交直流調(diào)速系統(tǒng)-第一章-直流調(diào)速簡介課件

1、第一章 直流調(diào)速簡介2022/7/23 1.2 直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展 1.3 直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標 1.1 直流電動機的調(diào)速方法 1.4 開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 1.5 開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)實訓 目錄Contents2022/7/23【知識目標】1.了解直流電動機調(diào)速的3種方法及其主要特點。2. 了解直流調(diào)速所經(jīng)歷的3個發(fā)展階段。3.了解直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標，掌握調(diào)速范圍、靜差率兩個穩(wěn)態(tài)性能指標的含義及其相關計算。4.掌握開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的構成及其特點。5.掌握開環(huán)機械特性的含義。6.能在實驗室熟練完成開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的接線和調(diào)試，會測試開環(huán)機械特性。2022/7/231.1直流電動機的調(diào)速方法2022/

2、7/23一、直流電機的機械特性2022/7/23一、直流電機的機械特性整理可得機械特性方程稱為理想空載轉(zhuǎn)速負載電流引起的轉(zhuǎn)速降機械特性曲線機械特性曲線的斜率k值越小，特性的硬度越硬。2022/7/23二、直流電機的調(diào)速方法及其特點根據(jù)機械特性方程可知，改變電樞電壓、磁通、電樞電阻可改變轉(zhuǎn)速大小。調(diào)壓調(diào)速額定轉(zhuǎn)速以下調(diào)速，且電壓越低，轉(zhuǎn)速越低。特性硬，調(diào)速精度高，最常用。電壓降低，n0減小2022/7/23二、直流電機的調(diào)速方法及其特點根據(jù)機械特性方程可知，改變電樞電壓、磁通、電樞電阻可改變轉(zhuǎn)速大小。串電阻調(diào)速額定轉(zhuǎn)速以下調(diào)速，且電阻越大，轉(zhuǎn)速越低。特性軟，調(diào)速精度低，一般不采用。理想空載轉(zhuǎn)速n

3、0不變。2022/7/23二、直流電機的調(diào)速方法及其特點根據(jù)機械特性方程可知，改變電樞電壓、磁通、電樞電阻可改變轉(zhuǎn)速大小。弱磁調(diào)速額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)速，且磁通越小，轉(zhuǎn)速越高。特性軟，調(diào)速精度低，一般不單獨使用。磁通減小，n0增大。2022/7/231.直流電動機的調(diào)速方式有哪3種？最常用的是什么方式？2.直流電動機的3種調(diào)速方式中，調(diào)速能獲得高于額定值的轉(zhuǎn)速，調(diào)速機械特性硬度不變，調(diào)速理想空載轉(zhuǎn)速不變。2022/7/231.2 直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展2022/7/23直流調(diào)速系統(tǒng)是通過改變電動機電樞電壓的大小來實現(xiàn)調(diào)速的，根據(jù)獲得可調(diào)電樞電壓的方法不同，將直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展分為3個階段：（1）直流發(fā)電

4、機-電動機調(diào)速系統(tǒng)（簡稱G-M調(diào)速系統(tǒng)）（2）晶閘管整流裝置-電動機調(diào)速系統(tǒng)（簡稱V-M調(diào)速系統(tǒng)）（3）直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)（簡稱PWM調(diào)速系統(tǒng)） 2022/7/231.G-M調(diào)速系統(tǒng)原理圖 1.2.1 G-M調(diào)速系統(tǒng)2.工作原理分析 3.缺點： 所需設備多，體積龐大效率低維護不方便運行時噪聲大。 20世紀50年代曾廣泛應用 2022/7/231.2.2 V-M調(diào)速系統(tǒng)1.V-M調(diào)速系統(tǒng)原理圖 V-M調(diào)速系統(tǒng)是目前應用最廣的直流調(diào)速系統(tǒng)直流調(diào)速主要介紹的就是V-M直流調(diào)速系統(tǒng)。2.系統(tǒng)的構成 1給定電路 2觸發(fā)與功放電路 3整流橋與電機主回路 4勵磁電路2022/7/231.2.2 V-M調(diào)速系統(tǒng)

5、3.工作原理分析 晶閘管整流電路為電機提供大小可調(diào)的直流電壓。給定電壓增大，電樞電壓增大，電機升速；反之，給定電壓減小，電樞電壓增大，電機降速。給定電壓等0，電樞電壓為0，電機停轉(zhuǎn)。2022/7/231.2.3 PWM調(diào)速系統(tǒng)1.PWM調(diào)速系統(tǒng)原理圖 PWM調(diào)速是直流調(diào)速發(fā)展的最新階段。U穩(wěn)恒的直流電壓2.系統(tǒng)的構成與工作原理PWM的作用相當于一個高頻開關，將直流電壓變成脈沖電壓。PWM脈寬功率放大器脈沖電壓的周期一定，脈沖寬度可調(diào)。脈寬調(diào)速就是通過改變脈沖的寬度來改變電機電樞電壓（脈沖平均電壓）的大小，從而改變電機的轉(zhuǎn)速。2022/7/231直流調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)歷了哪3個發(fā)展階段？目前應用最廣的是

6、哪種調(diào)速 系統(tǒng)？2V-M直流調(diào)速系統(tǒng)由哪幾部分構成？給定電壓與電動機的轉(zhuǎn)速有著怎樣的控制關系？2022/7/231.3 調(diào)速系統(tǒng)的性能指標2022/7/23穩(wěn)態(tài)性能指標是重點。2022/7/23調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標1. 調(diào)速范圍：額定負載下，生產(chǎn)機械要求電動機提供的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比稱為調(diào)速范圍。用大寫字母D表示，沒有單位。 通常指電動機銘牌上所標的額定轉(zhuǎn)速。2. 靜差率： 當系統(tǒng)在某一機械特性下運行時，電動機的負載由理想空載增加到額定負載時所對應的轉(zhuǎn)速降與理想空載轉(zhuǎn)速之比，稱為靜差率，用小寫字母表示。2022/7/23調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(1)靜差率越小，轉(zhuǎn)速降越小，系統(tǒng)的抗干擾能力

7、越強。 說明：(2)靜差率與硬度聯(lián)系：同一機械特性，硬度越硬，s越??；區(qū)別：不同機械特性，硬度相同，s不等。 (3)調(diào)系統(tǒng)的靜差率指最低轉(zhuǎn)速對應機械特性曲線的靜差率。系統(tǒng)靜差率描述方式：s=10%，或s10%2022/7/23調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標一個好的調(diào)速系統(tǒng)應具有較大的調(diào)速范圍和較小的靜差率！ (4)靜差率與調(diào)速范圍的關系，則2022/7/23調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標3. 調(diào)速的平滑性： 調(diào)速平滑性是指調(diào)速時可以得到的相鄰兩轉(zhuǎn)速之比，調(diào)速平滑性接近于1的調(diào)速系統(tǒng)稱為無級調(diào)速，反之為有級調(diào)速。 1什么是調(diào)速范圍？什么是靜差率？2靜差率是針對某一條機械特性定義的，調(diào)速系統(tǒng)的靜差率指的是什么？3

8、靜差率與硬度有什么區(qū)別和聯(lián)系？2022/7/23解： 得2022/7/23某調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是（1501500r/min），要求靜差率s=5%,此時系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速降是多少？ 2022/7/231.4 開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)2022/7/23開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是最簡單的V-M調(diào)速系統(tǒng) 。怎樣構成直流調(diào)速系統(tǒng)呢？直流電動機；穩(wěn)恒的勵磁電源；二極管整流電路.可調(diào)的電樞電壓；可控整流電路；給定電路；觸發(fā)電路；三相可控整流橋；一. 系統(tǒng)的構成 系統(tǒng)原理圖2022/7/23直流電動機的勵磁電壓一定時，電樞電壓增大，電機轉(zhuǎn)速升高；電樞電壓減小 ，轉(zhuǎn)速降低。二. 系統(tǒng)的工作原理 2022/7/23二. 系統(tǒng)的工作原

9、理 三相橋式整流電路輸出電壓，即加在電機電樞繞組上的電壓改變給定電壓大小，可改變觸發(fā)脈沖的觸發(fā)角，從而改變整流電路輸出電壓，使電機轉(zhuǎn)速發(fā)生改變。給定電壓、觸發(fā)角、整流電壓、電機轉(zhuǎn)速之間的對應關系：電動機轉(zhuǎn)速為零 電動機轉(zhuǎn)速最高 給定電壓與整流電壓成近似的正比關系整流橋放大系數(shù)2022/7/231. 開環(huán)機械特性的定義三. 開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的機械特性 直流電動機電樞電壓一定的情況下，電機的轉(zhuǎn)速與電樞電流之間的關系，稱為直流電動機的開環(huán)機械特性。機械特性方程： 其中 由電機結(jié)構參數(shù)決定， 稱為直流電動機的電勢常數(shù)。 2022/7/231. 開環(huán)機械特性的定義三. 開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的機械特性 機械特性曲線：

10、 在平面直角坐標系中，電機轉(zhuǎn)速與電樞電流的關系表示為一條向下的斜線，如右圖所示，稱為機械特性曲線。 機械特性的硬度：曲線向下傾斜度越小，機械特性的硬度越硬。機械特性的硬度與開環(huán)調(diào)速的性能有著密切關系。2022/7/232. 機械特性與開環(huán)調(diào)速性能的關系 （1）根據(jù)開環(huán)直流調(diào)速原理，電機的轉(zhuǎn)速由給定電壓來控制，給定電壓不變，電樞電壓不變，電機的轉(zhuǎn)速應保持相對恒定。 （2）從開環(huán)機械特性來看，電樞電壓不變情況下，當負載電流發(fā)生改變時，電機轉(zhuǎn)速會有所改變。 （3）對調(diào)速系統(tǒng)而言，負載電流的變化是一種干擾。 （4）機械特性的硬度越硬，負載電流引起的轉(zhuǎn)速降越小，轉(zhuǎn)速越平穩(wěn)，調(diào)整系統(tǒng)的抗干擾性越強。 綜上

11、，機械特性的硬度越硬，開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能越好。常借助機械特性曲線來分析開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的性能。 開環(huán)機械特性可以通過實驗的方法測繪出來。2022/7/233. 機械特性的測試方法 機械特性是一條直線，可通過實驗測繪出來，操作步驟如下：(1)首先讓電機空載。(2) 從零開始增大給定電壓，讓電機轉(zhuǎn)速達到某一值n0(小于額定轉(zhuǎn)速)，此時電樞電壓為Ud0。(3)記下電機的空載電流和空載轉(zhuǎn)速 (I0， n0) 。(4)保持給定電壓不變，逐漸增大負載電流，記下幾組(Id， n) 。(5)將以上測得的幾組數(shù)對，在Id-n體系中描出對應的點，作一條直線，使多數(shù)點落在直線上或靠近直線。該線就是電動機在電樞電壓為

12、Ud0時的開環(huán)機械特性曲線。 機械特性是電動機電樞電壓一定的情況下，電機轉(zhuǎn)速與電樞電流的關系，即： 2022/7/233. 機械特性的測試方法 實際生產(chǎn)中，電機的電樞電流又稱負載電流，是由電機所帶負載的輕重決定的，增大負載，電流增大，反之，減小負載，電流減小。 怎樣來改變電機的電樞電流呢？ 在實驗室中，常用直流發(fā)電機和負載電阻作為電動機的模擬負載，即直流電動機驅(qū)動一臺直流發(fā)電機，直流發(fā)電機的輸出電壓加在一可調(diào)電阻上。電動機轉(zhuǎn)速一定的情況下，直流發(fā)電機的輸出電壓不變，發(fā)電機輸出功率就是可調(diào)電阻上消耗的功率：減小可調(diào)電阻，發(fā)電機功率增大，也即直流電動機輸出功率增大，直流電動機的電樞電流增大；反之，減小可調(diào)電阻，電動機電樞電流減小。2022/7/231.5 開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)實驗2022/7/23一、要知道實驗做什么？1。調(diào)速系統(tǒng)線路連接實驗前指導：2。測試開環(huán)機械特性二、要知道怎么做？做好實驗前的預習和準備是關鍵。預習什么？預習到什么程度呢？1、能熟練畫出開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理圖。2、自學附錄，知道用哪些掛件？用哪些電路模塊？功能是什么？怎么接線 ？3、紙上談兵：能把系統(tǒng)原理圖轉(zhuǎn)化為實驗接線圖，并能畫出來。4、知道怎么測試開環(huán)機械特性，結(jié)合設備特點設計出實驗步驟。三、要知道實驗應該得到怎樣的結(jié)果？四、怎樣寫實驗報告