直流调速系统2

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1、第三章直流电动机调速系统本章教学重点：调速系统的性能指标;直流调速系统。本章教学难点：直流调速系统。第一节直流调速麴知识一、直流调速系统的性能指标衡最•个调速系统的性能高低、质量好坏，必须从调速的稳定指标和动态指标两个方面考虑，即从调速系统的稳态指标和动态指标来分解调速系统的性能。1-稳态指标调速系统的稳态指标，是指系统处于稳定运行时的性能指标。主要有静差率s、调速范围D、调速系统与负载配合能力等。(1)静差率s静滥率s反映了当负载变化时电动机转速的变化程度，表示在电动机的某一条机械特性上，由理想空载增加到额定负载时的转速降落(又称静态速降

2、)yj—>7Am与理想空载转速5之比，即$=—=亠，生产机械对静并率的要求刃0%是针対最低转速而言的。(2)调速范围D生产机械要求电动机能提供的最高转速％%与最低转速Z比gm叫做调速n范围，通常用D表示，即D二心。⑶调速系统与负载配合能力各种生产机械在调速过程中，电动机输出转矩与输出功率以及负载转矩与消耗功率，随转速变化的规律是各不相同的。例如起重机、卷扬机等机械，在调速时，电动机轴［滋受的负载转愆不变，其输出功率与转速成正比变化，这种调速称为怛转矩调速。另一类生产机械，例如金加切削料味的主轴调速，电动朋角上的负载随转速的增大而减小，其输出

3、功率基本维持不变，这种调速称为恒功率调速。还有一类牛产机械，如轧钢机，在其整个调速过程中，…部分要求恒功率调速，一^分要求恒转炬调速，这种调速可称为混合调速。而风机、离心泵等负载,在调速吋，负载转矩随转速的变化的平方关系成正比，轴上输出功率随转矩的立方成111•匕。•般來说，调速方案的选择应充分考虑到拖动负载的性质，以保证拖动要求的实现，充分发挥电动机的作用，否则，电动机容量不能充分利用而造成电能的浪费。2.动态指标生产机械的调速过程，即从一种转速调节至U所需的另一•种转速，并不是瞬间完成的，是…个动态的过渡过程。调速系统的动态指标是表示调

4、速系统在速度变化过程中的技术指标。对于调速精度要求较高的调速控制系统，如龙门创床的主拖动、造纟硕等都必须充分考虑改善动态指标，否则不能满足生产要求。调速系统的动态指标主耍有：最大超调量、调整时间、振荡次数、最大动态速降和恢复时间等。(1)最大超调量b最大超调量是扌审周速系统在外来突变信号的作用F,系统达到的最人转速和稳态值的稳态转速Z比，用表示。(2)调速时间―又称为动态响应时间，它是指从信号加入，到系统开始进入允许偏洼区为止的时间。它反映系统调整的快速性。(3)振荡次数N震荡次数表示在调整时间内,车令速在稳态值I：卜-摆动的次数。它反映了

5、系统的调速稳定性。⑷最大动态速降Anmax是指调速系统的一项抗干扰指标，即在稳定运行屮，系统突加一个负载转矢E所引起的最人速降。⑸恢复时间tr从扰动最作用开始，到被调量开始转入稳定转速允许偏差区为止的一段时间。。越小，说明系统的抗干扰能力越强。二直流电动机调速施从」工流电动机的电路分析可知，一个是电枢回路，另一个是励磁回路，如图4-la所示，电枢回路有电阴R和漏磁电感L,其等效电路如图4-lb所示。图4一1直流电动机原理及其等效电路图a)直流电动机原理图b)直流电动机电枢回路等效电路图当电动机止常运行时，其各种物理量可表示如匕U=IR+E(

6、4-1)Te=kr(/>I(4-2)E=ke(/fn(4-3)由上式可知：EU-IRU-TR/(kT^(44)n———Ske式(44)中：U为加在电枢回路上的电压；/?为电动机电枢电路总电阻；0为电动机磁通；&为电动势常数；知为转矩常数；7；为电磁转矩。此公式即为直流电动机的机械特征方科弍。对于每--个特定的电动机來说,定时，要调节电动机的转速〃，便可以有一以下三种其心、Q为常数，当负载方法：改变电动机电枢回路的电阻/?、改变电动机磁通0和改变加在电枢回路的外加电压"01.改变电枢回路电阻人调速采用电枢回路串联电阻的方法调速，其机械特性变软

7、，系统转速受负载图4_2改变电枢回路电阻调速的调节特性影响人，轻载时达不到调速的口的，重载时还会产生堵转现象，而几在串联电阻屮通过的是电枢电流，长期运行时损耗也人，经济性差，因此在直流传动调速系统中已很少应用。2.改变磁通0调速在电动机励磁回路11',改变具串联电阻的人小或采川专门的励磁调节器來控制励磁电压，都可以改变励磁电流和磁通。此吋电动机的电枢电压通常为额定值,而旦不附加电阻。由公式4—4可知，理想空载转速与磁通成反比，即减弱磁通使理想空载转速增加；机械特征斜率与磁通平方成正比，即随着磁通减弱，斜率急剧增加（见图4・3）。因此采用调节

8、磁通进行调速时，在高速下由于电枢电流去磁作川增人，使转速特征变得不稳定，换相性能也会下降。所以采川改变磁通來调速的范围是冇限的。无换向极电动机的调速范围为基速的1.5倍，冇换向极