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组成:相当于一个多极旋转变压器。由滑尺与定尺组成。滑尺与定尺相互平行,并保持一定的间距。定尺:(相当于旋转变压器的转子绕组);滑尺:(相当于旋转变压器的定子绕组);定尺长:250mm;绕组节距:2mm(2τ)直线式感应同步器结构图(b)(c)定尺与滑尺绕组(a)定尺绕组(b)W型滑尺绕组(c)U型滑尺绕组结论:在激磁绕组中加一定的高变激磁电压,感应绕组中就产生相同频率的感应电压,其幅值大小随滑尺移动作余弦规律变化;滑尺移动一个节距(2τ),感应电压变化一个周期(2π)。按工作方式不同,感应同步器分为:相位工作方式(鉴相型系统)幅值工作方式(鉴幅型系统)。●相位工作方式:供给滑尺的激磁信号为频率、幅值相同,相位角相差90°的交流电压。●幅值工作方式:给滑尺绕组通入相位相同、频率相同,但幅值不同的励磁电压。5.6.2鉴相型系统工作原理5.6.3鉴相测量系统鉴相测量系统组成脉冲一相位变换器;励磁供电线路;测量信号放大器;鉴相器等。脉冲一相位变换器当加入n个正向指令脉冲时,由于分频器Ⅰ仍以每接收N个基准时钟脉冲产生一个矩形波;而指令调相分频器Ⅱ在同一对间内对(N+n)个脉冲分频,因而输出(1+n/N)个矩形波,即后者比前者相位超前n/N度。反之加入n个反向脉冲,分频器Ⅱ输出为(1-n/N)矩形波,即后者比前者相位落后n/N度。由此可见分频器Ⅱ输出的矩形波对分频器I参考信导相位有变化,相移数值正比于加入进给脉冲数n,而方向取决于进给脉冲符号。脉冲加减器鉴相器5.6.4鉴幅系统工作原理当正弦绕组单独供电时Us=Umsinθ1sinωt,Uc=0当滑尺移动时,定尺上感应电压U2随滑尺移动的距离x(相应的位移角为θ)而变化。设滑尺正弦绕组与定尺绕组重合时,x=0(即θ=0),若滑尺从x=0开始移动,则在定尺上感应电压U2′=KUmsinθ1sinωtcosθ当余弦绕组单独供电时Us=0,Uc=Umcosθ1sinωt若滑尺从x=0(即θ=0)开始移动,则在定尺上感应电压为U2″=-KUmcosθ1sinωtsinθ当正、余弦绕组同时供电时,根据叠加原理U2=KUmsinθ1sinωtcosθ-KUmcosθ1sinωtsinθ=KUmsinωtsin(θ1-θ)即,定尺上感应电压的幅值随指令给定的位移量、x(θ1)与工作台实际位移量x(θ)的差值的正弦规律变化。5.6.5使用注意事项如图所示,某一数控车床用步进电机作为进给驱动,步进电机的步距角θs=1.8°,丝杠螺距t=4mm,编码器与主轴连接方式如图,其中Z1=80、Z2=40、Z3=40、Z4=20,编码器为1500p/r,问加工螺距为6mm的螺纹时,工作台走一个脉冲当量δp时,对应的编码器的脉冲数是多少?第六章6.1概述6.1.2数控机床对伺服系统的要求6.2步进电动机伺服系统6.2.1步进电机的结构及工作原理2.分类永磁式按工作原理分反应式工作原理不同,结构不同永磁感应式混合式♣按励磁相数分:3相、4相、5相、6相等快速步进电机♣按功率分:功率步进电机3.反应式步进电机的结构4.步进电机的实物图下一页步进电机功率驱动器下一页5.工作原理定子绕组通断电顺序→转子转向6.步进电机的主要特征转子瞬时针转过一个角度θ,当T=TL时平衡。θ(失调角)经大量的实验,步进电机绕组的矩角特性为正弦曲线。静态距角特性的物理意义:在静态下,转子受TL作用θ≠0,但只要θ≠±π时,当TL撤除后,在电磁力矩的作用下,转子必然回到其稳态平衡点0。一般,步进电机各相绕组的距角特性必须大致相同,否则会引起低频振动使精度下降。常采用调整相电流的方法,使距角特性大致相同。2)启动频率定义:步进电机在带载状态下,能够不失步启动的最高频率fst。一般空载启动频率比带载高。一般在fst下的最大转矩称为启动转矩Tq,设计中Tq≥TL。在步进电机产品说明书中给定了Tmax,可以通过上表查出Tq,反过来核算其带载的能力。从下图可以看出θs减小两绕组距角特性之交点Tq增大。3)最高工作频率4)步距角(θ)及步距误差5)矩频特性(2)稳态即步进电机的换相频率为恒定的情况,即换相频率较宽,是从0~fmax之间,在这个频率范围中分为三个区。a.低频区即低于共振区间,在这个频率范围内,步进电子转子转一步的时间周期比换相周期短。转子每一步表现为衰减振动,最后稳定于平衡位置,转子从0增大到amax启动,然后以衰减振动形成停在新的平衡位置;引起步进电机较大的振动从而影响精度。b.共振区当换相频率接近转子共振频率或是共振频率整倍数的区域为共振区。在该区域内产生较大的振动。c.高频区即高于共振