程宪平 机电传动及控制(第三版)4第四章

1、机电传动控制1 机电传动控制2 了解机电传动自动调速系统的组成；了解机电传动自动调速系统的组成； 了解生产机械对调速系统提出的调速技术指标要求；了解生产机械对调速系统提出的调速技术指标要求； 知道调速系统的调速性质与生产机械的负载特性合知道调速系统的调速性质与生产机械的负载特性合 理匹配的重要性。理匹配的重要性。 开环调速系统与闭环调速系统的区别，公式开环调速系统与闭环调速系统的区别，公式 D = nmax SL/ /nN( (1SL) )与与 Df =( (1K) )D 中各物理量之间的辩证关系，扩大调速范围的有效方法；中各物理量之间的辩证关系，扩大调速范围的有效方法； 恒转矩调速与恒功率调

2、速问题，恒转矩调速与恒功率调速问题， 特别是电动机的调速性质与生特别是电动机的调速性质与生 产机械的负载特性相配合问题；产机械的负载特性相配合问题；机电传动控制3控制器控制器对象对象或过程或过程输入量输入量输出量输出量输入量输入量控制器控制器对象对象或过程或过程输出量输出量测量元件测量元件 机电传动控制4变换变换放大放大串联串联校正校正变换变换放大放大执行执行元件元件被控被控对象对象测量测量元件元件反馈反馈校正校正输出量输出量输入量输入量-输入量输入量控制器控制器对象对象或过程或过程输出量输出量测量元件测量元件机电传动控制5变换变换放大放大串联串联校正校正变换变换放大放大执行执行元件元件被控被

3、控对象对象测量测量元件元件反馈反馈校正校正输出量输出量输入量输入量-机电传动控制6一一. . 转速控制的要求转速控制的要求 需要控制转速的设备，其生产工艺对调速性能有一定要求。需要控制转速的设备，其生产工艺对调速性能有一定要求。 归纳起来，对于调速系统的转速控制要求有以下三个方面：归纳起来，对于调速系统的转速控制要求有以下三个方面： 调速调速 在一定的最高转速和最低转速范围内，在一定的最高转速和最低转速范围内， 分挡地（有级）或分挡地（有级）或 平滑地（无级）调节转速；平滑地（无级）调节转速； 稳速稳速 以一定的精度在所需转速上稳定运行，在各种以一定的精度在所需转速上稳定运行，在各种 干扰下不

4、允许有过大的转速波动，以确保产品质量；干扰下不允许有过大的转速波动，以确保产品质量； 加、减速加、减速 频繁起动制动的设备要求加减速尽量快，以提高生产率；频繁起动制动的设备要求加减速尽量快，以提高生产率； 不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起动动制动尽量平稳。制动尽量平稳。机电传动控制7二二. . 转速控制的调速指标转速控制的调速指标minmaxnnD 其中其中nmin 和和nmax 一般都指电机额定负载时的转速。一般都指电机额定负载时的转速。对于少数负载很轻的机械，例如精密磨床，对于少数负载很轻的机械，例如精密磨床，也可用实际负载时的转速。也可用实际负载时的转

5、速。 生产机械要求电动机提供的生产机械要求电动机提供的 最高转速最高转速nmax和最低转速和最低转速nmin之比叫做之比叫做。 用用字母字母 D 表示，即：表示，即：机电传动控制8二二. . 转速控制的调速指标转速控制的调速指标当系统在某一转速下运行时，当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载到额定值时负载由理想空载到额定值时所对应的转速降落所对应的转速降落 nN ，与理想空载转速与理想空载转速 n0 之比，之比，称作称作，即：，即：0N0N0nnnnnS %1000N nnS或：或：nmaxnmin01N1nnS 02N2nnS 机电传动控制9 和和有区别。有区别。 一般调压调速系统在不同转

6、速一般调压调速系统在不同转速 下的机械特性是互相平行的。下的机械特性是互相平行的。三三. . 静差度与机械特性硬度的区别静差度与机械特性硬度的区别 nmaxnmin01N1nnS 02N2nnS 对于同样对于同样 硬度的特性，硬度的特性， 理想空载理想空载 转速越低时，转速越低时，对于同样对于同样 的理想空载的理想空载 转速，特性转速，特性 硬度越小时，硬度越小时，机电传动控制10例如例如： 在在1000r/ /min时降落时降落10r/ /min， 只占只占1%； 在在100r/ /min时也降落时也降落10r/ /min， 就占就占10%； 在只有在只有10r/ /min时，时， 再降落再

7、降落10r/ /min， 就占就占100%， 这时电动机已经停止转动，这时电动机已经停止转动， 转速全部降落完了。转速全部降落完了。三三. . 静差度与机械特性硬度的区别静差度与机械特性硬度的区别 01N1nnS 02N2nnS nmaxnmin机电传动控制11v 因此，调速范围和静差度因此，调速范围和静差度 这两项指标这两项指标 必须同时提才有意义。必须同时提才有意义。v 调速系统的静差度指标调速系统的静差度指标 应以最低速时应以最低速时 所能达到的数值为准。所能达到的数值为准。三三. . 静差度与机械特性硬度的区别静差度与机械特性硬度的区别 NminNmin0N2nnnnnSSSL nma

8、xnmin01N1nnS 02N2nnS 机电传动控制12四四. . 调速范围、静差度和额定速降之间的关系调速范围、静差度和额定速降之间的关系 设电机额定转速设电机额定转速nN为最高转速，转速降落为为最高转速，转速降落为 nN，l 将上面的式代入将上面的式代入 nmin，得，得 ：)1(NmaxLLSnSnD minmaxnnD l 而调速范围为：而调速范围为： LLLSnSnSnnNNNmin)1( l 于是，最低转速为：于是，最低转速为： NminNmin0NnnnnnSSL l 该系统的静差度应该是该系统的静差度应该是 最低速时的静差度，即：最低速时的静差度，即：机电传动控制13 右式表

9、示：右式表示： 四四. . 调速范围、静差度和额定速降之间的关系调速范围、静差度和额定速降之间的关系)1(NmaxLLSnSnD 对于同一个调速系统，对于同一个调速系统， nN 值一定，由上式可见，值一定，由上式可见， 如果对静差度要求越严，即要求如果对静差度要求越严，即要求S值越小时，值越小时， 系统能够允许的调速范围也越小。系统能够允许的调速范围也越小。机电传动控制14 机电传动控制系统机电传动控制系统 是由电机、电器、电子部件等基础环节组合而成，是由电机、电器、电子部件等基础环节组合而成， 能控制生产机械实现调速的控制系统，亦称自动调速系统。能控制生产机械实现调速的控制系统，亦称自动调速

10、系统。 在调速系统中，电动机的在调速系统中，电动机的nmin是在保证生产机械对转速变化是在保证生产机械对转速变化 率率S（即静差度（即静差度SL）的要求这一前提下所能达到的最低转速。）的要求这一前提下所能达到的最低转速。 也就是说，调速系统的也就是说，调速系统的SL要小于或等于生产机械要求的要小于或等于生产机械要求的S生生 （SLS生生），才能谈及调速范围。），才能谈及调速范围。 五五. . 在自动调速系统中，扩大调速范围在自动调速系统中，扩大调速范围D的基本方法的基本方法 根据根据 Dnmax SL / /nN( (1SL ) ) 可知，在可知，在nmax与与SL一定时，一定时，机电传动控制

11、15 生产机械对调速系统所提出的生产机械对调速系统所提出的调速技术指标包括调速技术指标包括的和的和的的。 静态技术指标主要有静态技术指标主要有S，D和调速的和调速的等；等； 动态技术指标主要有动态技术指标主要有MP，T 和和等。等。 五五. . 在自动调速系统中，扩大调速范围在自动调速系统中，扩大调速范围D的基本方法的基本方法各种生产机械对于上述指标的要求不尽相同，因此，各种生产机械对于上述指标的要求不尽相同，因此，机电传动控制16 生产机械的调速一般有生产机械的调速一般有型和型和型两类负载特性，型两类负载特性， 而电动机的调速也有而电动机的调速也有性质和性质和性质两类。性质两类。 负载负载为

12、为的生产机械的生产机械 应尽可能选用应尽可能选用性质的调速方式，性质的调速方式， 负载为负载为型的生产机械型的生产机械 应尽可能选用应尽可能选用性质的调速方式。性质的调速方式。 五五. . 在自动调速系统中，扩大调速范围在自动调速系统中，扩大调速范围D的基本方法的基本方法机电传动控制17掌握电动机的发热与冷却规律；掌握电动机的发热与冷却规律； 掌握电动机容量的选择，特别注意掌握电动机容量的选择，特别注意 电动机运行时的允许温度、过载能力和启动能力；电动机运行时的允许温度、过载能力和启动能力； 熟悉电动机种类、电压、转速和结构型式的选择方法。熟悉电动机种类、电压、转速和结构型式的选择方法。 掌握掌握长期工作制、短期工作制、重复短期工作制长期工作制、短期工作制、重复短期工作制 三种运行方式下电动机容量的选择。三种运行方式下电动机容量的选择。 重复短期工作制运行方式下电动机容量的选择。重复短期工作制运行方式下电动机容量的选择。机电传动控制18 根据生产机械的性质不同，电动机有三种运行方式：根据生产机械的性质不同，电动机有三种运行方式： 长期工作制；长期工作制；短期工作制；短期工作制；重复短期工作制。重复短期工作制。l根据运行方式在选择电动机容量时，主要考虑两方面因素：根据运