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                  直流伺服電機的驅動技術

                  時間:2022-03-09    作者:星辰智能

                  直流伺服電機的結構由定子磁極、轉子電樞和換向機構組成,定子磁極一般為瓦狀永磁體,可為兩極或多極結構。轉子的結構有多種形式,最常見的是有槽鐵芯內鋪設繞組的結構。鐵芯由沖壓成的硅鋼片一類材料迭壓而成。換向機構由換向環和電刷構成,繞組導線連接到換向片上,電流通過電刷及換向片引入到繞組中。

                  直流伺服電機的工作原理:轉矩的方向將使轉子逆時針旋轉。當轉子旋轉以后,夾角的變化將使轉矩的大小及方向都發生,這將使電機轉子來回擺動。要想維持直流伺服電機單方向穩定轉動,定子磁勢和轉子磁勢相互垂直,則能得到最大轉矩。

                  電樞有5個線圈,每個線圈產生的磁勢矢量相加得到合成磁勢。合成磁勢的方向依然隨轉子的旋轉而改變。這僅使電機力矩更大一些,力矩的大小及方向改變的問題依然存在。假如我們在轉子旋轉時能通過電流換向,始終保證電樞幾何中性面以上的全部繞組端子為電流流進,下面的繞組端子為電流流出,就能保證轉子合成磁勢的方向不變,且與定子磁勢垂直。這個工作由換向機構完成。

                  由于換向環和電刷的作用,當電樞旋轉時,每一個經過電刷的繞組,其電流的方向都被自動改變,轉子的合成磁勢維持方向不變。這保證了在轉子旋轉時定子磁勢和轉子磁勢總是互相垂直。

                  直流伺服電機的力矩波動:由于換向片的數目是有限的,轉子磁勢的方向會有微小的變化。這將導致力矩的波動。當直流伺服電機高速旋轉時,由于直流伺服電機的轉子和負載慣量的平滑作用,這個影響可以忽略。但當直流伺服電機工作在低速狀態時,可能會產生問題??稍黾永@組、換向片或定子的極對數解決這個問題。

                  有兩種情況使直流伺服電機運動在制動狀態:1.直流伺服電機處于減速狀態時,直流伺服電機的速度下降是電樞電壓減小的結果。但是當電壓突然變小時,電機的慣量使其速度不能突變,也即反電勢不能突變,使電流反方向流動從而產生制動轉矩。2.電機具有垂直性負載且負載向下運動時,這時直流伺服電機必須產生與運動方向相反的制動轉矩平衡重物下落產生的重力矩。在制動狀態下,電機旋轉過程中產生的動能和重物下落時產生的勢能轉換為電能以電流的形式回饋到供電電源,這種制動方式常稱為再生制動。

                  電流回路的作用:建立了電機電流力矩與電流指令之間的穩定的跟隨關系。能抑制電網電壓波動對輸出電流(力矩)擾動,使其造成的電流(力矩)變化盡可能小。反饋作用減小了電氣時間常數的影響,加快電流(力矩)對指令的響應速度。降低了回路內參數變化對輸出力矩的影響。

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