直流调速系统概述

1、直流调速系统概述,概述,1.什么是调速？ 将调节电动机转速，以适应生产要求的过程称之为调速。 2.什么是调速系统？ 用于完成调速这一功能的自动控制系统就被称为是调速系统。,电动机是用来拖动某种生产机械的动力设备，所以需要根据工艺要求调节其转速。 比如：在加工毛坯工件时，为了防止工件表面对刀具的磨损，因此加工时要求电机低速运行。 而在对工件进行精加工时，为了要缩短加工时间，提高产品的经济效益，因此此时要求电机高速运行。,3.为什么要调速？,4.两大调速系统,（1）交流调速（变频调速） 特点：交流电机结构简单，维护方便，造价低 应用：主要应用在调速精度要求不高的场合 （2）直流调速 特点： 直流调

2、速易实现 调速性能好, 调速范围广, 易于平滑调节 直流调速转矩大,5.直流调速应用,（1）无缝钢管生产 （2）造纸机 （3）纺织机,直流电机,一、直流电机结构,直流电机主要由定子和转子两大部分构成。 1.定子,2.转子（电枢）,按励磁方式分,二、直流电机分类,三、直流调速方案,1.直流电动机的转速公式：,Ua:电枢电压 Ia:电枢电流 Ra:电枢回路的总电阻 :励磁磁通 Ce:由电机结构决定的电动势系数,2.直流电动机的调速方式有三种：,(1)调压调速（恒转矩调速）（额定转速以下调速） 晶闸管可控整流 直流斩波 (2)弱磁调速（恒功率调速） (3)电枢回路串电阻调速 由于串电阻调速和弱磁调速

3、都会使直流他励电机的机械特性变软，所以在实际应用中通常采用的是变电压调速。,晶闸管整流电路实现调压调速特点,优点：晶闸管整流装置经济、可靠，门极可直接采用电子电路控制，响应速度为毫秒级。 缺点（1）由于晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难。 （2）当晶闸管导通角很小时，系统的功率因素很低，并产生较大的谐波电流，从而引起电网电压波动殃及同电网中的用电设备，造成“电力公害”。,电枢回路串电阻调速,Ra,电枢回路串电阻调速需 在电枢中串入专用电阻，电阻增大 则转速下降，因此 n 只能下调。,特点：(1) 设备简单，操作方便。,(2)机械特性软，稳定性差。,(3)能量损耗大，

4、只用于小型直流机。,Ra + R,改变磁通调速,保持电枢电压U不变，改变励磁电流If (调Rf)以改变磁通 。,Rf If n,采用减少励磁电流(减弱磁通)的方法调速, 即,减小磁通，n只能上调。,改变电压调速,特性曲线,改变电压调速的特点:,(1)工作时电压不允许超过UN 所以调速只能向下调。,(2)机械特性较硬，并且电压降低后硬度不变，稳定性好。,四、直流调速系统性能指标 1.静差率S 静差率S是指空载转速与额定负载转速之差与理想空载转速的比值，它反映了电动机转速稳定程度。,2.调速范围D 电动机在额定负载下进行调速时，在满足静差率要求的前提下，所能达到的最高转速与最低转速之比称为调速范围

5、。,式中 nmax 额定负载下的最高转速（即nN）； nmin 额定负载下的最低转速；,3.调速平滑性,一定范围内调速级数越多，平滑性越好。,直流调速系统原理图（单闭环直流调速系统）,触发电路,可控整流电路,速度检测装置,平波电抗,给定电路,直流调速系统各部分作用,1.给定电路：调节给定电压值，实现调速。 2.调节器：通过输入给定电压和转速反馈信号，产生控制信 号，控制触发电路的触发脉冲产生时间。 3.触发电路：产生触发脉冲控制晶闸管的导通。 4.晶闸管整流电路：产生可变的直流电压实现直流电动机的 调速。 5.速度检测装置：将转速信号反馈至调节器输入端，使直流调速系统构成闭环系统。（测速发电机

6、、旋转编码器）,以负载增大为例，闭环调速系统的自动调节过程如下：当电动机的转速n由于某种原因（例如机械负载转矩TL增加）而下降时，转速负反馈环节将进行自动调节，其调节过程如下： TLn Ufn U=Ugn-Ufn Uk 触发脉冲前移Ud n,转速负反馈闭环直流调速系统,比较放大,晶闸管整流,给定Ugn,下一步,控制UK,（ 负载变化）,比较器,上一步,下一步,负载减小， 上升加快,比较放大,晶闸管整流,给定Ugn,控制UK,（负载减小，转速加快）,比较器,上一步,下一步,电机转速加快,比较放大,晶闸管整流,给定Ugn,控制UK,（负载减小，转速加快，测速发电机转速加快）,上一步,下一步,测速发电机转速加快,比较放大,晶闸管整流,给定Ugn,控制UK,（负载减小，转速加快，测速发电机转速加快，反馈电压增大）,上一步,下一步,反馈电压增大,比较放大,晶闸管整流,给定Ugn,控制UK,上一步,下一步,比较结果减小,比较放大,晶闸管整流,给定Un,控制Uc,上一步,下一步,输出电压减小,比较放大,晶闸管整流,给定Un,控制Uc,上一步,下一步,电机转速减慢,比较放大,晶闸管整流,给定Un,控制Uc,上一步,exit,上升速度减慢,比较放大,晶闸管整流,给定Un,控制Uc,双闭环直流调速系统,双闭环直流调速系统构