单闭环直流调速系统

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1、第二章单闭环直流调速系统2-2有静差转速负反馈单闭环直流调速系统2-3无静差转速负反馈单闭环直流调速系统2-1直流调速系统的基本概念2-1直流调速系统的基本概念一、直流调速主要的调速方法1、直流他励电动机供电原理图图1-1直流他励电动机供电原理图2.直流他励电动机转速方程式中：（1）调压调速工作条件：保持励磁=N；保持电阻R=Ra调节过程：改变电压UNU调速特性：机械特性曲线平行下移。nn00IILUNU1U2U3nNn1n2n3图2-1调压调速特性曲线（2）调阻调速工作条件：保持励磁=N；保持电压U=U

2、N；调节过程：增加电阻RaRRn，n0不变；调速特性：转速下降，机械特性曲线变软。nn00IILRaR1R2R3nNn1n2n3图2-2调阻调速特性曲线（3）调磁调速工作条件：保持电压U=UN；保持电阻R=Ra；调节过程：减小励磁Nn，n0调速特性：转速上升，机械特性曲线变软。nn00TeTLN123nNn1n2n3图2-3调磁调速特性曲线二、调压调速的关键装置--可控直流电源常用的可控直流电源有以下三种：1、旋转变流机组2、静止式可控整流器3、直流斩波器或脉宽调制变换器1、旋转变

3、流机组----用交流电动机拖动直流发电机，以获得可调的直流电压（G-M系统）。图3G-M系统原理图组成：由M~拖动G=→G=给M=供电→直流励磁发电机GE给G=和M=励磁。原理：调节If→U改变→转速n变化。改变方向，n转向跟着改变。特点：设备多、体积大、费用高、效率低、安装维护不便、运行有噪声。2、静止可控整流器--利用静止的可控整流器(如晶闸管可控整流器)，获得可调的直流电压。（V-M系统）图4晶闸管直流调速系统晶闸管整流器可以是单相、三相或多相；电路形式可以是半波、全波、半控、全控等类型；通过调节触发电路的移相

4、电压，可改变整流电压Ud，实现平滑调速。优点:整流装置效率高、体积小、成本低、无噪声。缺点:可逆难；过电压、过电流能力差；谐波电流大。组成：原理：3、直流斩波器或脉宽调制变换器图5直流斩波器-电动机系统的原理图和电压波形图VT工作于开关状态。VT通时，U加到M；VT断时，U与M断开，M经VD续流，两端电压接近于零。平均电压可通过改变VT的导通和关断时间来调节，从而调节M的转速。优点:运行稳定、效率高、静动态性能好；缺点:容量不大原理：电动机平均电压ρ为占空比三、调速指标1、调速范围生产机械要求电动机提供的最高转速和最

5、低转速之比叫做调速范围，用字母D表示，即其中nmin和nmax一般都指电机额定负载时的转速，对于少数负载很轻的机械，例如精密磨床，也可用实际负载时的转速。2、静差率当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落nN，与理想空载转速n0之比，称作静差率s，即或用百分数表示式中nN=n0-nN0TeNTen0an0bab∆nNa∆nNbn图6不同转速下的静差率3.静差率与机械特性硬度的区别然而静差率和机械特性硬度又是有区别的。一般调压调速系统在不同转速下的机械特性是互相平行的。对于同样硬度的特

6、性，理想空载转速越低时，静差率越大，转速的相对稳定度也就越差。例如：在1000r/min时降落10r/min，只占1%；在100r/min时同样降落10r/min，就占10%；如果在只有10r/min时，再降落10r/min，就占100%，这时电动机已经停止转动。因此，调速范围和静差率这两项指标并不是彼此孤立的，必须同时提高才有意义。调速系统的静差率指标应以最低速时所能达到的数值为准。静差率与机械特性硬度的区别（续）3.调速范围、静差率和额定速降之间的关系设：电机额定转速nN为最高转速，转速降落为nN，则按照上面分

7、析的结果，该系统的静差率应该是最低速时的静差率，即于是，最低转速为而调速范围为将上面的式代入nmin，得上式表明调压调速系统的调速范围、静差率和额定速降之间所应满足的关系。对于同一个调速系统，nN值一定，可见，如果对静差率要求越严，即要求s值越小时，系统能够允许的调速范围也越小。例题1-1某直流调速系统电动机额定转速为，额定速降nN=115r/min，当要求静差率30%时，允许多大的调速范围？如果要求静差率20%，则调速范围是多少？如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是多少？解要求30%时，调速范围为若要求

8、20%，则调速范围只有若调速范围达到10，则静差率只能是1、系统组成四、开环V-M系统的机械特性2.调节原理调节→改变移相角α→改变→n改变。图4晶闸管直流调速系统a）电流连续b）电流断续0uaubucaud0tEUdt0uaubucaud0iaibicicEUdudttudidid图7V-M系统电流波形3.开环系统机械特性晶闸管整流器