直流传动控制系统的分析

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1、直流传动控制系统的分析直流传动系统具有良好的起、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各种生产机械中得到了广泛的应用。从生产机械要求控制的物理量看，电气传动控制系统有调速系统、位置随动系统等，各种系统往往通过控制转速来实现的，因此调速系统是最基本的直流传动控制系统本节应了解的问题直流调速控制系统的控制要求和静态指标静态指标与机械特性之间的关系静态指标参数之间的关系开环调速控制系统特点闭环调速控制系统特点开环与闭环调速控制系统特性之间关系调速控制系统的动态指标一、调速系统的控制要求和调速系统静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

2、来，对于调速系统的转速控制要求有以下三个方面：2）稳速——以一定的精度在所需转速上稳定运行，在各种干扰下不允许有过大的转速波动，以确保产品质量；1、控制要求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；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。2、调速系统静指标调速范围定义：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，即其中nmin和nmax一般都指电动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。静差率定义：

3、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-nN3、静差率与机械特性的关系静差率是衡量调速系统在负载变化时转速的稳定性。与机械特性硬度有关硬度大s小硬度小s大与系统的工作速度有关理想空载低s大理想空载高s小相同硬度静差率bTeNTen0an0b∆nNa∆nNbnO不同转速下的静差率例如：某电动机在理想空载转速n0为1000r/min时降落10r/min，静差率只占1%；n0为100r/min时同样降落10r/min，静差率就占10%；如果n0只有10r/min时，再降落10r/min，静差率就占100%，这时电

4、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。调速系统的静差率指标应以最低速时所能达到的数值为准。4、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，得上式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。结论一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足

5、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速为nN=1430r/min，额定速降nN=115r/min，当要求静差率s≤30%时，允许多大的调速范围？如果要求静差率s≤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s≤30%时，调速范围为若要求s≤20%，则调速范围只有若调速范围达到10，则静差率只能是二、开环调速系统及其特性若直流调速系统是开环调速系统，即系统的输出量不返送到输入端，系统组成如下图。开环直流调速系统原理框图+-AM+-UdId+-∆UnU*nUcUPE+-开环控制系统的特点是：控制装置与受控对象只有顺向作用而无反向

6、联系；每个输入量对应一个输出量，系统的控制精度完全取决系统元器件和特性调整的准确度；系统抗干扰能力差。因此，当系统对干扰影响要求不高，并且控制精度要求不高时，可采用开环控制系统。例题2某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机，其额定数据如下：60kW，220V，305A，1000r/min，采用V-M系统，主电路总电阻R=0.18，电动机电动势系数CeΦ=0.2V·r/min。如果要求调速范围D=20，静差率s≤5%，采用开环调速能否满足？若要满足这个要求，系统的额定速降最多能有多少？解当电流连续时，V-M系统的额定速降为开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率为这已大大超过了5%的要求，更

7、不必谈调到最低速了。如果要求D=20，s≤5%，则由D，S与nN关系可知由上例可以看出，开环调速系统的额定速降是275r/min，而生产工艺的要求却只有2.63r/min，相差几乎百倍！由此可见，开环调速已不能满足要求，需采用反馈控制的闭环调速系统来解决这个问题。结论：开环调速只能用在对静差率要求不高的直流调速控制系统三、闭环调速系统的组成及其静特性根据自动控制原理，反馈控制的闭环系统是按被调量的偏差进行控制的系统，只