電力傳動(dòng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)4-5課件

2.3直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速三、調(diào)速指標(biāo)(1)靜差率s(越小越好)定義改變電壓調(diào)速方式Δn不變，但低速n0小于高速n0使低速s大于高速s。串入電樞電阻調(diào)速方式n0不變，但低速Δn大于高速Δn，使低速s大于高速s。靜差率s的討論在低速，若低速時(shí)能滿足要求則全調(diào)速范圍滿足要求2.3直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速三、調(diào)速指標(biāo)(2)調(diào)速范圍D(越大越好)定義其中最小轉(zhuǎn)速nmin應(yīng)滿足s的要求在靜差率s和調(diào)速范圍D的關(guān)系中，Δn最為重要，在某個(gè)s的條件下，若Δn↓，則D↑。(3)平滑性：有級(jí)調(diào)速與無(wú)級(jí)調(diào)速，級(jí)越多越平滑；(4)適應(yīng)性：負(fù)載類型與調(diào)速方式的配合；(5)經(jīng)濟(jì)性：越便宜越好。2.4直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)一、電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相同(機(jī)械特性在Ⅰ、Ⅲ象限)象限Ⅰ(正向電動(dòng))：由U>0→0<n<n0，

再由Ia>0→Te>0象限Ⅲ(反向電動(dòng))：由U<0→n<0，并且|n|<|n0|，

再由Ia<0→Te<02.4直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)二、制動(dòng)狀態(tài)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相反(機(jī)械特性在Ⅱ、Ⅳ象限)象限Ⅱ(正向制動(dòng))：

U>0，n>n0，Te<0，回饋制動(dòng)；

U<0，n>0，Te<0，反接制動(dòng)

U=0，n>0，Te<0，能耗制動(dòng)象限Ⅲ(反向電動(dòng))：

U<0，n<0，但|n|>|n0|，Te>0，回饋制動(dòng)；

U>0，n<0，Te>0，反接制動(dòng)

U=0，n<0，Te>0，能耗制動(dòng)大于n0的：回饋制動(dòng)過(guò)零點(diǎn)的：能耗制動(dòng)其他：反接制動(dòng)2.4直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)三、摩擦負(fù)載四象限運(yùn)行小車串電阻啟動(dòng)、弱磁增速、強(qiáng)磁減速、電壓反接制動(dòng)與能耗制動(dòng)電源的接入：K、K接通電源或者斷開(kāi)電源三段啟動(dòng)電阻：1C、2C、3C控制RΩ1、RΩ2、RΩ3的接入與切除勵(lì)磁控制：ΦC控制勵(lì)磁繞組串入的電阻r的接入與切除正向電源：ZC-ZC控制電樞接入正向電源反向電源：FC-FC控制電樞接入反向電源電源短路：KZC控制電樞繞組短路，實(shí)現(xiàn)能耗制動(dòng)2.4直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)三、摩擦負(fù)載四象限運(yùn)行階段1：串電阻啟動(dòng)三段啟動(dòng)電阻：通過(guò)1C、2C、3C的依次合閘，RΩ1

、

RΩ2、RΩ3逐段切除，完成啟動(dòng)。(h點(diǎn))階段2：弱磁增速斷開(kāi)ΦC，勵(lì)磁繞組串入電阻電機(jī)升速（j點(diǎn)）2.4直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)三、摩擦負(fù)載四象限運(yùn)行階段3：強(qiáng)磁減速接通ΦC，切除勵(lì)磁回路電阻，瞬間回饋制動(dòng)，返回h點(diǎn)。階段4：反接制動(dòng)斷開(kāi)ZC、接通FC，接入反向電源，Ia<0，Te<0，n↓，至m點(diǎn)階段5：能耗制動(dòng)斷開(kāi)FC，接通FZC，電樞繞組短路，n↓，至o點(diǎn)2.4直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)四、位能負(fù)載四象限運(yùn)行四種運(yùn)行狀態(tài)：重物提升：位能型負(fù)載，電動(dòng)機(jī)電動(dòng)狀態(tài)(正向)重物放下：位能型負(fù)載，轉(zhuǎn)速(電勢(shì))反接制動(dòng)空鉤提升：反抗類負(fù)載(摩擦力)，電動(dòng)狀態(tài)(正向)空鉤放下：反抗類負(fù)載(摩擦力)，電動(dòng)狀態(tài)(反向)2.4直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)四、位能負(fù)載四象限運(yùn)行開(kāi)關(guān)K-K控制電源的接入/斷開(kāi)電樞繞組串入5段電阻：用開(kāi)關(guān)1C~3C控制系統(tǒng)的啟動(dòng)和調(diào)速，4C、5C控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)速反接制動(dòng)。勵(lì)磁回路串入可變電阻ra：手動(dòng)調(diào)節(jié)弱磁調(diào)速ZC-ZC控制電動(dòng)機(jī)接正向電源FC-FC控制電動(dòng)機(jī)接反向電源2.4直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)四、位能負(fù)載四象限運(yùn)行1.重物的提升三段調(diào)速電阻：斷開(kāi)1C、2C、3C，接通4C、5C，串入RΩ1、RΩ2、RΩ3，

逐段切除串入電阻，使電機(jī)升速，完成重物的提升(d點(diǎn))2.4直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)四、位能負(fù)載四象限運(yùn)行2.重物的放下斷開(kāi)1C、2C、3C、4C、5C，串入全部電樞回路電阻，使Δn<n0,導(dǎo)致n<0，高速放下(f點(diǎn))。如果僅串入RΩ1、RΩ2、RΩ3、RΩ4，低速放下(e點(diǎn))2.4直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)四、位能負(fù)載四象限運(yùn)行3.空鉤提升

ZC-ZC接通，同重物提升4.空鉤放下

FC-FC接通，電機(jī)反向電動(dòng)。2.5直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電力傳動(dòng)他勵(lì)式串勵(lì)式電樞回路與勵(lì)磁回路獨(dú)立電樞電流和勵(lì)磁電流可獨(dú)立控制電樞回路與勵(lì)磁回路串聯(lián)電樞電流和勵(lì)磁電流相等并勵(lì)式電樞回路與勵(lì)磁回路并聯(lián)電樞電流和勵(lì)磁電壓相等復(fù)勵(lì)式勵(lì)磁線圈1與電樞繞組串聯(lián)勵(lì)磁線圈2與電樞繞組并聯(lián)2.5直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電力傳動(dòng)串勵(lì)式電樞回路與勵(lì)磁回路串聯(lián)電樞電流和勵(lì)磁電流相等串勵(lì)電機(jī)機(jī)械特性（分兩段）當(dāng)Ia小于額定勵(lì)磁電流時(shí)

(1)磁通與Ia成正比

(2)電磁轉(zhuǎn)矩與Ia的平方成正比

(3)轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)矩Te成反比當(dāng)Ia大于額定勵(lì)磁電流

(1)磁路飽和,磁通不受電流Ia的影響

(2)近似為他勵(lì)電機(jī)特性。2.5直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電力傳動(dòng)人為機(jī)械特性串聯(lián)電阻的人為機(jī)械特性降壓時(shí)的人為機(jī)械特性R的變化應(yīng)改變截距N與Te成反比的斜率不變電壓變化改變n與Te成反比的斜率，截距不變2.6直流復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電力傳動(dòng)勵(lì)磁線圈1與電樞繞組串聯(lián)勵(lì)磁線圈2與電樞繞組并聯(lián)機(jī)械特性介于串勵(lì)與他勵(lì)之間第3章直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程3.1研究方法(1)解析法：列出微分方程，求解得到時(shí)間函數(shù)。通常是線性系統(tǒng)，非線性系統(tǒng)要線性化，得到近似結(jié)論。(2)仿真法：數(shù)字仿真，MATLAB軟件，Seber軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真?？蓪?shí)現(xiàn)非線性系統(tǒng)的研究，效果決定于數(shù)學(xué)模型的建立。討論系統(tǒng)在啟動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速中的快速性第3章直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程3.2電樞電壓突變時(shí)的過(guò)渡過(guò)程他勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)磁通Φ不變，電樞回路的開(kāi)關(guān)K合閘，引起電流Ia和轉(zhuǎn)速n的變化。第3章直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程3.2電樞電壓突變時(shí)的過(guò)渡過(guò)程2個(gè)輸入：控制輸入U(xiǎn)；(2)干擾輸入TL輸出：轉(zhuǎn)速n；測(cè)量：電流Ia第3章直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程3.2電樞電壓突變時(shí)的過(guò)渡過(guò)程2個(gè)輸入：控制輸入U(xiǎn)；(2)干擾輸入TL輸出：轉(zhuǎn)速n；測(cè)量：電流Ia機(jī)電時(shí)間常數(shù)：第3章直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程3.2電樞電壓突變時(shí)的過(guò)渡過(guò)程第3章直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程3.2電樞電壓突變時(shí)的過(guò)渡過(guò)程通常有，可以忽略第3章直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程3.2電樞電壓突變時(shí)的過(guò)渡過(guò)程簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)化為完整的轉(zhuǎn)速表達(dá)式穩(wěn)態(tài)表達(dá)式(s=0)第3章直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程3.2電樞電壓突變時(shí)的過(guò)渡過(guò)程考慮起始轉(zhuǎn)速n1、負(fù)載情況iw第3章直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程3.2電樞電壓突變時(shí)的過(guò)渡過(guò)程三要素：起始值(Ia1、n1)，穩(wěn)態(tài)值(Iw、nw)，機(jī)電時(shí)間常數(shù)當(dāng)已知機(jī)械特性時(shí)(1)起始值與穩(wěn)態(tài)值由機(jī)械特性確定；(2)機(jī)電時(shí)間常數(shù)公式計(jì)算確定第3章直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程電樞回路串電阻啟動(dòng)時(shí)的過(guò)渡過(guò)程階段1：起始值Ia1，n=0穩(wěn)態(tài)值IL，n’b，到b點(diǎn)停止第3章直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程電樞回路串電阻啟動(dòng)時(shí)的過(guò)渡過(guò)程階段2：起始值Ia1，n=nb穩(wěn)態(tài)值IL，n’d，到d點(diǎn)停止第3章直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程電樞回路串電阻啟動(dòng)時(shí)的過(guò)渡過(guò)程階段3：起始值Ia1，n=nd穩(wěn)態(tài)值IL，nf，穩(wěn)定工作在f點(diǎn)第3章直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程3.3勵(lì)磁磁通突變時(shí)的過(guò)渡過(guò)程第3章直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程3.3勵(lì)磁磁通突變時(shí)的過(guò)渡過(guò)程勵(lì)磁回路過(guò)渡過(guò)程的加快：增大勵(lì)磁回路電源電壓為αUf由于Ifw的增大，電流if的上升速度增快。到達(dá)Iw后，串入電阻，使電流停止上升。第3章直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程3.3勵(lì)磁磁通突變時(shí)的過(guò)渡過(guò)程勵(lì)磁回路過(guò)渡過(guò)程的延緩：勵(lì)磁回路串入分段電阻，逐段切除。勵(lì)磁回路串入電位計(jì)，采用伺服電機(jī)控制電位計(jì)，切除電阻。第3章直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程3.4最佳過(guò)渡過(guò)程-最小時(shí)間控制位置控制系統(tǒng)：?jiǎn)?dòng)—恒速前進(jìn)—制動(dòng)最小時(shí)間控制：最快速啟動(dòng)，最高速前進(jìn)，最快速制動(dòng)最快啟動(dòng)→最大加速度，即dn/dt最大

→根據(jù)→Te=Temax→需要Ia=Iamax最快制動(dòng)→最大負(fù)加速度，即dn/dt<0，|dn/dt|最大

→根據(jù)→Te=-Temax→需要Ia=-Iamax決定性因素：電流Ia的過(guò)載倍數(shù)→

Temax的大小第3章直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程3.4最佳過(guò)渡過(guò)程-最小時(shí)間控制最快啟動(dòng)時(shí)間最快制動(dòng)時(shí)間當(dāng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)電流過(guò)載倍數(shù)確定后，啟動(dòng)與制動(dòng)時(shí)間也被確定。啟動(dòng)期間：Ia

=Iamax，Te=Temax恒速期間：Ia

=IL，Te=TL制動(dòng)期間：Ia