直流調速系統(tǒng)概述

1、直流調速系統(tǒng)概述直流調速系統(tǒng)概述概述1.什么是調速？ 將調節(jié)電動機轉速，以適應生產要求的過將調節(jié)電動機轉速，以適應生產要求的過程稱之為調速。程稱之為調速。2.什么是調速系統(tǒng)？什么是調速系統(tǒng)？ 用于完成調速這一功能的自動控制系統(tǒng)就用于完成調速這一功能的自動控制系統(tǒng)就被稱為是調速系統(tǒng)。被稱為是調速系統(tǒng)。 電動機是用來拖動某種生產機械的動力設電動機是用來拖動某種生產機械的動力設備，所以需要根據(jù)工藝要求調節(jié)其轉速。備，所以需要根據(jù)工藝要求調節(jié)其轉速。 比如：在加工比如：在加工毛坯工件毛坯工件時，為了防止工件時，為了防止工件表面對刀具的磨損，因此加工時要求電機表面對刀具的磨損，因此加工時要求電機低低速運

2、行。速運行。 而在對工件進行而在對工件進行精加工精加工時，為了要縮短加時，為了要縮短加工時間，提高產品的經濟效益，因此此時要工時間，提高產品的經濟效益，因此此時要求電機求電機高速運行高速運行。3.為什么要調速？4.兩大調速系統(tǒng)（1）交流調速（變頻調速） 特點：交流電機結構簡單，維護方便，造價低 應用：主要應用在調速精度要求不高的場合（2）直流調速 特點： 5.直流調速應用（1）無縫鋼管生產 （2）造紙機（3）紡織機直流電機一、直流電機結構直流電機主要由定子和轉子兩大部分構成。1.定子主磁極主磁極：產生主磁場：產生主磁場 ，由鐵心和勵磁繞組構成，由鐵心和勵磁繞組構成換向磁極換向磁極：改善換向。：

3、改善換向。電刷裝置電刷裝置：把直流電壓和直流電流引入：把直流電壓和直流電流引入 機座和端蓋機座和端蓋：起支撐和固定作用。：起支撐和固定作用。定子定子2.轉子（電樞）轉子（電樞）轉子轉子電樞鐵心電樞鐵心：主磁路的一部分，放置電樞繞組。：主磁路的一部分，放置電樞繞組。電樞繞組電樞繞組：是電路部分。：是電路部分。換向器換向器：實現(xiàn)：實現(xiàn)直流與交流的互換直流與交流的互換轉軸轉軸軸承軸承按勵磁方式分二、直流電機分類三、直流調速方案1.直流電動機的轉速公式：直流電動機的轉速公式：aaaeUI RnCUa:電樞電壓電樞電壓Ia:電樞電流電樞電流Ra:電樞回路的總電阻電樞回路的總電阻:勵磁磁通勵磁磁通Ce:由

4、電機結構決定的電動勢系數(shù)由電機結構決定的電動勢系數(shù)2.直流電動機的調速方式有三種：直流電動機的調速方式有三種：(1)調壓調速（恒轉矩調速）（額定轉速以下調速）調壓調速（恒轉矩調速）（額定轉速以下調速）晶閘管可控整流晶閘管可控整流直流斬波直流斬波(2)弱磁調速（恒功率調速）弱磁調速（恒功率調速）(3)電樞回路串電阻調速電樞回路串電阻調速由于串電阻調速和弱磁調速都會使直流他由于串電阻調速和弱磁調速都會使直流他勵電機的勵電機的機械特性變軟機械特性變軟，所以在實際應用，所以在實際應用中通常采用的是變電壓調速。中通常采用的是變電壓調速。 晶閘管整流電路實現(xiàn)調壓調速特點Rann0T特點：特點：(1) 設備

5、簡單，操作方便。設備簡單，操作方便。(2)機械特性軟，穩(wěn)定性差。機械特性軟，穩(wěn)定性差。(3)能量損耗大，只用于小型直流機。能量損耗大，只用于小型直流機。Ra + R 保持電樞電壓保持電樞電壓U不變，改變勵磁電流不變，改變勵磁電流If (調調Rf)以以改變磁通改變磁通 。0n 0n0nTnO 改變電壓調速改變電壓調速n0n0Tcn0nT0(1)工作時電壓不允許超過工作時電壓不允許超過 所以調速只能向下調所以調速只能向下調。(2)機械特性較硬，并且電壓機械特性較硬，并且電壓降低后硬度不變，穩(wěn)定性好。降低后硬度不變，穩(wěn)定性好。四、直流調速系統(tǒng)性能指標四、直流調速系統(tǒng)性能指標1.靜差率靜差率S 靜差率

6、靜差率S是指空載轉速與額定負載轉速之差是指空載轉速與額定負載轉速之差與理想空載轉速的比值，它反映了電動機轉速與理想空載轉速的比值，它反映了電動機轉速穩(wěn)定程度。穩(wěn)定程度。 %100000nnnnnsN2.調速范圍調速范圍D 電動機在電動機在額定負載額定負載下進行調速時，在滿足靜差下進行調速時，在滿足靜差率要求的前提下，所能達到的最高轉速與最低轉率要求的前提下，所能達到的最高轉速與最低轉速之比稱為調速范圍。速之比稱為調速范圍。minmaxnnD 式中 nmax 額定負載下的最高轉速（即nN）； nmin 額定負載下的最低轉速； 3.調速平滑性一定范圍內調速級數(shù)越多，平滑性越好。一定范圍內調速級數(shù)越

7、多，平滑性越好。直流調速系統(tǒng)原理圖直流調速系統(tǒng)原理圖（單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)）（單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)）RP2RP1RP3R1R2RfMUgnUc+Ufn Un+-UdId3_+A1LdTGUn觸發(fā)觸發(fā)電路電路可控整可控整流電路流電路速度檢速度檢測裝置測裝置調節(jié)器調節(jié)器平波平波電抗電抗給定給定電路電路直流調速系統(tǒng)各部分作用1.給定電路：調節(jié)給定電壓值，實現(xiàn)調速。2.調節(jié)器：通過輸入給定電壓和轉速反饋信號，產生控制信 號，控制觸發(fā)電路的觸發(fā)脈沖產生時間。3.觸發(fā)電路：產生觸發(fā)脈沖控制晶閘管的導通。4.晶閘管整流電路：產生可變的直流電壓實現(xiàn)直流電動機的 調速。5.速度檢測裝置：將轉速信號反饋至調節(jié)器輸入端

8、，使直流調速系統(tǒng)構成閉環(huán)系統(tǒng)。（測速發(fā)電機、旋轉編碼器） 以負載增大為例，閉環(huán)調速系統(tǒng)的自動調節(jié)過程如下：當電動機的轉速n由于某種原因（例如機械負載轉矩TL增加）而下降時，轉速負反饋環(huán)節(jié)將進行自動調節(jié)，其調節(jié)過程如下： TLn Ufn U=Ugn-Ufn Uk 觸發(fā)脈沖前移Ud n轉速負反饋閉環(huán)直流調速系統(tǒng)轉速負反饋閉環(huán)直流調速系統(tǒng)比較放大晶閘管整流給定給定Ugn下一步控制控制UK（ 負載變化負載變化）比較器上一步負載減小，上升加快比較放大晶閘管整流給定給定Ugn控制控制UK（負載減小，轉速加快）（負載減小，轉速加快）比較器上一步電機轉速加快比較放大晶閘管整流給定給定Ugn控制控制UK（負載減小，轉速加快，測速發(fā)電機轉速加快）負載減小，轉速加快，測速發(fā)電機轉速加快）上一步測速發(fā)電機轉速加快比較放大晶閘管整流給定給定Ugn控制控制UK（負載減小，轉速加快，測速發(fā)電機轉速加快，反饋電壓增大）負載減小，轉速加快，測速發(fā)電機轉速加快，反饋電壓增大）上一步反饋電壓增大比較放大晶閘管整流給定給定Ugn控制控制UK上一步比較結果減小比較放大晶閘管整流給定給定Un控制控制Uc上一步輸出電壓減小比較放大晶閘管整流給定給定Un控制控制Uc上一步電機轉速減慢比較放大晶閘管整流給定給定Un控制控制Uc上一步上升速度減慢比較放大晶閘管整流給定給定Un控制控制Uc雙