27
3.3.2 直流伺服电动机及其速度控制
1.结构与工作原理 . 宽调速直流伺服电动机又称大惯 量直流伺服电动机, 量直流伺服电动机, 它通过提高 输出力矩来提高力矩/惯量比. 输出力矩来提高力矩/惯量比.
ZYSC系列永磁式直流宽调速伺服测速机组 系列永磁式直流宽调速伺服测速机组 28
3.3.2 直流伺服电动机及其速度控制
A 脉 脉 分 配 功 率 放 最
C′
B
B′ A′
C
步进电动机控制电路
22
3.3.1 步进电动机及其控制系统
4,步进电动机的控制 1)脉冲分配器 ) 将数控装置送来的一串指令脉冲, 将数控装置送来的一串指令脉冲,按照运行通电方式 所要求的顺序和分配规律, 所要求的顺序和分配规律,分配到各相驱动电路输入 用以控制各相绕组中电流的开通和关断. 端, 用以控制各相绕组中电流的开通和关断.
3.1 认识伺服系统的工作过程
2.认识伺服系统的机械结构 .
数控车床光机背面
4
3.2 伺服系统的组成及分类
3.2.1 伺服系统的组成
伺服系统是由伺服驱动装置,伺服电动机, 伺服系统是由伺服驱动装置,伺服电动机,位置检测 伺服驱动装置 装置等组成. 装置等组成. 等组成 接受数控系统发出的进给速度和位移指令信号,由伺 接受数控系统发出的进给速度和位移指令信号, 服驱动电路作一定的转换和功率放大, 服驱动电路作一定的转换和功率放大,经伺服驱动装置和 机械传动机构,驱动工作台,主轴头架等执行部件, 机械传动机构,驱动工作台,主轴头架等执行部件,实现 工作进给和快速运动. 工作进给和快速运动.
第3章 数控机床的伺服系统 章
3.1 3.2 3.3 3.4
认识伺服系统的工作过程 伺服系统的组成及分类 伺服电动机 位置检测装置
1
3.1 认识伺服系统的工作过程
1.认识伺服系统 . 在数控机床控制 中的作用
2
数控机床控制原理图
3.1 认识伺服系统的工作过程
2.认识伺服系统的机械结构 .
3 数控车床光机正面
光光 光光 光光
A
功 率 驱 驱 步 路
B C
步步 步驱步
单片机控制的三相步进电动机驱动电路框图
3.3.1 步进电动机及其控制系统
4,步进电动机的控制 2)步进电动机的驱动电路 ) 一般要求驱动电路应能够 提供足够幅值, 提供足够幅值 , 前后沿较 陡的励磁电流, 陡的励磁电流 , 而且功耗 效率高, 运行稳定, 小 , 效率高 , 运行稳定 , 可靠,易于维护. 可靠,易于维护.
5
3.2 伺服系统的组成及分类
3.2.2 对伺服系统的要求
① ② ③ ④ ⑤ 精度高 速度反应快 调速范围大 可靠性高 低速时扭矩大
6
3.2 伺服系统的组成及分类
3.2.3 伺服系统的分类
按使用的驱动装置分为电液伺服系统和电气伺服系统. 按使用的驱动装置分为电液伺服系统和电气伺服系统. 电液伺服系统 按使用电机分为直流伺服电机和交流伺服电机. 按使用电机分为直流伺服电机和交流伺服电机. 直流伺服电机 按反馈比较控制可分为: 按反馈比较控制可分为: 1)脉冲数字比较伺服系统 ) 2)相位比较伺服系统 ) 3)幅值比较伺服系统 ) 4)全数字伺服系统 )
宽调速直流伺服电动机特点: 宽调速直流伺服电动机特点: 1)过载能力强,能承受 倍于额定电流的峰值冲击, 倍于额定电流的峰值冲击, )过载能力强,能承受10倍于额定电流的峰值冲击 能产生额定力矩10倍的瞬时转矩 倍的瞬时转矩. 能产生额定力矩 倍的瞬时转矩. 2)力矩/惯量比大,快速性好. )力矩/惯量比大,快速性好. 3)低速时输出力矩大. )低速时输出力矩大. 4)调速范围宽,与高性能伺服驱动单元组成速度控制系 )调速范围宽, 统时,调速比超过1:10000. 统时,调速比超过 : . 5)转子热容量大,电动机的过载性能好,一般能过载运 )转子热容量大,电动机的过载性能好, 行几十分钟. 行几十分钟.
18°Biblioteka 3.3.1 步进电动机及其控制系统
3,步进电动机的主要特性 (3)静态转矩和矩角特性 θ为失调角 为失调角 Mmax为最大静态转矩 为最大静态转矩
定定
最定
M θ L
M
t
M max
-π -π/2
M 初初 平平平 0 π/2
+π
θt
静静静定连
19
3.3.1 步进电动机及其控制系统
3,步进电动机的主要特性 (4)启动转矩 相邻两条曲线的交点所对应的静态转矩是电机运行状 态的最大启动转距Mq. . 态的最大启动转距 一般地,电机相数的增加会使矩角特性曲线变密,相 一般地,电机相数的增加会使矩角特性曲线变密, 邻两条曲线的交点上移,会使Mq增加. 增加. 邻两条曲线的交点上移,会使 增加 (5)空载启动频率fq 空载启动频率fq 空载时,步进电机由静止突然启动, 空载时,步进电机由静止突然启动,并进入不丢步的 正常运行所允许的最高频率. 正常运行所允许的最高频率.
11
3.3.1 步进电动机及其控制系统
步进电动机的类型
分 类 方 式 具 体 类 型 (1)反应式:转子无绕组,由被激磁的定子绕组产 )反应式:转子无绕组, 生反应力矩实现步进运行. 生反应力矩实现步进运行. 转子均有激磁绕组( (2)激磁式:定,转子均有激磁绕组(或转子用永 )激磁式: 久磁钢), ),由电磁力矩实现步进运行 久磁钢),由电磁力矩实现步进运行 (1)伺服式:输出力矩在百分之几之几至十分之几 )伺服式: (Nm)只能驱动较小的负载,要与液压扭矩放大 )只能驱动较小的负载, 器配用, 器配用,才能驱动机床工作台等较大的负载 以上, (2)功率式:输出力矩在 )功率式:输出力矩在5-50 Nm以上,可以直接 以上 驱动机床工作台等较大的负载 (1)单定子式(2)双定子式(3)三定子式(4) )单定子式( )双定子式( )三定子式( ) 多定子式 (1)径向分布式:电机各相按圆周依次排列 )径向分布式: (2)轴向分布式:电机各相按轴向依次排列 )轴向分布式:
7
3.2 伺服系统的组成及分类
按控制方式分 1.开环控制数控机床 1.开环控制数控机床
8
3.2 伺服系统的组成及分类
2.闭环控制数控机床 2.闭环控制数控机床
9
3.2 伺服系统的组成及分类
3.半闭环控制数控机床 3.半闭环控制数控机床
10
3.3 伺服电动机
3.3.1 步进电动机及其控制系统 步进电机是一种将电脉冲信号转换成 机械角位移的机电执行元件. 机械角位移的机电执行元件. 步进式伺服驱动系统是典型的开环控 步进式伺服驱动系统是典型的开环控 制系统.由于没有反馈检测环节, 制系统.由于没有反馈检测环节,精 度较差, 度较差,速度也受到步进电机性能的 限制.但结构和控制简单,容易调整, 限制.但结构和控制简单,容易调整, 故在速度和精度要求不太高的场合具 有一定的使用价值. 有一定的使用价值.
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三相单三拍通电方式
三相六拍通电方式
3.3.1 步进电动机及其控制系统
2,步进电动机的主要特点 (1)转子的角位移量和转速严格受脉冲的数量和频率控制, 转子的角位移量和转速严格受脉冲的数量和频率控制, 有脉冲就走,无脉冲则停,旋转方向由通电顺序决定. 有脉冲就走,无脉冲则停,旋转方向由通电顺序决定. (2)体积小,重量轻,价格低. 体积小,重量轻,价格低. (3)驱动简单,工作可靠,误差不长期积累. 驱动简单,工作可靠,误差不长期积累. (4)惯性小,容易调试. 惯性小,容易调试. 主要缺点: 主要缺点: 使用不当时, 失步" 过冲" 使用不当时,会引起 "失步"或"过冲"; 运转时有振动和噪音; 运转时有振动和噪音; 额定转速较低,最高频率一般不超过 额定转速较低,最高频率一般不超过1 kHz. .
20
3.3.1 步进电动机及其控制系统
3,步进电动机的主要特性 (6)运行矩频特性与动态转矩
21
3.3.1 步进电动机及其控制系统
4,步进电动机的控制 步进电动机驱动装置由环形脉冲分配器, 步进电动机驱动装置由环形脉冲分配器,功率放大驱动 环形脉冲分配器 两大部分组成, 电路两大部分组成 电路两大部分组成,
步进电动机的工作原理
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3.3.1 步进电动机及其控制系统
步进电动机的通电方式有: 步进电动机的通电方式有: (1)单拍.在各相轮流通电的过程中,每拍只有一相通电. )单拍.在各相轮流通电的过程中,每拍只有一相通电. (2)双拍.采用双相轮流通电方式, 即每拍都有两相通电, )双拍.采用双相轮流通电方式, 即每拍都有两相通电, 称为双拍. 称为双拍. 如三相步进电动机的通电顺序为 AB→BC→CA→AB, 则构成三相双三拍工作制. → → → , 则构成三相双三拍工作制. (3)单双拍,即单双相轮流通电. 如对三相步进电动机来说, )单双拍,即单双相轮流通电. 如对三相步进电动机来说, 单双拍工作时的通电顺序为A→ 单双拍工作时的通电顺序为 →AB→B→BC→C→CA→A, → → → → → , 一个循环为6拍 称为三相六拍工作制. 一个循环为 拍,称为三相六拍工作制.
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3.3.2 直流伺服电动机及其速度控制
2. 直流伺服电动机速度控制方法 直流电动机的机械特性公式 :
Ua Ra n= M 2 CeΦ Ce CM Φ
在激磁电流I保持恒定的条件下,改变电枢电压调速, 在激磁电流 保持恒定的条件下,改变电枢电压调速, 保持恒定的条件下 起动力矩大,机械特性好,具有恒转矩特性, 起动力矩大,机械特性好,具有恒转矩特性,是直流伺服驱 动系统普遍采用的调速方法. 动系统普遍采用的调速方法.
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3.3.1 步进电动机及其控制系统
3,步进电动机的主要特性 (1)步距角 步进电动机的步距角越小,位置精度越高. 步进电动机的步距角越小,位置精度越高. 对于定子相数为m,转子齿数为Z的步进电动机,其步距角为 对于定子相数为m 转子齿数为Z的步进电动机,