩(wěn)定性，使系統(tǒng)動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定。根據(jù)自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制規(guī)律，我們知道，調(diào)節(jié)器采用比例規(guī)律，不可能消除偏差，要構(gòu)成無(wú)靜差系統(tǒng)，須引入積分控制規(guī)律無(wú)靜差直流調(diào)速系統(tǒng)示例

（2）無(wú)靜差直流調(diào)速系統(tǒng)的組成3.3.3無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)由開(kāi)環(huán)——有差調(diào)速系統(tǒng)——無(wú)差調(diào)速系統(tǒng)。。。。面對(duì)工程中出現(xiàn)新的問(wèn)題，我們?cè)趺匆徊讲浇鉀Q？對(duì)你有什么啟示？結(jié)論：閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以獲得比開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性，從而在保證一定靜差率的要求下，能夠提高調(diào)速范圍，為此所需付出的代價(jià)是，須增設(shè)電壓放大器以及檢測(cè)與反饋裝置。

降低速降的實(shí)質(zhì)是什么?提高電樞兩端的電壓3.4直流調(diào)速器及應(yīng)用3.4.1什么是直流調(diào)速器直流電動(dòng)機(jī)觸發(fā)整流裝置勵(lì)磁電源電樞電源測(cè)速裝置控制器輸入給定裝置轉(zhuǎn)速直流調(diào)速器(1)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成（2）直流調(diào)速器直流調(diào)速器就是調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)速度的設(shè)備（3）直流調(diào)速器實(shí)例3.4.1什么是直流調(diào)速器直流調(diào)速器將交流電轉(zhuǎn)換成兩路輸出直流電源，一路輸入給直流電機(jī)勵(lì)磁（定子），一路輸入給直流電機(jī)電樞（轉(zhuǎn)子），直流調(diào)速器通過(guò)控制電樞直流電壓來(lái)調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。3.4.2直流調(diào)速器的工作原理直流調(diào)速器的應(yīng)用場(chǎng)合（1）需要較寬的調(diào)速范圍；（2）需要較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程；（3）加、減速時(shí)需要自動(dòng)平滑的過(guò)度過(guò)程；（4）需要低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)力矩大；（5）需要較好的挖土機(jī)特性，能將過(guò)載電流自動(dòng)限制在設(shè)定電流上。3.4.2直流調(diào)速器的工作原理3.4.3直流調(diào)速系統(tǒng)電氣原理圖設(shè)計(jì)

提出問(wèn)題：怎么用一個(gè)具體的直流調(diào)速器連接成一個(gè)直流調(diào)速系統(tǒng)？以英杰M1R10直流調(diào)速器為例講解。

查閱技術(shù)手冊(cè)，了解各接線端口的功能及連接。3.4.3直流調(diào)速系統(tǒng)電氣原理圖設(shè)計(jì)3.4.3直流調(diào)速系統(tǒng)電氣原理圖設(shè)計(jì)以西門(mén)子802C系統(tǒng)作控制器，英杰M1R10直流調(diào)速器作驅(qū)動(dòng)器，設(shè)計(jì)直流主軸控制系統(tǒng)。3.4.3直流調(diào)速系統(tǒng)電氣原理圖設(shè)計(jì)行業(yè)榜樣周紅良2010年畢業(yè)于四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)控技術(shù)（維修方向）專業(yè)，現(xiàn)就職于東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司，維修電工高級(jí)技師?！暗玛?yáng)市首席技師”、“德陽(yáng)市技術(shù)能手”、東汽集團(tuán)“十佳青年崗位技術(shù)能手”?，F(xiàn)任東汽裝備能源部裝備大修工段副工段長(zhǎng)、高技能人才創(chuàng)新工作室秘書(shū)長(zhǎng)、裝備能源部黨支部宣傳委員、裝備能源部分會(huì)維修支會(huì)主席、公司人力資源部兼職教師。項(xiàng)目4

變頻主軸電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試4.1三相交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)4.2三相交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速原理4.3變頻器的工作原理4.4變頻器的應(yīng)用4.1三相交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)4.1.1三相交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)組成三相異步電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成,定子和轉(zhuǎn)子之間有氣隙.

(1)定子定子由鐵心,繞組,機(jī)座三部分組成.

鐵心由0.5mm的硅鋼片疊壓而成;

三相繞組連接成星形或三角形;

機(jī)座一般用鑄鐵作成,主要用于固定和支撐定子鐵心.

(2)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子由鐵心和繞組組成.

轉(zhuǎn)子同樣由硅鋼片疊壓而成,壓裝在轉(zhuǎn)軸上;

轉(zhuǎn)子繞組分為鼠籠式和線繞式兩種.

線繞式異步電動(dòng)機(jī)還有滑環(huán),電刷機(jī)構(gòu).鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖1、2端蓋3、接線端子盒4、定子外殼5.定子鐵心,6.定子繞組,7.轉(zhuǎn)軸,8.轉(zhuǎn)子,9.風(fēng)扇,10、風(fēng)扇罩11.軸承,12.機(jī)座4.1.1三相交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)組成前端蓋機(jī)座風(fēng)罩（和后端蓋固定在一起，風(fēng)扇在后端蓋外）接線盒三相驅(qū)動(dòng)電源U、V、W（由變頻器提供）定子繞組定子鐵心籠型轉(zhuǎn)子去掉鐵心后導(dǎo)條

三相交流異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心由硅鋼片疊合而成，線圈槽中嵌有三相對(duì)稱繞組，外接三相交流電源；轉(zhuǎn)子也由硅鋼片疊合而成，線圈槽中有導(dǎo)條。4.1.1三相交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)組成鼠籠式轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子鐵心中有鑄鋁導(dǎo)條或安裝銅導(dǎo)條，兩端有短路環(huán)。去掉鐵心后，剩下的導(dǎo)條形似鼠籠，因此，三相交流異步電動(dòng)機(jī)俗稱鼠籠式電動(dòng)機(jī)。4.1.1三相交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)組成三相繞線式轉(zhuǎn)子4.1.1三相交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)組成4.1.2三相交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作原理工作過(guò)程描述(1)三相正弦交流電通入電動(dòng)機(jī)定子的三相繞組,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速稱之為同步轉(zhuǎn)速;(2)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體,產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì);(3)轉(zhuǎn)子繞組中感生電流;(4)轉(zhuǎn)子電流在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中產(chǎn)生力,形成電磁轉(zhuǎn)矩,電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)了.

電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)不到旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速,否則,就不能切割磁力線,就沒(méi)有感應(yīng)電勢(shì),電動(dòng)機(jī)就停下來(lái)了.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速不一樣,差那么一些,稱之為異步.

設(shè)同步轉(zhuǎn)速為no,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為n,則轉(zhuǎn)速差為;no-n;

電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速差與同步轉(zhuǎn)速之比定義為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率S,S是分析異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況的主要參數(shù),且

（1）三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)(1)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生設(shè)電動(dòng)機(jī)為2極,每相繞組只有一個(gè)線圈.在0-T/2這個(gè)區(qū)間,分析有一相電流為零的幾個(gè)點(diǎn).規(guī)定:當(dāng)電流為正時(shí),從首端進(jìn)尾端出;電流為負(fù)時(shí),從尾端進(jìn)首端出.4.1.2三相交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作原理t=0時(shí)，iA=0;iB為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從Y端流到B端；iC為正，電流實(shí)際方向與正方向一致，即電流從C端流到Z端。按右手螺旋法則確定三相電流產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)，如圖(a)中箭頭所示。t=0時(shí)，iA=0;iB為負(fù)，iC為正t=T/6時(shí)，ωt=ωT/6=π/3,iA為正(電流從A端流到X端)；iB為負(fù)(電流從Y端流到B端)；iC=0。此時(shí)的合成磁場(chǎng)如圖(b)所示，合成磁場(chǎng)已從t=0瞬間所在位置順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)了π/3。t=T/6時(shí)，ωt=ωT/6=π/3,iA為正；iB為負(fù)；iC=0此時(shí)的合成磁場(chǎng)如圖(c)所示，合成磁場(chǎng)已從t=0瞬間所在位置順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)了2π/3。t=T/3時(shí)，ωt=ωT/3=2π/3,iA為正;iB=0；iC為負(fù)此時(shí)的合成磁場(chǎng)如圖(d)所示。合成磁場(chǎng)從t=0瞬間所在位置順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)了π。按以上分析可以證明：當(dāng)三相電流隨時(shí)間不斷變化時(shí)，合成磁場(chǎng)的方向在空間也不斷旋轉(zhuǎn)，這樣就產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。t=T/2時(shí)，ωt=ωT/2=π,iA=0；iB為正；iC為負(fù)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向與三相交流電的相序一致;改變?nèi)嘟涣麟姷南嘈?即A-B-C變?yōu)镃-B-A,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反向;要改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向,只要任意對(duì)調(diào)三相電源的兩根接線.(2)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向式中,f為電源頻率50HZ;p為電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù).電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)為1時(shí),同步轉(zhuǎn)速為3000r/min;電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)為2時(shí),同步轉(zhuǎn)速為1500r/min;電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)為3時(shí),同步轉(zhuǎn)速為1000r/min.(3)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度-----同步轉(zhuǎn)速no

4.1.2三相交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作原理注意:三相繞組連接成星形,每相繞組承受相電壓220V;

三相繞組連接成三角形,每相繞組承受線電壓380V.4.1.3三相交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的接線方式電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù):額定功率PN;額定電壓UN;額定頻率f=50Hz;額定電流IN;額定轉(zhuǎn)速nN;有的參數(shù)要經(jīng)過(guò)計(jì)算得出:額定效率額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩額定效率額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩（1）三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌4.1.4三相交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)（1）銘牌上有哪些數(shù)據(jù)?（2）該電機(jī)同步轉(zhuǎn)速是多少？有幾對(duì)磁極？轉(zhuǎn)差率是多少？（3）正常工作時(shí)，該電機(jī)繞組應(yīng)該連接成星形還是三角形？（4）該電機(jī)能否采用Y/△降壓起動(dòng)？4.1.4三相交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)（2）三相異步電動(dòng)機(jī)的能流圖P2等于P1減去電動(dòng)機(jī)的總損耗電源輸入的功率P1:電動(dòng)機(jī)的輸出功率P2(銘牌功率)4.1.4三相交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)三相交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)檢測(cè)（1）用萬(wàn)用表測(cè)量三相繞組電阻值，測(cè)得的三個(gè)數(shù)據(jù)應(yīng)相等，電機(jī)功率越大，電阻值越小。（2）用兆歐表測(cè)量三相繞組之間的絕緣，正常情況下兆歐表讀數(shù)應(yīng)該大于0.5MΩ。（3）用兆歐表測(cè)量繞組與外殼之間的絕緣，正常情況下兆歐表讀數(shù)應(yīng)該大于0.5MΩ。（4）用手轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸，應(yīng)該能輕松的旋轉(zhuǎn)。4.1.4三相交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)

固有機(jī)械特性(自然機(jī)械特性):在額定電壓和額定頻率下,定子和轉(zhuǎn)子電路中不接任何電阻或電抗時(shí),電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性n=f(T).(2)額定工作點(diǎn)

T=TN,n=nN,S=SN;此時(shí)有自然特性上有4個(gè)特殊點(diǎn):(1)理想空載轉(zhuǎn)速點(diǎn)noT=0,n=no,S=0;4.1.5三相交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性(3)起動(dòng)工作點(diǎn)

T=Tst,n=0,S=1;此時(shí)有(4)臨界工作點(diǎn)

T=Tanm,n=nm,s=Sm;有:自然機(jī)械特性人為機(jī)械特性介紹4種人為特性,即:降低定子電壓時(shí),定子電路串入電阻或電抗時(shí),變頻率時(shí),線繞電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻時(shí).

(1)降低電壓時(shí)的人工特性電壓越低,人工特性曲線越往左移;

電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩會(huì)大大降低;

電壓降低,負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí),電動(dòng)機(jī)過(guò)熱;

電壓降低太多,電動(dòng)機(jī)將帶不動(dòng)負(fù)載(不能起動(dòng)).(2)定子電路串入電阻或電抗時(shí)的人工特性

定子電路串電阻或電抗時(shí)的人工機(jī)械特性如右圖中虛線2所示,1為電壓降低時(shí)的人工機(jī)械特性;

曲線2與曲線1相比較,最大轉(zhuǎn)矩要大一些.(3)改變定子電源頻率時(shí)的人工特性

隨著頻率的降低,理想空載轉(zhuǎn)速只能在電源額定頻率以下調(diào)節(jié);轉(zhuǎn)速no減小,臨界轉(zhuǎn)差率Sm減小,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst增大,最大轉(zhuǎn)矩Tmax不變.(4)三相線繞式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路外接電阻時(shí)的人工特性電路圖如右圖中(a)所示,三相轉(zhuǎn)子繞組通過(guò)滑環(huán)電刷機(jī)構(gòu)與外接電阻相聯(lián)接;起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增加(有利),理想空載轉(zhuǎn)速和最大轉(zhuǎn)矩不變.思考：通過(guò)以上幾種電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性對(duì)比，哪種特性更優(yōu)呢？4.1.6交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法

由此可見(jiàn)，要改變電機(jī)轉(zhuǎn)速可采用以下幾種方法。①改變磁極對(duì)數(shù)P它是通過(guò)改變定子繞組接線以改變磁極對(duì)數(shù)來(lái)調(diào)速的。②改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速常用的是降低定子電壓調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速、繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速或串級(jí)調(diào)速等。③變頻調(diào)速變頻調(diào)速是平滑改變定子供電電壓頻率而使轉(zhuǎn)速平滑變化的調(diào)速方法，這是交流電動(dòng)機(jī)的一種理想調(diào)速方法。電機(jī)從高速到低速其轉(zhuǎn)差率都很小，因而變頻調(diào)速的效率和功率因數(shù)都很高。

4.2三相交流電機(jī)變頻調(diào)速原理在實(shí)際調(diào)速時(shí)，只改變頻率是不夠的，現(xiàn)在來(lái)看一下變頻時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性的變化情況，由電機(jī)學(xué)知：式中E1—感應(yīng)電勢(shì)；

Kr1—基波繞組系數(shù)；

N1—定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)；

Φm—每極氣隙磁通量。當(dāng)略去定子阻抗壓降時(shí)，定子相電壓U1為4.2.1變頻調(diào)速要保持磁通不變可以看出，Φm減小導(dǎo)致電機(jī)允許輸出轉(zhuǎn)矩T下降，則電機(jī)利用率下降，電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩也將降低，嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)生負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過(guò)最大轉(zhuǎn)矩，電機(jī)就帶不動(dòng)了，即所謂堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象。又當(dāng)電壓U1不變，減小f1時(shí)，Φm上升會(huì)造成磁路飽合，激磁電流會(huì)上升，鐵心過(guò)熱，功率因數(shù)下降，電機(jī)帶負(fù)載能力降低。故在調(diào)頻調(diào)速中，要求在變頻的同時(shí)改變定子電壓U1，以維持Φm接近不變，由U1，f1不同的相互關(guān)系,而得出不同的變頻調(diào)速方式、不同的調(diào)速機(jī)械特性。由式可見(jiàn)，定子電壓不變時(shí)，隨f1的上升，氣隙磁通Φm將減小。又從轉(zhuǎn)矩公式式中CT—轉(zhuǎn)矩常數(shù)；

I2—折算到定子上的轉(zhuǎn)子電流；

cosφ2

—轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)。4.2.1變頻調(diào)速要保持磁通不變定子感應(yīng)電勢(shì)平衡方程式為E=4.44f1W1K1Ф電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩關(guān)系變頻調(diào)速時(shí)，必須根據(jù)不同的要求，在調(diào)節(jié)頻率的同時(shí)，也要改變定子的電勢(shì)E值，以維持氣隙磁通Ф不變。這就是恒定電勢(shì)頻率比的調(diào)速方式，即

=常數(shù)但定子電勢(shì)E是很難控制的，也不便測(cè)量出來(lái)。頻率較高時(shí)，定子繞組上的阻抗壓降可以忽略，即可認(rèn)為定子電壓U1≈E，即=常數(shù)，此方式稱為恒壓頻比控制方式。4.2.2變頻調(diào)速的控制方式

4.2.3基頻以上和基頻以下的調(diào)速要保持磁通恒定，在改變頻率的同時(shí)，必須相應(yīng)改變電機(jī)的端電壓，即改變電壓改變頻率（VariableVoltageVariableFrequency,VVVF），讓U/F為一定值，這稱為恒壓頻比的變頻調(diào)速。把電機(jī)的額定頻率稱為基頻，變頻調(diào)速可以在基頻以下或以上進(jìn)行，它們的特性不一樣。（1）基頻以上調(diào)速當(dāng)在額定頻率以上進(jìn)行調(diào)速時(shí)，頻率可以從基頻fn向上升，但相電壓不能增加得比額定電壓高，最多只能保持額定電壓，(為什么？）輸出功率基本不變，所以基頻以上的調(diào)速稱為恒功率調(diào)速。4.2.3基頻以上和基頻以下的調(diào)速（2）基頻以下調(diào)速當(dāng)額定頻率以下調(diào)速時(shí)，可以按照，頻率減小時(shí)，相應(yīng)的減小相電壓，磁通量基本恒定。如果電動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下都具有額定電流，電動(dòng)機(jī)在溫升允許的條件下長(zhǎng)期運(yùn)行，這時(shí)的轉(zhuǎn)矩基本隨著磁通量變化，所以基頻以下的調(diào)速稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。4.2.3基頻以上和基頻以下的調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制特征4.2.3基頻以上和基頻以下的調(diào)速4.3變頻器工作原理4.3.1變頻器的結(jié)構(gòu)組成(1)變頻器的組成框圖 變頻器是將恒壓恒頻的交流電源轉(zhuǎn)換成頻率和電壓都連續(xù)可調(diào)的三相交流電源的裝置。通常先將頻率和電壓固定的交流電源整流成直流電，然后再把直流電逆變成三相交流電源?！麟娐窞V波電路逆變電路M控制電路交流直流直流交流電源電動(dòng)機(jī)制動(dòng)電路制動(dòng)電阻直流(1)變頻器的組成框圖幾個(gè)名詞說(shuō)明：整流：交流——直流濾波：直流消除紋波斬波：直流——直流逆變：直流——交流4.3.1變頻器的結(jié)構(gòu)組成(2)變頻器主回路整流電路通常用二極管或晶閘管構(gòu)成的橋式電路組成，將交流電源變成直流電。濾波電路一般用電容或電感進(jìn)行濾波，用電容濾波構(gòu)成電壓源型變頻器，用電感濾波構(gòu)成電流源型變頻器。逆變電路一般用大功率的晶體管構(gòu)成，將直流電轉(zhuǎn)換成電壓和頻率均可連續(xù)變化的交流電供給電動(dòng)機(jī)。制動(dòng)電路及制動(dòng)電阻：外接制動(dòng)電阻，消耗過(guò)多的回饋能量，保持直流母線電壓不超過(guò)最大值。整個(gè)變頻器的主回路如圖4.3.1變頻器的結(jié)構(gòu)組成(2)變頻器的主回路以上電路存在的問(wèn)題？電容直接接到整流橋后可能會(huì)發(fā)生什么情況？一個(gè)電容接到整流橋后可能會(huì)發(fā)生什么情況？4.3.1變頻器的結(jié)構(gòu)組成(2)變頻器的主回路整流橋模塊4.3.1變頻器的結(jié)構(gòu)組成(2)變頻器的主回路逆變橋使用的器件大功率晶體管（GTR）絕緣門(mén)極晶體管（IGBT）GTR模塊（單橋）單管IGBT單橋IGBT模塊全橋IGBT模塊4.3.1變頻器的結(jié)構(gòu)組成(2)變頻器的主回路逆變橋使用的器件IPM模塊（智能功率模塊）PIM模塊（功率集成模塊）4.3.1變頻器的結(jié)構(gòu)組成(3)變頻器的控制回路控制回路：對(duì)主回路進(jìn)行控制，主要根據(jù)輸入命令，控制逆變電路的晶體管的導(dǎo)通時(shí)間、導(dǎo)通順序，從而讓變頻器輸出頻率和電壓均連續(xù)可變的交流電。 變頻器的控制命令可以從變頻器面板鍵盤(pán)輸入，實(shí)現(xiàn)就地控制，也可從變頻器的外接控制端口輸入，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。在數(shù)控機(jī)床上，由數(shù)控系統(tǒng)輸出0-10V的速度信號(hào)及電機(jī)的正反轉(zhuǎn)信號(hào)。幾種控制命令的輸入形式：4.3.1變頻器的結(jié)構(gòu)組成變頻器端子實(shí)物輸入單相或三相電源外接制動(dòng)電阻變頻器的輸出，接到電動(dòng)機(jī)外接信號(hào)的控制端子4.3.1變頻器的結(jié)構(gòu)組成(4)變頻器實(shí)物

4.3.1變頻器的結(jié)構(gòu)組成4.3.2逆變器的工作原理(1)單相逆變電路什么是交流電？大小和方向隨時(shí)間呈周期性變化的電流或電壓看如下電路圖

當(dāng)S1、S4兩個(gè)開(kāi)關(guān)閉合，S2、S3兩個(gè)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，直流電流過(guò)負(fù)載是從a到b；當(dāng)S1、S4兩個(gè)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，S2、S3兩個(gè)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，直流電流過(guò)負(fù)載是從b到a。

可見(jiàn)在負(fù)載上得到了交變的電流(1)單相逆變電路當(dāng)控制S1-S4四個(gè)開(kāi)關(guān)閉合或斷開(kāi)的時(shí)間時(shí)，負(fù)載上形成的波形如圖

當(dāng)S1-S4四個(gè)開(kāi)關(guān)通斷的頻率越快，得到的交流電的頻率越高，如圖中上方的波形；當(dāng)四個(gè)開(kāi)關(guān)通斷頻率越慢，得到的交流電的頻率越低。先前開(kāi)關(guān)的通斷順序?yàn)椋篠1、S4先閉合，S2、S3后閉合，如果S2、S3先閉合，S1、S4后閉合，會(huì)得到怎樣的交流電？4.3.2逆變器的工作原理(2)三相逆變電路 與單相逆變橋相似，再增加兩個(gè)開(kāi)關(guān)，控制S1-S6六個(gè)開(kāi)關(guān)的通斷順序及時(shí)間，即可將直流電源變成電壓和頻率連續(xù)可調(diào)的三相交流電。

在實(shí)際中，為了讓S1-S6六個(gè)開(kāi)關(guān)的通斷的頻率更快，一般用GTO、IGBT等晶體管4.3.2逆變器的工作原理4.3.3恒壓頻比的變頻調(diào)速變頻器在變頻調(diào)速時(shí)重要的是變壓變頻（VariableVoltageVariableFrequency,VVVF），保持電動(dòng)機(jī)的磁通量為一定值。怎么能實(shí)現(xiàn)呢？有以下方法：脈沖寬度調(diào)制PWM（PulseWidthModulation,PWM）正弦波脈沖寬度調(diào)制SPWM（SinusoidalPWM）(1)理論基礎(chǔ)在控制理論中有一個(gè)重要結(jié)論，沖量（窄脈沖的面積）相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。這是PWM控制的重要理論基礎(chǔ)。圖中面積相等的不同形狀的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上（如電感負(fù)載、電容負(fù)載），他們的效果基本相同。4.3.3恒壓頻比的變頻調(diào)速(2)脈沖寬度調(diào)制用一系列等幅等寬的脈沖序列來(lái)獲得不同頻率不同電壓若整流后的電壓為Us，經(jīng)PWM后，輸出的電壓

圖a中的是圖b中的兩倍，而相同。由上可見(jiàn)：圖a中的電壓是圖b中的1/2；圖a中的頻率是圖b中的1/2。4.3.3恒壓頻比的變頻調(diào)速(3)正弦波脈沖寬度調(diào)制（SPWM）將一個(gè)正弦波電壓分為N等份，并把正弦曲線每一等份所包圍的面積都用一個(gè)與其面積相等的等幅矩形脈沖來(lái)代替，脈沖的寬度與正弦波的大小成正比，這樣就得到寬度按正弦變化規(guī)律變化的脈沖序列，簡(jiǎn)稱為SPWM波

按照V/F控制方式的變頻器輸出的電壓波形是一系列的矩形波，并不是標(biāo)準(zhǔn)的三相正弦波交流電，特別在低頻時(shí)，存在諧波損耗，轉(zhuǎn)矩會(huì)出現(xiàn)脈動(dòng)，低頻時(shí)轉(zhuǎn)矩輸出會(huì)減小，調(diào)速范圍會(huì)受到限制。Ou>Ou>4.3.3恒壓頻比的變頻調(diào)速4.3.4矢量控制方式的變頻調(diào)速依照直流電動(dòng)機(jī)，在理論上將定子側(cè)電流分解成建立磁場(chǎng)的勵(lì)磁分量和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩分量?jī)蓚€(gè)正交矢量來(lái)處理，進(jìn)行分別控制。用這種控制方式的變頻器可以讓交流電動(dòng)機(jī)獲得與直流調(diào)速類(lèi)似或更加優(yōu)越的性能?？梢蕴岣叩皖l時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩。行業(yè)榜樣何波何波，第十五屆“中華技能大獎(jiǎng)”獲得者，曾獲得全國(guó)技術(shù)能手、天府工匠、四川工匠、成都市勞動(dòng)模范、中央企業(yè)青年崗位能手、中國(guó)電科技術(shù)能手、中國(guó)電科青年崗位能手等榮譽(yù)稱號(hào)。他是國(guó)家級(jí)技能大師工作室?guī)ь^人、四川省示范勞模創(chuàng)新工作室?guī)ь^人，享受?chē)?guó)務(wù)院政府特殊津貼。何波秉承“獻(xiàn)身國(guó)防、追求卓越”的堅(jiān)定信念，始終堅(jiān)守在電子裝備的科研生產(chǎn)一線，刻苦鉆研，用實(shí)力和魄力肩挑電子裝備研制重?fù)?dān)，成為我國(guó)精密數(shù)控加工領(lǐng)域知名的專家型技能人才。他憑借精湛的技藝，攻克多個(gè)國(guó)家重點(diǎn)型號(hào)研制中的精密制造技術(shù)難題，多次實(shí)現(xiàn)電子裝備的跨代發(fā)展。多年來(lái)，他完成技術(shù)創(chuàng)新成果280余項(xiàng)，獲得國(guó)家專利10項(xiàng)，發(fā)表技術(shù)論文2篇，撰寫(xiě)技術(shù)規(guī)范8篇，累計(jì)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益4500萬(wàn)元，培養(yǎng)了一大批高技能人才，為我國(guó)新一代電子裝備研制和技能人才培養(yǎng)做出了突出貢獻(xiàn)。4.4變頻器的應(yīng)用4.4.1變頻器的類(lèi)型（1）根據(jù)變流環(huán)節(jié)分類(lèi)交-直-交變頻器交-直-交變頻器是先將頻率固定的交流電整流成直流電，再把直流電逆變成頻率可變的交流電。頻率變化不受限制。大多數(shù)變頻器屬于此類(lèi)。交-交變頻器把頻率固定的交流電直接變換成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電。因只需一次電能轉(zhuǎn)換，效率高，工作可靠，但是頻率的變化范圍有限。（最高頻率小于電網(wǎng)頻率的1/2）該類(lèi)變頻器只在低轉(zhuǎn)速、大容量的系統(tǒng)，如軋鋼機(jī)、水泥回轉(zhuǎn)窯等場(chǎng)合使用。（2）根據(jù)直流電路的濾波方式分類(lèi)電壓型變頻器在逆變器前使用大電容來(lái)緩沖無(wú)功功率，直流電壓波形比較平直，相當(dāng)于一個(gè)理想情況下的內(nèi)阻抗為零的恒壓源。對(duì)負(fù)載電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，變頻器是一個(gè)交流電源，在不超過(guò)容量的情況下，可以驅(qū)動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行。電流型變頻器在逆變器前使用大電感來(lái)緩沖無(wú)功功率，直流電流波形比較平直；其突出特點(diǎn)是容易實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)，調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。適用于頻繁急加速的大容量電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)。4.4.1變頻器的類(lèi)型（3）根據(jù)控制方式分類(lèi)V/F控制變壓變頻，使電動(dòng)機(jī)的磁通保持恒定。多用于通用變頻器，如風(fēng)機(jī)和泵類(lèi)機(jī)械的節(jié)能運(yùn)行、生產(chǎn)流水線的傳送控制和空調(diào)等家用電器。（直流變頻空調(diào)是怎么回事？）特點(diǎn)：a.最簡(jiǎn)單的一種控制方式，不用選擇電動(dòng)機(jī)，通用性優(yōu)良；b.與其他控制方式相比，在低速區(qū)內(nèi)電壓調(diào)整困難，故調(diào)速范圍窄，通常在1：10左右的調(diào)速范圍內(nèi)使用；c.急加速、減速或負(fù)載過(guò)大時(shí)，抑制過(guò)電流能力有限；d.不能精密控制電動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度，不適合用于同步運(yùn)轉(zhuǎn)場(chǎng)合。4.4.1變頻器的類(lèi)型（3）根據(jù)控制方式分類(lèi)矢量控制使交流異步電動(dòng)機(jī)具有與直流電動(dòng)機(jī)相同的控制性能。特點(diǎn)：需要使用電動(dòng)機(jī)參數(shù)，一般用做專用變頻器；調(diào)速范圍在1：100以上；速度響應(yīng)性極高，適合于急加速、減速運(yùn)轉(zhuǎn)和連續(xù)四象限運(yùn)轉(zhuǎn)，能適用于任何場(chǎng)合。直接轉(zhuǎn)矩控制直接轉(zhuǎn)矩控制（DirectTorqueControl，DTC）變頻調(diào)速，是繼矢量控制技術(shù)之后又一新型的高效變頻調(diào)速技術(shù)。它不是控制電壓、電流等，而是把轉(zhuǎn)矩作為被控制變量。4.4.1變頻器的類(lèi)型（4）根據(jù)輸入電源的相數(shù)分類(lèi)單相變頻器變頻器輸入端為單相交流電，輸出端為三相交流電。適用于家用電器和小容量的場(chǎng)合。三相變頻器變頻器的輸入端和輸出端均為三相交流電，絕大多數(shù)變頻器都是這種三進(jìn)/三出型。4.4.1變頻器的類(lèi)型4.4.2變頻器的主要技術(shù)參數(shù)（1）輸入側(cè)額定工作電壓：給變頻器供電的額定工作電壓，各國(guó)家不完全一樣。中國(guó)是220V/單相/50HZ或380V/3相/50HZ電壓允許波動(dòng)：限制變頻器的最高和最低工作電壓，避免損壞變頻器，當(dāng)電壓超過(guò)最高值時(shí)變頻器并沒(méi)有保護(hù)能力頻率波動(dòng)范圍：50/60Hz±5％（2）輸出側(cè)額定電壓：因?yàn)樽冾l器的輸出電壓是隨頻率的變化而變化的，所以規(guī)定變頻器的最大輸出電壓為額定輸出電壓。額定電流：允許長(zhǎng)時(shí)間通過(guò)的最大電流，是用戶在選擇變頻器容量的主要依據(jù)。額定容量：由額定輸出電壓和額定輸出電流的乘積決定。配用電動(dòng)機(jī)容量：指在帶動(dòng)連續(xù)不變負(fù)載的情況下，能夠配用的最大電動(dòng)機(jī)容量。輸出頻率范圍：輸出頻率的調(diào)節(jié)范圍。頻率精度：輸出頻率的準(zhǔn)確度（相對(duì)于設(shè)定頻率）頻率分辯率：指給定運(yùn)行頻率的最小改變量（3）防護(hù)等級(jí)IPXX4.4.2變頻器的主要技術(shù)參數(shù)變頻器銘牌實(shí)例4.4.2變頻器的主要技術(shù)參數(shù)4.4.3變頻器的選用變頻器的選用主要包括種類(lèi)選擇和容量選擇兩大方面（1）變頻器種類(lèi)選擇通用型變頻器：一般的U/f控制方式的變頻器，實(shí)現(xiàn)一般性能的調(diào)速，成本較低，使用較為廣泛。高性能變頻器：采取矢量控制方式或直接轉(zhuǎn)矩控制方式，實(shí)現(xiàn)高性能的調(diào)速。用于對(duì)調(diào)速性能要求高的場(chǎng)合。專用變頻器：專門(mén)針對(duì)某種類(lèi)型的機(jī)械而設(shè)計(jì)的變頻器，如風(fēng)機(jī)、泵用變頻器，電梯專用變頻器，起重機(jī)械專用變頻器，張力控制專用變頻器等。（還有伺服型、高壓型）（2）容量選擇歸根到底是選擇其額定電流，總的原則是變頻器的額定電流一定要大于拖動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的最大電流?？紤]以下情況：變頻器是驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)還是多臺(tái)？電動(dòng)機(jī)是直接在額定電壓、額定頻率下直接啟動(dòng)，還是軟啟動(dòng)。驅(qū)動(dòng)多個(gè)電動(dòng)機(jī)時(shí)，是同時(shí)啟動(dòng)還是分別啟動(dòng)。大多數(shù)情況下使用變頻驅(qū)動(dòng)單一的電動(dòng)機(jī)，并且是軟啟動(dòng)，這時(shí)候變頻器的額定電流選擇為電動(dòng)機(jī)額定電流的1.05-1.1倍。當(dāng)驅(qū)動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，多數(shù)情況下也是分別單獨(dú)進(jìn)行軟啟動(dòng)，這時(shí)候變頻器額定電流選擇為多個(gè)電動(dòng)機(jī)中最大電動(dòng)機(jī)額定電流的1.05-1.1倍。4.4.3變頻器的選用（3）其他方面的考慮工作電壓、使用環(huán)境變頻器配件的選擇對(duì)于變頻器的選配件選配，必須要把握以下幾個(gè)原則：A.以下情況要選用交流輸入電抗器、直流電抗器民用場(chǎng)合，如：賓館中央空調(diào)、電機(jī)功率大于55KW以上；電網(wǎng)品質(zhì)惡劣或容量偏小的場(chǎng)合；如不選用可能會(huì)造成干擾、三相電流偏差大，變頻器頻繁停機(jī)。B.以下情況要選用交流輸出電抗器變頻器到電機(jī)線路超過(guò)100米（一般原則）。C.以下情況一般要選用制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻提升負(fù)載；頻繁快速加減速；大慣量（自由停車(chē)需要1min以上，恒速運(yùn)行電流小于加速電流的設(shè)備）。4.4.3變頻器的選用變頻器選用實(shí)例現(xiàn)場(chǎng)主軸電機(jī)的銘牌，選用一臺(tái)變頻器4.4.3變頻器的選用4.4.4西門(mén)子G110變頻器介紹（1）變頻器的方框圖（2）電源及電動(dòng)機(jī)接線端子4.4.4西門(mén)子G110變頻器介紹（3）控制端子4.4.4西門(mén)子G110變頻器介紹（4）調(diào)試參數(shù)設(shè)置修改權(quán)限基本參數(shù)設(shè)置（電機(jī)的電壓、電流、頻率等額定參數(shù)）命令信號(hào)源的選擇（變頻器的面板控制還是端子控制）各端口功能的設(shè)置4.4.4西門(mén)子G110變頻器介紹案例1用一個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制正反轉(zhuǎn)，一個(gè)電位器給定速度信號(hào)，設(shè)計(jì)一個(gè)變頻調(diào)速系統(tǒng)。4.4.5變頻器典型應(yīng)用實(shí)例案例2用三個(gè)按鈕分別控制交流電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止，一個(gè)電位器給定速度信號(hào)，設(shè)計(jì)一個(gè)變頻調(diào)速系統(tǒng)。4.4.5變頻器典型應(yīng)用實(shí)例案例3用三個(gè)按鈕分別控制交流電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止，用PLC作控制器，（一個(gè)電位器作速度給定信號(hào)或PLC輸出速度給定信號(hào)），設(shè)計(jì)一個(gè)變頻調(diào)速系統(tǒng)。4.4.5變頻器典型應(yīng)用實(shí)例案例4：變頻器在數(shù)控機(jī)床主軸的案例4.4.5變頻器典型應(yīng)用實(shí)例行業(yè)榜樣沈玉軍2016年畢業(yè)于四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護(hù)專業(yè)，現(xiàn)就職于成飛集團(tuán)，維修電工高級(jí)技師?！暗诹鶎盟拇ㄊ÷毠ぢ殬I(yè)技能大賽數(shù)控裝調(diào)與維修競(jìng)賽”第一名、“2017年成都市青羊區(qū)百萬(wàn)職工技能大賽維修電工競(jìng)賽“第一名。獲“四川工匠”、“四川省五一勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)隆薄ⅰ八拇ㄊ〖夹g(shù)能手”和“成都市技術(shù)能手”等榮譽(yù)。項(xiàng)目5

數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成認(rèn)識(shí)5.1進(jìn)給伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成5.2進(jìn)給伺服系統(tǒng)的基本要求5.3進(jìn)給伺服系統(tǒng)的配置方案5.1進(jìn)給伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成（1）概述伺服系統(tǒng)（ServoSystem）是自動(dòng)控制系統(tǒng)的一類(lèi)，它的輸出量能夠以一定準(zhǔn)確度跟隨輸入量的變化而變化，也稱隨動(dòng)系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)是指以機(jī)床移動(dòng)部件的位置和速度作為控制量的自動(dòng)控制系統(tǒng)。它的根本任務(wù)是實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)給定指令的準(zhǔn)確跟蹤，即實(shí)現(xiàn)輸出變量的某種狀態(tài)能夠自動(dòng)、連續(xù)、精確地復(fù)現(xiàn)輸入指令信號(hào)的變化規(guī)律。

驅(qū)動(dòng)各加工坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置稱為進(jìn)給伺服系統(tǒng)。它包括機(jī)械傳動(dòng)部件和產(chǎn)生主動(dòng)力矩以及控制其運(yùn)動(dòng)的各種驅(qū)動(dòng)裝置。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)是一種精密的位置跟蹤與定位系統(tǒng)，是以位置為被控變量的自動(dòng)控制系統(tǒng)5.1進(jìn)給伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)（FeedServoSystem）是數(shù)控裝置與機(jī)床本體間電傳動(dòng)聯(lián)系的環(huán)節(jié)，也是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部分。它用于接收數(shù)控裝置插補(bǔ)器發(fā)出的進(jìn)給脈沖或進(jìn)給位移量信息，經(jīng)過(guò)一定的信號(hào)轉(zhuǎn)換和電壓、功率放大，由伺服電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，最后轉(zhuǎn)化為機(jī)床工作臺(tái)相對(duì)于刀具的直線位移或回轉(zhuǎn)位移。在數(shù)控機(jī)床中，伺服是指有關(guān)的傳動(dòng)或運(yùn)動(dòng)參數(shù)均嚴(yán)格按照數(shù)控裝置的控制指令實(shí)現(xiàn)，這些參數(shù)主要包括運(yùn)動(dòng)的速度、運(yùn)動(dòng)的方向和運(yùn)動(dòng)的起停位置等。數(shù)控機(jī)床的性能在很大程度上取決于進(jìn)給伺服系統(tǒng)的性能。5.1進(jìn)給伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成（2）位置、速度、電流三閉環(huán)結(jié)構(gòu)5.1進(jìn)給伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成5.2進(jìn)給伺服系統(tǒng)的基本要求（1）穩(wěn)定性好： 穩(wěn)定是指系統(tǒng)在給定輸入或外界干擾作用下，能在短暫的調(diào)節(jié)過(guò)程后，達(dá)到新的或者恢復(fù)到原來(lái)的平衡狀態(tài)。通常要求承受額定力矩變化時(shí)，靜態(tài)速降小于5%，動(dòng)態(tài)速降小于10%。當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，輸出速度應(yīng)基本不變。即△n盡可能?。划?dāng)負(fù)載突變時(shí)，要求速度的恢復(fù)時(shí)間短且無(wú)振蕩。即△t盡可能短；直接影響數(shù)控加工的精度和表面粗糙度。tn△t△n(2)精度高伺服系統(tǒng)的精度是指輸出量能復(fù)現(xiàn)輸入量的精確程度。包括定位精度和輪廓加工精度。

靜態(tài)：要求定位精度和重復(fù)定位精度要高，即定位誤差和重復(fù)定位誤差要小。(以保證尺寸精度)

動(dòng)態(tài)：要求跟隨精度高，即跟隨誤差要小，這是動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。(以保證輪廓精度)現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的位移精度一般為0.01~0.001㎜，甚至可高達(dá)0.1μm，以保證加工質(zhì)量的一致性，保證復(fù)雜曲線、曲面零件的加工精度。另外，要求靈敏度高，有足夠高的分辨率。5.2進(jìn)給伺服系統(tǒng)的基本要求（3）響應(yīng)速度快且無(wú)超調(diào)要求有良好的快速響應(yīng)特性，即要求跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快。伺服系統(tǒng)處于頻繁地啟動(dòng)、制動(dòng)、加速、減速等動(dòng)態(tài)過(guò)程中，為了提高生產(chǎn)率和保證加工質(zhì)量，則要求加、減速度足夠大，以縮短過(guò)渡過(guò)程時(shí)間。通常要求從0→Nmax（Nmax→0),其時(shí)間應(yīng)小200ms，且不能有超調(diào)，否則對(duì)機(jī)械部件不利，有害于加工質(zhì)量。當(dāng)負(fù)載突變時(shí)，過(guò)渡過(guò)程前沿要陡，恢復(fù)時(shí)間要短，且無(wú)振蕩。這樣才能得到光滑的加工表面。tntp5.2進(jìn)給伺服系統(tǒng)的基本要求（4）調(diào)速范圍寬調(diào)速范圍是指最高進(jìn)給速度和最低進(jìn)給速度之比。由于加工所用刀具、被加工零件材質(zhì)以及零件加工要求的變化范圍很廣，為了保證在所有加工情況下都能得到最佳的切削條件和加工質(zhì)量，要求進(jìn)給速度能在很大的范圍內(nèi)變化，即有很大的調(diào)速范圍。目前最先進(jìn)水平是在脈沖當(dāng)量或最小設(shè)定單位為1μm的情況下，進(jìn)給速度能在0～240m／min的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。一般數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給速度能在0～240m／min的范圍之內(nèi)連續(xù)可調(diào)并能滿足加工要求。在這一調(diào)速范圍內(nèi)，要求速度均勻、穩(wěn)定，低速時(shí)無(wú)爬行。還要求在零速時(shí)伺服電機(jī)處于電磁鎖住狀態(tài)，以保證定位精度不變。5.2進(jìn)給伺服系統(tǒng)的基本要求（5）低速大轉(zhuǎn)矩機(jī)床加工，大多是低速時(shí)進(jìn)行切削，即在低速時(shí)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)要有大的轉(zhuǎn)矩輸出。

（6）可逆運(yùn)行綜上所述：對(duì)伺服系統(tǒng)的要求包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性兩方面；對(duì)高精度的數(shù)控機(jī)床，對(duì)其動(dòng)態(tài)性能的要求更嚴(yán)。5.2進(jìn)給伺服系統(tǒng)的基本要求5.3進(jìn)給伺服系統(tǒng)配置方案方案1：開(kāi)環(huán)進(jìn)給伺服方案（1）設(shè)備配置：步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器+步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器步進(jìn)電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件CNC數(shù)控系統(tǒng)方案1：開(kāi)環(huán)進(jìn)給伺服方案（2）特點(diǎn)：

該方案沒(méi)有位置反饋檢測(cè)裝置，構(gòu)成開(kāi)環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)，因執(zhí)行電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)，也稱為步進(jìn)伺服系統(tǒng)。步進(jìn)電機(jī)步距誤差，齒輪副、絲杠螺母副等的傳動(dòng)誤差都會(huì)反映在零件上，影響零件的精度。機(jī)床運(yùn)動(dòng)精度主要取決于步進(jìn)電機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能和精度。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、維修簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉。（3）應(yīng)用

在精度和速度要求不高、驅(qū)動(dòng)力矩不大的場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用，一般用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。5.3進(jìn)給伺服系統(tǒng)配置方案方案2：半閉環(huán)進(jìn)給伺服方案（1）設(shè)備配置：伺服驅(qū)動(dòng)器+伺服電機(jī)CNC數(shù)控系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)器編碼器反饋信號(hào)-電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件5.3進(jìn)給伺服系統(tǒng)配置方案4、數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)配置方案方案2：半閉環(huán)進(jìn)給伺服方案（2）特點(diǎn)：

利用伺服電機(jī)自帶的編碼器作位置和速度檢測(cè)，構(gòu)成半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)。在半閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括或只