数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 由于直流电动机有机械换向的弱点，其应用受到很多限制。换向器表面线速度及 换向电流、电压均受到限制，增加了电动机制造的难度、成本以及调速控制系统的复杂 性，限制了其转速和功率的提高，并且它的恒功率调速范围也较小。换向器必须定期停 机检查和维修，使用和维护都比较麻烦。1971年德国FleixBlaschke等人提出矢量变换 控制理沦，通过复杂的坐标变换，把交流电动机模拟成直流电动机并进行控制，交流电 动机调速控制具有了同样优良的调速特性。进人20世纪80年代后，微电子技术、交流 调速理论、现代控制理论等有了很大发展，同时新型大功率半导体器件、大功率晶体管 GTR、绝缘棚双极晶品体管IGBT不断成熟，为交流驱动进人实用阶段创造了必要的条件。 现在绝大多数数控机床均采用鼠笼式感应交流电动机配置矢量变换控制变频调速主轴 驱动系统。这是因为一方面鼠笼式交流电动机克服了直流电动机机械换向的弱点以及在 高速、大功率方面受到的限制，另一方面配置矢量变换控制的变频交流驱动的性能己达 到直流驱动的水平。另外，交流电动机体积小、重量轻，采用全封闭罩壳，防灰尘和油 污性能较好，因而，交流电动机正逐步取代直流主轴驱动单元，在主轴驱动方面得到了 广泛的应用。与直流电动机类似，交流电动机恒转矩与恒功率调速范围之比约为：3， 而过载能力约为12~1.5倍。过载时问从几分钟到半小不等。图4-9是某交流主轴驱动 装置的特性曲线。 240 232N,m极 000450 图4-9某交流主轴驱动装置的特性曲线 兰州交通大学机电工程学院 8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 8 由于直流电动机有机械换向的弱点，其应用受到很多限制。换向器表面线速度及 换向电流、电压均受到限制，增加了电动机制造的难度、成本以及调速控制系统的复杂 性，限制了其转速和功率的提高，并且它的恒功率调速范围也较小。换向器必须定期停 机检查和维修，使用和维护都比较麻烦。1971 年德国 FleixBlaschke 等人提出矢量变换 控制理沦，通过复杂的坐标变换，把交流电动机模拟成直流电动机并进行控制，交流电 动机调速控制具有了同样优良的调速特性。进人 20 世纪 80 年代后，微电子技术、交流 调速理论、现代控制理论等有了很大发展，同时新型大功率半导体器件、大功率晶体管 GTR、绝缘栅双极晶体管 IGBT 不断成熟，为交流驱动进人实用阶段创造了必要的条件。 现在绝大多数数控机床均采用鼠笼式感应交流电动机配置矢量变换控制变频调速主轴 驱动系统。这是因为一方面鼠笼式交流电动机克服了直流电动机机械换向的弱点以及在 高速、大功率方面受到的限制，另一方面配置矢量变换控制的变频交流驱动的性能已达 到直流驱动的水平。另外，交流电动机体积小、重量轻，采用全封闭罩壳，防灰尘和油 污性能较好，因而，交流电动机正逐步取代直流主轴驱动单元，在主轴驱动方面得到了 广泛的应用。与直流电动机类似，交流电动机恒转矩与恒功率调速范围之比约为 l：3， 而过载能力约为 1.2～1.5 倍。过载时问从几分钟到半小不等。图 4-9 是某交流主轴驱动 装置的特性曲线。 图 4-9 某交流主轴驱动装置的特性曲线