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直流伺服電機結構,原理及特性介紹
直流伺服電機結構,原理及特性介紹



直流伺服電機及工作特性
常用的直流電動機有：
永磁式直流電機（有槽、無槽、杯型、印刷繞組）
勵磁式直流電機
混合式直流電機
無刷直流電機
直流力矩電機
直流進給伺服系統： 永磁式直流電機類型中的有槽電樞永磁直流電機（普通型）；
直流主軸伺服系統：勵磁式直流電機類型中的他激直流電機。

1．直流伺服電機的結構


2. 一般直流電機的工作特性
⑴ 靜態特性
電磁轉矩由下式表示:
（6.1）
KT —轉矩常數； Φ—磁場磁通；Ia —電樞電流；TM —電磁轉矩。
電樞回路的電壓平衡方程式為:
（6.2）
Ua─ 電樞上的外加電壓；Ra─ 電樞電阻；Ea─ 電樞反電勢。
電樞反電勢與轉速之間有以下關系：
（6.3）
Ke─電勢常數；ω─電機轉速（角速度）。
根據以上各式可以求得：

（6.4）
當負載轉矩為零時：
理想空載轉速 （6.5）
當轉速為零時：
啟動轉矩 （6.6）
當電機帶動某一負載TL時
電機轉速與理想空載轉速的差 （6.7）


⑵ 動態特性
直流電機的動態力矩平衡方程式為
（6.8）

式中 TM ─電機電磁轉矩；
TL ─ 折算到電機軸上的負載轉矩；
ω ─ 電機轉子角速度；
J ─ 電機轉子上總轉動慣量；
t ─時間自變量。


3．永磁直流伺服電機的工作特性
(1) 永磁直流伺服電機的性能特點
1) 低轉速大慣量
2) 轉矩大
3) 起動力矩大
4) 調速泛圍大，低速運行平穩，力矩波動小
(2) 永磁直流伺服電機性能用特性曲線和數據表描述
1) 轉矩-速度特性曲線（工作曲線）
2) 負載-工作周期曲線過載倍數Tmd，負載工作周期比 d。
3) 數據表：N、T、時間常數、轉動慣量等等。



1﹒改變電樞電路外串電阻R

特點：
（1） 成本低，易于實現有級調速
（2） 機械特性較軟，電阻愈大則特性愈軟，穩定度愈低；
（3） 在空載或輕載時，調速范圍不大；實現無級調速困難；
（4） 在調速電阻上消耗大量電能等。
（5） 目前已很少采用，僅在有些起重機、卷揚機等低速運轉時間不長的傳動系統中采用。
2﹒改變電動機電樞供電電壓U

特點：
（1）當電源電壓連續變化時，轉速可以平滑無級調節，一般只能在額定轉速以下調節；
（2）調速特性與固有特性互相平行，機械特性硬度不變，調速的穩定度較高，調速范圍較大。
（3）調速時，因電樞電流與電壓U無關，且TL＝常數，電動機屬恒轉矩調速，適合于對恒轉矩型負載進行調速；
（4）可以靠調節電樞電壓來啟動電機、而不用其他啟動設備。
3 ﹒改變電動機主磁通Φ

（1）可以平滑無級調速，但只能在額定轉速以上調節；
（2）調速待性較軟，調速范圍不大
（3）屬恒功率調速
（4）基于弱磁調速范圍不大、它往往是和調壓調速配合使用。即在額定轉速以下，用降壓調速，而在額定轉速以上，則用弱磁調速。