电力拖动和自动控制系统

1、1.3 运动控制系统的转矩控制规律运动控制系统的转矩控制规律 l运动控制系统的基本运动方程式运动控制系统的基本运动方程式mmmmemdtdKDTTdtdJL阻转矩阻尼系数扭转弹性转矩系数转子机械角速度机械转动惯量转子机械转角n忽略阻尼转矩与扭转弹性转矩mmemdtdLTTdtdJ1.3 运动控制系统的转矩控制规律运动控制系统的转矩控制规律 LeTTdtdnGD3752工程单位制n1.3 运动控制系统的转矩控制规律运动控制系统的转矩控制规律 l转矩控制是运动控制的根本转矩控制是运动控制的根本问题问题 要控制转速和转角，唯一的要控制转速和转角，唯一的途径就是控制电动机的电磁转途径就是控制电动机的电

2、磁转矩，使转速变化率按人们期望矩，使转速变化率按人们期望的规律变化。的规律变化。 1.4 生产机械的负载转矩特性生产机械的负载转矩特性l恒转矩负载恒转矩负载l恒功率负载恒功率负载l风机风机 泵类负载泵类负载恒转矩负载恒转矩负载 l负载转矩的大小负载转矩的大小恒定，称作恒转恒定，称作恒转矩负载矩负载a）位能性恒位能性恒转矩负载转矩负载 b) 反抗性恒转反抗性恒转矩负载矩负载图1-3 恒转矩负载LT 常数恒功率负载恒功率负载l负载转矩与转负载转矩与转速成反比，而速成反比，而功率为常数，功率为常数，称作恒功率负称作恒功率负载载图1-4 恒功率转矩负载 mmLLPT常数风机、泵类负载风机、泵类负载 l

3、负载转矩与转速负载转矩与转速的平方成正比，的平方成正比，称作风机、泵类称作风机、泵类负载负载图1-5 风机、泵类负载22mnLT第1篇 直流调速系统n转速闭环直流调速案例智能车调速控制 全国大学生智能汽车大赛是教育部新列入的全国十大赛事之一，是一项以智能车为平台的多学科交叉的创意性科技竞赛，是面向全国大学生的一种具有探索性的工程实践活动。调节直流电动机转速的方法n调节电枢供电电压n改变励磁磁通n改变电枢回路电阻转速控制要求转速控制要求 机械设备对调速系统有不同的生产工艺要求，如n重型机床的进给机构需要在很宽范围内调速n精密机床要求加工精度达到几十微米至几微米n容量几千瓦的初轧机轧辊电动机在不到

4、1s的时间内就得完成从正转到反转n高速造纸机的造纸速度达到1000m/min，要求稳速误差小于0.01%转速控制要求转速控制要求n归纳起来，调速系统转速控制的要求有：（1）调速在一定的最高和最低转速范围内，系统调速是分档（有级）还是平滑（无级）的；（2）稳速以一定的精度在所需转速上稳定运行，在各种干扰下不允许有过大的转速波动；（3）加、减速频繁起、制动的设备要求加、减速尽量快；不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起、制动尽量平稳。性能指标n稳态指标n动态指标n1. 稳态性能指标 以上要求中，前两项称做稳态性能指标，包括两个调速指标，即调速范围和静差率n调速范围DnA. 定义：生产机械要求电动机提供

5、的最高转速nmax和最低转速nmin之比n符号：Dn计算公式： （2-27）minmaxnnD 稳态性能指标稳态性能指标nB. 最高转速nmax 最高转速一般是指电动机额定负载时的最高转速，通常以额定转速nNnmax，但对于很轻的负载，如精密磨床，可用实际负载的最高转速nC. 最低转速nmin 最低转速一般是指电动机额定负载时的最低转速，但对于很轻负载的生产机械，如精密磨床，可用实际负载的最低转速稳态性能指标稳态性能指标稳态性能指标稳态性能指标 静差率sn定义：当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定负载时转速降落nN与理想空载转速n0之比n符号：sn计算公式： （2-28）n衡量系

6、统在负载变化时转速的稳定度0nnsN%1000nnsN图2-14 不同转速下的静差率n静差率与机械特性硬度的关系 n理想空载转速相同时，特性越硬，静差率越小n硬度相同时，空载转速越低，静差率越大。 n静差率的选择n由上可知，在额定速降相同时，则转速越低，静差率越大，若是低速时的静差率满足要求时，则高速时更能满足要求；n设计调速系统时，应以最低速时的静差率为达标依据。n若额定转速降落为nN，通过上面的分析，为使系统安全运行，系统的静差率应是最低速（变压）的静差率： NNNnnnnnsminmin0snsnN1minminminmaxnnnnDNsnsnDNN1（2-30） 调速范围、静差率和额定速降之间的关系n式（230）表明了调速范围D、静差率s和额定速降之间的关系；n对于同一调速系统来说，在nN一定时，若s越小，则D越小，因此调速系统的调速范围是指最低转速时仍能满足静差率的转速可调范围例题例题2-1 n某直流调速系统电动机额定转速为nN=1430r/min，额定速降nN=115r/min， 当要求静差率s30%时，允许多大的调速范围？ 如果要求静差率s 20%，则调速范围是多少？ 如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是多少？ 解解 在要求s 30%时，允许的调速范围为 若要求s 20%，则允许的调速范围只有 若调速范围达到10，则静差率只能是3 . 5)3 .