機電傳動控制 I 總復習 北京化工大學

轉矩正方向確認系統(tǒng)結構圖2.1機電傳動系統(tǒng)的運動方程式1.單軸機電傳動系統(tǒng)運動方程式:

電動機M產生輸出轉矩TM，來克服負載轉矩TL，帶動生產機械以角速度ω進行運動第二章機電傳動系統(tǒng)動力學基礎工程計算式動態(tài)轉矩Td=

討論:1)當Td=0時,TM=TL系統(tǒng)為穩(wěn)態(tài);2)當Td≠0時,TM≠TL系統(tǒng)為動態(tài):

(1)Td＞0，TM＞TL,dn/dt＞0,系統(tǒng)加速,

(2)Td＜0,TM＜

TL,dn/dt＜0,系統(tǒng)減速或反向加速.2.3機電傳動系統(tǒng)的負載特性定義：同一個轉軸上負載轉矩和轉速之間的函數關系－－機電傳動系統(tǒng)的負載特性n＝f(TL)1.恒轉矩特性特點:負載轉矩為常數1)反抗性恒轉矩負載TL恒與n方向相反例：機床加工中的切削力2)位能性恒轉矩負載TL的方向恒定，與n無關例:卷揚機吊重物2.通風機特性特點:負載轉矩與轉速的平方成正比:TL=Cn2舉例:水泵,通風機.風機,水泵電動機的容量占工業(yè)用戶總用電量的70%.3.恒功率特性特點:負載轉矩與轉速成反比,功率基本不變.TL=K/n或TLn=K∝P4.其他類型負載如：直線型負載、隨機類負載、復合類負載等例:車床加工.在粗加工時切削量大，負載阻力大，開低速；精加工時，切削量小，開高速。T*n＝P基本不變2）當干擾使轉速大于平衡點的轉速時，應有TM＜TL,Td＜0,干擾消失后,n下降回到平衡點當轉速小于平衡點的轉速時，應有TM＞TL,Td＞0,干擾消失后,n上升回到平衡點1）電動機的機械特性n=f(TM)與生產機械的負載特性n=f(TL)必須有交點－平衡點系統(tǒng)穩(wěn)定運行的充分必要條件滿足以上兩個條件的點就是穩(wěn)定工作點穩(wěn)定平衡點;不穩(wěn)定平衡點;第3章直流電機的工作原理及特性直流電機的基本結構－－由定子和轉子組成直流電動機—將電能轉換為機械能；直流電機即可作為直流電動機，也可作為直流發(fā)電機。直流發(fā)電機—將機械能轉換為電能。(1)轉矩方程式T=KtφIa(2)電勢方程式E=Keφn(3)電壓平衡方程式直流發(fā)電機E=U+IaRa直流電動機U=E+IaRa直流電機的分類直流電動機通常按照勵磁方式來分類，有四種：他勵、并勵、串勵和復勵，其運行特性也不盡相同n0=U/(Keφ)－－－理想空載轉速轉矩變化dT與轉速變化dn的比值--機械特性硬度β：△n－－－由于負載所引起的轉速降落他勵電動機機械特性他勵電動機的機械特性根據β值的不同，可將電動機分為以下三類：

（1）絕對硬特性（β→∞），如交流同步電動機的機械特性（2）硬特性（β＞10），如直流他勵電動機的機械特性，

交流異步電動機的上半部機械特性（3）軟特性（β＜10），如直流串勵電動機的機械特性，

固有(自然)機械特性和人工機械特性定義：在額定電壓UN,額定磁通φN下,電樞電路內不外接電阻時的機械特性曲線n=f(T)已知名牌數據PN，UN，IN，nN求固有機械特性通過名牌上的技術數據或題目中的給定數據，求取他勵電動機的各種數據參數，如：電樞電流、勵磁電流、額定功率、勵磁功率、轉矩、反電勢、效率、電樞電阻、電樞附加電阻、磁通、電樞電壓等等。2)他勵電動機的人為機械特性電樞回路串電阻的人為機械特性可以人為改變U、φ、Ra人為機械特性是指人為地改變電動機電樞外加電壓U和勵磁磁通Φ的大小以及電樞回路串接附加電阻Rad所得到的機械特性。n0不變,特性變軟2.改變電樞電壓U時的人為特性

特性硬度不變3．改變磁通時的人為特性轉速降△n隨磁通的減小而增大。理想空載轉速n0隨磁通的減小而增大；特性變軟當＝0時，從理論上說，空載時電動機轉速n0將趨近,通常稱為“飛車”；因此，直流他勵電動機啟動前必須先加勵磁電流，在運轉過程中，決不允許勵磁電路斷開或勵磁電流為零，為此，直流他勵電動機在使用中，一般都設有“失磁”保護。3．3直流他勵電動機的啟動特性

一、啟動特性對直流電動機而言，在未啟動之前n=0,E=0,而Ra一般很小，當將電動機直接接入電網并施加額定電壓時，啟動電流為：這個電流很大，一般情況下能達到其額定電流的（10～20）倍。過大的啟動電流危害很大：二、啟動方法

限制直流電動機的啟動電流，一般有降壓啟動和電樞回路串電阻啟動兩種方式。1.降壓啟動：所謂降壓啟動即在啟動瞬間，降低供電電源電壓，隨著轉速的升高，反電勢增大，再逐步提高供電電壓，最后達到額定電壓，電動機達到所要求的轉速。2.電樞回路串電阻啟動啟動時，電樞回路串接啟動電阻Rst,此時啟動電流Ist=UN/(Ra+Rst)將受外加啟動電阻的限制。隨著轉速的升高，反電勢增大，再逐步切除外加電阻直到全部切除，電動機達到所要求的轉速。調速特性從直流他勵電動機機械特性方程式可知：改變串入電樞回路的電阻Rad；改變電樞供電電壓U或主磁通，都可以得到不同的人為機械特性，從而在負載不變時可以改變電動機的轉速，以達到速度調節(jié)的要求，故直流電動機調速的方法有三種。電樞回路串接電阻調速調壓調速時，因電樞電流與電壓U無關，且=

N，轉矩T=Km

N

Ia不變。----恒轉矩調速調壓調速改變磁通調速時，維持電樞電壓U和電樞電流Ia不變，電動機的輸出功率P=UIa恒定不變。－－恒功率調速改變磁通調速3．5直流他勵電動機的制動特性1．制動與啟動啟動：施電于電動機使電動機速度從靜止加速到某一穩(wěn)定轉速的一種運動狀態(tài)；制動：電動機速度是從某一穩(wěn)定轉速開始減速到停止或是限制位能負載下降速度的一種運轉狀態(tài)。2.自然停車與制動1）自然停車：電動機脫離電網，靠很小的摩擦阻轉矩消耗機械能使轉速慢慢下降，直到轉速為零而停車。這種停車過程需時較長，不能滿足生產機械快速停車的要求；3)制動形式：穩(wěn)定的制動狀態(tài)，限制位能負載的下降速度；過渡的制動狀態(tài)，使轉速迅速下降直至停止；4)制動方法有:反饋制動;反接制動;電源反接和倒拉反接能耗制動.式中,f為電源頻率50HZ;p為電動機的磁極對數;旋轉磁場的磁極對數P和旋轉速度n0的關系

p123456n0/(r/min)300015001000750600500第5章、交流電動機的工作原理及特性基本公式轉差率概念設同步轉速為n0,電動機的轉速為n,則n0-n為轉速差;我們定義電動機的轉速差與同步轉速之比為異步電動機的轉差率S,S是分析異步電動機運行情況的主要參數。S是分析異步電動機運行情況的主要參數。在額定負載時，n接近于n0，S很小，通常在0.015～0.060例:市電三相線電壓＝380V，有兩個電機標牌上標有：A電機,電壓220/380V，連接方法△/Y,應接成什么形式？B電機,電壓380/660V，連接方法△/Y,應接成什么形式？3.三相異步電動機的額定值電動機銘牌數據:額定功率PN;在額定運行條件下，電動機軸上的輸出功率額定電壓UN;在額定運行條件下，定子繞組端應加的線電壓額定頻率f：在額定運行條件下，定子外加電壓的頻率f=50Hz;額定電流IN;額定頻率、額定電壓和軸上輸出額定功率時，定子的線電流值。額定轉速nN;額定頻率、額定電壓和軸上輸出額定功率時，電動機的轉速。與此轉差率相對應的轉差率為額定轉差率SN額定功率因數：額定頻率、額定電壓和軸上輸出額定功率時，定子電流與相電壓之間相位差的余弦cos有的參數要經過計算得出:額定效率ηN額定負載轉矩TN;5.3三相異步電動機的轉矩與機械特性1、三相異步電動機的轉矩三相異步電動機的轉矩是由旋轉磁場的每極磁通φm與轉子電流I2相互作用產生的,因此與他們的乘積成正比，同時還與cosφ2有關每極磁通轉子電流轉子電路的cosφ2（牛頓米）僅與電機結構有關的常數得到轉矩公式將其中參數代入：式中：K—與電機結構、電源頻率有關的常識，k∝1/f1U1—定子繞組相電壓R2—轉子每相繞組電阻X20—電動機不動（n=0）式轉子每相繞組感抗5.3.2、三相異步電動機的機械特性n=f(T)習慣上將T-S曲線轉換成S-T曲線即n=f(T)曲線n=f(T)異步電機的機械特性1、固有機械特性（自然機械特性）在額定電壓、額定頻率下，用規(guī)定的接線方式，定子和轉子中不串入任何電阻和電抗時的機械特性自然特性上有4個特殊點:(1)理想空載轉速點noT=0,n=no,S=0;(2)額定工作點額定負載時的工作點T=TN,n=nN,S=SN;此時有(3)起動工作點T=Tst,n=0,S=1;此時有(4)臨界工作點求導dT/ds=0T=Tmax,n=nm,(s=Sm);有:臨界轉差率最大轉矩2、人為機械特性3種人工特性,即:

1）降低定子電壓時,

2）定子電路串入電阻或電抗時,

3）線繞電動機轉子串電阻時.

當電源電壓、電源頻率、定子電阻或電抗、轉子電阻或電抗被人為改變時都對機械特性有影響－－人為機械特性臨界轉差率最大轉矩理想空載轉速5.4三相異步電動機的啟動特性生產機械對電動機起動的要求是:1）啟動轉矩足夠大,并且啟動過程要快2）啟動電流要小.1)直接起動(全電壓起動)適用范圍;電動機功率<20%變壓器容量.一般中小型鼠籠式異步電動機都采用全電壓直接起動.三相異步電動機起動電流是額定電流的(5-7)倍,為滿足起動要求,三相異步電動機的起動方法分為直接起動和降壓起動兩類.5.4.1鼠籠式異步電動機的啟動方法2)降壓起動:容量大的電動機起動電流大,為了限制過大的起動電流,采用降壓起動.在工廠常用的降壓起動方法有4種:

1）定子串電阻或電抗器,

2）Y-△變換,

3）自耦變壓器,

4)軟啟動啟動(2)Y-△降壓起動:只有正常運行時定子三相繞組是△接法的電動機才能采用Y-△降壓起動.對于國產JO,JO2,Y,Y2系列電動機,功率大于4.5kW的都是采用△接線.也就是說,大容量電動機都可以用Y-△降壓起動.起動時：三相繞組接成Y形,運行時：繞組接成△形.特點：電流下降1/3,轉矩也下降1/3.5.5三相異步電動機的調速方法與特性由基本公式交流調速變磁極對數P變轉差率S變電源頻率f調壓調速轉子回路串電阻調速轉子回路串電動勢調速滑差電動機調速5.5.3.變頻調速注意：如果欲進行變頻調速，只改變頻率f而不對電壓或磁通進行同步調節(jié)，電機是不能工作的。最大轉矩理想空載轉速臨界轉差率啟動轉矩X20是n=0時轉子感抗相互之間的關系非常復雜電機在額定運行時5.6三相異步電動機的制動特性

異步電動機制動方法有3種:反饋制動,反接制動,能耗制動.1、單相電機的磁場－－－脈動磁場

6.7單相異步電動機單相異步電動機的T=f(s)曲線n=0(s=1)時T=T+-T-=0B

m2B

m11、單相電機的磁場－－－脈動磁場6.7單相異步電動機所以沒有啟動轉矩1、電容分相式異步電動機電容分相式異步電動機接線圖AX—運行繞組BY－啟動繞組BY上的電流超前于AX90°分相啟動式和分相運行式上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)單相罩極式異步電動機2)罩極式單相異步電動機原理就是利用開小槽，改變磁極的磁通變化，使磁通產生相位差，達到啟動要求。φφ1φ2旋轉方向不能改變～220V5．8同步電動機一、同步電動機的基本結構定子和轉子組成同步電動機按轉子主磁極的形狀分為隱極式和凸極式兩種，它們的結構如圖

二、同步電動機的工作原理和運行特性

1．工作原理電樞繞組通以對稱三相交流電流后，產生一電樞旋轉磁場，其旋轉速度為同步轉速在轉子勵磁繞組中通以直流電流后，同一空氣隙中，又出現一個大小和極性固定、極對數與電樞旋轉磁場相同的直流勵磁磁場。這兩個磁場的相互作用，使轉子被電樞旋轉磁場拖著以同步轉速一起旋轉，即“同步”電動機也由此而得名。3．機械特性絕對硬的機械特性三、同步電動機的啟動

為了啟動同步電動機，采用了異步啟動法，即在轉子磁極的極掌上裝有和鼠籠繞組相似的啟動繞組，啟動時先不加入直流磁場，只在定子上加上三相對稱電壓以產生旋轉磁場。－－－異步啟動等轉速接近同步轉速（95％）時，再在勵磁繞組中通入直流勵磁電流，產生固定磁極的磁場，在定子旋轉磁場與轉子磁場的相互作用下，便可把轉子拉入同步。交流伺服電動機基本工作原理繞組WF通入單相交流電,當WC也通入相同頻率的交流電后，產生旋轉磁場,使伺服電動機轉動.取消UC后,要防止自轉.WC上的控制電壓UC改變180°,電機旋轉方向就會改變第六、控制電動機3.消除自轉現象的措施加大轉子電阻.如:1）采用薄壁杯形轉子.2）鼠籠條用高阻材料黃銅對應不同轉子電阻r2的機械特性特性曲線1－－UC≠0時的工作特性TM=TLT+和T-分別為UC＝0時，脈動磁場分解出的正反兩個磁場所對應的特性曲線，合成曲線T在二、四象限UC=0,電磁轉矩立刻反向，變?yōu)橹苿愚D矩，n立刻在制動轉矩和負載轉矩的共同作用下迅速為0，

不會出現“自轉”現象所以Uf一直接上，比Uc、Uf都取消的制動速度快得多。-TM6.2直流伺服電動機1.基本結構:與普通他激直流電動機相同.(有換向器)轉子細長一些，轉動慣量小，響應快2.分類:電磁式(他激式);永磁式,電磁式(他激式);永磁式優(yōu)點：①特性曲線線性度好，機械特性硬；②堵轉轉矩大；③調速范圍寬。④UC=0時，無自轉缺點：有換向器，結構比交流伺服復雜，容易產生無線電干擾Uf（磁通φ）為常數第八章繼電器-接觸器控制系統(tǒng)1.分類8.1常用電器元件二、常用非自動電器

2.常用低壓電器的特點、文字符號、圖形符號如：刀開關表示符號：線圈主觸點輔觸點動合（常開）動合（常開）動斷（常閉）動斷（常閉）KMKMKMKMKM接觸器交流接觸器：主要用以控制交流電路直流接觸器：主要用以控制直流電路接觸器的參數主要有：額定電壓、額定電流、常開主輔觸頭個數、額定操作頻率等注：電器元件的各部分，在外觀上看是一個整體，但電氣原理圖中同一電器的各部分是分散的，分散的各部分都用相同的文字符號表示。是一種根據某種輸入信號的變化，接通或斷開控制電路，實現控制目的的自動控制電器。無主輔之分，一般較小（5A以下），用于控制回路2.繼電器按控制信號繼電器可分為中間繼電器熱繼電器時間繼電器電流繼電器（過電流、欠電流）電壓繼電器（過電壓、欠電壓）速度繼電器等按作用原理繼電器可分為電動式感應式機械式電子式電磁式分類（1）中間繼電器中間繼電器的結構和交流接觸器基本相同，只是電磁系統(tǒng)容量小些，觸頭個數多些，最多可以有八對觸頭，四對常開，四對常閉，而且沒有主、輔觸頭之分。觸頭容量相當于接觸器的輔助觸頭。中間繼電器主要用在控制電路中，起信號傳遞與轉換作用以及同時控制多個支路.常閉觸點常開觸點線圈圖形符號:本質上是一種電壓繼電器常用型號:JT3，JT4,JZ7,JZ8等文字符號:K（2）熱繼電器熱繼電器是根據控制對象的溫度變化來控制電流流通的繼電器，利用電流的熱效應而動作的電器，它是用來保護電動機使之免受長期過載的危害。當主電路中電流超過容許值而使雙金屬片受熱時，它便向上彎曲，因而脫鉤。常閉觸點打開從而斷開電動機與電源的連接。按復位按鈕使觸點復位。發(fā)熱元件流過的電流是電動機的電流，常閉觸點串聯在電動機的控制電路中.結構：雙金屬片+發(fā)熱元件+常閉觸點發(fā)熱電阻絲雙金屬片導板觸頭調節(jié)旋鈕手動復位按扭受熱變形方向文字符號:FR（KH、JR）常閉觸點（每個熱繼電器有一個）

--串聯在電動機的控制電路中發(fā)熱元件（每個熱繼電器有兩個或三個）--串聯在電動機的主電路中圖形符號:熱繼電器有JR14、JR15、JR16，JR36等系列.選擇：ＩeR≥ＩedＩeR：熱繼電器熱元件的額定電流；Ｉed：電動機的額定電流。（3）時間繼電器(定時器)時間繼電器是按一定時間要求來延時接通或延時斷開被控制電路的控制電器，用以協(xié)調和控制生產機械的各種動作。（0.05s幾十小時）時間繼電器斷電延時型時間繼電器通電延時型時間繼電器在交流電路中常采用空氣式時間繼電器，它是利用空氣阻尼作用而達到動作延時的目的。文字符號：KT圖形符號：(4)電流繼電器：根據電流信號而動作，具有保護作用。一般串于電路中。特點：其線圈的匝數少而粗。分類：按線圈電流的種類----交流和直流電流繼電器，按吸合電流大小------過電流和欠電流繼電器。（5）電壓繼電器：根據電壓信號而動作，具有保護作用。一般并于電路中。特點：其線圈的匝數多而線徑細。分類：按線圈電流的種類---交流和直流電壓繼電器，按吸合電壓大小----過電壓、欠電壓和零電壓繼電器。3.熔斷器（保險絲）若保護電機用，熔絲的選擇按:Ifu=(1.5~2.5)IN熔絲的額定電流電動機的額定電流FU文字符號:圖形符號:組成：熔體—熔點低，易于熔斷，導電性能良好的合金材料。熔管—安裝熔體的外殼。熔斷特性：熔體的熔斷時間與通過熔體的電流有關

I/IN1.25時，熔體能長期工作。

I/IN=2時，熔體在30s~40s后熔斷。

I/IN>10時，認為熔體瞬時熔斷。是一種廣泛應用于電力拖動控制系統(tǒng)中的保護電器。熔斷器串于被保護電路中，當電路發(fā)生短路或嚴重過載時，它的熔體能自動迅速熔斷，從而切斷電路，起到保護作用。無沖擊電流的電路——熔斷器的額定電流=電路的額定電流DZ47高分斷小型自動空氣斷路器串入主回路，用于接入電源,可實現短路、過載、失壓保護。4.自動空氣斷路器

5、其他開關按鈕開關、行程開關、液位開關、光電開關等等。LA39系列按鈕開關。二、基本的控制線路1.異步電動機的啟動與保護電路

1)直接啟動（自保持）電路

起動停止刀開關熱繼電器線圈熔斷器接觸器線圈常開輔助觸點常開主觸點熱繼電器常閉觸點鼠籠式異步電動機直接啟動控制線路缺相保護－加電壓繼電器的短路保護熔斷器自動空氣斷路器過載保護自動空氣斷路器熱繼電器零壓保護-斷電再啟動保護系統(tǒng)中的基本保護要求掌握：1）基本控制環(huán)節(jié)啟動、正反轉、點動、各種聯鎖、順序控制等2）基本控制方法按行程控制、按時間控制、按速度控制、按電流控制等的基本原理和設計3）控制電路中的常用保護短路保護、過電流保護、長期過載保護、零壓（或欠壓）保護、零勵磁保護等

要求能夠正確的按照工藝要求設計主電路和控制電路2)晶閘管的工作原理第十章電力電子技術3)晶閘管的伏安特性--晶閘管陽極電壓與陽極電流的關系曲線.伏安特性上幾個點:正向轉折電壓UBO(斷態(tài)不重復峰值電壓UDSM)(硬開通，不允許多次重復）;反向不重復峰值電壓URSM

(反向擊穿，永久損壞，破壞電壓）維持電流IH—維持晶閘管導體的最小電流4)晶閘管的主要參數(1)正向(斷態(tài)）重復峰值電壓UDRM---在控制極斷路時可以重復加在晶閘管兩端的正向峰值電壓，正向轉折電壓-100V(2)反向重復峰值電壓URRM---在控制極斷路時可以重復加在晶閘管兩端的反向峰值電壓，反向轉折電壓-100VUDRM和URRM兩者之中的較小者--------額定電壓晶閘管的電壓選取原則：電路中交流電峰值電壓的2-3倍。例如：∽22OV市電的峰值電壓為311V，應該選取額定電壓為650V以上的管子(3)額定通態(tài)（正向）平均電流IT（額定電流）指環(huán)境溫度40℃,規(guī)定的冷卻條件下,電阻性負載,允許連續(xù)通過的單相正弦半波電流的平均值.平均值有效值K---波形系數,與電路結構和導通角有關晶閘管電流選取原則Ie′通過晶閘管的電流有效值例：一個用電設備的電流有效值Ie=100A,應選擇至少IT=100A的管子IT=100A的管子，實際允許通過的電流有效值是157A(4)維持電流IH----維持元件導通的最小電流，流過的電流小于IH，晶閘管會自動關斷.總結歸納晶閘管導通條件：1}陽極承受正向電壓;2}控制極加上適當的正向控制極電壓;晶閘管關斷條件：1}陽極承受的正向電壓降低到一定值，使I＜IH;對晶閘管的觸發(fā)電路的要求

①與主電路同步②移相范圍寬③脈沖電壓4～10V、脈沖電流3～5IGT④脈沖有一定的寬度10μs以上（20-50μs）⑤脈沖前沿要陡10.2電力半導體器件的驅動電路及保護1.單結晶體管觸發(fā)電路振蕩周期取決于充電時間3)單結晶體管自振蕩電路脈沖寬度取決于放電時間T=R1CIR3)單結晶體管自振蕩電路單結晶體管自振蕩電路的振蕩條件10.3可控整流電路

1.單相半波可控整流電路.1)電阻性負載輸出電壓平均值負載電流平均值控制角α［0-π］導通角θ［π-0］電感具有阻礙電流id變化的作用.電源電壓過零變負時,一段時間,電感電壓大于電源電壓,負載上的電流繼續(xù)維持流通，晶閘管繼續(xù)維持導通.輸出電壓就是電源電壓的包絡線.2)電感性負載輸出電壓出現負值,使輸出平均電壓降低;晶閘管由正變負時不能關斷而失控.控制角α［0-π］導通角θ＞π-α3)續(xù)流二極管的作用流過續(xù)流二極管的電流平均值:接續(xù)流二極管后,輸出電壓波形和計算式同電阻負載;輸出電流波形則不同.流過晶閘管的電流平均值2.單相橋式可控整流電路1)單相半控橋(1)電阻性負載流過續(xù)流二極管的平均電流:(3)電感性負載帶續(xù)流二極管流過晶閘管的平均電流:10.4逆變器的基本概念

利用晶閘管電路或其它全控型開關器件，把直流電變成交流電，這種對應于整流的逆向過程，稱之為逆變，把直流電變成交流電的裝置，叫做逆變器。如果同一套裝置既可整流，也可逆變---通常叫變流器逆變有源逆變無源逆變交流側接在交流電源上，把直流電變?yōu)榻涣麟姺答伒诫娋W去交流側接負載，把直流電逆變?yōu)榻涣麟姽┙o負載。

第十一章直流傳動控制系統(tǒng)11.1機電傳動控制系統(tǒng)的組成和分類1.機電傳動控制系統(tǒng)的組成:機電傳動控制系統(tǒng)是由電機、電器、電子部件組合而成，通過一定的控制去實現對生產機械的驅動任務.(1)開環(huán)控制系統(tǒng):

只有控制量(輸入量)→被控制量(輸出量)的單向控制作用，而不存在被控制量對控制量的影響和聯系，這樣的控制系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。直流發(fā)電機－直流電動機（G-M）開環(huán)系統(tǒng)當系統(tǒng)受到外界的擾動(如負載的波動)，使被調量與給定值發(fā)生偏差時，由測量環(huán)節(jié)(測速發(fā)電機)測量的被調量(電動機的轉速)和給定值進行比較，得出偏差，再經過放大環(huán)節(jié)將偏差信號放大去控制執(zhí)行環(huán)節(jié)，達到抵消擾動減少偏差的目的。其特點是輸入量與輸出量之間既有正向的控制作用，又有反向的反饋控制作用，形成一個閉環(huán)，故又稱閉環(huán)控制系統(tǒng)或反饋控制系統(tǒng)。(2)閉環(huán)控制系統(tǒng)直流發(fā)電機－直流電動機（G-M）閉環(huán)系統(tǒng)閉環(huán)自動控制系統(tǒng)方框圖11.2自動調速系統(tǒng)主要性能指標

機電傳動控制系統(tǒng)選擇調速方案的依據－－生產機械對調速系統(tǒng)提出的調速技術指標－－靜態(tài)指標和動態(tài)指標一、靜態(tài)技術指標速度穩(wěn)定性指標

靜差度表示出生產機械運行時轉速穩(wěn)定的程度。

1.靜差度S：

理想空載轉速與額定負載轉速之差2.調速范圍D

在額定負載下，允許的最高轉速和在保證生產機械對轉速變化率要求的前提下所能達到的最低轉速之比稱為調速范圍。3.調速的平滑性兩個相鄰調速級的轉速差來衡量無級調速調速范圍D與靜差度S之間的關系此式說明了調速范圍、靜差度、最高轉速和轉速降之間的關系。二、動態(tài)技術指標

從一種穩(wěn)定速度變化到另一種穩(wěn)定速度的過程（啟動、制動過程僅是特例而已），由于有電磁慣性和機械慣性，過程不能瞬時完成，而需要一段時間，即要經過一段過渡過程，---動態(tài)過程。1.最大超調量

超調量超調量太大，達不到生產工藝上的要求；超調量太小，會使過渡過程過于緩慢，不利于生產率的提高等通常范圍：2.過渡過程時間T

從輸入控制（或擾動）作用于系統(tǒng)開始直到被調量n進入（0.05～0.02）n2穩(wěn)定值區(qū)間時為止（并且以后不再越出這個范圍）的一段時間，叫作過渡過程時間。

過渡過程時間3.振蕩次數N在過渡過程時間內,被調量n在其穩(wěn)定值上下擺動的次數。(上圖N=1)

11.3晶閘管－電動機直流傳動控制系統(tǒng)11.3.1單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)一、有靜差調速系統(tǒng)

單純由被調量負反饋組成的按比例(P)控制的單閉環(huán)系統(tǒng)屬有靜差的自動調節(jié)系統(tǒng)，簡稱有靜差調速系統(tǒng)；

按積分(I)或比例積分(PI)控制的系統(tǒng)屬于無靜差調速系統(tǒng)，簡稱無靜差調速系統(tǒng)（一）有靜差轉速負反饋調速系統(tǒng)

1.基本組成由系統(tǒng)的結構分析可知：系統(tǒng)的調速方法是改變外加給定電壓調速；系統(tǒng)的反饋信號是被控制對象n本身;反饋電壓和給定電壓的極性相反，即:該系統(tǒng)又稱轉速負反饋調速系統(tǒng)。2.工作原理分析與結論理想空載轉速

在給定電壓一定時，有:閉環(huán)系統(tǒng)的理想空載轉速n0f降低1+K倍轉速降在相同的負載下，閉環(huán)系統(tǒng)的轉速降比開環(huán)系統(tǒng)降低1＋K倍，大大提高了機械特性的硬度調速范圍

調速范圍提高1＋K倍提高系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數K是減小靜態(tài)轉速降落、擴大調速范圍的有效措施。K越大，準確度越高，靜差度越小，調速范圍越大。但是放大倍數也不能過分增大，否則系統(tǒng)容易產生不穩(wěn)定現象。有靜差閉環(huán)調速系統(tǒng)的特點（二）其他反饋在自動調速系統(tǒng)中的應用電動機的轉速隨電樞端電壓的大小而變。電樞電壓的大小，可以近似地反映電動機轉速的高低。電壓負反饋系統(tǒng)就是把電動機電樞電壓作為反饋量，以調整轉速。1.電壓負反饋系統(tǒng)(1)電壓負反饋與轉速負反饋調速系統(tǒng)的區(qū)別反饋信號不同：電壓負反饋為被控制量的間接量，轉速負反饋為被控制量本；檢測元件不同，前者為電位器，后者為測速發(fā)電機。電壓負反饋系統(tǒng)的特點:線路簡單,單穩(wěn)速效果遠遠不及轉速負反饋，反饋的作用頂多只能補償由于可控整流電源部分的等效內阻所引起的轉速降落，對電動機內阻Ra所引起的轉速降落毫無補償作用(1)系統(tǒng)特點

RP為電壓反饋檢測元件－－－電壓反饋；

R為電流正反饋檢測元件，串接在電動機電樞回路中，其上的電壓大小直接反映電動機電樞電流的大小，故稱電流反饋。

系統(tǒng)的總反饋電壓

因為反饋電壓UV的極性與給定電壓的極性相反，故稱電壓負反饋，反饋電壓UI的極性與給定電壓的極性相同，故稱電流正反饋。要使系統(tǒng)穩(wěn)定運行，系統(tǒng)總的反饋特性必須呈現出負反饋的性質。

2.電流正反饋與電壓負反饋的綜合反饋系統(tǒng)如果參數選擇得當，將有轉速負反饋的效果(3)靜特性0高電阻電橋3.電流截止負反饋系統(tǒng)(1)電流截止負反饋的作用---過載保護

轉速負反饋帶電流截止負反饋系統(tǒng)圖IO=1.35IaNIao=(2~3)Ian當負載正常，電樞電流在一定范圍內（如小于1.35倍的額定電流），電流截止負反饋不起作用；當負載增加使電樞電流超過一定數值（如額定電流的1.35倍）時，電流負反饋開始起作用，減小電動機電樞外加電壓，使轉速下降；當負載繼續(xù)增加使電樞電流超過一定值（大于額定電流的2~3倍）時，電流負反饋足夠強，它足以將給定信號的絕大部分抵消掉，使電動機速