機電傳動控制直流傳動控制系統(tǒng)

1、機電傳動控制直流傳動控制系統(tǒng)第1頁，共28頁，2022年，5月20日，3點40分，星期四 2. 自動控制系統(tǒng)的分類 (1)按采用不同的反饋方式，可分為轉(zhuǎn)速負反饋、電勢負反饋、電壓負反饋及電流正反饋(2)按自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的復(fù)雜程度，可分為單環(huán)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)和多環(huán)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) (3)按系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時被調(diào)量與給定量有無差別，可分為有靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)和無靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)(4)按給定量變化的規(guī)律，可分為定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)和隨動系統(tǒng)(5)按調(diào)節(jié)動作與時間的關(guān)系，可分為斷續(xù)控制系統(tǒng)和連續(xù)控制系統(tǒng)，或無級調(diào)速和有級調(diào)速。(6)按系統(tǒng)中所包含的元件特性，可分為線性控制系統(tǒng)和非線性控制系統(tǒng)（7）按電機調(diào)速特性分，可分為恒

2、轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速第2頁，共28頁，2022年，5月20日，3點40分，星期四二 、 調(diào)速系統(tǒng)主要性能指標 調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速技術(shù)指標靜態(tài)指標動態(tài)指標1. 靜態(tài)技術(shù)指標 1） 靜差度S： 靜差度表示出生產(chǎn)機械運行時轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的程度。 速度穩(wěn)定性指標 當負載變化時，生產(chǎn)機械轉(zhuǎn)速的變化要能維持在一定范圍之內(nèi)，即要求靜差度S小于一定數(shù)值。普通設(shè)備普通車床龍門刨床冷軋機熱軋機造紙機S50%S30%S5%S2%0.2%0.5%S0.1%第3頁，共28頁，2022年，5月20日，3點40分，星期四 2）調(diào)速范圍D 在額定負載下，允許的最高轉(zhuǎn)速和在保證生產(chǎn)機械對轉(zhuǎn)速變化率要求的前提下所能達到的最低轉(zhuǎn)速之比稱為調(diào)

3、速范圍 。車床龍門刨床鉆床銑床軋鋼機造紙機進給機械20120204021220303151020530000 3）D 、nN 和 S2的關(guān)系第4頁，共28頁，2022年，5月20日，3點40分，星期四 電動機的機械特性愈硬，則靜差度愈小，轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性就愈高 ; 在一個調(diào)速系統(tǒng)中，如果在最低轉(zhuǎn)速運行時能滿足靜差度的要求，則在其他轉(zhuǎn)速時必能滿足要求。因此，設(shè)計時要求的靜差度指低速時的靜差度S2。第5頁，共28頁，2022年，5月20日，3點40分，星期四2. 動態(tài)技術(shù)指標 從一種穩(wěn)定速度變化到另一種穩(wěn)定速度運轉(zhuǎn)所經(jīng)過的一段過渡過程，稱為動態(tài)過程。 1）. 最大超調(diào)量 ： 反映系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性超

4、調(diào)量太大，達不到生產(chǎn)工藝上的要求；超調(diào)量太小，會使過渡過程過于緩慢，不利于生產(chǎn)率的提高范圍：第6頁，共28頁，2022年，5月20日，3點40分，星期四2）. 上升時間tr：反映動態(tài)響應(yīng)的快速性 4）. 振蕩次數(shù) N：在過渡過程內(nèi)，被調(diào)量N在其穩(wěn)定值上下擺動的次數(shù)系統(tǒng)超調(diào)量過渡過程時間T振蕩次數(shù)性能10長無不好2大長多不好3小短中好 3）. 過渡過程時間ts：衡量系統(tǒng)整個調(diào)節(jié)過程的快慢第7頁，共28頁，2022年，5月20日，3點40分，星期四例5.1 有一生產(chǎn)機械要求調(diào)速范圍D=5，靜差率5，電動機額定數(shù)據(jù)為10KW，220V，55A，1000r/min，電樞回路總電阻R=1，Ke =0.1

5、925V .r/min，問開環(huán)系統(tǒng)能否滿足要求？第8頁，共28頁，2022年，5月20日，3點40分，星期四三、根據(jù)生產(chǎn)機械的負載性質(zhì)來選擇電動機的調(diào)速方式 1.生產(chǎn)機械的負載特性第9頁，共28頁，2022年，5月20日，3點40分，星期四2電動機調(diào)速過程中的負載能力 在調(diào)速過程中應(yīng)保持電樞電流Ia為額定值IN，在不同轉(zhuǎn)速下電動機軸上輸出的轉(zhuǎn)矩和功率就是電動機所能允許長期輸出的最大轉(zhuǎn)矩和最大功率，亦即電動機調(diào)速過程中的負載能力。3電動機的調(diào)速性質(zhì)與生產(chǎn)機械的負載特性的配合 負載為恒轉(zhuǎn)矩型的生產(chǎn)機械應(yīng)盡可能選用恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的調(diào)速方式，且電動機的額定轉(zhuǎn)矩T應(yīng)等于或略大于負載轉(zhuǎn)矩TL； 負載為恒功率型

6、的生產(chǎn)機械應(yīng)盡可能選用恒功率性質(zhì)的調(diào)速方式，且電動機的額定功率PN應(yīng)等于或略大于生產(chǎn)機械的靜負載功率PL。第10頁，共28頁，2022年，5月20日，3點40分，星期四 5.2 晶閘管電動機直流傳動控制系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)的不同：單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可逆系統(tǒng) 一、單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 1. 有靜差轉(zhuǎn)速負反饋調(diào)速系統(tǒng) 1) 基本組成 按靜態(tài)誤差的不同：無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)任務(wù)： 調(diào)節(jié)速度； 擴大調(diào)速范圍，減小靜態(tài)誤差。分類：第11頁，共28頁，2022年，5月20日，3點40分，星期四 測速反饋回路速度給定 放大器觸發(fā)回路可控整流回路 電樞回路勵磁回路+-第12頁，共28頁，

7、2022年，5月20日，3點40分，星期四晶閘管的工作原理第13頁，共28頁，2022年，5月20日，3點40分，星期四帶電阻性負載的單相可控整流電路 第14頁，共28頁，2022年，5月20日，3點40分，星期四2) 靜特性分析 2） 靜特性：電動機的轉(zhuǎn)速與負載電流之間的大小關(guān)系。 (1) 各環(huán)節(jié)輸入輸出的關(guān)系 電動機電路 可控硅和觸發(fā)電路 放大器電路 反饋電路 第15頁，共28頁，2022年，5月20日，3點40分，星期四 (2)分析與結(jié)論 理想空載轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速降 設(shè) 調(diào)速范圍 在最大運行轉(zhuǎn)速和低速時最大允許靜差度不變的情況下， 第16頁，共28頁，2022年，5月20日，3點40分，星期四

8、3) 工作原理 (1) 調(diào)速（Uf不變，改變Ug的大?。?改變Ug的大小可改變電動機的轉(zhuǎn)速，這種狀態(tài)稱為調(diào)速。(2) 穩(wěn)速（Ug不變、負載變化使Uf變化 ) 當負載發(fā)生變化使速度發(fā)生變化后，系統(tǒng)通過反饋能維持速度基本不變，這種狀態(tài)稱為穩(wěn)速。 該系統(tǒng)主要靠偏差電壓U進行調(diào)節(jié)、工作，若U=0則Ud=0，則電機就不能工作。另，為了使偏差電壓U足夠?。ㄈ缢俣扔形⑿〔▌樱r，也能獲得足夠大的控制電壓Ud，要求K足夠大。 這種具有比例調(diào)節(jié)器的閉環(huán)系統(tǒng)叫做有靜差調(diào)速系統(tǒng)。第17頁，共28頁，2022年，5月20日，3點40分，星期四4）調(diào)速過程中特性（工作點）變化：當:TLTL1NUUdUd1或： TLTL

9、2NUUdUd2 因此:當系統(tǒng)閉環(huán)后，穩(wěn)定工作點在A-B- C線上移動，特性曲線較硬； 若無閉環(huán)，當TL變化時， Ud不變， 工作點在一條Ud上移動。第18頁，共28頁，2022年，5月20日，3點40分，星期四結(jié)論：由于放大倍數(shù)K不可能為無窮大，即靜態(tài)速降不可能為0，因此，上述系統(tǒng)只能維持速度基本不變。這種維持被調(diào)量（轉(zhuǎn)速）近于恒值不變，但又具有偏差的反饋控制系統(tǒng)通常稱為有差調(diào)節(jié)系統(tǒng)（即有差調(diào)速系統(tǒng)）。采用轉(zhuǎn)速負反饋調(diào)速系統(tǒng)能克服擾動作用（如負載的變化、電動機勵磁的變化、晶閘管交流電源電壓的變化等）對電動機轉(zhuǎn)速的影響。 提高系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)K是減小靜態(tài)轉(zhuǎn)速降落、擴大調(diào)速范圍的有效措施。系統(tǒng)

10、的放大倍數(shù)K越大，準確度就越高，靜差度就越小，調(diào)速范圍就越大。但是放大倍數(shù)也不能過分增大，否則系統(tǒng)容易產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象。 第19頁，共28頁，2022年，5月20日，3點40分，星期四2. 無靜差轉(zhuǎn)速負反饋調(diào)速系統(tǒng) 1）比例積分（PI）調(diào)節(jié)器比例調(diào)節(jié)器其輸入輸出之間的關(guān)系如下： 積分調(diào)節(jié)器其輸入輸出之間的關(guān)系如下：第20頁，共28頁，2022年，5月20日，3點40分，星期四比例積分調(diào)節(jié)器第21頁，共28頁，2022年，5月20日，3點40分，星期四2） 采用PI調(diào)節(jié)器的無靜差調(diào)速系統(tǒng) 第22頁，共28頁，2022年，5月20日，3點40分，星期四3） 動態(tài)調(diào)節(jié)過程第23頁，共28頁，2022年

11、，5月20日，3點40分，星期四二、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)1.轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成啟動時電動機電壓啟動結(jié)束時電壓Idt1t2IamIa0啟動時的電壓波形tIa, n, UdUdn(Iam-Ia)RIamRIaIamt理想的啟動波形第24頁，共28頁，2022年，5月20日，3點40分，星期四2.轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的分析1)靜態(tài)分析MACRASRUK-Ugi+Ufi-UfnUnBR+UgnUiUdIaLTA第25頁，共28頁，2022年，5月20日，3點40分，星期四2.轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的分析2)系統(tǒng)分析IaILnngIamttt1t2t3t4第26頁，共28頁，2022年，5月20日，3點40分，星期四三、正反轉(zhuǎn)控制1. 利用接觸器的可逆線路2. 可控硅切換線路MUdIa(Ia)VT1VT3VT2VT4+-ABMUdIa(Ia)KM1KM2KM2KM1+-AB第27頁，共28頁，2022年，5月20日，3點40分，星期四55 有一直流調(diào)速系統(tǒng)，其高速時的理想空載轉(zhuǎn)速n01=1480rmin，低速時的理想空載轉(zhuǎn)速n02=157rmin，額定負載時的轉(zhuǎn)速降nN10rmin。試畫出該系統(tǒng)的靜特性(即電動機的機械特性)，求出調(diào)速范圍和靜差度511 某一有靜差調(diào)速系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)范圍為75rmin1500rmin，要求靜差度S2，該系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降是多少?如果