機床電氣控制技術第9章

第9章直流調(diào)速系統(tǒng)知識點：調(diào)速的定義與性能指標單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可逆直流調(diào)速系統(tǒng)脈寬直流調(diào)速系統(tǒng)本章導讀：本章從調(diào)速的定義出發(fā)，介紹了直流電動機的調(diào)速問題。對常用的直流調(diào)速方法，如單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)、可逆直流調(diào)速系統(tǒng)、脈寬直流調(diào)速系統(tǒng)等進行了詳細的介紹，并著重講解了常見的幾種調(diào)速系統(tǒng)的原理和結構。9.1概述調(diào)速是機床的重要性能之一，多數(shù)機床都要求選擇最經(jīng)濟的切削速度，以保證獲得最大的效益。電力拖動系統(tǒng)必須具有調(diào)速的控制功能。9.1.1調(diào)速的定義調(diào)速是指人為的改變電動機的轉速，以滿足機床不同的工作轉速要求。通過改變電動機的參數(shù)或電源電壓等方法來改變電動機的機械特性，從而改變與負載機械特性的交點，使得電動機的轉速改變。調(diào)速系統(tǒng)一般采用以下幾種：機械有級調(diào)速：在這種調(diào)速系統(tǒng)中，電動機采用不調(diào)速的鼠籠異步電動機，而速度的調(diào)節(jié)是通過改變齒輪箱的傳動比來實現(xiàn)的。電器機械有級調(diào)速：用多速鼠籠異步電動機代替不能調(diào)速的鼠籠異步電動機，簡化了機械傳動機構。電器無級調(diào)速：通過直接改變電動機轉速來實現(xiàn)工作機構轉速的無級調(diào)節(jié)的拖動系統(tǒng)。此時，傳動機構的變速箱改為減速箱。目前無級調(diào)速系統(tǒng)以閉環(huán)自動控制系統(tǒng)居主流。直流電機用直流調(diào)速器控制，如西門子的6RA70等，交流電機用變頻器控制，如西門子的MM440等。這種系統(tǒng)具有調(diào)速范圍寬、可實現(xiàn)平滑調(diào)速、精度高、控制靈活等優(yōu)點。調(diào)速系統(tǒng)的性能是評價機床性能的重要指標，常用下列指標來評價機床調(diào)速系統(tǒng)的性能。調(diào)速范圍調(diào)速的平滑性靜差度動態(tài)性能經(jīng)濟性9.1.2直流電動機的調(diào)速他勵直流電動機的電路原理圖9.2單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)就是指只有一個轉速負反饋構成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是一種基本的反饋控制系統(tǒng)，其基本特征如下：應用比例調(diào)節(jié)器的閉環(huán)系統(tǒng)有靜差抵抗擾動與服從給定輸入系統(tǒng)精度依賴于給定和反饋精度有靜差系統(tǒng)結構圖單閉環(huán)無靜差系統(tǒng)結構圖9.3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)9.3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結構圖雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性系統(tǒng)的動態(tài)性能動態(tài)跟隨性能：雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在啟動和升速過程中，能夠在電動機允許的過載能力下，電流為恒定值，加速啟動和上升過程，表現(xiàn)出很快的動態(tài)跟隨性能。動態(tài)抗擾性能：一是靠速度調(diào)節(jié)器的設計來產(chǎn)生抗負載擾動作用，以解決突加（減）負載而引起的動態(tài)轉速降（升）的問題；二是通過電流反饋抗電網(wǎng)電壓擾動。轉速超調(diào)抑制：在速度調(diào)節(jié)器上引入轉速微分負反饋，可使電動機比轉速提前動作，從而改善系統(tǒng)的過渡過程質量，抑制轉速超調(diào)。9.4可逆直流調(diào)速系統(tǒng)采用兩組晶閘管反并聯(lián)或交叉聯(lián)接是可逆系統(tǒng)中比較典型的電路，它解決了電動機頻繁正反轉運行和回饋制動中電能的回饋通道，但是必須解決環(huán)流問題。環(huán)流是指不流過電動機或其他負載，而直接在兩組晶閘管之間的短路電流。環(huán)流可以分為兩大類：靜態(tài)環(huán)流：當可逆電路在一定的觸發(fā)下穩(wěn)定工作時，出現(xiàn)的環(huán)流，可分為瞬時脈動環(huán)流和直流平均環(huán)流。動態(tài)環(huán)流：穩(wěn)態(tài)運行時并不存在，只在系統(tǒng)處于過渡過程中出現(xiàn)的環(huán)流。

配合控制的可逆調(diào)速系統(tǒng)原理框圖9.5直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)PWM調(diào)速示意圖直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)原理框圖脈寬調(diào)制器電路9.6本章小結本章介紹了直流調(diào)速的概念以及性能指標，對幾種常用方法進行了詳細的介紹，系統(tǒng)的