第一章直流电动机的控制

1、第一章第一章 直流电动机的控制直流电动机的控制 1-1 1-1 晶闸管供电直流电动机的机械特性晶闸管供电直流电动机的机械特性1.1.几个基本概念几个基本概念反电动势：反电动势：当磁场变化时，附近的导体会产生的感应电动势，其当磁场变化时，附近的导体会产生的感应电动势，其方向与原先加在线圈两端的电压正好相反。方向与原先加在线圈两端的电压正好相反。直流电动机是一种具有反电势的负载直流电动机是一种具有反电势的负载单相桥式整流单相桥式整流U U为变压器二次绕组电压为变压器二次绕组电压有效值有效值三相半波整流三相半波整流U U为变压器二次绕组线电压为变压器二次绕组线电压有效值有效值 三相桥式整流三相桥式整

2、流U U为变压器二次绕组线电压有效值为变压器二次绕组线电压有效值2.2.电流连续时电流连续时直流电动机的基本方程式直流电动机的基本方程式: :电流连续时，电流连续时， 越大，电压越越大，电压越小，小，n n越小越小不变时，电动机的转速随负载电不变时，电动机的转速随负载电流流 的增加而降低。的增加而降低。 过小导致电流不连续时，机械特性软，不再是直线过小导致电流不连续时，机械特性软，不再是直线 转速变化转速变化3. 3. 电流断续时电流断续时回路的电压平衡方程式回路的电压平衡方程式( (不计回路不计回路电阻电阻) )：式中，式中， 为变压器二次绕组电压为变压器二次绕组电压瞬时值，单相桥式整流及三

3、相瞬时值，单相桥式整流及三相半波整流为相电压，三相桥式整半波整流为相电压，三相桥式整流为线电压流为线电压结合两个边界条件结合两个边界条件: : 在晶闸管开始导通的瞬间在晶闸管开始导通的瞬间 ， 在晶闸管关断的瞬间在晶闸管关断的瞬间 ， 以及直流电动机基本方程以及直流电动机基本方程 得到转速与导通角得到转速与导通角、触发角触发角的关系：的关系：根据根据 平均值求法，可得平均值求法，可得 与与的关系：的关系：注意：电流断续使得机械特性注意：电流断续使得机械特性变软，对调速产生不利影响。因变软，对调速产生不利影响。因此需要接入此需要接入平波电抗器平波电抗器防止防止电流的断续电流的断续电流断续的原因：

4、电流断续的原因：整流器脉动数过少整流器脉动数过少平波电抗器电感量平波电抗器电感量L L过小过小由电动机负载所决定的电枢由电动机负载所决定的电枢电流过小电流过小 1-2 1-2 晶闸管一直流电动机调速系统晶闸管一直流电动机调速系统1.1.不可逆调速系统不可逆调速系统(1)(1)开环调速系统开环调速系统电枢与磁极分别由不同的电枢与磁极分别由不同的整流桥供电整流桥供电( (左边为电枢，左边为电枢，右边为磁极，即励磁右边为磁极，即励磁) )，这，这样可以保持基本恒定的磁通。样可以保持基本恒定的磁通。调节可控整流器的移相角调节可控整流器的移相角 ，改变它的输出电压就可以，改变它的输出电压就可以调节电机的

5、转速调节电机的转速缺点：缺点：无调速精度可言，只能用于调速要求不高的场合无调速精度可言，只能用于调速要求不高的场合(2)(2)速度闭环控制系统速度闭环控制系统系统中速度给定信号系统中速度给定信号ug与与实际速度反馈信号实际速度反馈信号ufn相比相比较，将它们的差额经放较，将它们的差额经放大以后去控制整流桥的输大以后去控制整流桥的输出电压，使系统向消除差额的方向调节，以使实际转速出电压，使系统向消除差额的方向调节，以使实际转速最后等于给定值。最后等于给定值。缺点：缺点：在速度给定发生突变时，整流桥的输出电压变化在速度给定发生突变时，整流桥的输出电压变化很大，可能会引起电机电枢电流剧增，使晶闸管损

6、坏。很大，可能会引起电机电枢电流剧增，使晶闸管损坏。此外，电流的急剧变化也会导致直流电机换向恶化，此外，电流的急剧变化也会导致直流电机换向恶化，并引起电机转矩的剧变，对传动系统产生猛烈的冲击，并引起电机转矩的剧变，对传动系统产生猛烈的冲击，这是不允许的。这是不允许的。( (放大电路和触发电路可以分别参考模拟电路和电力电放大电路和触发电路可以分别参考模拟电路和电力电子变流技术子变流技术) )(3)(3)双闭环调速系统的控制方案双闭环调速系统的控制方案系统中包括两个反馈控制闭环，其内环是电流控制环，系统中包括两个反馈控制闭环，其内环是电流控制环，外环是速度控制环外环是速度控制环电流调节过程：电流调

7、节过程：当电流调节器的给定信号当电流调节器的给定信号un 大于电流反大于电流反馈信号馈信号ufi 时，经过调节器控制整流桥的移相角时，经过调节器控制整流桥的移相角 , ,使整使整流输出电压升高流输出电压升高, ,电枢电流增大；反之，当给定信号小电枢电流增大；反之，当给定信号小于电流反馈信号时，使整流桥输出电压降低，电流减小，于电流反馈信号时，使整流桥输出电压降低，电流减小，力图使电枢电流与电流给定值相等。力图使电枢电流与电流给定值相等。优点：优点：双闭环调速系统连接上的特点是速度调节器的输双闭环调速系统连接上的特点是速度调节器的输出作为电流调节器的给定来控制电动机的电流和转矩。出作为电流调节器的给定来控制电动机的电流和转矩。这样做的好处在于可以根据给定速度与实际速度的差额这样做的好处在于可以根据给定速度与实际速度的差额及时地控制电机的转矩，使在速度差值比较大时电机转及时地控制电机的转矩，使在速度差值比较大时电机转矩大，速度变化快，以便尽快地把电机转速拉向给定值，矩大，速度变化快，以便尽快地把电机转速拉向给定值，实现调速过程的快速