6.1调速系统基本概念

闭环控制系统（反馈控制系统）的各个基 本环节如下图所示：
给 Ug 控制指令 定 + 元 – 件 Ud Uf 放 大 元 件 执 行 元 件 检测元件 控 制 被调量 对 象
系统中各部分的作用如下：
给定元件——把控制指令变成给定值。它 与被调量存在着一定的函数关系。改变给定值， 即可改变被调量。
检测元件——把被调量检测出来，按一定的 函数关系反馈到输入端。 比较元件——把反馈信号Uf与给定信号Ug比 较以获取误差信号Ud。 放大元件——当误差信号太微弱时，需要用 放大元件把误差信号放大到足以推动执行元件的 程度。 执行元件——直接推动控制对象改变被调量。 控制对象——由执行元件推动的各种装置， 如各种机械负载、发电机、加热炉、闸门等，相 应的被调量就是转速、电压、温度、位移等。
n0 n N n N S n0 n0
n
no1 nN1
静差度越小，系统越稳定
静差度与机械特性硬度的联系与区别：
△nN1
no2
nN2
a：理想空载转速相同时， 机械特性越硬，静差度越 小。 b：硬度相同的两条机械特 性，n0高的静差度小； n0 低的静差度大。 T
△nN2
O
TN
⑶静差度S与调速范围D的约束关系
第六章 电机扩大机调速系统
用某种装置代替人，按照人的意愿自动完成一 系列控制过程，称作自动控制。
6.1自动调速系统的基本概念 调速系统：能根据生产过程来改变电动机转速，
并且在负载变化时能保持转速基本
不变的自动控制系统。 调速系统的基本要求：
1. 电动机转速能够人为调节。
2. 负载变化时转速尽可能保持不变。
n no1 nN1 no2 nN2
△nN1
△nN2
O
TN
T
nmax nmax nmax D nmin n02 n N n N n N S max
nmax S max D nN (1 S max )
例：B2012A型龙门刨床主传动电动机Z2-92型：PN=60kW，UN=220V， IN=305A，nN=1000r/min,电枢电阻R=0.03775Ω。采用电枢电压调速， 能否满足调速范围D=10,最大静差度Smax≤0.1的技术要求。若要满足上 述要求，则电动机在额定负载下的转速降落△nN值应为多少？ 解：由于电动机的转速为 故得： Ce
n min
此时静差度为：
Smax
n N 55 0.345 0.1 不能满足要求 nmin n N 100 55
n max 100(r / m i n ) D
若要满足上述要求，电动机在额定负载下的转速降落必须小于55r/min, nmaxSmax 1000 0.1 n 11.1(r / min) N 此时的转速降落为： D(1 Smax ) 10(1 0.1)
直流电动机电势平衡方程：
U=E+IdRd=Ceφn+ IdRd
U I d Rd n C e
交流异步电机：
极对数
电枢 电阻
电枢 电流
励磁 磁通 电枢 转速 电源 频率 转差 率
60 f n (1 S ) P
一、调速系统主要技术指标
1. 调速范围D：调速系统工作在额定负载下的最高 转速与最低转速之比。 nmax D nmin
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2. 静差度（静差率）S：反映转速的相对稳定性。
U R ⑴电动机的机械特性： n T no T 2 C e C e C M n
no
β越小，曲线越平，特性越硬 β越大，曲线越陡，特性越软 O T
⑵静差度S： 电动机工作在某条机械特性上，当电动机由理 想空载增加到额定负载时所出现的转速降落与 该特性所对应的理想空载转速之比。
3. 调速系统的稳定性
动态特性主要技术指标：
⑴最大超调量σ：
nmax n 25 ~ 30% n
⑵调整时间 ⑶振荡次数
二、开环和闭环调速系统
从结构上看，自动调速系统分为开环控制和闭环控制两类。
1. 开环调速系统： 系统的输出量受控于输入量，但不能根据输 出结果反过来对输入量进行调节。
习题：
一、1，2，3，4，13，14， 15，16，20，21，27
二、1，2，3，11，12，14，
19，24，25 三、1，2，6
励磁电流 （输入量）
发电机
电动机
转速 （输出量）
缺点：
静差度大，调速范围窄，输出受各种 扰动影响，转速波动大。 仅用于对控制精度要求不高的场合。
2. 闭环调速系统：
给定 反 馈 误差 控制对象 反馈环节
•
输出
闭环调速系统结构比较复杂。把输出信号的 一部分通过反馈环节引回到输入端，与给定信号 比较，得到误差信号，再送入控制对象去调节输 出转速。如此反复循环，直至误差为零。这种控 制是通过反馈来实现的，所以也叫做带反馈的调 速系统。
nN UN INR Ce
U N I N R 220 305 0.03775 0.2085 ( V min/r ) nN 1000 U 220 1055 (r / mi n ) 则电动机空载转速为： n 0 N Ce 0.2085
△nN=n0-nN=1055-1000=55(r/min) 对于改变电枢电压的电动机：nN=nmax=1000(r/min) 满足调速范围D＝10的最低工作速度为：
2. 闭环调速系统：
系统的输出量不仅受控于输入量，同时 反过来对输入量施加影响。
预选转速 调节励 磁电流 实际转速
操作者
发电机
电动机
转速表
优点：
静差度小，调速范围宽，稳定性好。
三、自动调速系统的组成：
直流发电机－电动机调速系统（G-M系统）
工作原理：
负载↑→n↓→ UTG ↓ → △U ↑ =UC-UTG →UG ↑ →n↑