直流传动控制系统的分析(课件)
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机电传动控制11_12
第一节 机电传动控制系统的组成和分类
一、自动控制系统分类： （4）按系统稳态时被调量与给定量有无差别，可分为 有静差调节系统和无静差调节系统。 （5）按给定量变化的规律，可分为 定值调节系统、程序控制系统和随动系统。 （6）按调节动作与时间的关系，可分为 断续控制系统和连续控制系统； （7）按系统中所包含的元件特性，可分为 线性控制系统和非线性控制系统。
交流传动控制系统
第十二章 交流传动控制系统
由于交流电动机本身就是一个多变量强耦合的系 统。从理论上说，交流调速系统比直流调速系统复杂 得多。但随着变频调速及其高精度数字化控制方式的 实现，使得大多数的运算都可以用标准功能的软件模 块来实现，对用户而言，省去了大量的维护工作量。 加之交流电动机自身的耐环境，耐冲击，过载能力强， 制造方便，经济……又为交流电动机的变频调速控制 提供了广阔的发展空间。
TL
n
Uf
U
UK
Ud
n
一、单闭环直流调速系统 闭环时
令K 0 K S K P
U d K S K P (U g n)
U d K e n I a R Cef K K S K P C e ，则 n C e (1 K ) C e (1 K )
二、双闭环直流调速系统
转速、电流双闭环调速系统特点：
• 系统的调整性能好、有很硬的静持性，基本上无
静差；
• 动态响应快，启动时间短；
• 两个调节器可分别设计．调整方便(先调电流环，
再调速度环)；
• 系统的抗干扰能力强。
所以，它在自动调速系统中得到了广泛的应用。
第三节 晶闸管电动机直流传动控制系统
第一节 机电传动控制系统的组成和分类
《流体传动与控制》课件第10章
液压技术源于发现帕斯卡定律的1605年，自那时起，液压传动 装置一直以水作为工作介质，由于其密封问题加之电气传动技术的 竞争，曾一度导致液压技术停滞不前。此种局面直至1906年美国在 海军炮塔仰俯液压装置中首次以油代替水作为工作介质才被打破。 液压工作介质的这一历史性变化、耐油橡胶的出现及制造技术的进 步，逐步解决了早期水压传动装置中包括密封问题在内的一系列技 术难题，从而使液压技术进入了迄今为止主要以矿物型液压油为工 作介质的油压传动时代。然而，油压传动存在着污染环境、易燃烧、 浪费能源的严重问题，在一定程度上限制了其发展与应用。随着科 学技术的进步，人类环保、能源危机意识的提高，促使人们重新认 识和研究以纯水作为工作介质的纯水液压传动技术。近20年来，水 压传动技术在理论研究与应用上都得到了持续稳定的复苏和发展， 并逐渐成为现代液压传动技术中的热点技术和新的发展方向之一。
2.国内研究现状 我国的水压传动技术的研究及应用尚处在起步阶段，在 该领域进行研究的主要有华中科技大学和浙江大学等著名高
浙江大学的流体传动及控制国家重点实验室在研制纯水 液压元件的同时，自行设计(芬兰HytarOy公司制作)了一套 纯水液压试验系统。该系统的纯水液压泵采用端面配流结构， 柱塞数为9，斜盘倾角15°。其主要技术指标是:额定压力为 14MPa，流量为100L／min，功率为32kW，额定转速为 1500r／min，工作介质为自来水，工作温度为3～400°C， 其容积效率约80%。
全球风电在近十年有极快速的进展，预计全世界风力发电 将以30%~50%的速度持续增长。在风能利用的强国中，丹麦、 德国与西班牙的发展最为迅速，风力发电有效地改善了这些国 家的电力结构，减少了大气污染，对保护我们共同的生存家园 起到了重要的作用。1999年10月5日，欧洲风能协会的一项国 际能源研究报告指出，到2020年，风能可提供世界电力需求的 10%，创造170万个就业机会，并在全球范围减少100多亿吨二 氧化碳废气。亚洲的风电事业也蓬勃兴起,到2002年初，装机 总容量达到2220MW，占世界风电装机总容量的9.1%。其中印 度发展最为迅速，在短短几年时间进入世界装机总量前五名。 到2006年年底风电装机容量前六位的国家如图10－3所示，中 国排在第6位。
直流传动系统控制简述
直流传动控制系统简述直流传动控制系统的学习要求在了解机电传动自动调速系统的组成、生产机械对调速系统提出的调速技术指标要求以及调速系统的调速性质与生产机械的负载特性合理匹配的重要性之基础上，重点掌握自动调速系统中各个基本环节，各种反馈环节的作用及特点，掌握各种常用的自动调速系统的调速远离、特点及适用场合，以便根据生产机械的特点和要求来正确选择和使用机电传动控制系统。
一、 机电传动控制系统的组成和分类直流传动控制系统——以直流电动机为动力交流传动控制系统——以交流电动机为动力（一）、机电传动控制系统的组成组成：由电机、电器、电子部件组合而成。
①、 开环控制系统（单向控制）如下图11.1所示的G-M 系统。
开环控制系统往往不能满足高要求的生产机械的需要。
注：输入量—控制量，输出量—被控制量。
1.主要参数1)转速降(与无关) N t e da fa N T K K R R n 2Φ+=∆0n2)调速范围 （前提：生产机械对转速变化率的要求）3)静差度（或稳定度、转速变化率）4)关系： （） ①由电机铭牌而定，，D 由生产机械要求而定。
②一定，不同的静差度就有不同的D ，故在说明系统达到D 时，同时说明所允许的最小S 。
③一定，，机械特性硬度。
2.提高机械特性硬度的方法——使电动机转速不变。
负载↑，n↓1)在电动机轴上安装一台测速发电机BR ，输出电势。
2)偏差电压（给定电压） ↑↑↑↑∆↓↓↑n E I U U E n T G g BR 励磁不变 （负反馈控制）minmax /n n D =000nn n n n S N N ∆=-=)1(22max S n S n D N -∆=Nn n n ∆-=02min max n S S ≤2N n ∆2S ↓∆↑N n D ,↑n K E BR BR =g U U =∆BRE -3)加一个放大器，，n 不变（负载变动）。
注：a ）稍变化，更大变化。
b ），维持。
机电传动控制课件ppt精选全文
第一节 机电传动控制系统得组成与分类
一、自动控制系统分类: (4)按系统稳态时被调量与给定量有无差别,可分为
有静差调节系统与无静差调节系统。
(5)按给定量变化得规律,可分为 定值调节系统、程序控制系统与随动系统。
(6)按调节动作与时间得关系,可分为 断续控制系统与连续控制系统;
(7)按系统中所包含得元件特性,可分为 线性控制系统与非线性控制系统。
机电传动控制课件
第一节 机电传动控制系统得组成与分类
一、自动控制系统分类: (1)从组成原理上分类
开环控制系统: 特点:系统简单;控制精度不高。 闭环控制系统: 特点:系统较复杂;控制精度高。 (2)按反馈方式得不同,可分为 转速负反馈、电势负反馈、电压负反馈及电流 正反馈控制系统; (3)按系统得复杂程度,可分为 单环自动调节系统与多环自动调节系统;
3)调速得平滑性,通常用两个相
邻调速级得转速差来衡量。
S2
n02 nN n02
D nmax
nmax
nmin n02 nN
nmax S2
nN (1 S2 )
第二节 机电传动控制系统调速方案选择
动态指标:
1)最大超调量
MP
nmax n2 n2
100%
2) 过渡过程时间 T
3) 振荡次数 N
第一节 机电传动控制系统得组成与分类
二、一般自动控制系统组成:
比较
给定 Ug + U 放大
环节 — EBR 调节环节
执行 环节
测量 环节
扰动
被调 被调量
对象
n
第二节 机电传动控制系统调速方案选择
一、调速方法 ➢纯机械方法调速: 通过变速齿轮箱或几套变速皮带轮 或其她变速机构来实现; ➢纯电气方法调速: 通过改变电动机得机械持性实现, 这时机械变速机构简单、只一套变速齿轮或皮带轮; ➢电气与机械配合调速: 用电动机来得到多种转速,同 时,又用机械变速机构得换档来进行变速。
《直流传动控制系统》课件
解释直流励磁调节的工作原理和关键概念。
2 调节方法
介绍常见的直流励磁调节方法和其适用情况。
直流传动系统的组成
1
直流电机
讲解直流电机在传动系统中的作用和组成。
2Hale Waihona Puke 直流励磁调节器介绍直流励磁调节器的功能和工作原理。
3
直流电机调速器
探讨直流电机调速器在传动系统中的作用和种类。
4
传动机构
讲解传动机构的种类和传动方式，以及其在直流传动系统中的应用。
总结直流传动控制系统的特点和优势，以及 其在各个应用领域中的价值。
2 发展和应用前景
探讨直流传动控制系统的发展前景和应用前 景。
《直流传动控制系统》PPT课件
# 直流传动控制系统 ## 一、引言 - 直流传动控制概述 - 直流传动控制系统的发展历史
直流电机
基本原理
探讨直流电机的工作原理和基本概念。
分类和特点
介绍不同类型的直流电机及其特性和应用领域。
调速技术
讲解电压调制技术和电流调制技术的原理和应用。
直流励磁调节
1 基本原理
直流传动控制系统的应用
• 机床加工 • 风电 • 国防军工
直流传动控制系统的发展趋势
单片机技术的应用
探讨单片机技术在直流传动控制 系统中的新应用领域。
直流无刷电机的发展
介绍直流无刷电机的特点、优势 和应用前景。
智能化、网络化发展
展示直流传动控制系统向智能化、 网络化方向发展的趋势。
总结
1 特点和优势
2 调节方法
介绍常见的直流励磁调节方法和其适用情况。
直流传动系统的组成
1
直流电机
讲解直流电机在传动系统中的作用和组成。
2Hale Waihona Puke 直流励磁调节器介绍直流励磁调节器的功能和工作原理。
3
直流电机调速器
探讨直流电机调速器在传动系统中的作用和种类。
4
传动机构
讲解传动机构的种类和传动方式，以及其在直流传动系统中的应用。
总结直流传动控制系统的特点和优势，以及 其在各个应用领域中的价值。
2 发展和应用前景
探讨直流传动控制系统的发展前景和应用前 景。
《直流传动控制系统》PPT课件
# 直流传动控制系统 ## 一、引言 - 直流传动控制概述 - 直流传动控制系统的发展历史
直流电机
基本原理
探讨直流电机的工作原理和基本概念。
分类和特点
介绍不同类型的直流电机及其特性和应用领域。
调速技术
讲解电压调制技术和电流调制技术的原理和应用。
直流励磁调节
1 基本原理
直流传动控制系统的应用
• 机床加工 • 风电 • 国防军工
直流传动控制系统的发展趋势
单片机技术的应用
探讨单片机技术在直流传动控制 系统中的新应用领域。
直流无刷电机的发展
介绍直流无刷电机的特点、优势 和应用前景。
智能化、网络化发展
展示直流传动控制系统向智能化、 网络化方向发展的趋势。
总结
1 特点和优势
2024版年度高级电工培训交直流传动系统课件
介绍电枢控制、磁场控制等调速方式的原理 和应用。
2024/2/3
14
交流电机与变频器
交流电机的基本结构和工作原理
包括定子、转子、轴承等部件的作用和相互关系。
变频器的组成与功能
阐述整流、滤波、逆变等电路的作用，以及频率、 电压等控制功能。
ABCD
2024/2/3
交流电机的分类与特点
根据电源相数、转子结构等分类，介绍各类交流 电机的性能特点。
控制回路故障
控制回路接线错误、元件损坏等，可能导致系统控制功能失效。
传动系统故障
传动机构卡滞、磨损等，可能导致传动系统无法正常工作。
2024/2/3
20
故障排除技巧与实例分享
01
02
03
故障排除步骤
观察故障现象、分析故障 原因、确定故障部位、采 取排除措施。
2024/2/3
常用故障排除方法
电阻法、电压法、电流法、 替换法等。
REPORT
2
REPORT
01
课程Hale Waihona Puke 绍2024/2/33
培训目标
01
02
03
04
掌握交直流传动系统基 本原理和构成。
2024/2/3
熟悉交直流传动系统设 备选型和参数设置。
了解交直流传动系统安 装调试及维护保养方法。
能够独立分析和解决交 直流传动系统故障。
4
课程内容
01
02
03
04
05
交直流传动系统概 交直流传动系统基 交直流传动系统设 交直流传动系统安 交直流传动系统故
阐述安装位置选择、校准调试等方法和注意 事项。
16
设备维护与保养
直流电机——电机拖动控制(机电传动控制)课件PPT
Ia
n0
n
n
U Ke
Ra KeKm2
T
n0
n
特点：特性硬度变软，n0变大，∆n变大、起动力矩Tst变小。
注意：Φ=0时，理论上n→∞，实际上n上升到超过机械强度
容许的值，发生“飞车”。
他励直流电动机运行中，决不允许励磁电路短开或If=0。 措施：1）起动前先加励磁；2）设置“失磁”保护。
n
Φn>Φ1>Φ2>Φ3
图3--17
5.他励电动机的人为机械特性 固有机械特性
n
U Ke
Ra Ke
Ia
n
U Ke
Ra KeKm2
T
获得人为机械特性的方法只有3种（改变U、φ、Rad）： ☆电枢回路中串接电阻Rad ☆改变电枢电压U ☆改变磁通φ
（1）电枢回路中串接电阻 Rad的人为机械特性
n
UN Ke
Ra Rad KeKm2
机电传动控制
第三章 直流电机的工作原理及特性
3.1 直流电机的基本结构和工作原理 3.2 直流电动机的机械特性 3.3 直流他励电动机的启动特性 3.4 直流他励电动机的调速特性 3.5 直流他励电动机的制动特性 3.6 串励直流电动机
3.1 直流电机的基本结构和工作原理
一、 直流电机的工作原理
二、直流电机的基本结构
n0 A
nA Δn
B
0
T1
图3-26
T2
T
二、调速方法：
n
U Ke
Ra Rad KeKm2
T
☆改变电动机电枢电路外串电阻Rad调速 ☆改变电动机电枢电压U调速 ☆改变电动机主磁通φ调速
1. 改变电枢电路外串电阻Rad调速
电力拖动自动控制系统(陈伯时)ppt1-2-3直流拖动控制系统
n
2U 2
cos[sin(
6
)
sin(
6
)ectg
]
Ce (1 ectg )
(1-10)
Id
3 2U2
2R
[cos(
6
) cos(
6
)
Ce n]
2U 2
式中 arctg L ； — 一个电流脉波的导通角。
R
89电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
21
（3）电流断续机械特性计算
当阻抗角 值已知时，对于不同的控制 角 ，可用数值解法求出一族电流断续时的
1
LP
VT
T
c1
2
c2
L
b1 a1
b2 M
a2
并联多重联结的12脉波整流电路
89电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
17
1.2.4 晶闸管-电动机系统的机械特性
当电流连续时，V-M系统的机械特性方程式为
n
1 Ce
(U d0
Id R)
1 Ce
m ( π Um
sin
π m
cos
Id R)
（1-9）
式中 Ce = KeN —电机在额定磁通下的电动势系数。 式（1-9）等号右边 Ud0 表达式的适用范围如第1.2.1节
R— 主电路等效电阻；
且有 R = Rrec + Ra + RL；
89电电力力拖传动动自控动制控系制统系统
8
对ud0进行积分，即得理想空载整流电 压平均值Ud0 。
用触发脉冲的相位角 控制整流电压的平 均值Ud0是晶闸管整流器的特点。
Ud0与触发脉冲相位角 的关系因整流电
路的形式而异，对于一般的全控整流电路，
电力传动控制系统第03章直流传动控制系统课件
由式（3-1）调速系统开环机械特性
n Ud IdR Ke
（3-10）
设测速反馈环节的转速反馈系数为αK，n 单位V•min/r， 则转速反馈电压Un为
-28-
设测速反馈环节的转速反馈系数为Kn，单位V•min/r， 则转速反馈电压Un为
Un Knn
（3-11）
从上述五个关系式中消去中间变量，整理后，即得转 速负反馈闭环直流调速系统的静特性方程式
总电阻包括了电机的电枢电阻Ra，整流器的内阻Re，以 及线路电阻Rl，即为
R Ra Re Rl
（3-3）
-7-
由于R >>Ra，因此在相同电压下，V-M系统的机械
特性要比直流电动机电枢调压的机械特性软。如图3-2a
所示，其中：曲线①为仅考虑电枢电阻的机械特性；曲
线②为V-M系统的机械特性，虚线表示电流断续，其特
3.1 开环直流调速系统的组成与主要问题
3.1.1 开环直流调速系统的组成 3.1.2 开环直流调速系统的主要问题 3.1.3 开环系统的静特性计算
-1-
直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在广范围 内平滑调速，在许多需要调速和（或）快速正反向的电 力拖动领域中得到了广泛的应用。近年来，高性能交流 调速技术发展很快，交流调速系统有逐步取代直流调速 系统的趋势。然而直流拖动控制系统毕竟在理论上和实 践上都比较成熟，而且从控制的角度来看，它又是交流 拖动控制系统的基础。因此，为了保持由浅入深的教学 顺序，应该首先很好地掌握直流拖动控制系统。
V-M系统进行能量的双向流动较为困难。这里有两种情 况：如果电动机驱动位能性负载，比如起重机，就可以 通过整流电路自身的有源逆变将位能负载下降过程的机 械能回馈到电网，如图3-3所示。根据晶闸管触发脉冲的 相位，相控整流器有两种工作状态：
第十一章 直流传动控制系统
第十一章直流传动控制系统11.1、何谓开环控制系统？何谓闭环系统？两者各具有什么优缺点？答：系统只有控制量(输入量)对被控制量(输出量)的单向控制作用，而不存在被控制量的影响和联系，这样的控制系统称为开环控制系统。
优点是结构简单能满足一般的生产需要；缺点是不能满足高要求的生产机械的需要。
负反馈控制系统是按偏差控制原理建立的控制系统，其特点是输入量与输出量之间既有正向的控制作用，又有反向的反馈控制作用，形成一个闭环，故又称为闭环控制系统或反馈控制系统。
优点是可以实现高要求的生产机械的需要，缺点是结构复杂。
11.2、什么叫调速范围、静差度？它们之间有什么关系？怎样才能扩大调速范围。
答：电动机所能达到的调速范围，是电动机在额定负载下所许可的最高转速nmax和在保证生产机械对转速变化率的要求前提下所能达到的最低转速nmin之比，以D表示。
所谓转速变化率亦即调速系统的静差度（或稳定度），就是电动机由理想空载到额定负载时的转速降ΔnN与理想空载转速n0的比值，以S表示。
两者之间的关系是：D=nmaxS2/[ΔnN(1-S2)]。
在保证一定静差度的前提下，扩大系统调速范围的方法是提高电动机的机械特性的硬度以减小ΔnN。
11.3、生产机械对调速系统提出的静态、动态技术指标主要有哪些？为什么要提出这些技术指标？答：生产机械对调速系统提出的静态技术的指标有静差度、调速范围、调速的平滑性。
动态技术指标有最大超调量、过渡过程时间、振荡次数。
提出这些技术指标的原因是因为机电传动控制系统调速方案的选择，主要是根据生产机械对调速系统提出的调速技术指标来决定的。
11.4、为什么电动机的调速性质应与生产机械的负载特性相适应？两者如何配合才能算相适应。
答：电动机在调速过程中，在不同的转速下运行时，实际输出转矩和输出功率能否达到且不超过其允许长期输出的最大转矩和最大功率，并不决定于电动机本身，而取决于生产机械在调速过程中负载转矩TL及负载功率PL的大小和变化规律。
直流传动控制系统的分析48页PPT
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬ห้องสมุดไป่ตู้
45、自己的饭量自己知道。——苏联
直流传动控制系统的分析
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
45、自己的饭量自己知道。——苏联
直流传动控制系统的分析
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
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直流传动控制 系统的分析
直流传动系统具有良好的起、制 动性能，宜于在大范围内平滑调速， 在许多需要调速和快速正反向的各种 生产机械中得到了广泛的应用。
从生产机械要求控制的物理量看， 电气传动控制系统有调速系统、位置 随动系统等，各种系统往往通过控制 转速来实现的，因此调速系统是最基 本的直流传动控制系统
本节应了解的问题 •直流调速控制系统的控制要求和静态指标
•静态指标与机械特性之间的关系
•静态指标参数之间的关系
•开环调速控制系统特点 •闭环调速控制系统特点 •开环与闭环调速控制系统特性之间关系 •调速控制系统的动态指标
一、调速系统的控制要求和 调速系统静指标
任何一台需要控制转速的设备， 其生产工艺对调速性能都有一定的 要求。
理想空载低 s大
相同
理想空载高 s小 硬度
n n0a
∆ nNa
n0b ∆ nNb
b
O
TeN
Te
不同转速下的静差率
例如：某电动机在理想空载转速 n0为
1000r/0r/min时同样降落10r/min， 静差率就占10%；如果n0只有10r/min时，
差率应该是最低速时的静差率，即
s nN nN n0min nmin nN
于是，最低转速为
nmin
nN s
nN
(1 s)nN s
而调速范围为
D nmax nN
nmin
nmin
将上面的式代入 nmin，得
D
ns N
n (1 s)
N
上式 表示调压调速系统的调速范围、静 差率和额定速降之间所应满足的关系。对于
2、调速系统静指标
调速范围 定义：生产机械要求电动机提供的最高转速和
最低转速之比叫做调速范围，用字母 D 表示，
即
D nmax nm in
其中nmin 和nmax 一般都指电动机额定负载时的
转速，对于少数负载很轻的机械，例如精密
磨床，也可用实际负载时的转速。
静差率
定义： 负载由理想空载增加到额定值时所对
围是多少？如果希望调速范围达到10，所 能满足的静差率是多少？
解 要求s≤ 30%时，调速范围为
D nNs 1430 0.3 5.3 nN (1 s) 115 (1 0.3)
若要求s≤ 20%，则调速范围只有
D 1430 0.2 3.1 115 (1 0.2)
1000 0.05 r / min 20 (1 0.05)
2.63r / min
由上例可以看出，开环调速系统的额定速降 是275 r/min，而生产工艺的要求却只有2.63r/min， 相差几乎百倍！
由此可见，开环调速已不能满足要求，需采 用反馈控制的闭环调速系统来解决这个问题。
R=0.18 ， 电 动 机 电 动 势 系 数 CeΦ=0.2V· r / min。如果要求调速 范围 D = 20，静差率s≤ 5%，采用
开环调速能否满足？若要满足这个 要求，系统的额定速降最多能有多 少？
解 当电流连续时，V-M系统的额定速降为
n
IR dN
305 0.18 r
/ min
275r
/ min
N C
0.2
e
开环系统机械特性连续段在额定转速时的静 差率为
sN
nN nN nN
275 1000 275
0.216
21.6%
这已大大超过了5%的要求，更不必谈调 到最低速了。
如果要求D = 20，s ≤ 5%，则由D，S与nN关
系可知
nN
nN s D(1 s)
应的转速降落 nN ，与理想空载转速 n0 之比， 称作静差率 s ，即
或用百分数表示
式中
s nN 100% n0
nN = n0 - nN
3、静差率与机械特性的关系
静差率是衡量调速系统在负载变化时转 速的稳定性。
与机械特性 硬度有关 静 差 率 与系统的工 作速度有关
硬度大 s小 硬度小 s大
同一个调速系统， nN 值一定，由式可见， 如果对静差率要求越严，即要求 s 值越小时，
系统能够允许的调速范围也越小。
结论 一个调速系统的调速范围，是指在
最低速时还能满足所需静差率的转速 可调范围。
例题1-1 某直流调速系统电动机额定转速为
nN=1430r/min，额定速降 nN = 115r/min， 当要求静差率s≤30%时，允许多大的调速 范围？如果要求静差率s≤ 20%，则调速范
再降落10r/min，静差率就占100%，这时 电动机已经停止转动，转速全部降落完了。
因此，调速范围和静差率这两项指 标并不是彼此孤立的，必须同时提才有 意义。调速系统的静差率指标应以最低 速时所能达到的数值为准。
4、调速范围、静差率和额定速降之间的关系
设：电机额定转速nN为最高转速，转速降落 为nN，则按照上面分析的结果，该系统的静
若调速范围达到10，则静差率只能是 s DnN 10115 0.446 44.6%
nN DnN 1430 10115
二、 开环调速系统及其特性
若直流调速系统是开环调速系统，即系统的 输出量不返送到输入端，系统组成如下图。
+
+
U*n ∆Un A Uc UPE
-
-
+
Id Ud
归纳起来，对于调速系统的转速 控制要求有以下三个方面：
1、 控制要求
1）调速——在一定的最高转速和最低转速范 围内，分挡地（有级）或 平滑地（无级） 调节转速；
2）稳速——以一定的精度在所需转速上稳定 运行，在各种干扰下不允许有过大的转速 波动，以确保产品质量；
3）加、减速——频繁起、制动的设备要求加、 减速尽量快，以提高生产率；不宜经受剧 烈速度变化的机械则要求起，制动尽量平稳。
-
+
M
-
开环直流调速系统原理框图
开环控制系统的特点是：控 制装置与受控对象只有顺向作用而 无反向联系；每个输入量对应一个 输出量，系统的控制精度完全取决 系统元器件和特性调整的准确度； 系统抗干扰能力差。
因此，当系统对干扰影响要求 不高，并且控制精度要求不高时， 可采用开环控制系统。
例题2 某龙门刨床工作台拖动采用 直流电动机，其额定数据如下： 60kW ， 220V ， 305A ， 1000r/min ， 采 用 V-M 系 统 ， 主 电 路 总 电 阻
直流传动系统具有良好的起、制 动性能，宜于在大范围内平滑调速， 在许多需要调速和快速正反向的各种 生产机械中得到了广泛的应用。
从生产机械要求控制的物理量看， 电气传动控制系统有调速系统、位置 随动系统等，各种系统往往通过控制 转速来实现的，因此调速系统是最基 本的直流传动控制系统
本节应了解的问题 •直流调速控制系统的控制要求和静态指标
•静态指标与机械特性之间的关系
•静态指标参数之间的关系
•开环调速控制系统特点 •闭环调速控制系统特点 •开环与闭环调速控制系统特性之间关系 •调速控制系统的动态指标
一、调速系统的控制要求和 调速系统静指标
任何一台需要控制转速的设备， 其生产工艺对调速性能都有一定的 要求。
理想空载低 s大
相同
理想空载高 s小 硬度
n n0a
∆ nNa
n0b ∆ nNb
b
O
TeN
Te
不同转速下的静差率
例如：某电动机在理想空载转速 n0为
1000r/0r/min时同样降落10r/min， 静差率就占10%；如果n0只有10r/min时，
差率应该是最低速时的静差率，即
s nN nN n0min nmin nN
于是，最低转速为
nmin
nN s
nN
(1 s)nN s
而调速范围为
D nmax nN
nmin
nmin
将上面的式代入 nmin，得
D
ns N
n (1 s)
N
上式 表示调压调速系统的调速范围、静 差率和额定速降之间所应满足的关系。对于
2、调速系统静指标
调速范围 定义：生产机械要求电动机提供的最高转速和
最低转速之比叫做调速范围，用字母 D 表示，
即
D nmax nm in
其中nmin 和nmax 一般都指电动机额定负载时的
转速，对于少数负载很轻的机械，例如精密
磨床，也可用实际负载时的转速。
静差率
定义： 负载由理想空载增加到额定值时所对
围是多少？如果希望调速范围达到10，所 能满足的静差率是多少？
解 要求s≤ 30%时，调速范围为
D nNs 1430 0.3 5.3 nN (1 s) 115 (1 0.3)
若要求s≤ 20%，则调速范围只有
D 1430 0.2 3.1 115 (1 0.2)
1000 0.05 r / min 20 (1 0.05)
2.63r / min
由上例可以看出，开环调速系统的额定速降 是275 r/min，而生产工艺的要求却只有2.63r/min， 相差几乎百倍！
由此可见，开环调速已不能满足要求，需采 用反馈控制的闭环调速系统来解决这个问题。
R=0.18 ， 电 动 机 电 动 势 系 数 CeΦ=0.2V· r / min。如果要求调速 范围 D = 20，静差率s≤ 5%，采用
开环调速能否满足？若要满足这个 要求，系统的额定速降最多能有多 少？
解 当电流连续时，V-M系统的额定速降为
n
IR dN
305 0.18 r
/ min
275r
/ min
N C
0.2
e
开环系统机械特性连续段在额定转速时的静 差率为
sN
nN nN nN
275 1000 275
0.216
21.6%
这已大大超过了5%的要求，更不必谈调 到最低速了。
如果要求D = 20，s ≤ 5%，则由D，S与nN关
系可知
nN
nN s D(1 s)
应的转速降落 nN ，与理想空载转速 n0 之比， 称作静差率 s ，即
或用百分数表示
式中
s nN 100% n0
nN = n0 - nN
3、静差率与机械特性的关系
静差率是衡量调速系统在负载变化时转 速的稳定性。
与机械特性 硬度有关 静 差 率 与系统的工 作速度有关
硬度大 s小 硬度小 s大
同一个调速系统， nN 值一定，由式可见， 如果对静差率要求越严，即要求 s 值越小时，
系统能够允许的调速范围也越小。
结论 一个调速系统的调速范围，是指在
最低速时还能满足所需静差率的转速 可调范围。
例题1-1 某直流调速系统电动机额定转速为
nN=1430r/min，额定速降 nN = 115r/min， 当要求静差率s≤30%时，允许多大的调速 范围？如果要求静差率s≤ 20%，则调速范
再降落10r/min，静差率就占100%，这时 电动机已经停止转动，转速全部降落完了。
因此，调速范围和静差率这两项指 标并不是彼此孤立的，必须同时提才有 意义。调速系统的静差率指标应以最低 速时所能达到的数值为准。
4、调速范围、静差率和额定速降之间的关系
设：电机额定转速nN为最高转速，转速降落 为nN，则按照上面分析的结果，该系统的静
若调速范围达到10，则静差率只能是 s DnN 10115 0.446 44.6%
nN DnN 1430 10115
二、 开环调速系统及其特性
若直流调速系统是开环调速系统，即系统的 输出量不返送到输入端，系统组成如下图。
+
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U*n ∆Un A Uc UPE
-
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Id Ud
归纳起来，对于调速系统的转速 控制要求有以下三个方面：
1、 控制要求
1）调速——在一定的最高转速和最低转速范 围内，分挡地（有级）或 平滑地（无级） 调节转速；
2）稳速——以一定的精度在所需转速上稳定 运行，在各种干扰下不允许有过大的转速 波动，以确保产品质量；
3）加、减速——频繁起、制动的设备要求加、 减速尽量快，以提高生产率；不宜经受剧 烈速度变化的机械则要求起，制动尽量平稳。
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开环直流调速系统原理框图
开环控制系统的特点是：控 制装置与受控对象只有顺向作用而 无反向联系；每个输入量对应一个 输出量，系统的控制精度完全取决 系统元器件和特性调整的准确度； 系统抗干扰能力差。
因此，当系统对干扰影响要求 不高，并且控制精度要求不高时， 可采用开环控制系统。
例题2 某龙门刨床工作台拖动采用 直流电动机，其额定数据如下： 60kW ， 220V ， 305A ， 1000r/min ， 采 用 V-M 系 统 ， 主 电 路 总 电 阻