电机调速应用技术及实训 教学课件 作者 葛芸萍 主编 项目一1 直流调速方法.ppt

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1、引言直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。因此，为了保持由浅入深的教学顺序，应该首先很好地掌握直流拖动控制系统。1.1.1调速控制的性能指标任何一台需要控制转速的设备，其生产工艺对调速性能都有一定的要求。归纳起来，对于调速系统的转速控制要求有以下三个方面：任务1直流电动机的调速方法（1）调速——在一定的最高转速和最低转速范围内，分挡地（有级）或平滑地（无级）调节转速；（2）稳速——以一定的精度在所需转速

2、上稳定运行，在各种干扰下不允许有过大的转速波动，以确保产品质量；（3）加、减速——频繁起、制动的设备要求加、减速尽量快，以提高生产率；不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起，制动尽量平稳。1.稳态指标调速范围：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，用字母D表示，即（1-1-1）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。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（1-1-2）（1-1-3）式中n

3、N=n0-nN0TeNTen0an0bab∆nNa∆nNbnO图1-1-1不同转速下的静差率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，转速全部降落完了。因此，调速范围和静差率这两项指标并不是彼此孤立的，必须同时提才有意义。调速系统

4、的静差率指标应以最低速时所能达到的数值为准。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（1-1-4）式（1-1-4）表示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，由式（1-1-4）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。结论1：一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。例题1-1某直流调速系统电动机额定转

5、速为1430r/min，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20%，则调速范围只有若调速范围达到10，则静差率只能是±5%（或±2%）0Otrts图1-1-2典型阶跃响应曲线和跟随性能指标2.动态指标在给定信号或参考输入信号的作用下，系统输出量的变化情况可用跟随性能指标来描述。常用的阶跃响应跟随性能指标有tr—上升时间—超调量ts—调节时间1.1.2直流电动机的调速方法1.直流电动机的机械特性式中Ce、CT、Φ和Ra均

6、为常数。为电磁转矩Tem=0时的转速，称为理想空载转速；为机械特性的斜率；△n=βTem为转速降。(1-2-1)由式（1-2-1）可以看出，有三种方法调节电动机的转速：（1）改变电枢回路电阻Ra；（2）调节电枢供电电压U；（3）减弱励磁磁通。调阻调速：工作条件：保持励磁=N；保持电压U=UN；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。nn0OIILRaR1R2R3nNn1n2n3调阻调速特性曲线2.直流电动机的调速方法调压调速：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Un，n0调速特性：转

7、速下降，机械特性曲线平行下移。nn0OIILUNU1U2U3nNn1n2n3调压调速特性曲线调磁调速：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。nn0OTeTLN123nNn1n2n3调磁调速特性曲线三种调速方法的性能与比较：对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，