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1、直流電機及調(diào)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(jīng)線圈ab、cd，到負電刷B流出。根據(jù)電磁力定律，在載流導(dǎo)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(dǎo)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(zhuǎn)子將逆時針旋轉(zhuǎn)即圖中S的方向。直流電機工作原理 n 隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，線圈邊位置互換，這時要使轉(zhuǎn)子連續(xù)轉(zhuǎn)動則應(yīng)使線圈邊中的電流方向也加以改變要進行換向。由于換向器與靜止電刷的相互配合作
2、用，線圈不論轉(zhuǎn)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(jīng)電刷經(jīng)N極下導(dǎo)體流入，再沿S極導(dǎo)體經(jīng)電刷B流出。因而電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩的方向始終保持不變，使電機沿逆時針方向連續(xù)轉(zhuǎn)動。n 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 永磁式直流伺服電機結(jié)構(gòu) n直流伺服電機構(gòu)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_1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。Ia 直流電機的基本方程_1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_1動態(tài)方程 n
3、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_2電流 直流電機的調(diào)速原理電壓調(diào)速 直流電機的速度控制原理_1機械特性方程的推導(dǎo)Ia 直流電機的基本特性_1理想轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速降Ia n K值的大小反映了什么？n KM 也被稱為轉(zhuǎn)速降n，其物理意義是負栽對轉(zhuǎn)速的影響機械特性曲線 直流伺服電機的基本特性_2啟動電壓啟動電壓的物理意義？啟動特性曲線 電機調(diào)速基本概念恒功率調(diào)速nM nP 電機調(diào)速基本概念恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速nM nP 電機調(diào)速基本概念調(diào)速范圍額定轉(zhuǎn)速在額定電壓，額定負載條件下（電機銘牌上所給出的數(shù)據(jù)） 電機調(diào)速基本概念調(diào)速范圍靜差度額定轉(zhuǎn)速在額定電壓，額定負載條件下（電機銘
4、牌上所給出的數(shù)據(jù)） 電機調(diào)速基本概念調(diào)速范圍靜差度由靜差度許可值求調(diào)速范圍額定轉(zhuǎn)速在額定電壓，額定負載條件下（電機銘牌上所給出的數(shù)據(jù)） 直流電機的基本特性_1理想轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速降IaIa n普通直流電機的銘牌數(shù)據(jù)n額定工作轉(zhuǎn)速n額定工作轉(zhuǎn)矩n額定工作電壓n額定工作電流 n電機線圈直流內(nèi)阻 電機調(diào)速基本概念理想轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速降Ia 直流電機的控制方法單片機工業(yè)PC可編程控制器 電機調(diào)速系統(tǒng)的作用 直流電機調(diào)速系統(tǒng)n開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)電機調(diào)速系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)_1控制驅(qū)動電機機械速度控制 直流電機調(diào)速系統(tǒng)n速度負反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)（半閉環(huán)）電機調(diào)速系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)_2控制驅(qū)動電機機械測量速度控制 直流伺服電機控制系統(tǒng)n速度
5、負反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)速度負反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)電機調(diào)速系統(tǒng)實例_1 (A)控制驅(qū)動電源電源電機 直流電機調(diào)速系統(tǒng)n速度負反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)（閉環(huán)）電機調(diào)速系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)_3控制驅(qū)動電機機械測量速度控制 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(jié)構(gòu)n位置速度雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)電機調(diào)速系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)_4控制1控制2驅(qū)動測量1電機機械測量2位置控制 電機調(diào)速系統(tǒng)實例_2驅(qū)動系統(tǒng)伺服電機CNC系統(tǒng) 機床本體傳感器CNC中的伺服系統(tǒng) 系統(tǒng)實例數(shù)控系統(tǒng)+驅(qū)動單元+伺服電機 系統(tǒng)實例 設(shè)計條件n最大縱向進給力n工作臺質(zhì)量n工件等質(zhì)量n定位精度n導(dǎo)軌形式及材料伺服系統(tǒng)設(shè)計實例_1設(shè)計條件轉(zhuǎn)化成分析條件n
6、？n？n？n？n？ 伺服系統(tǒng)設(shè)計實例_分析1驅(qū)動單元數(shù)學(xué)模型電機單元數(shù)學(xué)模型機械單元數(shù)學(xué)模型目標運動信號 伺服系統(tǒng)設(shè)計實例_分析2驅(qū)動單元數(shù)學(xué)模型電機單元數(shù)學(xué)模型機械單元數(shù)學(xué)模型目標運動信號 伺服系統(tǒng)設(shè)計實例_分析3驅(qū)動單元數(shù)學(xué)模型電機單元數(shù)學(xué)模型機械單元數(shù)學(xué)模型目標運動信號輸入輸出輸入輸出輸入 輸出信號 電機調(diào)速系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)形式 直流伺服電機控制系統(tǒng)n速度負反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)速度負反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)電機調(diào)速系統(tǒng)實例_1 (A)控制驅(qū)動電源電源電機 直流伺服電機控制系統(tǒng)n速度負反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)電機調(diào)速系統(tǒng)實例_1 (B) 直流伺服電機控制系統(tǒng)n速度負反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)電機調(diào)速系統(tǒng)
7、實例_1 (C) 電機調(diào)速系統(tǒng)實例_1 (D)控制驅(qū)動電源電源 電機 電機調(diào)速系統(tǒng)實例_1 (E)控制驅(qū)動電源電源 電機 電機調(diào)速系統(tǒng)實例_1 (F)驅(qū)動電源電源 電機控制 電機調(diào)速系統(tǒng)實例_1 (G) 控制 電機調(diào)速系統(tǒng)實例_1 (H) 控制位置控制實現(xiàn)原理 電機調(diào)速系統(tǒng)實例_1 總結(jié) 直流伺服電機調(diào)速驅(qū)動單元結(jié)構(gòu)實例 直流伺服電機調(diào)速驅(qū)動單元結(jié)構(gòu)實例速度指令測速電機電機 直流伺服電機調(diào)速驅(qū)動單元結(jié)構(gòu)實例速度指令測速電機速度單元電機 直流伺服電機調(diào)速驅(qū)動單元結(jié)構(gòu)實例速度環(huán)速度指令測速電機電機 直流伺服電機調(diào)速驅(qū)動單元結(jié)構(gòu)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(diào)速驅(qū)動單
8、元結(jié)構(gòu)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(shè)計也要分步驟進行，首先要根據(jù)被控對象運動的特點，選擇系統(tǒng)的執(zhí)行電機和相應(yīng)的機械傳動機構(gòu)；接著可以選擇或設(shè)計驅(qū)動執(zhí)行電機的功率放大裝置；再根據(jù)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(shè)計具體的線路參數(shù)。然后根據(jù)已確定的執(zhí)行電機、功率放大裝置和檢測整置，設(shè)計前置放大器、信號轉(zhuǎn)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(shè)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(shù)學(xué)模型n 經(jīng)過系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計，系統(tǒng)主回路各部分均己確定。但穩(wěn)態(tài)設(shè)計依據(jù)的主要是系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標，因此所構(gòu)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(shè)汁作準備，需要對穩(wěn)態(tài)設(shè)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(shù)學(xué)模型，稱之為原始系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 直流電機轉(zhuǎn)速負反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)分析 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型 電機建模 換流裝置建模 放大器建模 測量傳感器建模 系統(tǒng)綜合建模 閉環(huán)系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)比較 開環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)方程 閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)方程 系統(tǒng)性能改善的分析式 系統(tǒng)性能改善的分析式 系統(tǒng)性能改善的分析式
《直流電機調(diào)速》PPT課件
