数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 要减小过渡过程时间。为此，小惯量电机采取的措施是，从结构上减小其转子转动惯量 J:大惯量电机采取的措施是从结构上提高起动转矩T,。 2.直流伺服电机的调速 由机械特性可知，对于己经给定的直流电机，要改变它的转速有三种方法：一是改 变电枢回路电阻，这可通过调节凡，来实现：二是改变气隙磁通量Φ：三是改变外加电压。 但前两种调速方法不能满足数控机床的要求，第三种调速方法是广泛应用的调速方法， 因为它具有恒转速的调速待性、机械特性好、经济性能好等优点，他励直流电机大都采 用这种方法。直流伺服电机速度控制的作用是将转速指令信号（多为电压值）变为相应的 电枢电压值，并用晶闸管调速控制或晶体管脉宽调速控制方式来实现。 ()晶闸管调速控制方式 晶闸管(Thyristor,原称可控硅，即SCR)直流调速的结构原理如图3-l4所示，由晶 闸管组成的主电路在交流电源电压不变的情况下，通过控制电阻可方便的改变直流输出 电压的大小，该电压作为直流伺服电动机的电枢电压U,即可达到直流伺服电动机调速 的目的。 电源 入 TG) 图3-14晶闸管直流调速的原理框图 下面以图3-15()所示的晶闸管单相全桥整流电路为例，说明晶闸管主电路的工作 过程。在w,时刻，VT、VT4承受电源，正压，同时VT、VT4门极加触发脉冲，VT、 VT导通，此时把晶闸管从承受正压起到导通之间的电角度称为控制角α，电源4，加在 负载上，形成直流伺服电动机的电枢电压U,及电枢电流，。当电源山，由零变为负值时 由于电枢绕组上电感反动势的作用，通过VT、VT的维持电流继续流通，把晶闸管在 一个周期内导通的电角度称为导通角，则VT、VT流通的导通角为9。直至下半周 期同一控制角a所对应的时刻为m,时，触发VT2、VT导通，VT、VT4因承受反向 电压而不再导通，电枢电流，改由VT、VT供给，工作时此过程周而复始。工作过程 中的电源4，、控制电路的输出电压M,、电枢电压U,以及电枢电流，的变化如图3-15b) 所示。 兰州交通大学机电工程学院 6
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 6 要减小过渡过程时间。为此，小惯量电机采取的措施是，从结构上减小其转子转动惯量 J ；大惯量电机采取的措施是从结构上提高起动转矩 TS 。 2．直流伺服电机的调速 由机械特性可知，对于已经给定的直流电机，要改变它的转速有三种方法：一是改 变电枢回路电阻，这可通过调节 Ra 来实现；二是改变气隙磁通量 ；三是改变外加电压。 但前两种调速方法不能满足数控机床的要求，第三种调速方法是广泛应用的调速方法， 因为它具有恒转速的调速待性、机械特性好、经济性能好等优点，他励直流电机大都采 用这种方法。直流伺服电机速度控制的作用是将转速指令信号(多为电压值)变为相应的 电枢电压值，并用晶闸管调速控制或晶体管脉宽调速控制方式来实现。 (1) 晶闸管调速控制方式 晶闸管(Thyristor，原称可控硅，即 SCR)直流调速的结构原理如图 3–14 所示，由晶 闸管组成的主电路在交流电源电压不变的情况下，通过控制电阻可方便的改变直流输出 电压的大小，该电压作为直流伺服电动机的电枢电压 U d ，即可达到直流伺服电动机调速 的目的。 图 3–14 晶闸管直流调速的原理框图 下面以图 3–15(a)所示的晶闸管单相全桥整流电路为例，说明晶闸管主电路的工作 过程。在 1 t 时刻，VT1 、VT4 承受电源 u2 正压，同时 VT1 、VT4 门极加触发脉冲，VT1 、 VT4 导通，此时把晶闸管从承受正压起到导通之间的电角度称为控制角 ，电源 u2 加在 负载上，形成直流伺服电动机的电枢电压 U d 及电枢电流 d i 。当电源 u2 由零变为负值时， 由于电枢绕组上电感反动势的作用，通过 VT1 、VT4 的维持电流继续流通，把晶闸管在 一个周期内导通的电角度称为导通角 ，则 VT1 、VT4 流通的导通角为 。直至下半周 期同一控制角 所对应的时刻为 2 t 时，触发 VT2 、VT3 导通，VT1 、VT4 因承受反向 电压而不再导通，电枢电流 d i 改由 VT2 、VT3 供给，工作时此过程周而复始。工作过程 中的电源 u2 、控制电路的输出电压 g u 、电枢电压 U d 以及电枢电流 d i 的变化如图 3–15(b) 所示
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 T,本T本a U T本VT,本 (a)电路 0 (®)波形 图3-15晶闸管单相全桥整流电路及电压、电流波形 在不同控制角α作用下的电枢电压、电流波形有所不同，如图3-l6所示。控制角α 在0°-90°内，随着控制角α的增大，电枢电压U,的平均值下降，电流1，持续存在；当控 制角α=90时，电枢电压U,的平均值为零，电流，接近断续；当控制角α>90时，电枢 电压U,=0,电流1，很小并断续。所以该整流回路触发脉冲的移相范围为0°-90°每个晶 闸管轮流导通180°。 兰州交通大学机电工程学院
数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 7 图 3–15 晶闸管单相全桥整流电路及电压、电流波形 在不同控制角 作用下的电枢电压、电流波形有所不同，如图 3–16 所示。控制角 在 0 o~90o 内，随着控制角 的增大，电枢电压 U d 的平均值下降，电流 d i 持续存在；当控 制角 =90o 时，电枢电压 U d 的平均值为零，电流 d i 接近断续；当控制角 >90o 时，电枢 电压 U d =0，电流 d i 很小并断续。所以该整流回路触发脉冲的移相范围为 0 o~90o 每个晶 闸管轮流导通 180 o