直流伺服电机|直流伺服电机理论

正如我们所知的那样电机可用作伺服电机如果是由伺服机构控制。同样地,如果我们控制a直流电机通过伺服机制,它将被称为直流伺服电机。有不同的直流电机的类型,这样的并励直流电动机,DC电机系列、单独励磁直流电机、永磁直流电机,无刷直流电机等。其中以单独励磁为主的直流电机永磁直流电机无刷直流电动机用于伺服系统。

直流伺服电机的种类

单独励磁直流伺服电机

直流伺服电机理论

作为直流伺服电机的电动机,一般都有单独的直流源,用于励磁绕组和伺服电机电枢绕组。可以通过控制字段归档控件当前的或电枢电流。现场控制比电枢控制有一些特殊的优点,另一方面电枢控制也比现场控制有一些特殊的优点。直流伺服电机应采用哪种控制方式,这取决于其具体应用情况。

让我们讨论直流伺服电机工作原理分别用于现场控制和电枢控制。

现场控制直流伺服电机理论

下图说明了场控制直流伺服电机的示意图。在这种布置中,直流电动机的领域被激发为放大的误差信号,并且电枢绕组通过恒定通电目前的来源
直流伺服电机

磁场控制在磁化饱和曲线膝点以下。在曲线的那一部分,磁通系数随励磁电流线性变化。这意味着直流电动机中产生的转矩与充磁饱和曲线拐点以下的磁场电流成正比。
磁化曲线

从通用直流电动机转矩方程结果表明:扭矩T∝φI一个。式中φ为场通量,I一个电枢电流。而在励磁控制直流伺服电机中,电枢是由恒流源励磁的,因此在励磁过程中产生了励磁效应一个是常数。于是T∝φ
由于这种直流伺服电机的磁场是由放大的误差信号激发的,因此可以通过放大的误差信号来控制电机的转矩即电机的旋转。如果恒电枢电流足够大,磁场电流的每一点变化都会引起电机轴上相应的转矩变化。
转动的方向可以通过改变磁场的极性来改变。也可以采用分磁场直流电动机来改变转动的方向,分磁场绕组分为两部分,一半顺时针方向绕,另一半逆时针方向绕。放大的误差信号被馈送到这两个半场的连接点如下所示。的磁场这两半的田间绕组彼此反对。在电动机的操作期间,根据在这些半部之间馈送的放大误差信号的值,磁场强度如此。由此,DC伺服电动机根据放大的误差信号电压以特定方向旋转。场控制直流伺服电机的主要缺点是由于电感场电路的较长时间常数,对误差的动态响应较慢。该字段是电磁铁,因此它基本上是由于误差信号电压突然变化的高感应电路,因此通过该字段的电流将在某个时段达到其稳定状态值,这取决于场电路的时间常数。这就是为什么场控制直流伺服电机装置主要用于小型伺服电机的应用
使用现场控制方案的主要优点是,当电机由场控制时,控制功率要求远低于电机的额定功率。

电枢控制直流伺服电机理论

下图为电枢控制直流伺服电机的原理图。在这种情况下,电枢由放大的误差信号激励,磁场由恒流源激励。
电枢控制直流伺服电机
该领域在远远超出磁化饱和曲线的膝关节点的良好操作。在该部分的曲线中,对于磁化电流的巨大变化,电动机场中的MMF变化非常小。这使得伺服电机对场电流的变化不太敏感。实际上适用于电枢控制直流伺服电机,我们不希望,电机应响应现场电流的任何变化。
magnetizing-curve-2
同样,饱和时场通量最大。我们之前说过,将军直流电动机转矩方程是否,扭矩T∝φI一个。现在,如果φ足够大,对于电枢电流I的每一个微小变化,φ都是相等的一个将有一个显著的改变电机扭矩。这意味着伺服电机对电枢电流变得非常敏感。

由于直流电动机电枢的电感小、电阻大,时间常数为电枢绕组是足够小。这将由于电枢电压的突然变化而引起电枢电流的迅速变化。这就是为什么电枢控制的直流伺服电机的动态响应要远远快于磁场控制的直流伺服电机。通过反转误差信号的极性,可以很容易地改变电机的旋转方向。

永磁直流伺服电机

磁场控制在永磁直流电动机的情况下是不可能的,因为这里的磁场是永磁体。直流伺服电机工作原理在这种情况下类似于电枢控制的电机。

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