直流传动控制系统的分析(课件)
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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
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
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)
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)
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/min时降落10r/min，静差率只占
1%； n0为 100r/min时同样降落10r/min， 静差率就占10%；如果n0只有10r/min时，
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。
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。
wenku.baidu.com
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
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
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
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
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
-
+
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
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。
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
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。
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
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
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)
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)
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/min时降落10r/min，静差率只占
1%； n0为 100r/min时同样降落10r/min， 静差率就占10%；如果n0只有10r/min时，
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。
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。
wenku.baidu.com
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
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
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
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
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
-
+
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
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。
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
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。