程憲平 機電傳動及控制(第三版)4第四章

1、機電傳動控制1 機電傳動控制2 了解機電傳動自動調(diào)速系統(tǒng)的組成；了解機電傳動自動調(diào)速系統(tǒng)的組成； 了解生產(chǎn)機械對調(diào)速系統(tǒng)提出的調(diào)速技術指標要求；了解生產(chǎn)機械對調(diào)速系統(tǒng)提出的調(diào)速技術指標要求； 知道調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性質(zhì)與生產(chǎn)機械的負載特性合知道調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性質(zhì)與生產(chǎn)機械的負載特性合 理匹配的重要性。理匹配的重要性。 開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)與閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的區(qū)別，公式開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)與閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的區(qū)別，公式 D = nmax SL/ /nN( (1SL) )與與 Df =( (1K) )D 中各物理量之間的辯證關系，擴大調(diào)速范圍的有效方法；中各物理量之間的辯證關系，擴大調(diào)速范圍的有效方法； 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速與恒功率調(diào)

2、速問題，恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速與恒功率調(diào)速問題， 特別是電動機的調(diào)速性質(zhì)與生特別是電動機的調(diào)速性質(zhì)與生 產(chǎn)機械的負載特性相配合問題；產(chǎn)機械的負載特性相配合問題；機電傳動控制3控制器控制器對象對象或過程或過程輸入量輸入量輸出量輸出量輸入量輸入量控制器控制器對象對象或過程或過程輸出量輸出量測量元件測量元件 機電傳動控制4變換變換放大放大串聯(lián)串聯(lián)校正校正變換變換放大放大執(zhí)行執(zhí)行元件元件被控被控對象對象測量測量元件元件反饋反饋校正校正輸出量輸出量輸入量輸入量-輸入量輸入量控制器控制器對象對象或過程或過程輸出量輸出量測量元件測量元件機電傳動控制5變換變換放大放大串聯(lián)串聯(lián)校正校正變換變換放大放大執(zhí)行執(zhí)行元件元件被控被

3、控對象對象測量測量元件元件反饋反饋校正校正輸出量輸出量輸入量輸入量-機電傳動控制6一一. . 轉(zhuǎn)速控制的要求轉(zhuǎn)速控制的要求 需要控制轉(zhuǎn)速的設備，其生產(chǎn)工藝對調(diào)速性能有一定要求。需要控制轉(zhuǎn)速的設備，其生產(chǎn)工藝對調(diào)速性能有一定要求。 歸納起來，對于調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制要求有以下三個方面：歸納起來，對于調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制要求有以下三個方面： 調(diào)速調(diào)速 在一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，在一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)， 分擋地（有級）或分擋地（有級）或 平滑地（無級）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；平滑地（無級）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速； 穩(wěn)速穩(wěn)速 以一定的精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運行，在各種以一定的精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運行，在各種 干擾下不

4、允許有過大的轉(zhuǎn)速波動，以確保產(chǎn)品質(zhì)量；干擾下不允許有過大的轉(zhuǎn)速波動，以確保產(chǎn)品質(zhì)量； 加、減速加、減速 頻繁起動制動的設備要求加減速盡量快，以提高生產(chǎn)率；頻繁起動制動的設備要求加減速盡量快，以提高生產(chǎn)率； 不宜經(jīng)受劇烈速度變化的機械則要求起不宜經(jīng)受劇烈速度變化的機械則要求起動動制動盡量平穩(wěn)。制動盡量平穩(wěn)。機電傳動控制7二二. . 轉(zhuǎn)速控制的調(diào)速指標轉(zhuǎn)速控制的調(diào)速指標minmaxnnD 其中其中nmin 和和nmax 一般都指電機額定負載時的轉(zhuǎn)速。一般都指電機額定負載時的轉(zhuǎn)速。對于少數(shù)負載很輕的機械，例如精密磨床，對于少數(shù)負載很輕的機械，例如精密磨床，也可用實際負載時的轉(zhuǎn)速。也可用實際負載時的轉(zhuǎn)

5、速。 生產(chǎn)機械要求電動機提供的生產(chǎn)機械要求電動機提供的 最高轉(zhuǎn)速最高轉(zhuǎn)速nmax和最低轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速nmin之比叫做之比叫做。 用用字母字母 D 表示，即：表示，即：機電傳動控制8二二. . 轉(zhuǎn)速控制的調(diào)速指標轉(zhuǎn)速控制的調(diào)速指標當系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運行時，當系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運行時，負載由理想空載到額定值時負載由理想空載到額定值時所對應的轉(zhuǎn)速降落所對應的轉(zhuǎn)速降落 nN ，與理想空載轉(zhuǎn)速與理想空載轉(zhuǎn)速 n0 之比，之比，稱作稱作，即：，即：0N0N0nnnnnS %1000N nnS或：或：nmaxnmin01N1nnS 02N2nnS 機電傳動控制9 和和有區(qū)別。有區(qū)別。 一般調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)在不同轉(zhuǎn)

6、速一般調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)在不同轉(zhuǎn)速 下的機械特性是互相平行的。下的機械特性是互相平行的。三三. . 靜差度與機械特性硬度的區(qū)別靜差度與機械特性硬度的區(qū)別 nmaxnmin01N1nnS 02N2nnS 對于同樣對于同樣 硬度的特性，硬度的特性， 理想空載理想空載 轉(zhuǎn)速越低時，轉(zhuǎn)速越低時，對于同樣對于同樣 的理想空載的理想空載 轉(zhuǎn)速，特性轉(zhuǎn)速，特性 硬度越小時，硬度越小時，機電傳動控制10例如例如： 在在1000r/ /min時降落時降落10r/ /min， 只占只占1%； 在在100r/ /min時也降落時也降落10r/ /min， 就占就占10%； 在只有在只有10r/ /min時，時， 再降落再

7、降落10r/ /min， 就占就占100%， 這時電動機已經(jīng)停止轉(zhuǎn)動，這時電動機已經(jīng)停止轉(zhuǎn)動， 轉(zhuǎn)速全部降落完了。轉(zhuǎn)速全部降落完了。三三. . 靜差度與機械特性硬度的區(qū)別靜差度與機械特性硬度的區(qū)別 01N1nnS 02N2nnS nmaxnmin機電傳動控制11v 因此，調(diào)速范圍和靜差度因此，調(diào)速范圍和靜差度 這兩項指標這兩項指標 必須同時提才有意義。必須同時提才有意義。v 調(diào)速系統(tǒng)的靜差度指標調(diào)速系統(tǒng)的靜差度指標 應以最低速時應以最低速時 所能達到的數(shù)值為準。所能達到的數(shù)值為準。三三. . 靜差度與機械特性硬度的區(qū)別靜差度與機械特性硬度的區(qū)別 NminNmin0N2nnnnnSSSL nma

8、xnmin01N1nnS 02N2nnS 機電傳動控制12四四. . 調(diào)速范圍、靜差度和額定速降之間的關系調(diào)速范圍、靜差度和額定速降之間的關系 設電機額定轉(zhuǎn)速設電機額定轉(zhuǎn)速nN為最高轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速降落為為最高轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速降落為 nN，l 將上面的式代入將上面的式代入 nmin，得，得 ：)1(NmaxLLSnSnD minmaxnnD l 而調(diào)速范圍為：而調(diào)速范圍為： LLLSnSnSnnNNNmin)1( l 于是，最低轉(zhuǎn)速為：于是，最低轉(zhuǎn)速為： NminNmin0NnnnnnSSL l 該系統(tǒng)的靜差度應該是該系統(tǒng)的靜差度應該是 最低速時的靜差度，即：最低速時的靜差度，即：機電傳動控制13 右式表

9、示：右式表示： 四四. . 調(diào)速范圍、靜差度和額定速降之間的關系調(diào)速范圍、靜差度和額定速降之間的關系)1(NmaxLLSnSnD 對于同一個調(diào)速系統(tǒng)，對于同一個調(diào)速系統(tǒng)， nN 值一定，由上式可見，值一定，由上式可見， 如果對靜差度要求越嚴，即要求如果對靜差度要求越嚴，即要求S值越小時，值越小時， 系統(tǒng)能夠允許的調(diào)速范圍也越小。系統(tǒng)能夠允許的調(diào)速范圍也越小。機電傳動控制14 機電傳動控制系統(tǒng)機電傳動控制系統(tǒng) 是由電機、電器、電子部件等基礎環(huán)節(jié)組合而成，是由電機、電器、電子部件等基礎環(huán)節(jié)組合而成， 能控制生產(chǎn)機械實現(xiàn)調(diào)速的控制系統(tǒng)，亦稱自動調(diào)速系統(tǒng)。能控制生產(chǎn)機械實現(xiàn)調(diào)速的控制系統(tǒng)，亦稱自動調(diào)速

10、系統(tǒng)。 在調(diào)速系統(tǒng)中，電動機的在調(diào)速系統(tǒng)中，電動機的nmin是在保證生產(chǎn)機械對轉(zhuǎn)速變化是在保證生產(chǎn)機械對轉(zhuǎn)速變化 率率S（即靜差度（即靜差度SL）的要求這一前提下所能達到的最低轉(zhuǎn)速。）的要求這一前提下所能達到的最低轉(zhuǎn)速。 也就是說，調(diào)速系統(tǒng)的也就是說，調(diào)速系統(tǒng)的SL要小于或等于生產(chǎn)機械要求的要小于或等于生產(chǎn)機械要求的S生生 （SLS生生），才能談及調(diào)速范圍。），才能談及調(diào)速范圍。 五五. . 在自動調(diào)速系統(tǒng)中，擴大調(diào)速范圍在自動調(diào)速系統(tǒng)中，擴大調(diào)速范圍D的基本方法的基本方法 根據(jù)根據(jù) Dnmax SL / /nN( (1SL ) ) 可知，在可知，在nmax與與SL一定時，一定時，機電傳動控制

11、15 生產(chǎn)機械對調(diào)速系統(tǒng)所提出的生產(chǎn)機械對調(diào)速系統(tǒng)所提出的調(diào)速技術指標包括調(diào)速技術指標包括的和的和的的。 靜態(tài)技術指標主要有靜態(tài)技術指標主要有S，D和調(diào)速的和調(diào)速的等；等； 動態(tài)技術指標主要有動態(tài)技術指標主要有MP，T 和和等。等。 五五. . 在自動調(diào)速系統(tǒng)中，擴大調(diào)速范圍在自動調(diào)速系統(tǒng)中，擴大調(diào)速范圍D的基本方法的基本方法各種生產(chǎn)機械對于上述指標的要求不盡相同，因此，各種生產(chǎn)機械對于上述指標的要求不盡相同，因此，機電傳動控制16 生產(chǎn)機械的調(diào)速一般有生產(chǎn)機械的調(diào)速一般有型和型和型兩類負載特性，型兩類負載特性， 而電動機的調(diào)速也有而電動機的調(diào)速也有性質(zhì)和性質(zhì)和性質(zhì)兩類。性質(zhì)兩類。 負載負載為

12、為的生產(chǎn)機械的生產(chǎn)機械 應盡可能選用應盡可能選用性質(zhì)的調(diào)速方式，性質(zhì)的調(diào)速方式， 負載為負載為型的生產(chǎn)機械型的生產(chǎn)機械 應盡可能選用應盡可能選用性質(zhì)的調(diào)速方式。性質(zhì)的調(diào)速方式。 五五. . 在自動調(diào)速系統(tǒng)中，擴大調(diào)速范圍在自動調(diào)速系統(tǒng)中，擴大調(diào)速范圍D的基本方法的基本方法機電傳動控制17掌握電動機的發(fā)熱與冷卻規(guī)律；掌握電動機的發(fā)熱與冷卻規(guī)律； 掌握電動機容量的選擇，特別注意掌握電動機容量的選擇，特別注意 電動機運行時的允許溫度、過載能力和啟動能力；電動機運行時的允許溫度、過載能力和啟動能力； 熟悉電動機種類、電壓、轉(zhuǎn)速和結(jié)構(gòu)型式的選擇方法。熟悉電動機種類、電壓、轉(zhuǎn)速和結(jié)構(gòu)型式的選擇方法。 掌握掌握長期工作制、短期工作制、重復短期工作制長期工作制、短期工作制、重復短期工作制 三種運行方式下電動機容量的選擇。三種運行方式下電動機容量的選擇。 重復短期工作制運行方式下電動機容量的選擇。重復短期工作制運行方式下電動機容量的選擇。機電傳動控制18 根據(jù)生產(chǎn)機械的性質(zhì)不同，電動機有三種運行方式：根據(jù)生產(chǎn)機械的性質(zhì)不同，電動機有三種運行方式： 長期工作制；長期工作制；短期工作制；短期工作制；重復短期工作制。重復短期工作制。l根據(jù)運行方式在選擇電動機容量時，主要考慮兩方面因素：根據(jù)運