直流调速系统概述
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(1)调压调速(恒转矩调速)(额定转速以下调速) ①晶闸管可控整流 ②直流斩波
(2)弱磁调速(恒功率调速)
(3)电枢回路串电阻调速
※由于串电阻调速和弱磁调速都会使直流他 励电机的机械特性变软,所以在实际应用 中通常采用的是变电压调速。
晶闸管整流电路实现调压调速特点
优点:晶闸管整流装置经济、可靠,门极可直接 采用电子电路控制,响应速度为毫秒级。 缺点(1)由于晶闸管的单向导电性,它不允许电 流反向,给系统的可逆运行造成困难。 (2)当晶闸管导通角很小时,系统的功率因素很 低,并产生较大的谐波电流,从而引起电网电压 波动殃及同电网中的用电设备,造成“电力公 害”。
5.直流调速应用
(1)无缝钢管生产
(3)纺织机
(2)造纸机
直流电机
一、直流电机结构
直流电机主要由定子和转子两大部分构成。 1.定子
主磁极:产生主磁场 ,由铁心和励磁绕组构成 换向磁极:改善换向。 定子 电刷装置:把直流电压和直流电流引入
机座和端盖:起支撑和固定作用。
2.转子(电枢)
转子
电枢铁心:主磁路的一部分,放置电枢绕组。
式中 nmax nmin
D nmax nm in
额定负载下的最高转速(即nN); 额定负载下的最低转速;
3.调速平滑性
一定范围内调速级数越多,平滑性越好。
直流调速系统原理图 (单闭环直流调速系统)
给定 - 电路
触发
Rf
电路
RP1
Ugn
R1
Ufn R2
△ Un
_
Un
A1
+
+ Uc
3~
可控整 流电路
而在对工件进行精加工时,为了要缩短 加工时间,提高产品的经济效益,因此此时 要求电机高速运行。
4.两大调速系统
(1)交流调速(变频调速) 特点:交流电机结构简单,维护方便,造价低 应用:主要应用在调速精度要求不高的场合
(2)直流调速 特点: ①直流调速易实现 ② 调速性能好, 调速范围广, 易于平滑调节 ③直流调速转矩大
平波 电抗
Ld
Id +
M Ud
-
RP2
调节器
+
RP3 TG
速度检 测装置
直流调速系统各部分作用
1.给定电路:调节给定电压值,实现调速。 2.调节器:通过输入给定电压和转速反馈信号,产生控制信
号,控制触发电路的触发脉冲产生时间。 3.触发电路:产生触发脉冲控制晶闸管的导通。 4.晶闸管整流电路:产生可变的直流电压实现直流电动机的
作用:维持系统电流恒定
Uct U sc U fi
改变磁通 。
采用减少励磁电流(减弱磁通)的方法调速, 即
Rf If n
减小磁通,n只能上调。
nnn000''' n
O
(
Rf
增减 加小
)
TL T
改变电压调速
改变电压调速的特点:
(1)工作时电压不允许超过UN 所以调速只能向下调。
nnn000'" n
电 压 降 低
(2)机械特性较硬,并且电压
比较结果减小
比 较 放 大
控制 Uc
晶 闸 管 整 流
上一步<<
下一步>>
给定 Un
比 较 放 大
控制 Uc
晶 闸 管 整 流
输出电压减小
上一步<<
下一步>>
给定 Un
比 较 机转速减慢
上一步<<
下一步>>
给定 Un
比 较 放 大
控制 Uc
晶 闸 管 整 流
直流调速系统概述
概述
1.什么是调速?
将调节电动机转速,以适应生产要求的过 程称之为调速。
2.什么是调速系统? 用于完成调速这一功能的自动控制系统就
被称为是调速系统。
3.为什么要调速?
电动机是用来拖动某种生产机械的动力设 备,所以需要根据工艺要求调节其转速。
比如:在加工毛坯工件时,为了防止工 件表面对刀具的磨损,因此加工时要求电机 低速运行。
转速负反馈闭环直流调速系统
给定 Ugn
比 较 放 大
控制 UK
晶 闸 管 整 流
下一步>>
( 负载变化)
给定 Ugn
比 比较 较放 器大
控制 UK
晶 闸 管 整 流
负载减小, 上升加快
上一步<<
下一步>>
(负载减小,转速加快)
给定 Ugn
比较器比较放大
控制 UK
晶 闸 管 整 流
电机转速加快
上一步<<
调速。 5.速度检测装置:将转速信号反馈至调节器输入端,使直流
调速系统构成闭环系统。(测速发电机、旋转编码器)
以负载增大为例,闭环调速系统的自动调节 过程如下:当电动机的转速n由于某种原因 (例如机械负载转矩TL增加)而下降时,转速 负反馈环节将进行自动调节,其调节过程如下:
TL↑→n↓ →Ufn↓ →ΔU↑=Ugn-Ufn →Uk↑ →触发脉冲前移→Ud↑ →n↑
上升速度减慢
上一步<<
exit>>
双闭环直流调速系统
双闭环直流调速系统构成
双闭环有两个闭环: 1.速度环(ASR)——外环(主环) 输入信号:给定信号和转速反馈信号
作用:稳定转速
U si U gn U fn
2.电流环(ACR)——内环(副环)
输入信号:速度调节器输出信号和主电路电流反馈信号
下一步>>
(负载减小,转速加快,测速发电机转速加快)
给定 Ugn
比 较 放 大
控制 UK
晶 闸 管 整 流
上一步<<
测速发电机转 速加快
下一步>>
(负载减小,转速加快,测速发电机转速加快,反馈电压增大)
给定 Ugn
比 较 放 大
控制 UK
晶 闸 管 整 流
反馈电压增大
上一步<<
下一步>>
给定 Un
电枢回路串电阻调速
电枢回路串电阻调速需
在电枢中串入专用电阻,电阻增大
n
则转速下降,因此 n 只能下调。 n0
特点:(1) 设备简单,操作方便。 (2)机械特性软,稳定性差。
R Ra +
a
R
电
阻
增
大
T
(3)能量损耗大,只用于小型直流机。
改变磁通调速
保持电枢电压U不变,改变励磁电流If (调Rf)以
电枢绕组:是电路部分。
换向器:实现直流与交流的互换 转轴 轴承
二、直流电机分类 按励磁方式分
三、直流调速方案
1.直流电动机的转速公式:
n Ua IaR a Ce
Ua:电枢电压 Ia:电枢电流 Ra:电枢回路的总电阻 Φ:励磁磁通 Ce:由电机结构决定的电动势系数
2.直流电动机的调速方式有三种:
降低后硬度不变,稳定性好。 0
Tc
特性曲线 T
四、直流调速系统性能指标
1.静差率S
静差率S是指空载转速与额定负载转速之差 与理想空载转速的比值,它反映了电动机转速 稳定程度。
s n0 nN n 100 %
n0
n0
2.调速范围D 电动机在额定负载下进行调速时,在满足静差 率要求的前提下,所能达到的最高转速与最低转 速之比称为调速范围。
(2)弱磁调速(恒功率调速)
(3)电枢回路串电阻调速
※由于串电阻调速和弱磁调速都会使直流他 励电机的机械特性变软,所以在实际应用 中通常采用的是变电压调速。
晶闸管整流电路实现调压调速特点
优点:晶闸管整流装置经济、可靠,门极可直接 采用电子电路控制,响应速度为毫秒级。 缺点(1)由于晶闸管的单向导电性,它不允许电 流反向,给系统的可逆运行造成困难。 (2)当晶闸管导通角很小时,系统的功率因素很 低,并产生较大的谐波电流,从而引起电网电压 波动殃及同电网中的用电设备,造成“电力公 害”。
5.直流调速应用
(1)无缝钢管生产
(3)纺织机
(2)造纸机
直流电机
一、直流电机结构
直流电机主要由定子和转子两大部分构成。 1.定子
主磁极:产生主磁场 ,由铁心和励磁绕组构成 换向磁极:改善换向。 定子 电刷装置:把直流电压和直流电流引入
机座和端盖:起支撑和固定作用。
2.转子(电枢)
转子
电枢铁心:主磁路的一部分,放置电枢绕组。
式中 nmax nmin
D nmax nm in
额定负载下的最高转速(即nN); 额定负载下的最低转速;
3.调速平滑性
一定范围内调速级数越多,平滑性越好。
直流调速系统原理图 (单闭环直流调速系统)
给定 - 电路
触发
Rf
电路
RP1
Ugn
R1
Ufn R2
△ Un
_
Un
A1
+
+ Uc
3~
可控整 流电路
而在对工件进行精加工时,为了要缩短 加工时间,提高产品的经济效益,因此此时 要求电机高速运行。
4.两大调速系统
(1)交流调速(变频调速) 特点:交流电机结构简单,维护方便,造价低 应用:主要应用在调速精度要求不高的场合
(2)直流调速 特点: ①直流调速易实现 ② 调速性能好, 调速范围广, 易于平滑调节 ③直流调速转矩大
平波 电抗
Ld
Id +
M Ud
-
RP2
调节器
+
RP3 TG
速度检 测装置
直流调速系统各部分作用
1.给定电路:调节给定电压值,实现调速。 2.调节器:通过输入给定电压和转速反馈信号,产生控制信
号,控制触发电路的触发脉冲产生时间。 3.触发电路:产生触发脉冲控制晶闸管的导通。 4.晶闸管整流电路:产生可变的直流电压实现直流电动机的
作用:维持系统电流恒定
Uct U sc U fi
改变磁通 。
采用减少励磁电流(减弱磁通)的方法调速, 即
Rf If n
减小磁通,n只能上调。
nnn000''' n
O
(
Rf
增减 加小
)
TL T
改变电压调速
改变电压调速的特点:
(1)工作时电压不允许超过UN 所以调速只能向下调。
nnn000'" n
电 压 降 低
(2)机械特性较硬,并且电压
比较结果减小
比 较 放 大
控制 Uc
晶 闸 管 整 流
上一步<<
下一步>>
给定 Un
比 较 放 大
控制 Uc
晶 闸 管 整 流
输出电压减小
上一步<<
下一步>>
给定 Un
比 较 机转速减慢
上一步<<
下一步>>
给定 Un
比 较 放 大
控制 Uc
晶 闸 管 整 流
直流调速系统概述
概述
1.什么是调速?
将调节电动机转速,以适应生产要求的过 程称之为调速。
2.什么是调速系统? 用于完成调速这一功能的自动控制系统就
被称为是调速系统。
3.为什么要调速?
电动机是用来拖动某种生产机械的动力设 备,所以需要根据工艺要求调节其转速。
比如:在加工毛坯工件时,为了防止工 件表面对刀具的磨损,因此加工时要求电机 低速运行。
转速负反馈闭环直流调速系统
给定 Ugn
比 较 放 大
控制 UK
晶 闸 管 整 流
下一步>>
( 负载变化)
给定 Ugn
比 比较 较放 器大
控制 UK
晶 闸 管 整 流
负载减小, 上升加快
上一步<<
下一步>>
(负载减小,转速加快)
给定 Ugn
比较器比较放大
控制 UK
晶 闸 管 整 流
电机转速加快
上一步<<
调速。 5.速度检测装置:将转速信号反馈至调节器输入端,使直流
调速系统构成闭环系统。(测速发电机、旋转编码器)
以负载增大为例,闭环调速系统的自动调节 过程如下:当电动机的转速n由于某种原因 (例如机械负载转矩TL增加)而下降时,转速 负反馈环节将进行自动调节,其调节过程如下:
TL↑→n↓ →Ufn↓ →ΔU↑=Ugn-Ufn →Uk↑ →触发脉冲前移→Ud↑ →n↑
上升速度减慢
上一步<<
exit>>
双闭环直流调速系统
双闭环直流调速系统构成
双闭环有两个闭环: 1.速度环(ASR)——外环(主环) 输入信号:给定信号和转速反馈信号
作用:稳定转速
U si U gn U fn
2.电流环(ACR)——内环(副环)
输入信号:速度调节器输出信号和主电路电流反馈信号
下一步>>
(负载减小,转速加快,测速发电机转速加快)
给定 Ugn
比 较 放 大
控制 UK
晶 闸 管 整 流
上一步<<
测速发电机转 速加快
下一步>>
(负载减小,转速加快,测速发电机转速加快,反馈电压增大)
给定 Ugn
比 较 放 大
控制 UK
晶 闸 管 整 流
反馈电压增大
上一步<<
下一步>>
给定 Un
电枢回路串电阻调速
电枢回路串电阻调速需
在电枢中串入专用电阻,电阻增大
n
则转速下降,因此 n 只能下调。 n0
特点:(1) 设备简单,操作方便。 (2)机械特性软,稳定性差。
R Ra +
a
R
电
阻
增
大
T
(3)能量损耗大,只用于小型直流机。
改变磁通调速
保持电枢电压U不变,改变励磁电流If (调Rf)以
电枢绕组:是电路部分。
换向器:实现直流与交流的互换 转轴 轴承
二、直流电机分类 按励磁方式分
三、直流调速方案
1.直流电动机的转速公式:
n Ua IaR a Ce
Ua:电枢电压 Ia:电枢电流 Ra:电枢回路的总电阻 Φ:励磁磁通 Ce:由电机结构决定的电动势系数
2.直流电动机的调速方式有三种:
降低后硬度不变,稳定性好。 0
Tc
特性曲线 T
四、直流调速系统性能指标
1.静差率S
静差率S是指空载转速与额定负载转速之差 与理想空载转速的比值,它反映了电动机转速 稳定程度。
s n0 nN n 100 %
n0
n0
2.调速范围D 电动机在额定负载下进行调速时,在满足静差 率要求的前提下,所能达到的最高转速与最低转 速之比称为调速范围。