数控机床的伺服系统.ppt

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1、第七章 数控机床的伺服系统,2,第三节 交流伺服电动机控制系统,分类:同步伺服电动机异步式伺服电动机,3,第三节 交流伺服电动机控制系统,分类:同步伺服电动机异步式伺服电动机,交流伺服电动机的工作原理交流电动机的转子是一个具有两个极的永磁转子。同步电动机定子绕组通交流电时产生旋转磁场以同步转速逆时针方向旋转，定子以同步速度在空间旋转。即转子和定子磁场同步旋转。使用永磁式同步电动机时，负载转矩不能大于最大同步转矩。,4,第三节 交流伺服电动机控制系统,分类:同步伺服电动机异步式伺服电动机,二 交流伺服电动机的调速方法 同步电动机工作时，只要负载在允许的范围内，转子就会与磁场同步旋转，同步电动机也

2、因此得名。永磁同步伺服电动机转子的转速为n=60f/pF电源的频率 p磁极对数所以，同步伺服电动机只能用变频的方法调速才能满足数控机床的要求以实现无级调速。即需改变交流电动机的供电频率，变频器是永久磁式流伺服电动机调速控制的一个关键部件。,5,第三节 交流伺服电动机控制系统,分类:同步伺服电动机异步式伺服电动机,三 交流伺服电动机驱动系统应用实例 KT220系列交流伺服驱动器为双轴驱动，即一个驱动模块内含有两个驱动器，可以同时驱动两个伺服电动机,6,第三节 交流伺服电动机控制系统,分类:同步伺服电动机异步式伺服电动机,交流伺服电动机与步进电动机的性能比较 交流伺服电动机在控制中采用了积分反馈来

3、校验伺服电动机位置，系统可以平稳启动而不会失步。而步进电动机采用开环控制经常会由于突然的负载变化和加减速而产生失步。,交流伺服电动机与步进电动机相比，具有稳定的转矩特性，交流伺服电动机可达到更高的速度。,所以交流伺服电动机在数控机床上得到了广泛的应用，而步进电动仅用于旧机床数控改造或精度要求较低的数控机床上。,7,第四节 直流伺服电动机控制系统,大惯量直流伺服电动机具有良好的调速性能、输出转矩大、过载能力强。小惯量直流电动机具有可频繁启动，制动和快速定位与切削的特点。其缺点是结构复杂，电刷和换向器需经常维护。,三 直流电动机的静态特性与控制方法 当直流电动机的控制电压和负载转矩不变，电动机的电

4、流和转速达到恒定的稳定值时，称为电动机处于静态（或稳态），此时直流电动机所具有的特性叫静态特性，它包括机械特性（转速与转矩的关系）和调节特性（转速与控制电压的关系）,8,第四节 直流伺服电动机控制系统,大惯量直流伺服电动机具有良好的调速性能、输出转矩大、过载能力强。小惯量直流电动机具有可频繁启动，制动和快速定位与切削的特点。其缺点是结构复杂，电刷和换向器需经常维护。,一 电磁力定律和电磁感应定律 直流电动机的工作原理主要是基于电磁力定律和电磁感应定律,二 直流伺服电动机的结构与工作原理 电动机由固定的磁极、电枢、换向片与电刷。为了得到足够大的转矩，在电枢上要安装许多绕组。,9,第四节 直流伺服

5、电动机控制系统,大惯量直流伺服电动机具有良好的调速性能、输出转矩大、过载能力强。小惯量直流电动机具有可频繁启动，制动和快速定位与切削的特点。其缺点是结构复杂，电刷和换向器需经常维护。,一般当转矩一定时，转速是电枢电压的函数,10,第四节 直流伺服电动机控制系统,伺服驱动元件又叫执行电机，它根据输入的控制信号产生角位移或角速度，带动被控制对象。常用的有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机,三 直流伺服电动机的特性,1 一般直流电机转动惯量太大,而输出转矩相对过小,动态特性较差;小惯量直流电动机转动惯量小,反应灵敏,动态特性好,适应于高速且负载较小的场合；大惯理宽调速直流伺服电动机二者兼而有

6、之，能较好地满足伺服驱动的要求，得到广泛的应用。,11,第四节 直流伺服电动机控制系统,伺服驱动元件又叫执行电机，它根据输入的控制信号产生角位移或角速度，带动被控制对象。常用的有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机,2 直流伺服电动机的结构特点：,与普通直流电机基本相同，按磁级和种类分为电励磁和永久磁铁，永久磁铁励磁电机结构如图：具有高效和低速大转矩的特点。,12,第四节 直流伺服电动机控制系统,伺服驱动元件又叫执行电机，它根据输入的控制信号产生角位移或角速度，带动被控制对象。常用的有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机,3 宽调速直流电动机性能特点,（1）输出力矩大 尤其是低速时

7、有较大转矩，还能直接驱动丝杆；（2）过载能力强 由于热容量大，耐热性好，过载能力强；（3）动态响应性能好、低速运转平稳以及易于调试。,13,第四节 直流伺服电动机控制系统,伺服驱动元件又叫执行电机，它根据输入的控制信号产生角位移或角速度，带动被控制对象。常用的有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机,4 直流伺服电动机调速,它由直流电源供电，调速时需要灵活控制直流电压的大小和方向，目前一般采 1）用晶闸管直流调速 通过调节触发器装置的控制电压来移动触发脉冲的相位，从而改变整流电压的大小，使电机电压平滑变化。2）脉宽调制直流调速,14,第四节 直流伺服电动机控制系统,伺服驱动元件又叫执行电机

8、，它根据输入的控制信号产生角位移或角速度，带动被控制对象。常用的有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机,3.2.4 直线电动机,直线电动机是一种能将电信号直接转换成为直线位移的电动机，没有机械磨损，噪音低、结构简单、操作维护方便，可分为直流直线电动机、交流直线电动机和步进直线电动机，实际中应用交流直线电动机的居多,15,第五节 直线电动机,伺服驱动元件又叫执行电机，它根据输入的控制信号产生角位移或角速度，带动被控制对象。常用的有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机,一 直线电动机的结构,16,第五节 直线电动机,伺服驱动元件又叫执行电机，它根据输入的控制信号产生角位移或角速度，带动被控制对象。常用的有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机,17,第五节 直线电动机,伺服驱动元件又叫执行电机，它根据输入的控制信号产生角位移或角速度，带动被控制对象。常用的有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机,二 直线电动机的特点,直线电动机具有以下优点：,1）结构简单 可直接直线运动的直接传动，不需转换机构。2）应用范围广、适应性强，可做到无刷无接触传动，密封性好。3）反应速度快、灵敏度高、随动性好。4）额定值高、冷却条件好。5）有精密的定位和自锁能力，可做到微米级位移精度,18,作业,P163 6、7、8、9,