5.调速的指标和负载配合.ppt

1、电机控制技术,第5章 电动机调速的性能指标和负载配合,第5.1节 直流电动机调速的要求及指标,电动机调速的动态指标 电动机调速的静态指标,电动机调速的指标,稳态调速指标 要求电气传动系统能在最高速和最低转速范围内调节转速，并要求在各转速下都能稳定工作 动态调速指标 要求系统起动、制动以及调速动态过程快而平稳，并具有良好的抗干扰能力,5.1.1转速控制的要求和调速指标,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：,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； 2）

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； 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）,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 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

3、数表示,（2）,（3）,式中 nN = n0 - nN,0,TeN,Te,n0a,n0b,a,b, nNa, nNb,n,O,图1 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

4、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。,静差率与机械特性硬度的区别（续）,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,（4）,式（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（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 一个调速系统的调速范围，是指在

5、最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。,例题 某直流调速系统电动机额定转速为1430rpm，额定速降 nN = 115r/min，当要求静差率s30%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,5.1.2 动态调速指标,跟随性能指标（阶跃响应） 上升时间tr：动态响应的快速性 超调量 超调量反映了系统的相对稳定性 超调量越小系统的相对稳定性越好 调节时间ts：调节过程的快慢 抗干扰性能指标 由于电网电压或负载波动

6、 动态降落Cmax% 恢复时间tV：抗干扰能力 调速系统的动态指标以抗干扰性能为主 随动系统的动态指标以跟随性能为主,第5.2节 交流电动机调速的要求及指标,静态指标 最大起动转矩 调速范围 速度精度 动态指标 转矩响应时间,第5.2节 调速方式与负载性质的配合,问题提出 电动机的电枢电流或定子电流取决于所拖动的负载。电动机拖动系统中，负载有不同的类型，而电动机也有不同的调速方法，如何使不同类型负载与电动机的不同调速方法合理配合，既保证电动机的安全运行，同时又保证电动机的充分利用，就显得十分重要了。,调速方式,恒转矩调速 保持直流电动机的电枢电流 保持交流电动机的定子电流 电动机的电磁转矩恒定

7、不变 他励直流电动机电枢回路串电阻调速和降压调速就属于恒转矩调速方式 异步电动机变频调速中，当电动机的频率低于电动机的额定频率时 这种调速方式中，电动机容许输出的功率与转速成正比,调速方式,恒功率调速 调速过程中，当电动机的转速变化时，电动机的电磁功率恒定不变 他励直流电动机调速中，保持电枢电压，而降低励磁磁通的调速方式就属于恒功率调速方式 异步电动机变频调速方式中，当定子绕组电源频率 ，而定子电压 的调速方式，也属于恒功率调速方式 这种调速方式下，电动机容许输出的转矩与转速近似称反比，即,直流电动机的调速方式,交流电动机的调速方式,调速方式与负载性质的配合,调速方式与负载性质匹配的情况 电动

8、机采用恒转矩调速方式时，如果拖动恒转矩负载运行，并且使电动机的额定转矩与负载转矩相等，则只要运行在不高于额定转速的情况下，电动机的电枢电流始终等于额定电流，电动机得到了充分利用，即恒转矩调速方式与恒转矩负载性质匹配。 电动机采用恒功率方式时，如果拖动恒功率负载运行，并且是电动机电磁功率不变，则不论运行在什么转速下，电动机的电枢电压都等于额定电压，电动机得到了充分利用，即恒功率调速方式与恒功率负载性质匹配。,调速方式与负载性质的配合,恒转矩调速方式与恒功率负载 恒功率负载采用调压调速时,负载功率为 调压调速时,为了满足整个调速范围内的负载要求，电动机的额定转矩应按最大负载转矩选择 电动机的额定功

9、率为 恒功率负载与恒转矩调速方式配合时，则电动机的额定功率应为所拖动负载功率的D倍,调速方式与负载性质的配合,恒功率调速方式与恒转矩负载 生产机械为恒转矩负载特性，当对此恒转矩负载选择弱磁调速方式（恒功率方式）时，电动机的额定转速应按最高转速来选取，即 为了满足整个调速范围内的负载转矩要求，即 ，电动机的功率则必须按最高转速时来考虑，则电动机的额定功率为 当电动机工作在 时，电动机容许输出的转矩及功率都比实际负载需要要大得多。 对于风机、泵类负载，既非恒转矩负载，又非恒功率负载，采用恒转矩调速方式浪费要小一点。,调速方式与负载性质的配合,结论 恒转矩调速方式与恒功率调试方式只是用来表征电动机采用某种调速