直流伺服电动机的特性分析

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直流伺服电动机采用电枢电压控制时的电枢等效电路如图1所示。 直流伺服电动机的特性分析 图1 电枢等效电路 当电动机处于稳态运行时,回路中的电流Ia保持不变,则电枢回路中的电压平衡方程式为 Ea=Ua-IaRa (6-1) 式中,Ea是电枢反电动势; Ua是电枢电压;Ia是电枢电流;Ra是电枢电阻。 转子在磁场中以角速度ω切割磁力线时,电枢反电动势Ea与角速度ω之间存在如下关系: Ea=CeΦω (6-2) 式中,Ce是电动势常数,仅与电动机结构有关;Φ是定子磁场中每极的气隙磁通量。 由式(6-1)、式(6-2)得 Ua-IaRa=CeΦω(6-3) 此外,电枢电流切割磁场磁力线所产生的电磁转矩Tm可由下式表达: Tm=CmΦIa 则 Tm=CmΦIn直流伺服电动机的特性分析 式中,Cm是转矩常数,仅与电动机结构有关。 将式(6-4)代入式(6-3)并整理,可得到直流伺服电动机运行特性的一般表达式 直流伺服电动机的特性分析 由此可以得出空载( Tm=0,转子惯量忽略不计)和电机启动(ω=0)时的电机特性: (1)当Tm=0时,有
直流伺服电动机的特性分析 (2)当ω=0时,有
直流伺服电动机的特性分析 式中,Td称为启动瞬时转矩,其值也与电枢电压成正比。 如果把角速度ω看作是电磁转矩Tm的函数,即ω=f(Tm),则可得到直流伺服电动机的机械特性表达式为
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直流伺服电动机的特性分析 如果把角速度ω看作是电枢电压Ua的函数,即ω=f(Ua),则可得到直流伺服电动机的调节特性表达式
直流伺服电动机的特性分析 根据式(6-8)和式(6-9),给定不同的Ua值和Tm值,可分别绘出直流伺服电动机的机械特性曲线和调节特性曲线如图2、图3所示。直流伺服电动机的特性分析 图2 直流伺服电动机的机械特性
直流伺服电动机的特性分析 图3 直流伺服电动机的调节特性 由图2可见,直流伺服电动机的机械特性是一组斜率相同的直线簇。每条机械特性和一种电枢电压相对应,与ω轴的交点是该电枢电压下的理想空载角速度,与Tm轴的交点则是该电枢电压下的启动转矩。 由图3可见,直流伺服电动机的调节特性也是一组斜率相同的直线簇。每条调节特性和一种电磁转矩相对应,与Ua轴的交点是启动时的电枢电压。 从图中还可看出,调节特性的斜率为正,说明在一定的负载下,电动机转速随电枢电压的增加而增加;而机械特性的斜率为负,说明在电枢电压不变时,电动机转速随负载转矩增加而降低。
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