直流調(diào)速系統(tǒng)概述

1、直流調(diào)速系統(tǒng)概述直流調(diào)速系統(tǒng)概述概述1.什么是調(diào)速？ 將調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)生產(chǎn)要求的過(guò)將調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)生產(chǎn)要求的過(guò)程稱之為調(diào)速。程稱之為調(diào)速。2.什么是調(diào)速系統(tǒng)？什么是調(diào)速系統(tǒng)？ 用于完成調(diào)速這一功能的自動(dòng)控制系統(tǒng)就用于完成調(diào)速這一功能的自動(dòng)控制系統(tǒng)就被稱為是調(diào)速系統(tǒng)。被稱為是調(diào)速系統(tǒng)。 電動(dòng)機(jī)是用來(lái)拖動(dòng)某種生產(chǎn)機(jī)械的動(dòng)力設(shè)電動(dòng)機(jī)是用來(lái)拖動(dòng)某種生產(chǎn)機(jī)械的動(dòng)力設(shè)備，所以需要根據(jù)工藝要求調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。備，所以需要根據(jù)工藝要求調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。 比如：在加工比如：在加工毛坯工件毛坯工件時(shí)，為了防止工件時(shí)，為了防止工件表面對(duì)刀具的磨損，因此加工時(shí)要求電機(jī)表面對(duì)刀具的磨損，因此加工時(shí)要求電機(jī)低低速運(yùn)

2、行。速運(yùn)行。 而在對(duì)工件進(jìn)行而在對(duì)工件進(jìn)行精加工精加工時(shí)，為了要縮短加時(shí)，為了要縮短加工時(shí)間，提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，因此此時(shí)要工時(shí)間，提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，因此此時(shí)要求電機(jī)求電機(jī)高速運(yùn)行高速運(yùn)行。3.為什么要調(diào)速？4.兩大調(diào)速系統(tǒng)（1）交流調(diào)速（變頻調(diào)速） 特點(diǎn)：交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，造價(jià)低 應(yīng)用：主要應(yīng)用在調(diào)速精度要求不高的場(chǎng)合（2）直流調(diào)速 特點(diǎn)： %100000nnnnnsN5.直流調(diào)速應(yīng)用（1）無(wú)縫鋼管生產(chǎn) （2）造紙機(jī)（3）紡織機(jī)直流電機(jī)一、直流電機(jī)結(jié)構(gòu)直流電機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分構(gòu)成。1.定子主磁極主磁極：產(chǎn)生主磁場(chǎng)：產(chǎn)生主磁場(chǎng) ，由鐵心和勵(lì)磁繞組構(gòu)成，由鐵心和勵(lì)磁繞組構(gòu)成換

3、向磁極換向磁極：改善換向。：改善換向。電刷裝置電刷裝置：把直流電壓和直流電流引入：把直流電壓和直流電流引入 機(jī)座和端蓋機(jī)座和端蓋：起支撐和固定作用。：起支撐和固定作用。定子定子2.轉(zhuǎn)子（電樞）轉(zhuǎn)子（電樞）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子電樞鐵心電樞鐵心：主磁路的一部分，放置電樞繞組。：主磁路的一部分，放置電樞繞組。電樞繞組電樞繞組：是電路部分。：是電路部分。換向器換向器：實(shí)現(xiàn)直流與交流的互換：實(shí)現(xiàn)直流與交流的互換轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸軸承軸承按勵(lì)磁方式分二、直流電機(jī)分類aaaeUI RnC三、直流調(diào)速方案1.直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式：直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式：Ua:電樞電壓電樞電壓Ia:電樞電流電樞電流Ra:電樞回路的總電阻電樞回路的總電

4、阻:勵(lì)磁磁通勵(lì)磁磁通Ce:由電機(jī)結(jié)構(gòu)決定的電動(dòng)勢(shì)系數(shù)由電機(jī)結(jié)構(gòu)決定的電動(dòng)勢(shì)系數(shù)2.直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方式有三種：直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方式有三種：(1)調(diào)壓調(diào)速（恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速）（額定轉(zhuǎn)速以下調(diào)速）調(diào)壓調(diào)速（恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速）（額定轉(zhuǎn)速以下調(diào)速）晶閘管可控整流晶閘管可控整流直流斬波直流斬波(2)弱磁調(diào)速（恒功率調(diào)速）弱磁調(diào)速（恒功率調(diào)速）(3)電樞回路串電阻調(diào)速電樞回路串電阻調(diào)速由于串電阻調(diào)速和弱磁調(diào)速都會(huì)使直流他由于串電阻調(diào)速和弱磁調(diào)速都會(huì)使直流他勵(lì)電機(jī)的勵(lì)電機(jī)的機(jī)械特性變軟機(jī)械特性變軟，所以在實(shí)際應(yīng)用，所以在實(shí)際應(yīng)用中通常采用的是變電壓調(diào)速。中通常采用的是變電壓調(diào)速。 晶閘管整流電路實(shí)現(xiàn)調(diào)壓調(diào)速特點(diǎn)Rann

5、0T特點(diǎn)：特點(diǎn)：(1) 設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。(2)機(jī)械特性軟，穩(wěn)定性差。機(jī)械特性軟，穩(wěn)定性差。(3)能量損耗大，只用于小型直流機(jī)。能量損耗大，只用于小型直流機(jī)。Ra + R 保持電樞電壓保持電樞電壓U不變，改變勵(lì)磁電流不變，改變勵(lì)磁電流If (調(diào)調(diào)Rf)以以改變磁通改變磁通 。 0n0nminmaxnnDTnO 改變電壓調(diào)速改變電壓調(diào)速n0n0Tcn0nT0(1)工作時(shí)電壓不允許超過(guò)工作時(shí)電壓不允許超過(guò) 所以調(diào)速只能向下調(diào)所以調(diào)速只能向下調(diào)。(2)機(jī)械特性較硬，并且電壓機(jī)械特性較硬，并且電壓降低后硬度不變，穩(wěn)定性好。降低后硬度不變，穩(wěn)定性好。四、直流調(diào)速系統(tǒng)性能指標(biāo)四、直流

6、調(diào)速系統(tǒng)性能指標(biāo)1.靜差率靜差率S 靜差率靜差率S是指空載轉(zhuǎn)速與額定負(fù)載轉(zhuǎn)速之差是指空載轉(zhuǎn)速與額定負(fù)載轉(zhuǎn)速之差與理想空載轉(zhuǎn)速的比值，它反映了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與理想空載轉(zhuǎn)速的比值，它反映了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定程度。穩(wěn)定程度。 RP2RP1RP3R1R2RfMUgnUc+Ufn U n+-UdId3_+A1LdTGUn2.調(diào)速范圍調(diào)速范圍D 電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載額定負(fù)載下進(jìn)行調(diào)速時(shí)，在滿足靜差下進(jìn)行調(diào)速時(shí)，在滿足靜差率要求的前提下，所能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)率要求的前提下，所能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比稱為調(diào)速范圍。速之比稱為調(diào)速范圍。式中 nmax 額定負(fù)載下的最高轉(zhuǎn)速（即nN）； nmin 額定負(fù)載

7、下的最低轉(zhuǎn)速； 3.調(diào)速平滑性一定范圍內(nèi)調(diào)速級(jí)數(shù)越多，平滑性越好。一定范圍內(nèi)調(diào)速級(jí)數(shù)越多，平滑性越好。直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖（單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)）（單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)）觸發(fā)觸發(fā)電路電路可控整可控整流電路流電路速度檢速度檢測(cè)裝置測(cè)裝置調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器平波平波電抗電抗給定給定電路電路直流調(diào)速系統(tǒng)各部分作用1.給定電路：調(diào)節(jié)給定電壓值，實(shí)現(xiàn)調(diào)速。2.調(diào)節(jié)器：通過(guò)輸入給定電壓和轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)，產(chǎn)生控制信 號(hào)，控制觸發(fā)電路的觸發(fā)脈沖產(chǎn)生時(shí)間。3.觸發(fā)電路：產(chǎn)生觸發(fā)脈沖控制晶閘管的導(dǎo)通。4.晶閘管整流電路：產(chǎn)生可變的直流電壓實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的 調(diào)速。5.速度檢測(cè)裝置：將轉(zhuǎn)速信號(hào)反饋至調(diào)節(jié)器輸入端，使

8、直流調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。（測(cè)速發(fā)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)編碼器） 以負(fù)載增大為例，閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程如下：當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n由于某種原因（例如機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL增加）而下降時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋環(huán)節(jié)將進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)過(guò)程如下： TLn Ufn U=Ugn-Ufn Uk 觸發(fā)脈沖前移Ud n轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)比較放大晶閘管整流給定給定Ugn下一步控制控制UK（ 負(fù)載變化負(fù)載變化）比較器上一步負(fù)載減小，上升加快比較放大晶閘管整流給定給定Ugn控制控制UK（負(fù)載減小，轉(zhuǎn)速加快）（負(fù)載減小，轉(zhuǎn)速加快）比較器上一步電機(jī)轉(zhuǎn)速加快比較放大晶閘管整流給定給定Ugn控制控制UK（負(fù)載減小，轉(zhuǎn)速加快，測(cè)速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速加快）負(fù)載減小，轉(zhuǎn)速加快，測(cè)速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速加快）上一步測(cè)速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速加快比較放大晶閘管整流給定給定Ugn控制控制UK（負(fù)載減小，轉(zhuǎn)速加快，測(cè)速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速加快，反饋電壓增大）負(fù)載減小，轉(zhuǎn)速加快，測(cè)速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速加快，反饋電壓增大）上一步反饋電壓增大比較放大晶閘管整流給定給定Ugn控制控制UK上一步比較結(jié)果減小比較放大晶閘管整流給定給定Un控制控制Uc上一步輸出電壓減小比較放大晶閘管整流給定給定Un控制控制Uc上一步電機(jī)轉(zhuǎn)速減慢比較放大晶閘管整流給定給定Un控制控制Uc上一步上升速度減慢比較放大晶閘管整流給定給定Un控制控制Uc雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)s i