電力拖動(dòng)自動(dòng)控制(2.2)

1、電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)廣東石油化工學(xué)院自動(dòng)化廣東石油化工學(xué)院自動(dòng)化 王濤王濤2.2 穩(wěn)態(tài)調(diào)速性能指標(biāo)和直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特穩(wěn)態(tài)調(diào)速性能指標(biāo)和直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性性 生產(chǎn)對(duì)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制的要求： （1）調(diào)速： 在一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，分檔地（有級(jí)）或平滑地（無(wú)級(jí)）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速； （2）穩(wěn)速： 以一定的精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運(yùn)行，在各種干擾下不允許有過(guò)大的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量； （3）加、減速： 頻繁起動(dòng)、制動(dòng)的設(shè)備要求加速、減速盡量快，以提高生產(chǎn)率；不宜經(jīng)受劇烈速度變化的機(jī)械則要求起動(dòng)、制動(dòng)盡量平穩(wěn)。2.2.1 轉(zhuǎn)速控制的要求和穩(wěn)態(tài)調(diào)速性能指標(biāo) 穩(wěn)態(tài)調(diào)速指標(biāo)：調(diào)速范圍 靜差率 1.調(diào)速

2、范圍 最高轉(zhuǎn)速nmax和最低轉(zhuǎn)速nmin之比稱為調(diào)速范圍D 2.靜差率 當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載由理想空載增加到額定值所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落與理想空載轉(zhuǎn)速n0之比，稱為靜差率s，minmaxnnD %10000nnsnnsNN或 靜差率與機(jī)械特性硬度的關(guān)系： 與機(jī)械特性的關(guān)系 機(jī)械特性越硬，靜差率越小，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度越高。 與機(jī)械特性的區(qū)別 同樣硬度的特性，理想空載轉(zhuǎn)速越低時(shí)，靜差率越大，轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定度越差。 注：調(diào)速系統(tǒng)的靜差率指標(biāo)應(yīng)以最低速時(shí)所能達(dá)到的數(shù)值為準(zhǔn)。0TeNTen0an0bab nNa nNb nO圖2-14 不同轉(zhuǎn)速下的靜差率例如例如：在1000r/min時(shí)降落10r/min

3、，只占1%；在100r/min時(shí)同樣降落10r/min，就占10%；如果在只有10r/min時(shí)，再降落10r/min，就占100%，這時(shí)電動(dòng)機(jī)已經(jīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速全部降落完了。 注：調(diào)速范圍和靜差率這兩項(xiàng)指標(biāo)并不是彼此孤立的，必須同時(shí)提才有意義。調(diào)速系統(tǒng)的靜差率指標(biāo)應(yīng)以最低速時(shí)所能達(dá)到的數(shù)值為準(zhǔn)。3. 調(diào)速范圍、靜差率和額定速降之間的關(guān)系 設(shè)：電機(jī)額定轉(zhuǎn)速nN為最高轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速降落為nN，則按照上面分析的結(jié)果，該系統(tǒng)的靜差率應(yīng)該是最低速時(shí)的靜差率，即NminNmin0Nnnnnns于是，最低轉(zhuǎn)速為 snsnsnnNNNmin)1 (調(diào)速范圍為 minNminmaxnnnnD將上面的式代入 nmin

4、，得 )1 (NNsnsnD 可見(jiàn)，如果對(duì)靜差率要求越嚴(yán)，即要求 s 值越小時(shí)，系統(tǒng)能夠允許的調(diào)速范圍也越小。 結(jié)論： 一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指在最低速時(shí)還能滿足所需一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指在最低速時(shí)還能滿足所需靜差率的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍。靜差率的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍。例題例題1-11-1 某直流調(diào)速系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為nN=1430r/min，額定速降nN = 115r/min，當(dāng)要求靜差率30%時(shí)，允許多大的調(diào)速范圍？如果要求靜差率20%，則調(diào)速范圍是多少？如果希望調(diào)速范圍達(dá)到10，所能滿足的靜差率是多少？解解 要求30%時(shí)，調(diào)速范圍為 若要求20%，則調(diào)速范圍只有若調(diào)速范圍達(dá)到10，則靜差率只

5、能是3 . 5)3 . 01 (1153 . 01430)1 (NNsnsnD1 . 3)2 . 01 (1152 . 01430D%6 .44446. 011510143011510NNNnDnnDs2.2.2 直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性 開環(huán)系統(tǒng)的機(jī)械特性用于確定穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)。 假設(shè)條件： 1）忽略各種非線性因素，假定系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)輸入-輸出關(guān)系為線性； 2）忽略控制電源和電位器的內(nèi)阻。 開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的穩(wěn)態(tài)關(guān)系： 電力電子變換器 Ud0=KsUc 直流電動(dòng)機(jī) 整理的開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性（電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性）：edecseddCRICUKCRIUn0eddCRIUn0例題例題2-2 2-2

6、 某龍門刨床工作臺(tái)拖動(dòng)采用直流電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如下：60kW、220V、305A、1000r/min，采用V-M系統(tǒng)，主電路總電阻R=0.18，電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)系數(shù)Ce=0.2V.min/r。如果要求調(diào)速范圍 D = 20，靜差率5%，采用開環(huán)調(diào)速能否滿足？若要滿足這個(gè)要求，系統(tǒng)的額定速降最多能有多少？解解 當(dāng)電流連續(xù)時(shí)，V-M系統(tǒng)的額定速降為 開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性連續(xù)段在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的靜差率為 這已大大超過(guò)了5%的要求，更不必談?wù){(diào)到最低速了。min/275min/2 . 018. 0305edNNrrCRIn%6 .21216. 02751000275NNNNnnnsedecseddCRICUKCRIUn0 如果要求D = 20，s 5%，則由式（1-29）可知 由上例可以看出，開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的額定速降是275r/min，而生產(chǎn)工藝的要求卻只有2.63r