第1章可控直流电源-电动机系统

1、运动控制系统运动控制系统 第第1篇篇 直流调速系统直流调速系统 直流电动机的调速方法直流电动机的调速方法 直流电动机转速和其它参量之间的稳直流电动机转速和其它参量之间的稳 态关系可表示为：态关系可表示为： ) 11 ( 0 nnI K R K U K RIU n d eee d n转速转速（r/min） 电枢电压电枢电压(V) 电枢电流电枢电流(A) 电枢回路总电阻电枢回路总电阻() 励磁磁通励磁磁通（Wb） 由电机结构决定的电由电机结构决定的电 动势常数。动势常数。 式中：式中： U d I R e K 调节直流电动机的转速的方法：调节直流电动机的转速的方法： n改变电枢回路电阻调速法改变电

2、枢回路电阻调速法 n减弱磁通调速法减弱磁通调速法 n调节电枢电压调速法调节电枢电压调速法 改变电枢回路电阻调速法改变电枢回路电阻调速法 n电枢回路串接外加电阻电枢回路串接外加电阻 ,通过增大通过增大 的方法实现直流电动机的调速。的方法实现直流电动机的调速。 nnI K RR K U K RRIU n d e adda ee addad 0 )( add R add R （1-2） n保持直流电动机外加电枢电压与励保持直流电动机外加电枢电压与励 磁磁通为额定值，磁磁通为额定值， n直流电动机的理想空载转速不变直流电动机的理想空载转速不变 ， n转速降落转速降落 将随将随 的增加而增的增加而增 大

3、。大。 n外加电阻的阻值越大，机械特性的外加电阻的阻值越大，机械特性的 斜率就越大。斜率就越大。 add Rn 图11 直流电动机调阻调速时的机械特性 减弱磁通调速法减弱磁通调速法 n理想空载转速理想空载转速 将随将随 的减少的减少 而增大。而增大。 nnT KK R K U n 0e 2 mee 0 n （1-3） n保持电枢电压为额定值，保持电枢电压为额定值， n电枢回路不加入附加电阻，电枢回路不加入附加电阻， n减小直流电动机的励磁电流以减减小直流电动机的励磁电流以减 弱磁通，弱磁通， n电动机带负载时的速降电动机带负载时的速降 与与 成反比成反比 。 n 2 图12 直流电动机弱磁调速

4、时的机械特性 调节电枢电压调速法调节电枢电压调速法 n用改变电动机电枢的外加电压用改变电动机电枢的外加电压U来实来实 现直流电机的调速。现直流电机的调速。 nnI K R K U K RIU n d eee d 0 （1-1） n保持直流电动机的磁通为额定值，保持直流电动机的磁通为额定值， n电枢回路不串入外加电阻，电枢回路不串入外加电阻， n理想空载转速将随理想空载转速将随U的减少而成比的减少而成比 例地降低，例地降低， n转速降落则转速降落则 与与U的大小无关。的大小无关。 n 图13直流电动机调压调速时的机械特性 三种调速方法之比较三种调速方法之比较 n改变电枢回路电阻调速只能对电动机改

5、变电枢回路电阻调速只能对电动机 转速作有级的调节，转速的稳定性差，转速作有级的调节，转速的稳定性差， 调速系统效率低。调速系统效率低。 n减弱磁通调速能够实现平滑调速，但减弱磁通调速能够实现平滑调速，但 只能在基速（额定转速）以上的范围只能在基速（额定转速）以上的范围 内调节转速。内调节转速。 n调节电枢电压调速所得到的人为机械调节电枢电压调速所得到的人为机械 特性与电动机的固有机械特性平行，特性与电动机的固有机械特性平行， 转速的稳定性好，能在基速（额定转转速的稳定性好，能在基速（额定转 速）以下实现平滑调速。速）以下实现平滑调速。 n直流调速系统往往以调压调速为主，直流调速系统往往以调压调

6、速为主， 只有当转速要达到基速以上时才辅以只有当转速要达到基速以上时才辅以 弱磁调速。弱磁调速。 运动控制系统运动控制系统 第第1章章 可控直流电源可控直流电源-电动机系统电动机系统 内内 容容 提提 要要 n相控整流器相控整流器-电动机调速系统电动机调速系统 n直流直流PWM变换器变换器-电动机系统电动机系统 n调速系统性能指标调速系统性能指标 1.1 相控整流器相控整流器-电动机系统电动机系统 n直流调速系统系统的硬件结构至少包直流调速系统系统的硬件结构至少包 含了两个部分：含了两个部分： l调节直流电动机电枢电压的直流电源调节直流电动机电枢电压的直流电源, l被调节转速的直流电动机。被调

7、节转速的直流电动机。 n可控直流电源主要有两大类，第一类可控直流电源主要有两大类，第一类 是相控整流器，它把交流电源直接转是相控整流器，它把交流电源直接转 换成可控的直流电源。换成可控的直流电源。 1.1.1 相控整流器相控整流器 图14 相控整流器-电动机调速系统原理图 V-MV-M系统工作原理系统工作原理 n调节触发装置调节触发装置GT的控制电压的控制电压Uc来移动触来移动触 发脉冲的相位，发脉冲的相位， n改变可控整流器平均输出直流电压改变可控整流器平均输出直流电压Ud， n实现直流电动机的平滑调速。实现直流电动机的平滑调速。 晶闸管可控整流器晶闸管可控整流器的特点的特点 n晶闸管可控整

8、流器的功率放大倍晶闸管可控整流器的功率放大倍 数在数在104以上，其门极电流可以直以上，其门极电流可以直 接用电子控制。接用电子控制。 n晶闸管的控制作用是毫秒级的，晶闸管的控制作用是毫秒级的， 系统的动态性能得到了很大的改系统的动态性能得到了很大的改 善。善。 晶闸管可控整流器晶闸管可控整流器的的不足之处不足之处 n晶闸管是单向导电的，给电机的可逆运晶闸管是单向导电的，给电机的可逆运 行带来困难。行带来困难。 n晶闸管对过电压、过电流和过高的晶闸管对过电压、过电流和过高的du/dt 与与di/dt都十分敏感，超过允许值时会损都十分敏感，超过允许值时会损 坏晶闸管。坏晶闸管。 n在交流侧会产生

9、较大的谐波电流，引起在交流侧会产生较大的谐波电流，引起 电网电压的畸变。需要在电网中增设无电网电压的畸变。需要在电网中增设无 功补偿装置和谐波滤波装置。功补偿装置和谐波滤波装置。 1.1.2 相控整流器相控整流器-电动机系统的特殊问题电动机系统的特殊问题 1触发脉冲相位控制触发脉冲相位控制 n触发脉冲的相位角触发脉冲的相位角控制整流电压控制整流电压 Ud0的平均值。的平均值。 n与与Ud0的关系因整流电路的形式而的关系因整流电路的形式而 异。异。 表表11 不同整流电路的整流电压波不同整流电路的整流电压波 峰值、脉冲数及平均整流电压峰值、脉冲数及平均整流电压 m U 2 2U 2 2U 2 6

10、U 0d Ucos9 . 0 2 U cos17. 1 2 Ucos34. 2 2 U 整流电路 单相全波 三相半波 三相桥式 m236 表表1-1中中 整流变压器二次侧额定相电压的整流变压器二次侧额定相电压的 有效值，有效值， 时的整流电压波形峰值，时的整流电压波形峰值， 交流电源一周内的整流电压脉波交流电源一周内的整流电压脉波 数，数， 整流电压的平均值。整流电压的平均值。 2 U m U0 0d U m 2电流脉动及其波形的连续与断续电流脉动及其波形的连续与断续 n输出电流是脉动电流，交流电源输出电流是脉动电流，交流电源 一周内存在的脉波数一周内存在的脉波数m与整流电与整流电 路的形式相

11、关。路的形式相关。 n电枢电流平均值电枢电流平均值Id由负载转矩决由负载转矩决 定，定， 在在Id上升阶段，上升阶段， 电感储能；电感储能； 在在Id下降阶段，下降阶段， 电感中的能量将电感中的能量将 释放出来维持电释放出来维持电 流连续。流连续。 图15 V-M系统的电流波形 (a) 电流连续 图15 V-M系统的电流波形 （b）电流断续 当负载电流较小当负载电流较小 时，电感中的储时，电感中的储 能较少，能较少， 等到等到Id下降到零下降到零 时，造成电流波时，造成电流波 形断续。形断续。 1.1.3 相控整流直流调速系统的相控整流直流调速系统的 机械特性及数学模型机械特性及数学模型 n当

12、电流连续时，当电流连续时，VM系统的机械特系统的机械特 性方程式为性方程式为 )RIU( C 1 n d0d e 1相控整流器电动机系统的机械特性相控整流器电动机系统的机械特性 （18） 式式（1-8）中中 e C Nee KC recLa RRRR a R L R rec R 电机在额定磁通下的电动势 系数， 电枢回路总电阻 ， 电枢回路电阻， 电抗器电阻， 整流装置内阻。 R n当电流断续时，由于非线性因素，当电流断续时，由于非线性因素， 机械特性方程要复杂得多。机械特性方程要复杂得多。 n电流断续区与电流连续区的分界线电流断续区与电流连续区的分界线 是是 的曲线，当的曲线，当 时，电时，

13、电 流便开始连续了。流便开始连续了。 一个电流脉波的导通角。一个电流脉波的导通角。 3 2 3 2 图16 V-M系统机械特性 在电流断续区，在电流断续区， 机械特性很软，机械特性很软， 理想空载转速翘理想空载转速翘 得很高。得很高。 在电流连续区，在电流连续区， 显示出较硬的机显示出较硬的机 械特性；械特性； 2晶闸管触发电路和整流装置晶闸管触发电路和整流装置 的数学模型的数学模型 n晶闸管触发电路和整流电路的特晶闸管触发电路和整流电路的特 性是非线性的。性是非线性的。 n在设计调速系统时，只能在一定在设计调速系统时，只能在一定 的工作范围内近似地看成线性环的工作范围内近似地看成线性环 节，

14、节， n得到了它的放大系数和传递函数得到了它的放大系数和传递函数 后，用线性控制理论分析整个调后，用线性控制理论分析整个调 速系统。速系统。 放大系数的计算放大系数的计算 图1-7 晶闸管触发与整流装置的输入输出特性和Ks的测定 c d s U U K （1-12） n晶闸管触发和整流装置的输入量晶闸管触发和整流装置的输入量 是是Uc，输出量是，输出量是Ud，晶闸管，晶闸管 触发电路和整流装置的放大系数触发电路和整流装置的放大系数 Ks 。 n如果没有得到实测特性，也可根如果没有得到实测特性，也可根 据装置的参数估算。据装置的参数估算。 失控时间和纯滞后环节失控时间和纯滞后环节 n滞后作用是由

15、晶闸管整流装置的失控时滞后作用是由晶闸管整流装置的失控时 间引起的。间引起的。 n失控时间是个随机值。失控时间是个随机值。 n最大失控时间是两个相邻自然换相点之最大失控时间是两个相邻自然换相点之 间的时间，它与交流电源频率和晶闸管间的时间，它与交流电源频率和晶闸管 整流器的类型有关。整流器的类型有关。 mf 1 T maxs 式中，式中，f交流电源频率交流电源频率(Hz)， m一周内整流电压的脉波数。一周内整流电压的脉波数。 (1-13) 图18 晶闸管触发与整流装置的失控时间 Ts 值的选取值的选取 n一般采用平均失控时间一般采用平均失控时间 。 n如果按最严重情况考虑，则取如果按最严重情况

16、考虑，则取 。 maxss T 2 1 T maxss TT )50(Hzf 表12 晶闸管整流器的失控时间 整流电路形式 最大失控时间 Tsmax(ms) 平均失控时间 Ts(ms) 单相半波 单相桥式（全波） 三相半波 三相桥式 20 10 6.67 3.33 10 5 3.33 1.67 晶闸管触发电路与整流装置的传递函数晶闸管触发电路与整流装置的传递函数 n滞后环节的输入为阶跃信号滞后环节的输入为阶跃信号1(t)，输出，输出 要隔一定时间后才出现响应要隔一定时间后才出现响应1(t-Ts)。 n输入输出关系为：输入输出关系为： )( 1 0scsd TtUKU n 传递函数为传递函数为

17、sT s c d s s eK sU sU sW )( )( )( 0 （114） 传递函数的简化传递函数的简化 n按泰勒级数展开，可得按泰勒级数展开，可得 33 s 22 ss s sT s sT ss sT ! 3 1 sT !2 1 sT1 K e K eK)s(W s s n 依据工程近似处理的原则，可忽略高次项，依据工程近似处理的原则，可忽略高次项， 把整流装置近似看作一阶惯性环节把整流装置近似看作一阶惯性环节 sT1 K )s(W s s s （1-16） 动态结构框图动态结构框图 图19 晶闸管触发与整流装置动态结构图 准确的 近似的 1.2 直流直流PWM变换器变换器-电动机系

18、统电动机系统 1.2.1直流直流PWM变换器变换器 n直流脉宽变换器，或称直流直流脉宽变换器，或称直流PWM变换变换 器，是在全控型电力电子器件问世以后器，是在全控型电力电子器件问世以后 出现的能取代相控整流器的直流电源。出现的能取代相控整流器的直流电源。 n根据根据PWM变换器主电路的形式可分为变换器主电路的形式可分为 可逆和不可逆两大类。可逆和不可逆两大类。 1.不可逆不可逆PWM变换器变换器 图1-10 简单的不可逆PWM变换器-直流电动机系统 Us直流电源电压 C滤波电容器 VT功率开关器件 VD续流二极管 M直流电动机 电压和电流波形电压和电流波形 图1-10 简单的不可逆PWM变换

19、器-直流电动机系统 （b）电压和电流波形 n在一个开关周期在一个开关周期T内，内， n当当0tton时，时，Ug为正，为正，VT饱和导通，饱和导通， 电源电压电源电压Us通过通过VT加到直流电动机电加到直流电动机电 枢两端。枢两端。 n当当 ton tT时，时，Ug为负，为负，VT关断，关断， 电枢电路中的电流通过续流二极管电枢电路中的电流通过续流二极管VD 续流，直流电动机电枢电压等于零。续流，直流电动机电枢电压等于零。 输出电压方程输出电压方程 n直流电动机电枢两端的平均电压为直流电动机电枢两端的平均电压为 n改变占空比改变占空比 ，即可改变直流电，即可改变直流电 动机电枢平均电压。动机电

20、枢平均电压。 n令令 为为PWM电压系数，则在不可电压系数，则在不可 逆逆PWM变换器中变换器中 ss on d UU T t U 10 s d U U （1-17） （1-18） 有制动电流通路的不可逆有制动电流通路的不可逆 PWM-直流电动机系统直流电动机系统 (a) 电路原理图 图1-11 有制动电流通路的不可逆PWM直流电动机系统 电动状态下运行电动状态下运行 图1-11有制 动电流通路的不可 逆PWM直流电 动机系统 (b) 一般电动状态的电压、电流波形 n当 on tt0时， 电流沿回路1流通。 1 VT饱和导通， 2 VT截止， n当 时， Ttton 1 VT截止， 2 VD续

21、流， 电流沿回路2流通。 d i始终为正。 1g U 的正脉冲比负脉冲宽， VT1和VD2交替导通， VT2和VD1始终关断。 制动过程制动过程 d i始终为负。 1g U的正脉冲比 负脉冲窄 ， d UE ， (c) 制动状态的电压、电流波形 为正， n在 Ttton 阶段， 2g U 2 VT 导通，在感应电动势E的作 用下，反向电流沿回路3能耗制动 。 n在 阶段， 2g U on tTtT 为负， 2 VT截止，反向电流沿回路4经过 1 VD回馈制动 。 2 VT和 1 VD 交替导通， 1 VT和 2 VD 不工作。 轻载电动状态轻载电动状态 1 VT 2 VD 2 VT 1 VD

22、和 、 、 四个管子轮流导通。 (d) 轻载电动状态的电流波形 , 时刻，反向电流衰减到零， 2 tt 时刻，id=0， 2 VT导通， 反电动势E沿回路3输送反向电流， Tt 时刻， 2 VT 关断， 1 VD 续流， 4 tt VT1导通，产生正向电流。 反向电流沿回路4经 有制动电流通路的不可逆有制动电流通路的不可逆 PWM-直流电动机系统直流电动机系统 n电路之所以为不可逆是因为平电路之所以为不可逆是因为平 均电压均电压 Ud始终大于零，始终大于零， n电流能够反向，而电压和转速电流能够反向，而电压和转速 不可反向。不可反向。 2、桥式可逆、桥式可逆PWM变换器变换器 图1-12 桥式

23、PWM变换器电路 正向运行状态正向运行状态 2 VT和 3 VT 沿回路2经 d i 2 VD 和 3 VD续流。 on tt0 时， 41gg UU 为正， 1 VT和 4 VT导通， 32gg UU为负， 截止。 sAB UU，电枢电流 沿回路1流通。 正脉冲电压的宽度大于负脉冲的宽度， 2 T ton 时： Ttton时， 1 VT和 4 VT截止。 41gg UU 为负， 32gg UU 为正， d i （说明：负载电流不是轻载） sAB UU， 2 VT和 3 VT被钳位保持截止。 反向运行状态反向运行状态 2 VT 3 VT 沿回路3流通。 d i on tt0 时， 41gg U

24、U 为正， 1 VT和 4 VT被钳位保持截止， 和 32gg UU为负， 截止。 sAB UU，沿回路4经VD1和VD4续流。 正脉冲电压的宽度小于负脉冲的宽度， 2 T ton 时： Ttton时， 2 VT和 3 VT流通。 41gg UU 为正， 32gg UU 为负， d i （说明：负载电流不是轻载） sAB UU， 1 VT和 4 VT截止。 停转状态停转状态 n正脉冲电压的宽度等于负脉冲的正脉冲电压的宽度等于负脉冲的 宽度，宽度， n平均输出电压平均输出电压 ， n电动机停转。电动机停转。 2 T ton 0 AB U 输出平均电压输出平均电压 n在双极式控制的可逆在双极式控制

25、的可逆PWM变换器中变换器中 ss s on s on s on d UU U T t U T tT U T t U 12 1 2 12 注意：与不可逆PWM变换器中的 公式不一样。 （1-19） （1-20） n调速时，调速时， 的可调范围为的可调范围为01， 1 0.5时，时， 为正，电机正转，为正，电机正转， 当当 0.5时，时， 为负，电机反转，为负，电机反转， 当当 = 0.5时，时， = 0 ，电机停止。，电机停止。 调速范围调速范围 双极式控制的桥式可逆双极式控制的桥式可逆 PWM变换器的优点变换器的优点 电流一定连续；电流一定连续； 电动机能在四象限运行；电动机能在四象限运行；

26、 电动机停止时有微振电流，消除了静磨擦电动机停止时有微振电流，消除了静磨擦 死区；死区； 低速平稳性好，系统的调速范围可达低速平稳性好，系统的调速范围可达 1：20000左右；左右； 低速时，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽低速时，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽 有利于保证器件的可靠导通。有利于保证器件的可靠导通。 双极式控制方式的不足之处双极式控制方式的不足之处 n4个开关器件在工作中都处个开关器件在工作中都处 于开关状态，在切换时容易于开关状态，在切换时容易 容易发生上、下桥臂直通的容易发生上、下桥臂直通的 事故，事故， n在上、下桥臂的驱动脉冲之在上、下桥臂的驱动脉冲之 间，应设置逻辑延时。间

27、，应设置逻辑延时。 1.2.2 直流直流PWM变换器变换器-电动机系电动机系 统的能量回馈问题统的能量回馈问题 图图1-13 桥式可逆直流脉宽调速系统主电路的原理图桥式可逆直流脉宽调速系统主电路的原理图 电能回馈问题电能回馈问题 n由由6个二极管组成的整流器，把电网提供的交个二极管组成的整流器，把电网提供的交 流电整流成直流电。流电整流成直流电。 n直流电源采用了大电容滤波。直流电源采用了大电容滤波。 n当电动机工作在回馈制动状态时，将动能变为当电动机工作在回馈制动状态时，将动能变为 电能回馈到直流侧，电能回馈到直流侧， n由于二极管整流器的能量单向传递性，电能不由于二极管整流器的能量单向传递

28、性，电能不 可能通过整流装置送回交流电网，只能向滤波可能通过整流装置送回交流电网，只能向滤波 电容充电，电容充电， n由此形成了电能回馈问题。由此形成了电能回馈问题。 泵升电压泵升电压 n对滤波电容充电的结果造成直流侧电对滤波电容充电的结果造成直流侧电 压升高，称作压升高，称作“泵升电压泵升电压”。 n系统在制动时释放的动能将表现为电系统在制动时释放的动能将表现为电 容储能的增高，所以要适当地选择电容储能的增高，所以要适当地选择电 容的电容量，或采取其它措施，以保容的电容量，或采取其它措施，以保 护电力电子功率开关器件不被泵升电护电力电子功率开关器件不被泵升电 压击穿。压击穿。 n储能的增量约

29、等于电动机系统在制动储能的增量约等于电动机系统在制动 时释放的全部动能时释放的全部动能 。 1.2.3 直流直流PWM调速系统的调速系统的 数学模型及机械特性数学模型及机械特性 1、PWM控制与变换器的数学模型控制与变换器的数学模型 图1-14 PWM控制器与变换器的框图 动态数学模型动态数学模型 式中，式中， KsPWM控制与变换器的放大系数，控制与变换器的放大系数， TsPWM控制与变换器的延迟时间。控制与变换器的延迟时间。 （1-22） sT s c d s s eK )s(U )s(U )s(W PWM装置数学模型的近似装置数学模型的近似 n在与晶闸管相控整流电源相同的近似在与晶闸管相

30、控整流电源相同的近似 条件下，其传递函数可以表示为一个条件下，其传递函数可以表示为一个 惯性环节惯性环节 1sT K )s(W s s s 当开关频率为当开关频率为10kHz时，滞后时间时，滞后时间 msTs1 . 0 ， 明显小于相控整流电源。明显小于相控整流电源。 （1-23） 2、PWM调速系统的机械特性调速系统的机械特性 n脉宽调制变换器的输出电压是高度和脉宽调制变换器的输出电压是高度和 频率一定、宽度可变的脉冲序列，频率一定、宽度可变的脉冲序列， n改变平均输出的电压的大小，可以调改变平均输出的电压的大小，可以调 节电机的转速，节电机的转速， n脉动的电压将导致转矩和转速的脉动。脉动

31、的电压将导致转矩和转速的脉动。 在脉宽调速系统中，开关频率一般在在脉宽调速系统中，开关频率一般在 10kHz左右，使得最大电流脉动量在左右，使得最大电流脉动量在 额定电流的额定电流的5%以下，转速脉动量不到以下，转速脉动量不到 额定转速的万分之一。额定转速的万分之一。 带制动电流通路的不可逆电路带制动电流通路的不可逆电路 的电压方程的电压方程 式中的式中的R、L分别为电枢电路的电阻和电感分别为电枢电路的电阻和电感 E dt di LRiU d ds on tt0 E dt di LRi0 d d Ttton （1-24） （1-25） 双极式控制的可逆电路双极式控制的可逆电路 的电压方程的电压

32、方程 E dt di LRiU d ds on tt0 E dt di LRiU d ds Ttton （1-24） （1-25a） 电压平均值方程电压平均值方程 平均电压平均电压 平均电流平均电流 电枢电感压降的均值电枢电感压降的均值 转速转速 nCRIERIU edds sd UU d I 0 dt di L d e C E n （1-26） 机械特性方程机械特性方程 用转矩来表示为用转矩来表示为 d e 0d ee s I C R nI C R C U n e me 0e mee s T CC R nT CC R C U n （1-27） 式中: Cm 电机在额定磁通下的转矩系数， Cm

33、 = KmN ； n0理想空载转速，与电压系数成正比， n0 = Us / Ce 。 （1-28） 直流直流PWM调速系统的机械特性调速系统的机械特性 n在双极性控制可逆电路中，在双极性控制可逆电路中， 机械特性扩展到了第三、四象限。机械特性扩展到了第三、四象限。 11 1.3 调速系统性能指标调速系统性能指标 1.3.1 调速范围和静差率调速范围和静差率 n在调速系统的稳态性能中，主要有两在调速系统的稳态性能中，主要有两 个要求：个要求： 1）调速，要求系统能够在指定的）调速，要求系统能够在指定的 范围内的转速上运行。范围内的转速上运行。 2）稳速，要求系统调速的重复性）稳速，要求系统调速的

34、重复性 和精确度要好，不允许有过大的转速和精确度要好，不允许有过大的转速 波动。波动。 1. 调速范围调速范围 n生产机械要求电动机在额定负载情况下所需的最生产机械要求电动机在额定负载情况下所需的最 高转速和最低转速之比称为调速范围，用字母高转速和最低转速之比称为调速范围，用字母D 来表示来表示 n对于基速以下的调速系统而言对于基速以下的调速系统而言 。 n对于少数负载很轻的机械，也可用实际负载时的对于少数负载很轻的机械，也可用实际负载时的 转速来定义最高转速转速来定义最高转速 ，和最低转速，和最低转速 。 min max n n D N nn max max n min n （1-29） 2

35、. 静差率静差率 n当系统在某一转速下运行时，负载由理当系统在某一转速下运行时，负载由理 想空载增加到额定值时电动机转速的变想空载增加到额定值时电动机转速的变 化率，称为静差率化率，称为静差率s。 n用百分数表示用百分数表示 式中，式中， 理想空载转速，理想空载转速， 负载从理想空载增大到额定值负载从理想空载增大到额定值 时电机所产生的转速降落。时电机所产生的转速降落。 0 N n n s %100 n n s 0 N 0 n N n （1-30） （1-31） 机械特性与静差率机械特性与静差率 N e N I C R n 额定转速降额定转速降 是一个恒值。是一个恒值。 调速系统在不调速系统在

36、不 同电压下的机同电压下的机 械特性是互相械特性是互相 平行的，两者平行的，两者 的硬度相同。的硬度相同。 图1-16 不同转速下的机械特性 机械特性与静差率机械特性与静差率 n调速系统在不同电压下的理想空载转速调速系统在不同电压下的理想空载转速 不一样。不一样。 n理想空载转速越低时，静差率越大。理想空载转速越低时，静差率越大。 n同样硬度的机械特性，随着其理想空载同样硬度的机械特性，随着其理想空载 转速的降低，其静差率会随之增大，转速的降低，其静差率会随之增大， n调速系统的静差率指标应以最低速时能调速系统的静差率指标应以最低速时能 达到的数值为准。达到的数值为准。 3. D与与s的相互约束关系的相互约束关系 n在直流机变压调速系统中，对于某一台确定的在直流机变压调速系统中，对于某一台确定的 电动机，其电动机，其 和和 都是常数，都是常数， n对系统的调速精度要求越高，即要求对系统的调速精度要求越高，即要求s越小，越小， 则可达到的则可达到的D必定越小。必定越小。 n当要求的当要求的D越大时，则所能达到的调速精度就越大时，则所能达到的调速精度就 越低，即越低，即s越大，所以这是一对矛盾的指标。越大，所以这是一对矛盾的指标。 )s1(n sn D N N N n N n （1-32） 1.