自动机床的运行和控制体系5.ppt

步进电机的选用输出转距 通常取负载转矩与最大静转矩的比值为TL Tjmax 0 3 0 5步距角 步距角与系统应匹配 即应满足脉冲频率应与系统要求的启动 连续运行频率匹配 转动惯量 应满足以下匹配条件式中 JM为步进电机的转动惯量 JL为负载转动惯量 脉冲频率 所选步进电机脉冲频率要满足负载要求 即 所选步进电机的空载运行频率fmax要高于其负载下的连续运行频率 所选步进电机的空载启动频率要高于负载下的启动频率 开环控制系统步进电机的计算和选用 7 3直流伺服电机与速度控制 直流伺服电机的结构主要包括三大部分 1 定子 定子磁极磁场由定子的磁极产生 根据产生磁场的方式 直流伺服电动机可分为永磁式和他励式 永磁式磁极由永磁材料制成 他励式磁极由冲压硅钢片叠压而成 外绕线圈通以直流电流便产生恒定磁场 2 转子 又称为电枢 由硅钢片叠压而成 表面嵌有线圈 通以直流电时 在定子磁场作用下产生带动负载旋转的电磁转矩 3 电刷与换向片 为使所产生的电磁转矩保持恒定方向 转子能沿固定方向均匀的连续旋转 电刷与外加直流电源相接 换向片与电枢导体相接 7 3直流伺服电机与速度控制 直流伺服系统 以直流伺服电机作为驱动元件的伺服系统 直流伺服系统的一般结构为三闭环 电流 速度 位置 控制 电枢电路的电势平衡方程感应电动势方程电机电磁转矩方程电机的机械特性方程 7 3直流伺服电机与速度控制 他励直流伺服电机机械特性方程的推导 式中 n 电机转速 r min U 电枢回路外加电压 V Ia 电枢回路电流 A Ra 电枢回路内阻 Rs 电枢回路串联调节电阻 气隙磁通量 wb Ce 反电势系数 Cm 转矩系数 直流电机的调速方法 1 调压恒转矩调速 改变电枢回路外加电压U 2 调磁恒功率调速 改变气隙磁通量 n T 3 改变电枢回路中串联调节电阻Rs 从而改变电枢回路电阻 Ra Rs 7 3直流伺服电机与速度控制 数控机床的电机要求既能正转 反转 又能快速制动 因此数控机床的伺服系统一般都是可逆系统 后两种方法不能满足数控机床的要求 因此 主要采用调整电枢电压的方法来调节直流伺服电机的转速 它的供电系统能灵活地控制直流电压的大小和方向 目前主要用晶闸管调速控制方式 即可控硅SCR 和晶体管脉宽调速控制方式 PWM 来提供可调的直流电源 直流电机的机械特性方程 7 3直流伺服电机与速度控制 晶闸管 即可控硅SCR 调速系统调速原理 通过对晶闸管触发角的控制来改变电机电枢电压 以达到调速的目的 晶体管脉宽调速 PWM 控制原理 通过脉宽调制器将直流电压转换成方波电压 通过对方波脉冲宽度的控制 改变电枢的平均电压 以达到调速的目的 7 3 1晶闸管调速控制方式 速度 电流调节器均采用PI调节器 且带限幅功能 双环调速系统 PI调节器 比例 Proportion 调节 积分 Integral 调节 双闭环调速系统的工作原理 电流调节器ACR的调节作用 电流环为由ACR和电流负反馈组成的闭环 它的主要作用是稳定电流 稳态时 上式的物理意义 当Usi为一定的情况下 由于电流调节器ACR的调节作用 整流装置的电流将保持在Usi 的数值上 这种保持电流不变的特性 将使系统能 自动限制最大电流 能有效抑制电网电压波动的影响 双闭环调速系统的工作原理 速度调节器ASR的调节作用 速度环是由ASR和转速负反馈组成的闭环 它的主要作用是保持转速稳定 并