直流调速系统概述

害”。
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
则转速下降，因此 n 只能下调。
n0
n
Ra
Ra + R
电 阻 增 大
特点：(1) 设备简单，操作方便。 (2)机械特性软，稳定性差。
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 改变磁通 。 采用减少励磁电流(减弱磁通)的方法调速, 即
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↑
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
换向磁极：改善换向。 定子 主磁极：产生主磁场 ，由铁心和励磁绕组构成
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）
电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组。 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
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。 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。
转子
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：
Ua Ia R a n 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：
(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
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
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（ 负载变化）
给定 Ugn
负载减小， 比 比 较 较 放 器 大 控制 UK 晶 闸 管 整 流 上升加快
上一步<<
下一步>>
（负载减小，转速加快）
给定 Ugn
比 比 较 较 放 器 大
控制 UK
晶 闸 管 整 流
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。
n0 nN n s 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。
Uct U sc U fi
作用：维持系统电流恒定
电机转速加快
上一步<<
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
测速发电机转 速加快 上一步<< 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
R1
△
+
Un Un
Ud
M
R2
+ Uc
-
RP2
+
RP3 TG
调节器
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
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
5.直流调速应用
（1）无缝钢管生产
（2）造纸机
（3）纺织机
直流电机
上升速度减慢
控制 Uc
晶 闸 管 整 流
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 Usi U gn U fn 作用：稳定转速 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
nmax D nmin
式中 nmax nmin 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
RP1 Rf
触发 电路
_ A1 +
3～
可控整 流电路
Ld
平波 电抗
Id
Ugn Uf n
(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
Rf If n
减小磁通，n只能上调。
n0 ' ' n
n0 ' n0
O
Rf
（
增减 加小
）
TL
T
改变电压调速
n0 n (1)工作时电压不允许超过UN n ' 0 所以调速只能向下调。 n0"
(2)机械特性较硬，并且电压 降低后硬度不变，稳定性好。 0 改变电压调速的特点:
电 压 降 低
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比较结果减小 给定 Un 比 较 放 大
控制 Uc
晶 闸 管 整 流
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给定 Un 比 较 放 大
输出电压减小
控制 Uc
晶 闸 管 整 流
上一步<<
下一步>>
给定 Un 比 较 放 大
电机转速减慢
控制 Uc
晶 闸 管 整 流
上一步<<
下一步>>
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
给定 Un 比 较 放 大