直流調(diào)速系統(tǒng)2

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1、第三章直流電動機調(diào)速系統(tǒng)本章教學(xué)重點：調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo);直流調(diào)速系統(tǒng)。本章教學(xué)難點：直流調(diào)速系統(tǒng)。第一節(jié)直流調(diào)速麴知識一、直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)衡最?個調(diào)速系統(tǒng)的性能高低、質(zhì)量好壞，必須從調(diào)速的穩(wěn)定指標(biāo)和動態(tài)指標(biāo)兩個方面考慮，即從調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)指標(biāo)和動態(tài)指標(biāo)來分解調(diào)速系統(tǒng)的性能。1-穩(wěn)態(tài)指標(biāo)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)指標(biāo)，是指系統(tǒng)處于穩(wěn)定運行時的性能指標(biāo)。主要有靜差率s、調(diào)速范圍D、調(diào)速系統(tǒng)與負(fù)載配合能力等。(1)靜差率s靜濫率s反映了當(dāng)負(fù)載變化時電動機轉(zhuǎn)速的變化程度，表示在電動機的某一條機械特性上，由理想空載增加到額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)速降落(又稱靜態(tài)速降

2、)yj—>7Am與理想空載轉(zhuǎn)速5之比，即$=—=亠，生產(chǎn)機械對靜并率的要求刃0%是針対最低轉(zhuǎn)速而言的。(2)調(diào)速范圍D生產(chǎn)機械要求電動機能提供的最高轉(zhuǎn)速％%與最低轉(zhuǎn)速Z比gm叫做調(diào)速n范圍，通常用D表示，即D二心。⑶調(diào)速系統(tǒng)與負(fù)載配合能力各種生產(chǎn)機械在調(diào)速過程中，電動機輸出轉(zhuǎn)矩與輸出功率以及負(fù)載轉(zhuǎn)矩與消耗功率，隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律是各不相同的。例如起重機、卷揚機等機械，在調(diào)速時，電動機軸［滋受的負(fù)載轉(zhuǎn)愆不變，其輸出功率與轉(zhuǎn)速成正比變化，這種調(diào)速稱為怛轉(zhuǎn)矩調(diào)速。另一類生產(chǎn)機械，例如金加切削料味的主軸調(diào)速，電動朋角上的負(fù)載隨轉(zhuǎn)速的增大而減小，其輸出

3、功率基本維持不變，這種調(diào)速稱為恒功率調(diào)速。還有一類牛產(chǎn)機械，如軋鋼機，在其整個調(diào)速過程中，…部分要求恒功率調(diào)速，一^分要求恒轉(zhuǎn)炬調(diào)速，這種調(diào)速可稱為混合調(diào)速。而風(fēng)機、離心泵等負(fù)載,在調(diào)速吋，負(fù)載轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的變化的平方關(guān)系成正比，軸上輸出功率隨轉(zhuǎn)矩的立方成111?匕。?般來說，調(diào)速方案的選擇應(yīng)充分考慮到拖動負(fù)載的性質(zhì)，以保證拖動要求的實現(xiàn)，充分發(fā)揮電動機的作用，否則，電動機容量不能充分利用而造成電能的浪費。2.動態(tài)指標(biāo)生產(chǎn)機械的調(diào)速過程，即從一種轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至U所需的另一?種轉(zhuǎn)速，并不是瞬間完成的，是…個動態(tài)的過渡過程。調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)指標(biāo)是表示調(diào)

4、速系統(tǒng)在速度變化過程中的技術(shù)指標(biāo)。對于調(diào)速精度要求較高的調(diào)速控制系統(tǒng)，如龍門創(chuàng)床的主拖動、造纟碩等都必須充分考慮改善動態(tài)指標(biāo)，否則不能滿足生產(chǎn)要求。調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)指標(biāo)主耍有：最大超調(diào)量、調(diào)整時間、振蕩次數(shù)、最大動態(tài)速降和恢復(fù)時間等。(1)最大超調(diào)量b最大超調(diào)量是扌審周速系統(tǒng)在外來突變信號的作用F,系統(tǒng)達到的最人轉(zhuǎn)速和穩(wěn)態(tài)值的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速Z比，用表示。(2)調(diào)速時間―又稱為動態(tài)響應(yīng)時間，它是指從信號加入，到系統(tǒng)開始進入允許偏洼區(qū)為止的時間。它反映系統(tǒng)調(diào)整的快速性。(3)振蕩次數(shù)N震蕩次數(shù)表示在調(diào)整時間內(nèi),車令速在穩(wěn)態(tài)值I：卜-擺動的次數(shù)。它反映了

5、系統(tǒng)的調(diào)速穩(wěn)定性。⑷最大動態(tài)速降A(chǔ)nmax是指調(diào)速系統(tǒng)的一項抗干擾指標(biāo)，即在穩(wěn)定運行屮，系統(tǒng)突加一個負(fù)載轉(zhuǎn)矢E所引起的最人速降。⑸恢復(fù)時間tr從擾動最作用開始，到被調(diào)量開始轉(zhuǎn)入穩(wěn)定轉(zhuǎn)速允許偏差區(qū)為止的一段時間。。越小，說明系統(tǒng)的抗干擾能力越強。二直流電動機調(diào)速施從」工流電動機的電路分析可知，一個是電樞回路，另一個是勵磁回路，如圖4-la所示，電樞回路有電陰R和漏磁電感L,其等效電路如圖4-lb所示。圖4一1直流電動機原理及其等效電路圖a)直流電動機原理圖b)直流電動機電樞回路等效電路圖當(dāng)電動機止常運行時，其各種物理量可表示如匕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為加在電樞回路上的電壓；/?為電動機電樞電路總電阻；0為電動機磁通；&為電動勢常數(shù)；知為轉(zhuǎn)矩常數(shù)；7；為電磁轉(zhuǎn)矩。此公式即為直流電動機的機械特征方科弍。對于每--個特定的電動機來說,定時，要調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速〃，便可以有一以下三種其心、Q為常數(shù)，當(dāng)負(fù)載方法：改變電動機電樞回路的電阻/?、改變電動機磁通0和改變加在電樞回路的外加電壓"01.改變電樞回路電阻人調(diào)速采用電樞回路串聯(lián)電阻的方法調(diào)速，其機械特性變軟

7、，系統(tǒng)轉(zhuǎn)速受負(fù)載圖4_2改變電樞回路電阻調(diào)速的調(diào)節(jié)特性影響人，輕載時達不到調(diào)速的口的，重載時還會產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，而幾在串聯(lián)電阻屮通過的是電樞電流，長期運行時損耗也人，經(jīng)濟性差，因此在直流傳動調(diào)速系統(tǒng)中已很少應(yīng)用。2.改變磁通0調(diào)速在電動機勵磁回路11',改變具串聯(lián)電阻的人小或采川專門的勵磁調(diào)節(jié)器來控制勵磁電壓，都可以改變勵磁電流和磁通。此吋電動機的電樞電壓通常為額定值,而旦不附加電阻。由公式4—4可知，理想空載轉(zhuǎn)速與磁通成反比，即減弱磁通使理想空載轉(zhuǎn)速增加；機械特征斜率與磁通平方成正比，即隨著磁通減弱，斜率急劇增加（見圖4?3）。因此采用調(diào)節(jié)

8、磁通進行調(diào)速時，在高速下由于電樞電流去磁作川增人，使轉(zhuǎn)速特征變得不穩(wěn)定，換相性能也會下降。所以采川改變磁通來調(diào)速的范圍是冇限的。無換向極電動機的調(diào)速范圍為基速的1.5倍，冇換向極