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闭环伺服驱动体系的施行元件

2017-04-29 13:13分类:机械维修 阅读:

 

施行元件是伺服体系的首要性构成有些,它的效果是把驱动线路的电信号改换为机械运动,悉数伺服体系的调速功用、动态特性,作业精度等均与施行元件有关。一般伺服体系对施行元件有如下恳求:
(1) 调速计划宽且具有杰出的安稳性,格外是低速作业的安稳性和均匀性。
(2) 负载特性硬,即便在低速时也应有满足的负载才干。
(3) 尽或许削减电动机的翻滚惯量,早年进体系的活络动态照应。
(4) 能够一再启、停及换向。
如今,在数控机床上广泛运用的有直流伺服电机和沟通伺服电机。
1.直流伺服电机
直流伺服电机是机床伺服体系中运用较广的一种施行元件。在伺服体系中常用的直流伺服电机多为大功率直流伺服电机,如低惯量电机和宽调速电机等。这些伺服电机尽管构造纷歧样,各有特征,但其作业原理与直流电机相似。
直流伺服电机调速
由电工学的常识可知:在转子磁场不丰满的状况下,改动电枢电压即可改动转子转速。直流电机的转速和其它参量的联络可用式6-12标明:

式中:n转速,单位为rpm;
U—电枢电压,单位为V;
I—电枢电流,单位为A;
R—电枢回路总电压,单位为Ω;
φ—励磁磁通,单位为Wb(韦伯);
Ke—由电安排造抉择的电动势常数。
依据上述联络式,完毕电机调速是首要办法有三种:
1)调度电枢供电电压U:电动机加以安稳励磁,用改动电枢两头电压U的办法来完毕调速操控,这种办法也称为电枢操控;
2)削弱励磁磁通φ:电枢加以安稳电压,用改动励磁磁通的办法来完毕调速操控,这种办法也称为磁场操控;
3)改动电枢回路电阻R来完毕调速操控;
关于恳求在必定计划内无级滑润调速的体系来说,以改动电枢电压的办法最佳;改动电枢回路电阻只能完毕有级调速,调速滑润性比照差;削弱磁通,尽管具有操控功率小和能够滑润调速等长处,但调速计划不大,一般仅仅协作调压计划,在基速(即电机额外转速)以上作小计划的升速操控。因而,直流伺服电机的调速首要以电枢电压调速为主。
如今运用最广泛的是晶体管脉宽调制调速体系(即Pulse Width Modulation简称PWM)。
PWM调速体系具有以下特征。
①频带宽 晶体管的“结电容”小,因而可容许体系有较高的作业频率。悉数体系的活络照应好,能给出极快的定位速度和很高的定位精度,适合于发起一再的场合。
②电机脉动小 输出转矩平稳,对低速加工有利。
③电源的功率因数高。
④动态硬度好,体系具有杰出的线性。
2. 沟通伺服电机
因为直流伺服电动机具有杰出的调速功用,因而长时刻以来,在恳求调速功用较高的场合,直流电动机调速系一同贯占有主导方位。但因为电刷和换向器易磨损,需求常常保护;而且有时换向器换向时发作火花,电动机的最高速度遭到束缚;且直流伺服电动安排造凌乱,制作艰难,所用铜铁资料耗费大,本钱高,所以在运用上遭到必定的束缚。因为沟通伺服电动机无电刷,构造简略,转子的翻滚惯量较直流电机小,使得动态照应好,且输出功率较大(较直流电动机跋涉10%~70%),因而在有些场合,沟通伺服电动机现已代替了直流伺服电动机,而且在数控机床上得到了广泛地运用。
沟通伺服电动机分为沟通永磁式伺服电动机和沟通感应式伺服电动机。沟通永磁式电动机恰当于沟通同步电动机,其具有硬的机械特性及较宽的调速计划,常用于进给体系;感应式恰当于沟通感应异步电动机,它与同容量的直流电机比照,分量可轻1/2,报价仅为直流电机的1/3,常用于 主轴伺服体系。
沟通电机的调速
据电机学知,沟通电机的转速表达式为:

式中: f1— 定子电源频率(Hz);
p — 磁极对数;
s — 转差率。
由上式可知沟通电机的调速办法,能够有变转差率、变磁极对数及变频三种。靠改动转差率对异步电机进行调速时,低速时转差率大,转差损耗功率也大,功率低。变极调速只能发作二种或三种转速,不或许做成无级调速,运用计划较窄。变频调速是从高速到低速都能够坚持有限的转差率,故它具有高功率、宽计划和高精度的调速功用,能够以为是一种抱负的调速办法。

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