直流调速系统概述

1、直流调速系统概述直流调速系统概述概述1.什么是调速？ 将调节电动机转速，以适应生产要求的过将调节电动机转速，以适应生产要求的过程称之为调速。程称之为调速。2.什么是调速系统？什么是调速系统？ 用于完成调速这一功能的自动控制系统就用于完成调速这一功能的自动控制系统就被称为是调速系统。被称为是调速系统。 电动机是用来拖动某种生产机械的动力设电动机是用来拖动某种生产机械的动力设备，所以需要根据工艺要求调节其转速。备，所以需要根据工艺要求调节其转速。 比如：在加工比如：在加工毛坯工件毛坯工件时，为了防止工件时，为了防止工件表面对刀具的磨损，因此加工时要求电机表面对刀具的磨损，因此加工时要求电机低低速运

2、行。速运行。 而在对工件进行而在对工件进行精加工精加工时，为了要缩短加时，为了要缩短加工时间，提高产品的经济效益，因此此时要工时间，提高产品的经济效益，因此此时要求电机求电机高速运行高速运行。3.为什么要调速？4.两大调速系统（1）交流调速（变频调速） 特点：交流电机结构简单，维护方便，造价低 应用：主要应用在调速精度要求不高的场合（2）直流调速 特点： 5.直流调速应用（1）无缝钢管生产 （2）造纸机（3）纺织机直流电机一、直流电机结构直流电机主要由定子和转子两大部分构成。1.定子主磁极主磁极：产生主磁场：产生主磁场 ，由铁心和励磁绕组构成，由铁心和励磁绕组构成换向磁极换向磁极：改善换向。：

3、改善换向。电刷装置电刷装置：把直流电压和直流电流引入：把直流电压和直流电流引入 机座和端盖机座和端盖：起支撑和固定作用。：起支撑和固定作用。定子定子2.转子（电枢）转子（电枢）转子转子电枢铁心电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组。：主磁路的一部分，放置电枢绕组。电枢绕组电枢绕组：是电路部分。：是电路部分。换向器换向器：实现：实现直流与交流的互换直流与交流的互换转轴转轴轴承轴承按励磁方式分二、直流电机分类三、直流调速方案1.直流电动机的转速公式：直流电动机的转速公式：aaaeUI RnCUa:电枢电压电枢电压Ia:电枢电流电枢电流Ra:电枢回路的总电阻电枢回路的总电阻:励磁磁通励磁磁通Ce:由

4、电机结构决定的电动势系数由电机结构决定的电动势系数2.直流电动机的调速方式有三种：直流电动机的调速方式有三种：(1)调压调速（恒转矩调速）（额定转速以下调速）调压调速（恒转矩调速）（额定转速以下调速）晶闸管可控整流晶闸管可控整流直流斩波直流斩波(2)弱磁调速（恒功率调速）弱磁调速（恒功率调速）(3)电枢回路串电阻调速电枢回路串电阻调速由于串电阻调速和弱磁调速都会使直流他由于串电阻调速和弱磁调速都会使直流他励电机的励电机的机械特性变软机械特性变软，所以在实际应用，所以在实际应用中通常采用的是变电压调速。中通常采用的是变电压调速。 晶闸管整流电路实现调压调速特点Rann0T特点：特点：(1) 设备

5、简单，操作方便。设备简单，操作方便。(2)机械特性软，稳定性差。机械特性软，稳定性差。(3)能量损耗大，只用于小型直流机。能量损耗大，只用于小型直流机。Ra + R 保持电枢电压保持电枢电压U不变，改变励磁电流不变，改变励磁电流If (调调Rf)以以改变磁通改变磁通 。0n 0n0nTnO 改变电压调速改变电压调速n0n0Tcn0nT0(1)工作时电压不允许超过工作时电压不允许超过 所以调速只能向下调所以调速只能向下调。(2)机械特性较硬，并且电压机械特性较硬，并且电压降低后硬度不变，稳定性好。降低后硬度不变，稳定性好。四、直流调速系统性能指标四、直流调速系统性能指标1.静差率静差率S 静差率

6、静差率S是指空载转速与额定负载转速之差是指空载转速与额定负载转速之差与理想空载转速的比值，它反映了电动机转速与理想空载转速的比值，它反映了电动机转速稳定程度。稳定程度。 %100000nnnnnsN2.调速范围调速范围D 电动机在电动机在额定负载额定负载下进行调速时，在满足静差下进行调速时，在满足静差率要求的前提下，所能达到的最高转速与最低转率要求的前提下，所能达到的最高转速与最低转速之比称为调速范围。速之比称为调速范围。minmaxnnD 式中 nmax 额定负载下的最高转速（即nN）； nmin 额定负载下的最低转速； 3.调速平滑性一定范围内调速级数越多，平滑性越好。一定范围内调速级数越

7、多，平滑性越好。直流调速系统原理图直流调速系统原理图（单闭环直流调速系统）（单闭环直流调速系统）RP2RP1RP3R1R2RfMUgnUc+Ufn Un+-UdId3_+A1LdTGUn触发触发电路电路可控整可控整流电路流电路速度检速度检测装置测装置调节器调节器平波平波电抗电抗给定给定电路电路直流调速系统各部分作用1.给定电路：调节给定电压值，实现调速。2.调节器：通过输入给定电压和转速反馈信号，产生控制信 号，控制触发电路的触发脉冲产生时间。3.触发电路：产生触发脉冲控制晶闸管的导通。4.晶闸管整流电路：产生可变的直流电压实现直流电动机的 调速。5.速度检测装置：将转速信号反馈至调节器输入端

8、，使直流调速系统构成闭环系统。（测速发电机、旋转编码器） 以负载增大为例，闭环调速系统的自动调节过程如下：当电动机的转速n由于某种原因（例如机械负载转矩TL增加）而下降时，转速负反馈环节将进行自动调节，其调节过程如下： TLn Ufn U=Ugn-Ufn Uk 触发脉冲前移Ud n转速负反馈闭环直流调速系统转速负反馈闭环直流调速系统比较放大晶闸管整流给定给定Ugn下一步控制控制UK（ 负载变化负载变化）比较器上一步负载减小，上升加快比较放大晶闸管整流给定给定Ugn控制控制UK（负载减小，转速加快）（负载减小，转速加快）比较器上一步电机转速加快比较放大晶闸管整流给定给定Ugn控制控制UK（负载减小，转速加快，测速发电机转速加快）负载减小，转速加快，测速发电机转速加快）上一步测速发电机转速加快比较放大晶闸管整流给定给定Ugn控制控制UK（负载减小，转速加快，测速发电机转速加快，反馈电压增大）负载减小，转速加快，测速发电机转速加快，反馈电压增大）上一步反馈电压增大比较放大晶闸管整流给定给定Ugn控制控制UK上一步比较结果减小比较放大晶闸管整流给定给定Un控制控制Uc上一步输出电压减小比较放大晶闸管整流给定给定Un控制控制Uc上一步电机转速减慢比较放大晶闸管整流给定给定Un控制控制Uc上一步上升速度减慢比较放大晶闸管整流给定给定Un控制控制Uc双