機(jī)電傳動(dòng)第9章直流調(diào)速系統(tǒng)

1、第第9章章 直流調(diào)速系統(tǒng)直流調(diào)速系統(tǒng)9.1 調(diào)速系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)調(diào)速系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)選擇調(diào)速方案的依據(jù)：機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)選擇調(diào)速方案的依據(jù)：生產(chǎn)機(jī)械對(duì)調(diào)速系統(tǒng)提出的調(diào)速技術(shù)指標(biāo)生產(chǎn)機(jī)械對(duì)調(diào)速系統(tǒng)提出的調(diào)速技術(shù)指標(biāo)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速技術(shù)指標(biāo)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速技術(shù)指標(biāo)靜態(tài)指標(biāo)靜態(tài)指標(biāo)動(dòng)態(tài)指標(biāo)動(dòng)態(tài)指標(biāo)一、靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)一、靜態(tài)技術(shù)指標(biāo) 1. 靜差度靜差度S： 靜差度表示生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的程度。靜差度表示生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的程度。 速度穩(wěn)定性指標(biāo)速度穩(wěn)定性指標(biāo) 000nnnnnSNN靜態(tài)速降NNnnn0 當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，生產(chǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)速的變化要能維持在一定范圍之內(nèi)，即當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，生產(chǎn)

2、機(jī)械轉(zhuǎn)速的變化要能維持在一定范圍之內(nèi)，即要求靜差度要求靜差度S小于一定數(shù)值。小于一定數(shù)值。普通設(shè)備普通設(shè)備普通車床普通車床龍門刨床龍門刨床冷軋機(jī)冷軋機(jī)熱軋機(jī)熱軋機(jī)造紙機(jī)造紙機(jī)S50%S30%S5%S2%0.2%0.5%S0.1% 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性愈硬，則靜差度愈小，轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定性就愈高電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性愈硬，則靜差度愈小，轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定性就愈高 ; 在一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)中，如果在最低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)能滿足靜差度的要求，則在一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)中，如果在最低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)能滿足靜差度的要求，則在其他轉(zhuǎn)速時(shí)必能滿足要求。在其他轉(zhuǎn)速時(shí)必能滿足要求。 2. 調(diào)速范圍調(diào)速范圍D 在在額定負(fù)載額定負(fù)載下，允許的下，允許的最高轉(zhuǎn)速

3、最高轉(zhuǎn)速和在保證生產(chǎn)機(jī)械對(duì)轉(zhuǎn)速變化率要求和在保證生產(chǎn)機(jī)械對(duì)轉(zhuǎn)速變化率要求的前提下所能達(dá)到的的前提下所能達(dá)到的最低轉(zhuǎn)速最低轉(zhuǎn)速之比稱為調(diào)速范圍之比稱為調(diào)速范圍 。minmaxnnD 車床車床龍門刨床龍門刨床鉆床鉆床銑床銑床軋鋼機(jī)軋鋼機(jī)造紙機(jī)造紙機(jī)進(jìn)給機(jī)械進(jìn)給機(jī)械201202040212203031510205300009.1 調(diào)速系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)調(diào)速系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 3. 調(diào)速的平滑性調(diào)速的平滑性 調(diào)速的平滑性，通常是用兩個(gè)相鄰調(diào)速級(jí)的轉(zhuǎn)速差來(lái)衡量的。調(diào)速的平滑性，通常是用兩個(gè)相鄰調(diào)速級(jí)的轉(zhuǎn)速差來(lái)衡量的。 調(diào)速調(diào)速無(wú)級(jí)調(diào)速無(wú)級(jí)調(diào)速有級(jí)調(diào)速有級(jí)調(diào)速 以改變直流電動(dòng)機(jī)電樞外加電壓調(diào)速為例，說(shuō)明調(diào)

4、速范圍以改變直流電動(dòng)機(jī)電樞外加電壓調(diào)速為例，說(shuō)明調(diào)速范圍D與靜差度與靜差度S之間的關(guān)系之間的關(guān)系 ：)1 (1max0202max02maxminmaxSnSnnnnnnnnnnDNNN最高速度和靜態(tài)速降由系統(tǒng)中所使用電動(dòng)機(jī)最高速度和靜態(tài)速降由系統(tǒng)中所使用電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速和結(jié)構(gòu)決定；的額定轉(zhuǎn)速和結(jié)構(gòu)決定；當(dāng)這兩個(gè)參數(shù)確定后，靜差度當(dāng)這兩個(gè)參數(shù)確定后，靜差度S小，調(diào)速范圍小，調(diào)速范圍D也小，要求也小，要求D大，則靜差度大，則靜差度S必然大；必然大；調(diào)速系統(tǒng)往往可以解決這一矛盾。調(diào)速系統(tǒng)往往可以解決這一矛盾。 9.1 調(diào)速系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)調(diào)速系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 二、動(dòng)態(tài)技術(shù)指標(biāo)二、動(dòng)態(tài)技術(shù)指標(biāo)

5、從一種穩(wěn)定速度變化到另一從一種穩(wěn)定速度變化到另一種穩(wěn)定速度運(yùn)轉(zhuǎn)種穩(wěn)定速度運(yùn)轉(zhuǎn)（啟動(dòng)、制動(dòng)（啟動(dòng)、制動(dòng)過(guò)程僅是特例而已），由于有過(guò)程僅是特例而已），由于有電磁慣性和機(jī)械慣性，過(guò)程不電磁慣性和機(jī)械慣性，過(guò)程不能瞬時(shí)完成，而需要一段時(shí)間，能瞬時(shí)完成，而需要一段時(shí)間，即要經(jīng)過(guò)一段過(guò)渡過(guò)程，或稱即要經(jīng)過(guò)一段過(guò)渡過(guò)程，或稱動(dòng)態(tài)過(guò)程動(dòng)態(tài)過(guò)程。 1. 最大超調(diào)量最大超調(diào)量 %nnnMmaxp10022超調(diào)量超調(diào)量超調(diào)量太大，達(dá)不到生產(chǎn)工藝上的要求；超調(diào)量太大，達(dá)不到生產(chǎn)工藝上的要求；超調(diào)量太小，會(huì)使過(guò)渡過(guò)程過(guò)于緩慢，不超調(diào)量太小，會(huì)使過(guò)渡過(guò)程過(guò)于緩慢，不利于生產(chǎn)率的提高等利于生產(chǎn)率的提高等 %Mp3510范圍

6、：范圍：9.1 調(diào)速系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)調(diào)速系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 超調(diào)量超調(diào)量 2. 過(guò)渡過(guò)程時(shí)間過(guò)渡過(guò)程時(shí)間T 從輸入控制（或擾動(dòng)）作用從輸入控制（或擾動(dòng)）作用于系統(tǒng)開(kāi)始直到被調(diào)量于系統(tǒng)開(kāi)始直到被調(diào)量 n 進(jìn)入進(jìn)入（0.05 0.02）n2穩(wěn)定值區(qū)間時(shí)穩(wěn)定值區(qū)間時(shí)為止（并且以后不再越出這個(gè)范為止（并且以后不再越出這個(gè)范圍）的一段時(shí)間，叫作過(guò)渡過(guò)程圍）的一段時(shí)間，叫作過(guò)渡過(guò)程時(shí)間。時(shí)間。 過(guò)渡過(guò)程時(shí)間過(guò)渡過(guò)程時(shí)間9.1 調(diào)速系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)調(diào)速系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 3. 振蕩次數(shù)振蕩次數(shù) N 在過(guò)渡過(guò)程時(shí)間內(nèi)在過(guò)渡過(guò)程時(shí)間內(nèi),被調(diào)量被調(diào)量n在其穩(wěn)定值上下擺動(dòng)的次數(shù)。在其穩(wěn)定值上下擺動(dòng)的次數(shù)。 如圖

7、所示是三種不同調(diào)速系統(tǒng)被調(diào)量從如圖所示是三種不同調(diào)速系統(tǒng)被調(diào)量從x1改變?yōu)楦淖優(yōu)閤2時(shí)的變化情況。時(shí)的變化情況。系系統(tǒng)統(tǒng)超調(diào)超調(diào)量量過(guò)渡過(guò)程過(guò)渡過(guò)程時(shí)間時(shí)間T振蕩次振蕩次數(shù)數(shù)性能性能10長(zhǎng)長(zhǎng)無(wú)無(wú)不好不好2大大較長(zhǎng)較長(zhǎng)多多不好不好3小小短短中中好好9.1 調(diào)速系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)調(diào)速系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 9.2 晶閘管電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)晶閘管電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)的不同：按結(jié)構(gòu)的不同：?jiǎn)伍]環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可逆系統(tǒng)可逆系統(tǒng)9.2.1 單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 一、有靜差調(diào)速系統(tǒng)一、有靜差調(diào)速系統(tǒng) 單純由被調(diào)量負(fù)反饋組成的按比例控制的單閉

8、環(huán)系統(tǒng)屬有靜差的自動(dòng)調(diào)節(jié)系單純由被調(diào)量負(fù)反饋組成的按比例控制的單閉環(huán)系統(tǒng)屬有靜差的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱有靜差調(diào)速系統(tǒng)；統(tǒng)，簡(jiǎn)稱有靜差調(diào)速系統(tǒng)； （一）轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)（一）轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng) 1. 基本組成基本組成 按靜態(tài)誤差的不同：按靜態(tài)誤差的不同：無(wú)靜差直流調(diào)速系統(tǒng)無(wú)靜差直流調(diào)速系統(tǒng)有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)任務(wù)：任務(wù)： 調(diào)節(jié)速度；調(diào)節(jié)速度； 擴(kuò)大調(diào)速范圍，減小靜態(tài)誤差。擴(kuò)大調(diào)速范圍，減小靜態(tài)誤差。分類：分類： 測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī)：與直流電動(dòng)機(jī)：與直流電動(dòng)機(jī)M同軸相連，即兩者的速度相同軸相連，即兩者的速度相同，測(cè)速發(fā)電機(jī)用來(lái)測(cè)量電動(dòng)同，測(cè)速發(fā)電機(jī)用來(lái)測(cè)量電動(dòng)機(jī)的速度，稱檢測(cè)元件

9、；機(jī)的速度，稱檢測(cè)元件； 轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件：將測(cè)速：將測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)以便與給定電壓信號(hào)以便與給定電壓進(jìn)行比較。電壓進(jìn)行比較。 給定電位器：給定電位器：調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)Rg的位置可的位置可改變給定電壓改變給定電壓Ug的大小的大小 。 放大器：放大器：將外加電將外加電壓和反饋信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換后壓和反饋信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換后的電壓之差進(jìn)行放大。的電壓之差進(jìn)行放大。 觸發(fā)電路：觸發(fā)電路：將放大器放大后將放大器放大后的電壓信號(hào)變?yōu)槊}沖信號(hào)去控的電壓信號(hào)變?yōu)槊}沖信號(hào)去控制整流電路的輸出大小。制整流電路的輸出大小。整流電路整流電路：變交流：變交流電壓為直流電壓，電壓為直流電壓，輸出電壓大小由觸輸出

10、電壓大小由觸發(fā)電路輸出脈沖信發(fā)電路輸出脈沖信號(hào)所決定，整流電號(hào)所決定，整流電路的輸出為直流電路的輸出為直流電動(dòng)機(jī)電樞的外加電動(dòng)機(jī)電樞的外加電壓；壓； 直流電動(dòng)機(jī)：直流電動(dòng)機(jī)：系系統(tǒng)的控制對(duì)象。統(tǒng)的控制對(duì)象。fgUUU v 系統(tǒng)的調(diào)速方法是改變外加電壓調(diào)速；系統(tǒng)的調(diào)速方法是改變外加電壓調(diào)速；v 系統(tǒng)的反饋信號(hào)是被控制對(duì)象系統(tǒng)的反饋信號(hào)是被控制對(duì)象n本身本身;v 反饋電壓和給定電壓的極性相反，即反饋電壓和給定電壓的極性相反，即:該系統(tǒng)又稱該系統(tǒng)又稱轉(zhuǎn)速負(fù)反饋轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)。調(diào)速系統(tǒng)。 9.2 晶閘管電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)晶閘管電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng) 2. 工作原理工作原理 當(dāng)當(dāng)Ug、Uf不變時(shí)，電動(dòng)不

11、變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不變，這種狀態(tài)稱為機(jī)的轉(zhuǎn)速不變，這種狀態(tài)稱為穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)。 fgUUU 不不變變kU不不變變 不不變變 dU不不變變 n 不不變變 (2) 調(diào)速（調(diào)速（Uf不變，改變不變，改變Ug的大?。┑拇笮。?gUU fgUUkU dU nnUUUUUUdkfgg 改變改變Ug的大小可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，這種狀態(tài)稱為的大小可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，這種狀態(tài)稱為調(diào)速調(diào)速. (1) 穩(wěn)態(tài)（穩(wěn)態(tài)（ Ug、Uf 不變）不變） (3) 穩(wěn)速（穩(wěn)速（Ug不變、負(fù)載變化使不變、負(fù)載變化使Uf變化變化 ) nUUUUUUndkfgf 當(dāng)負(fù)載增加使當(dāng)負(fù)載增加使 nUUUUUUndkfgf 當(dāng)負(fù)載減小使當(dāng)負(fù)載減小使 當(dāng)

12、負(fù)載發(fā)生變化使速度發(fā)生變化后，系統(tǒng)通過(guò)反饋能維持速度基本不變，這種狀態(tài)當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化使速度發(fā)生變化后，系統(tǒng)通過(guò)反饋能維持速度基本不變，這種狀態(tài)稱為穩(wěn)速。稱為穩(wěn)速。 3. 靜特性分析靜特性分析 目的：找到減小靜態(tài)速降、擴(kuò)大調(diào)速范圍，提高系統(tǒng)性能的途徑。目的：找到減小靜態(tài)速降、擴(kuò)大調(diào)速范圍，提高系統(tǒng)性能的途徑。 靜特性表示出靜特性表示出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與負(fù)載電流之間的大小關(guān)系。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與負(fù)載電流之間的大小關(guān)系。 (1) 各環(huán)節(jié)輸入輸出的關(guān)系各環(huán)節(jié)輸入輸出的關(guān)系 電動(dòng)機(jī)電路電動(dòng)機(jī)電路 RInCRInKUaeaed 式中式中: axRRR電樞回路的總電阻；電樞回路的總電阻； xR可控整流電源的等效內(nèi)阻

13、；可控整流電源的等效內(nèi)阻； 電動(dòng)機(jī)的電樞電阻。電動(dòng)機(jī)的電樞電阻。 aR 9.2 晶閘管電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)晶閘管電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)可控硅和觸發(fā)電路可控硅和觸發(fā)電路 設(shè)可控硅和觸發(fā)電路的放大倍數(shù)為設(shè)可控硅和觸發(fā)電路的放大倍數(shù)為Ks ，則：，則： ksdUKU 放大器電路放大器電路 設(shè)放大器的放大倍數(shù)為設(shè)放大器的放大倍數(shù)為KP ，則：，則： )(fgpPkUUKUKU 反饋電路反饋電路 速度反饋信號(hào)電壓與轉(zhuǎn)速速度反饋信號(hào)電壓與轉(zhuǎn)速n 成正比，設(shè)放大系數(shù)為成正比，設(shè)放大系數(shù)為r，則：，則： nUf 9.2 晶閘管電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)晶閘管電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng) (2) 靜特性靜特性 nUUUKUUKURIn

14、CUffgpkksdaed)(RInCUKaeksRInCUUKKaefgps)(RInCnKKUKKaepsgpsepsapsCKKRIUgKKn則：令：epspsCKKKKKK,0fofeaegnnKCRIKCUKn)1 ()1 (0特性方程有靜差調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械spKKK 0從放大器輸入端到可從放大器輸入端到可控整流電路輸出端的電壓控整流電路輸出端的電壓放大倍數(shù)；放大倍數(shù)；speKKCK閉環(huán)系統(tǒng)的放大倍數(shù)。閉環(huán)系統(tǒng)的放大倍數(shù)。 如果系統(tǒng)沒(méi)有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋（即如果系統(tǒng)沒(méi)有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋（即開(kāi)環(huán)系統(tǒng)）時(shí)，則整流器的輸出開(kāi)環(huán)系統(tǒng)）時(shí)，則整流器的輸出電壓電壓:RInCUKUKKUaeggspd0 由此可得

15、開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的機(jī)械特性由此可得開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的機(jī)械特性方程方程:nnICRCUKnaeeg00開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的靜特性開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的靜特性 (3)分析與結(jié)論分析與結(jié)論 fofeaegnnKCRIKCUKn)1 ()1 (0閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性nnICRCUKnaeeg00開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的靜特性開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的靜特性 理想空載轉(zhuǎn)速理想空載轉(zhuǎn)速 在給定電壓一定時(shí)，有在給定電壓一定時(shí)，有:KnKCUKnegf1)1 (000 轉(zhuǎn)速降轉(zhuǎn)速降 如果將系統(tǒng)閉環(huán)與開(kāi)環(huán)的理想空載轉(zhuǎn)速調(diào)得一樣，如果將系統(tǒng)閉環(huán)與開(kāi)環(huán)的理想空載轉(zhuǎn)速調(diào)得一樣，則，則，00nnfKnI)K(CRnaef11 調(diào)速范圍與靜差度調(diào)速范圍與靜差度 在最大運(yùn)行轉(zhuǎn)速

16、和低速時(shí)最大允許靜差度在最大運(yùn)行轉(zhuǎn)速和低速時(shí)最大允許靜差度S不變的情況下，不變的情況下， 開(kāi)環(huán)：開(kāi)環(huán)： )1 (maxSnSnDN閉環(huán)閉環(huán) ： DKSKnSnSnSnDNNff)1 ()1 (1)1 (maxmax 機(jī)械特性機(jī)械特性 硬度變大，硬度變大， 靜差度減小靜差度減小 調(diào)速范圍變大調(diào)速范圍變大結(jié)論：結(jié)論：由于放大倍數(shù)不可能為無(wú)窮大，即靜態(tài)速降不可能為由于放大倍數(shù)不可能為無(wú)窮大，即靜態(tài)速降不可能為0，因此，上述系，因此，上述系統(tǒng)只能維持速度基本不變。這種維持被調(diào)量（轉(zhuǎn)速）近于恒值不變，但又統(tǒng)只能維持速度基本不變。這種維持被調(diào)量（轉(zhuǎn)速）近于恒值不變，但又具有偏差的反饋控制系統(tǒng)通常稱為有差調(diào)

17、節(jié)系統(tǒng)（即有差調(diào)速系統(tǒng)）。具有偏差的反饋控制系統(tǒng)通常稱為有差調(diào)節(jié)系統(tǒng)（即有差調(diào)速系統(tǒng)）。采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)能克服擾動(dòng)作用（如負(fù)載的變化、電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)能克服擾動(dòng)作用（如負(fù)載的變化、電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁的變化、晶閘管交流電源電壓的變化等）對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的影響。的變化、晶閘管交流電源電壓的變化等）對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的影響。 提高系統(tǒng)的放大倍數(shù)提高系統(tǒng)的放大倍數(shù)K是減小靜態(tài)轉(zhuǎn)速降落、擴(kuò)大調(diào)速范圍的有效措施。是減小靜態(tài)轉(zhuǎn)速降落、擴(kuò)大調(diào)速范圍的有效措施。系統(tǒng)的放大倍數(shù)越大，準(zhǔn)確度就越高，靜差度就越小，調(diào)速范圍就越大。系統(tǒng)的放大倍數(shù)越大，準(zhǔn)確度就越高，靜差度就越小，調(diào)速范圍就越大。但是放大倍數(shù)也不能過(guò)

18、分增大，否則系統(tǒng)容易產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象。但是放大倍數(shù)也不能過(guò)分增大，否則系統(tǒng)容易產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象。 9.2 晶閘管電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)晶閘管電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)（二）其他反饋在自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用（二）其他反饋在自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 1. 電壓負(fù)反饋系統(tǒng)電壓負(fù)反饋系統(tǒng) 由公式由公式 aeaedIKRKUn 可知：可知： 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨電樞端電壓的大小而變。電樞電壓的大小，可以近似電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨電樞端電壓的大小而變。電樞電壓的大小，可以近似地反映電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的高低。電壓負(fù)反饋系統(tǒng)就是把電動(dòng)機(jī)電樞電壓作為反地反映電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的高低。電壓負(fù)反饋系統(tǒng)就是把電動(dòng)機(jī)電樞電壓作為反饋量，以調(diào)整轉(zhuǎn)速。饋量，以調(diào)整轉(zhuǎn)速。 9

19、.2 晶閘管電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)晶閘管電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng) (1) 電壓負(fù)反饋與轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的區(qū)別電壓負(fù)反饋與轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的區(qū)別 反饋信號(hào)不同，前者為被控制量的間接量電壓，后者為被控制量本身；反饋信號(hào)不同，前者為被控制量的間接量電壓，后者為被控制量本身； 檢測(cè)元件不同，前者為電位器，后者為測(cè)速發(fā)電機(jī)。檢測(cè)元件不同，前者為電位器，后者為測(cè)速發(fā)電機(jī)。 (2) 工作原理工作原理 穩(wěn)速和調(diào)速的工作過(guò)程與轉(zhuǎn)速負(fù)反饋相同。穩(wěn)速和調(diào)速的工作過(guò)程與轉(zhuǎn)速負(fù)反饋相同。 在給定電壓在給定電壓Ug一定時(shí)，其調(diào)整過(guò)程如下：一定時(shí)，其調(diào)整過(guò)程如下：負(fù)載負(fù)載ndIfUU kU dU 9.2 晶閘管電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)

20、晶閘管電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)電壓負(fù)反饋系統(tǒng)的特點(diǎn)電壓負(fù)反饋系統(tǒng)的特點(diǎn): 線路簡(jiǎn)單線路簡(jiǎn)單 穩(wěn)定速度的效果并不大穩(wěn)定速度的效果并不大 電動(dòng)機(jī)端電壓即使由于負(fù)反饋的作用而維持不變，但是電動(dòng)機(jī)端電壓即使由于負(fù)反饋的作用而維持不變，但是負(fù)載增加時(shí)，電動(dòng)機(jī)電樞內(nèi)阻所引起的內(nèi)阻壓降仍然要增大，負(fù)載增加時(shí)，電動(dòng)機(jī)電樞內(nèi)阻所引起的內(nèi)阻壓降仍然要增大，電動(dòng)機(jī)速度還是要降低?；蛘哒f(shuō)電壓負(fù)反饋，頂多只能補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)速度還是要降低?；蛘哒f(shuō)電壓負(fù)反饋，頂多只能補(bǔ)償可控整流電源的等效內(nèi)阻所引起的速度降落?？煽卣麟娫吹牡刃?nèi)阻所引起的速度降落。 2. 電流正反饋與電壓負(fù)反饋的綜合反饋系統(tǒng)電流正反饋與電壓負(fù)反饋的綜合反饋系統(tǒng) 9

21、.2 晶閘管電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)晶閘管電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng) (1) 系統(tǒng)特點(diǎn)系統(tǒng)特點(diǎn) RP為電壓反饋檢測(cè)元件，并接在電動(dòng)機(jī)電樞兩端，其上的電壓大小直為電壓反饋檢測(cè)元件，并接在電動(dòng)機(jī)電樞兩端，其上的電壓大小直接反映電動(dòng)機(jī)電樞兩端電壓的大小，故稱電壓反饋；接反映電動(dòng)機(jī)電樞兩端電壓的大小，故稱電壓反饋； R為電流正反饋檢測(cè)元件，串接在電動(dòng)機(jī)電樞回路中，其上的電壓為電流正反饋檢測(cè)元件，串接在電動(dòng)機(jī)電樞回路中，其上的電壓大小直接反映電動(dòng)機(jī)電樞電流的大小，故稱電流反饋。大小直接反映電動(dòng)機(jī)電樞電流的大小，故稱電流反饋。 系統(tǒng)的總反饋電壓系統(tǒng)的總反饋電壓 IVfUUUIVgfgUUUUUU 因?yàn)榉答侂妷阂驗(yàn)榉答侂?/p>

22、壓UV的極性與給定電壓的極性相反，故稱的極性與給定電壓的極性相反，故稱電壓負(fù)反饋電壓負(fù)反饋，反饋電壓反饋電壓 UI的極性與給定電壓的極性相同，故稱的極性與給定電壓的極性相同，故稱電流正反饋電流正反饋。要使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)總的反饋特性必須呈現(xiàn)出負(fù)反饋的性質(zhì)。要使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)總的反饋特性必須呈現(xiàn)出負(fù)反饋的性質(zhì)。 0IVfUUU 9.2 晶閘管電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)晶閘管電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng) (2)工作原理工作原理 穩(wěn)速和調(diào)速的工作過(guò)程與轉(zhuǎn)速負(fù)反饋相穩(wěn)速和調(diào)速的工作過(guò)程與轉(zhuǎn)速負(fù)反饋相同同,給定電壓給定電壓Ug一定時(shí)，調(diào)整過(guò)程如下：一定時(shí)，調(diào)整過(guò)程如下：UUdUUUUUUUnnIKIVgIVa (3

23、) 靜特性靜特性 aoVUUobIUUboaoobaoabfUUUUUU212RRR 令令UUao 3RIUabo32123RIRRURRIUUUUaaboaoab 9.2 晶閘管電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)晶閘管電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng) 從電動(dòng)機(jī)電樞回路電勢(shì)平衡關(guān)系知從電動(dòng)機(jī)電樞回路電勢(shì)平衡關(guān)系知 )RR(IEUaa3)RR/()EU(Iaa3aaaabRRERRRURRRURRRREURRURU333321233212 上式如果滿足下列條件上式如果滿足下列條件033212aRRURRRURERRRURRRRRRRRRRaabaa3331233212nCRRRUeaab33時(shí)，時(shí)，當(dāng)滿足條件當(dāng)滿足條件aRR

24、RR312系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)速反饋的特性。系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)速反饋的特性。 3. 電流截止負(fù)反饋系統(tǒng)電流截止負(fù)反饋系統(tǒng) (1) 電流截止負(fù)反饋的作用電流截止負(fù)反饋的作用 過(guò)載保護(hù)。過(guò)載保護(hù)。 電流正反饋可以改善電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性，而電流負(fù)反饋會(huì)使電流正反饋可以改善電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性，而電流負(fù)反饋會(huì)使 隨著負(fù)隨著負(fù)載電流的增加而減少，使電動(dòng)機(jī)的速度迅速降低。載電流的增加而減少，使電動(dòng)機(jī)的速度迅速降低。U 如果電動(dòng)機(jī)的速度在負(fù)載過(guò)分增大時(shí)也不會(huì)降下來(lái)，這就會(huì)使電樞如果電動(dòng)機(jī)的速度在負(fù)載過(guò)分增大時(shí)也不會(huì)降下來(lái)，這就會(huì)使電樞過(guò)流而燒壞。本來(lái)采用過(guò)流保護(hù)繼電器也可以保護(hù)這種嚴(yán)重過(guò)載，但是過(guò)流而燒壞。本來(lái)采用過(guò)流保護(hù)繼電器也可以

25、保護(hù)這種嚴(yán)重過(guò)載，但是過(guò)流保護(hù)繼電器，要觸頭斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)斷電方能保護(hù)，而采用電流負(fù)反過(guò)流保護(hù)繼電器，要觸頭斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)斷電方能保護(hù)，而采用電流負(fù)反饋?zhàn)饔脼楸Ｗo(hù)手段，則不必切斷電動(dòng)機(jī)的電路，只是使它的速度暫降下饋?zhàn)饔脼楸Ｗo(hù)手段，則不必切斷電動(dòng)機(jī)的電路，只是使它的速度暫降下來(lái)，一旦過(guò)負(fù)載去掉后，它的速度又會(huì)自動(dòng)升起來(lái)，這樣有利于生產(chǎn)。來(lái)，一旦過(guò)負(fù)載去掉后，它的速度又會(huì)自動(dòng)升起來(lái)，這樣有利于生產(chǎn)。 (2) 基本思想方法基本思想方法 9.2 晶閘管電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)晶閘管電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)IO=1.35IaNIao=(23)Ian 當(dāng)負(fù)載正常，電樞當(dāng)負(fù)載正常，電樞電流在一定范圍內(nèi)（如小電流在一定范圍內(nèi)

26、（如小于于1.35倍的額定電流），倍的額定電流），電流截止負(fù)反饋不起作用；電流截止負(fù)反饋不起作用； 當(dāng)負(fù)載增加使電樞電流超過(guò)一定數(shù)當(dāng)負(fù)載增加使電樞電流超過(guò)一定數(shù)值（如額定電流的值（如額定電流的1.35倍）時(shí)，電流負(fù)反倍）時(shí)，電流負(fù)反饋開(kāi)始起作用，減小電動(dòng)機(jī)電樞外加電饋開(kāi)始起作用，減小電動(dòng)機(jī)電樞外加電壓，使轉(zhuǎn)速下降；壓，使轉(zhuǎn)速下降； 當(dāng)負(fù)載繼續(xù)增加使電樞電流超過(guò)一定值（大于額當(dāng)負(fù)載繼續(xù)增加使電樞電流超過(guò)一定值（大于額定電流的定電流的23倍）時(shí)，電流負(fù)反饋?zhàn)銐驈?qiáng)，它足以將倍）時(shí)，電流負(fù)反饋?zhàn)銐驈?qiáng)，它足以將給定信號(hào)的絕大部分抵消掉，使電動(dòng)機(jī)速度降到零，給定信號(hào)的絕大部分抵消掉，使電動(dòng)機(jī)速度降到零，電

27、動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，從而起到保護(hù)作用。電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，從而起到保護(hù)作用。 因?yàn)橹挥挟?dāng)電流大因?yàn)橹挥挟?dāng)電流大到一定程度反饋才起作到一定程度反饋才起作用，故稱電流截止負(fù)反用，故稱電流截止負(fù)反饋。這種特性因它常被饋。這種特性因它常被用于挖土機(jī)上，故又稱用于挖土機(jī)上，故又稱“挖土機(jī)特性挖土機(jī)特性”。 （3）工作原理）工作原理 當(dāng)電流小于轉(zhuǎn)折點(diǎn)的電流時(shí)，反饋電壓當(dāng)電流小于轉(zhuǎn)折點(diǎn)的電流時(shí)，反饋電壓UIUb ,二極管二極管V導(dǎo)通，電流反饋導(dǎo)通，電流反饋UI與與Ub 比較比較后反饋后反饋 到輸入端一起控制電動(dòng)機(jī)，使其轉(zhuǎn)速下降；到輸入端一起控制電動(dòng)機(jī)，使其轉(zhuǎn)速下降； 當(dāng)電流等于堵轉(zhuǎn)點(diǎn)的電流時(shí)，電流反饋當(dāng)電流等于堵轉(zhuǎn)點(diǎn)

28、的電流時(shí)，電流反饋UI與與Ub 比較后反饋比較后反饋 到輸入端的電壓能夠抵消，到輸入端的電壓能夠抵消，給定電壓的大小，時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為零，電流不再增加；給定電壓的大小，時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為零，電流不再增加； 如果電流下降到小于堵轉(zhuǎn)點(diǎn)的電流，轉(zhuǎn)速則上升；如果電流下降到小于堵轉(zhuǎn)點(diǎn)的電流，轉(zhuǎn)速則上升； 9.2.2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 一、轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)一、轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn) 采用采用PI調(diào)節(jié)器組成速度調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器組成速度調(diào)節(jié)器ASR的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，既能得到轉(zhuǎn)速的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，既能得到轉(zhuǎn)速的無(wú)靜差調(diào)節(jié)，又能獲得較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。的無(wú)靜差調(diào)節(jié)，又能獲得較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。 啟

29、動(dòng)過(guò)程中，隨著轉(zhuǎn)速的升高，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的作用越來(lái)越大，使啟動(dòng)轉(zhuǎn)啟動(dòng)過(guò)程中，隨著轉(zhuǎn)速的升高，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的作用越來(lái)越大，使啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩越來(lái)越小，啟動(dòng)過(guò)程變慢，因此轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)不能滿足快速啟動(dòng)、矩越來(lái)越小，啟動(dòng)過(guò)程變慢，因此轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)不能滿足快速啟動(dòng)、停止和反向的要求。如龍門刨床、可逆軋鋼機(jī)等經(jīng)常處于正反轉(zhuǎn)工作狀態(tài)停止和反向的要求。如龍門刨床、可逆軋鋼機(jī)等經(jīng)常處于正反轉(zhuǎn)工作狀態(tài)的生產(chǎn)機(jī)械，為提高生產(chǎn)效率，要求盡快縮短啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)過(guò)渡過(guò)程的生產(chǎn)機(jī)械，為提高生產(chǎn)效率，要求盡快縮短啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)過(guò)渡過(guò)程的時(shí)間。的時(shí)間。 在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，采用電流截在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，采用電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)

30、限制了最大電流，但它并止負(fù)反饋環(huán)節(jié)限制了最大電流，但它并不能很理想地控制電流的動(dòng)態(tài)波形。不能很理想地控制電流的動(dòng)態(tài)波形。 系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)，電流達(dá)最大值后隨著系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)，電流達(dá)最大值后隨著轉(zhuǎn)速的上升，反電勢(shì)的增加而迅速下降。轉(zhuǎn)速的上升，反電勢(shì)的增加而迅速下降。這樣，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也迅速下降，這樣，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也迅速下降，從而使起動(dòng)加速過(guò)程變慢，其起動(dòng)電流從而使起動(dòng)加速過(guò)程變慢，其起動(dòng)電流及轉(zhuǎn)速波形圖如圖。及轉(zhuǎn)速波形圖如圖。 我們希望能充分利用電動(dòng)機(jī)所允許的過(guò)載能力，在起動(dòng)過(guò)程中保持電我們希望能充分利用電動(dòng)機(jī)所允許的過(guò)載能力，在起動(dòng)過(guò)程中保持電流（轉(zhuǎn)矩）為允許的最大值不變，以使系統(tǒng)盡可能用最大的

31、加速度起動(dòng)，流（轉(zhuǎn)矩）為允許的最大值不變，以使系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動(dòng)，轉(zhuǎn)速直線上升，到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，盡快使電流下降為穩(wěn)態(tài)值，并轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速直線上升，到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，盡快使電流下降為穩(wěn)態(tài)值，并轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。這樣的理想起動(dòng)過(guò)程波形示于圖中，這就是調(diào)速系統(tǒng)在最大電流運(yùn)行。這樣的理想起動(dòng)過(guò)程波形示于圖中，這就是調(diào)速系統(tǒng)在最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限制的條件下的最佳起動(dòng)過(guò)程。（轉(zhuǎn)矩）受限制的條件下的最佳起動(dòng)過(guò)程。9.2.2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 實(shí)際上，由于主電路電感的作用，電流不能突變，圖中所示理實(shí)際上，由于主電路電感的作用，電流不能突變，圖中所示理想波形不能實(shí)現(xiàn)，只能盡量逼近。為了獲得

32、近似理想的過(guò)渡過(guò)程，想波形不能實(shí)現(xiàn)，只能盡量逼近。為了獲得近似理想的過(guò)渡過(guò)程，并克服幾個(gè)信號(hào)綜合于一個(gè)調(diào)節(jié)器輸入端的缺點(diǎn)，最好的辦法就是并克服幾個(gè)信號(hào)綜合于一個(gè)調(diào)節(jié)器輸入端的缺點(diǎn)，最好的辦法就是將主要的被調(diào)量轉(zhuǎn)速與輔助被調(diào)量電流分開(kāi)加以控制，用兩個(gè)調(diào)節(jié)將主要的被調(diào)量轉(zhuǎn)速與輔助被調(diào)量電流分開(kāi)加以控制，用兩個(gè)調(diào)節(jié)器分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，構(gòu)成轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。器分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，構(gòu)成轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 二、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)二、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 9.2.2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)ASRACRASRACR雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 電流環(huán)電流環(huán)ACR內(nèi)環(huán)，啟動(dòng)時(shí)起作用。內(nèi)環(huán)，

33、啟動(dòng)時(shí)起作用。 速度環(huán)速度環(huán)ASR外環(huán)，運(yùn)行時(shí)起作用外環(huán)，運(yùn)行時(shí)起作用 。 啟動(dòng)時(shí)速度小，反饋電壓?jiǎn)?dòng)時(shí)速度小，反饋電壓Ufn小，當(dāng)小，當(dāng)Ugn一定時(shí)，一定時(shí)，U Un比較大，使比較大，使ASRASR飽和，飽和，輸出輸出U Ugi一定。速度環(huán)失去作用。此時(shí)只有電流環(huán)作用，為恒流調(diào)節(jié)系統(tǒng)。一定。速度環(huán)失去作用。此時(shí)只有電流環(huán)作用，為恒流調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 當(dāng)速度上升到一定值后，反饋當(dāng)速度上升到一定值后，反饋Ufn增加，當(dāng)增加，當(dāng)Ugn一定時(shí)一定時(shí)，Un減小，使減小，使ASR退出飽和而起作用。退出飽和而起作用。就就靜態(tài)特性靜態(tài)特性而言：而言： 電流負(fù)反饋內(nèi)環(huán)對(duì)于轉(zhuǎn)速環(huán)來(lái)說(shuō)只相當(dāng)于一個(gè)擾動(dòng)作用。電流負(fù)反饋內(nèi)

34、環(huán)對(duì)于轉(zhuǎn)速環(huán)來(lái)說(shuō)只相當(dāng)于一個(gè)擾動(dòng)作用。 當(dāng)當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和時(shí)：時(shí)： 電流負(fù)反饋的擾動(dòng)作用完全被轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的積分作用所抵電流負(fù)反饋的擾動(dòng)作用完全被轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的積分作用所抵消，所以，雙閉環(huán)系統(tǒng)仍是一個(gè)無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)。消，所以，雙閉環(huán)系統(tǒng)仍是一個(gè)無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)。當(dāng)當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和時(shí)：時(shí)： 轉(zhuǎn)速環(huán)失去作用，僅剩下電流環(huán)起作用時(shí)，系統(tǒng)相當(dāng)于恒流轉(zhuǎn)速環(huán)失去作用，僅剩下電流環(huán)起作用時(shí)，系統(tǒng)相當(dāng)于恒流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)， 靜特性呈現(xiàn)出很陡的下垂段保護(hù)特性。靜特性呈現(xiàn)出很陡的下垂段保護(hù)特性。9.2.2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)就就動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性而言：而言： 在給定信

35、號(hào)大范圍增加的啟動(dòng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和，在給定信號(hào)大范圍增加的啟動(dòng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和，系統(tǒng)相當(dāng)于恒值電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可基本實(shí)現(xiàn)理想啟動(dòng)過(guò)程。系統(tǒng)相當(dāng)于恒值電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可基本實(shí)現(xiàn)理想啟動(dòng)過(guò)程。 如果如果擾動(dòng)作用在電流環(huán)以內(nèi)擾動(dòng)作用在電流環(huán)以內(nèi)： 如電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，則電流內(nèi)環(huán)能及時(shí)加以調(diào)節(jié)；如電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，則電流內(nèi)環(huán)能及時(shí)加以調(diào)節(jié)； 如果如果擾動(dòng)作用在電流環(huán)之外擾動(dòng)作用在電流環(huán)之外： 如負(fù)載波動(dòng)，則靠轉(zhuǎn)速環(huán)進(jìn)行調(diào)節(jié)，此時(shí)電流環(huán)相當(dāng)于如負(fù)載波動(dòng)，則靠轉(zhuǎn)速環(huán)進(jìn)行調(diào)節(jié)，此時(shí)電流環(huán)相當(dāng)于電流的隨動(dòng)系統(tǒng)，電流反饋加快了跟隨作用。電流的隨動(dòng)系統(tǒng)，電流反饋加快了跟隨作用。 9.2.2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

36、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在給定階躍信號(hào)電壓作用下，電動(dòng)機(jī)由靜止開(kāi)始雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在給定階躍信號(hào)電壓作用下，電動(dòng)機(jī)由靜止開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)，整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程可以分成三個(gè)階段。由于在起動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)啟動(dòng)時(shí)，整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程可以分成三個(gè)階段。由于在起動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器器ASR經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三種情況，整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程就分成圖經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三種情況，整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程就分成圖中標(biāo)明的中標(biāo)明的I、II、III三個(gè)階段。三個(gè)階段。在這一階段中，在這一階段中，ASR很快進(jìn)入并保持飽和狀態(tài)，而很快進(jìn)入并保持飽和狀態(tài)，而ACR一般不飽和。一般不飽和。第第I階段電流上升的階段階段電流上升的階段第第 II

37、階段恒流升速階段階段恒流升速階段 在這個(gè)階段中，在這個(gè)階段中，ASR始終是飽和的，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開(kāi)環(huán)，系統(tǒng)成為在恒值始終是飽和的，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開(kāi)環(huán)，系統(tǒng)成為在恒值電流電流Ugi 給定下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，基本上保持電流給定下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，基本上保持電流 Id 恒定，因而系統(tǒng)的加恒定，因而系統(tǒng)的加速度恒定，轉(zhuǎn)速呈線性增長(zhǎng)。速度恒定，轉(zhuǎn)速呈線性增長(zhǎng)。第第 階段轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段階段轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段 在這最后的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段內(nèi)，在這最后的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段內(nèi)，ASR和和ACR都不飽和，都不飽和，ASR起主導(dǎo)的轉(zhuǎn)起主導(dǎo)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用，而速調(diào)節(jié)作用，而ACR則力圖使則力圖使 Ia 盡快地跟隨其給定值盡快地跟隨其給定值 Ugi

38、 ，或者說(shuō)，電，或者說(shuō)，電流內(nèi)環(huán)是一個(gè)電流隨動(dòng)子系統(tǒng)。流內(nèi)環(huán)是一個(gè)電流隨動(dòng)子系統(tǒng)。9.2.3 可逆直流調(diào)速系統(tǒng)可逆直流調(diào)速系統(tǒng) 在生產(chǎn)實(shí)際中，有許多生產(chǎn)機(jī)械都要求電動(dòng)機(jī)既能正、反在生產(chǎn)實(shí)際中，有許多生產(chǎn)機(jī)械都要求電動(dòng)機(jī)既能正、反轉(zhuǎn)，又能快速制動(dòng)，這類生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)，需要四象限運(yùn)行的轉(zhuǎn)，又能快速制動(dòng)，這類生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)，需要四象限運(yùn)行的特性，則必須采用可逆調(diào)速系統(tǒng)。特性，則必須采用可逆調(diào)速系統(tǒng)。能夠改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩方向的系統(tǒng)叫做可逆調(diào)速系統(tǒng)能夠改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩方向的系統(tǒng)叫做可逆調(diào)速系統(tǒng) 。由由TCmId知，改變電機(jī)轉(zhuǎn)矩有兩種方法：知，改變電機(jī)轉(zhuǎn)矩有兩種方法：（1）改變電樞電流）改變電樞電流Id的方向

39、的方向 Id 電樞可逆系統(tǒng)電樞可逆系統(tǒng)改變改變Ud的方向?qū)崿F(xiàn)（常用）的方向?qū)崿F(xiàn)（常用）（2）改變電機(jī)勵(lì)磁磁通）改變電機(jī)勵(lì)磁磁通的方向的方向 磁場(chǎng)可逆系統(tǒng)磁場(chǎng)可逆系統(tǒng)改變改變If的方向?qū)崿F(xiàn)的方向?qū)崿F(xiàn) 一、用接觸器切換的可逆線路一、用接觸器切換的可逆線路FKM閉合，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；閉合，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；RKM閉合，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。閉合，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。優(yōu)點(diǎn)：僅需一組晶閘管裝置，簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。優(yōu)點(diǎn)：僅需一組晶閘管裝置，簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)：有觸點(diǎn)切換，開(kāi)關(guān)壽命短、噪音大、動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)（缺點(diǎn)：有觸點(diǎn)切換，開(kāi)關(guān)壽命短、噪音大、動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)（0.20.5s）；）；需自由停車后才能反向，時(shí)間長(zhǎng)。需自由停車后才能反向，時(shí)間長(zhǎng)。應(yīng)用：經(jīng)

40、常單方向運(yùn)行，偶爾才需要反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械（地鐵列車的倒應(yīng)用：經(jīng)常單方向運(yùn)行，偶爾才需要反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械（地鐵列車的倒車）。車）。9.2.3 可逆直流調(diào)速系統(tǒng)可逆直流調(diào)速系統(tǒng) 二、用晶閘管切換的可逆線路二、用晶閘管切換的可逆線路 VT1、VT4導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)； VT2、VT3導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。工作可靠性高，但經(jīng)濟(jì)上無(wú)明顯優(yōu)點(diǎn)（工作可靠性高，但經(jīng)濟(jì)上無(wú)明顯優(yōu)點(diǎn)（10只只VT），多），多用于幾十千瓦以下的中小功率可逆線路。用于幾十千瓦以下的中小功率可逆線路。9.2.3 可逆直流調(diào)速系統(tǒng)可逆直流調(diào)速系統(tǒng) 三、用兩組整流電路的可逆系統(tǒng)三、用兩組整流電路的可逆系統(tǒng)較大功率的

41、可逆直流調(diào)速系統(tǒng)多采用晶閘管較大功率的可逆直流調(diào)速系統(tǒng)多采用晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。由于晶閘電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，需要可逆運(yùn)行時(shí)經(jīng)常采用兩組晶閘管可控整流裝置反并管的單向?qū)щ娦?，需要可逆運(yùn)行時(shí)經(jīng)常采用兩組晶閘管可控整流裝置反并聯(lián)的可逆線路，如下圖所示。聯(lián)的可逆線路，如下圖所示。電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，由正組晶閘管裝置電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，由正組晶閘管裝置VF供電；供電；反轉(zhuǎn)時(shí)，由反組晶閘管裝置反轉(zhuǎn)時(shí)，由反組晶閘管裝置VR供電。供電。 兩組晶閘管分別由兩套觸發(fā)裝置控制，都能靈活地控制電動(dòng)機(jī)兩組晶閘管分別由兩套觸發(fā)裝置控制，都能靈活地控制電動(dòng)機(jī)的起、制動(dòng)和升、降速。的起、制動(dòng)和升、降速。9.2.3 可逆直流調(diào)速系統(tǒng)可逆直流調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：VT壽命長(zhǎng)，切換速度快壽命長(zhǎng)，切換速度快缺點(diǎn)：不允許兩組缺點(diǎn)：不允許兩組VT同時(shí)處于整流狀態(tài)（控制電路要同時(shí)處于整流狀態(tài)（控制電路要求嚴(yán)格）求嚴(yán)格）適用場(chǎng)合：要求頻繁、快速正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)適用場(chǎng)合：要求頻繁、快速正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)上得到廣泛應(yīng)用。上得到廣泛應(yīng)用。9.2.3 可逆直流調(diào)速系統(tǒng)可逆直流調(diào)速系統(tǒng)可逆系統(tǒng)中的環(huán)流可逆系統(tǒng)中的環(huán)流 1.環(huán)流的定義環(huán)流的定義 不流過(guò)電動(dòng)機(jī)或其它負(fù)載，而直接在兩組晶閘管之間流通的