机电传动控制直流传动控制系统

机电传动控制直流传动控制系统第1页，课件共28页，创作于2023年2月2.自动控制系统的分类

(1)按采用不同的反馈方式，可分为转速负反馈、电势负反馈、电压负反馈及电流正反馈(2)按自动调节系统的复杂程度，可分为单环自动调节系统和多环自动调节系统(3)按系统稳态时被调量与给定量有无差别，可分为有静差调节系统和无静差调节系统(4)按给定量变化的规律，可分为定值调节系统、程序控制系统和随动系统(5)按调节动作与时间的关系，可分为断续控制系统和连续控制系统，或无级调速和有级调速。(6)按系统中所包含的元件特性，可分为线性控制系统和非线性控制系统（7）按电机调速特性分，可分为恒转矩调速和恒功率调速第2页，课件共28页，创作于2023年2月二、调速系统主要性能指标

调速系统的调速技术指标静态指标动态指标1.静态技术指标1）静差度S：

静差度表示出生产机械运行时转速稳定的程度。

速度稳定性指标

当负载变化时，生产机械转速的变化要能维持在一定范围之内，即要求静差度S小于一定数值。普通设备普通车床龙门刨床冷轧机热轧机造纸机S≤50%S≤30%S≤5%S≤2%0.2%~0.5%S≤0.1%第3页，课件共28页，创作于2023年2月

2）调速范围D

在额定负载下，允许的最高转速和在保证生产机械对转速变化率要求的前提下所能达到的最低转速之比称为调速范围。车床龙门刨床钻床铣床轧钢机造纸机进给机械20～12020～402～1220～303～1510～205～30000

3）D、ΔnN和S2的关系第4页，课件共28页，创作于2023年2月电动机的机械特性愈硬，则静差度愈小，转速的相对稳定性就愈高;在一个调速系统中，如果在最低转速运行时能满足静差度的要求，则在其他转速时必能满足要求。因此，设计时要求的静差度指低速时的静差度S2。第5页，课件共28页，创作于2023年2月2.动态技术指标从一种稳定速度变化到另一种稳定速度运转所经过的一段过渡过程，称为动态过程。1）.最大超调量：反映系统的相对稳定性超调量太大，达不到生产工艺上的要求；超调量太小，会使过渡过程过于缓慢，不利于生产率的提高范围：第6页，课件共28页，创作于2023年2月2）.上升时间tr：反映动态响应的快速性

4）.振荡次数N：在过渡过程内，被调量N在其稳定值上下摆动的次数系统超调量过渡过程时间T振荡次数性能10长无不好2大长多不好3小短中好

3）.过渡过程时间ts：衡量系统整个调节过程的快慢第7页，课件共28页，创作于2023年2月例5.1有一生产机械要求调速范围D=5，静差率≤5％，电动机额定数据为10KW，220V，55A，1000r/min，电枢回路总电阻R=1Ω，KeΦ

=0.1925V.r/min，问开环系统能否满足要求？第8页，课件共28页，创作于2023年2月三、根据生产机械的负载性质来选择电动机的调速方式1.生产机械的负载特性第9页，课件共28页，创作于2023年2月2．电动机调速过程中的负载能力在调速过程中应保持电枢电流Ia为额定值IN，在不同转速下电动机轴上输出的转矩和功率就是电动机所能允许长期输出的最大转矩和最大功率，亦即电动机调速过程中的负载能力。3．电动机的调速性质与生产机械的负载特性的配合负载为恒转矩型的生产机械应尽可能选用恒转矩性质的调速方式，且电动机的额定转矩T应等于或略大于负载转矩TL；负载为恒功率型的生产机械应尽可能选用恒功率性质的调速方式，且电动机的额定功率PN应等于或略大于生产机械的静负载功率PL。第10页，课件共28页，创作于2023年2月5.2晶闸管－电动机直流传动控制系统按结构的不同：单闭环直流调速系统双闭环直流调速系统可逆系统一、单闭环直流调速系统1.有静差转速负反馈调速系统1)基本组成按静态误差的不同：无静差直流调速系统有静差直流调速系统任务：调节速度；扩大调速范围，减小静态误差。分类：第11页，课件共28页，创作于2023年2月测速反馈回路速度给定放大器触发回路可控整流回路

电枢回路励磁回路+-第12页，课件共28页，创作于2023年2月晶闸管的工作原理第13页，课件共28页，创作于2023年2月带电阻性负载的单相可控整流电路第14页，课件共28页，创作于2023年2月2)静特性分析

2）静特性：电动机的转速与负载电流之间的大小关系。(1)各环节输入输出的关系电动机电路

可控硅和触发电路

放大器电路

反馈电路

第15页，课件共28页，创作于2023年2月(2)分析与结论理想空载转速

转速降

设

调速范围在最大运行转速和低速时最大允许静差度不变的情况下，第16页，课件共28页，创作于2023年2月3)工作原理

(1)调速（Uf不变，改变Ug的大小）

改变Ug的大小可改变电动机的转速，这种状态称为调速。(2)稳速（Ug不变、负载变化使Uf变化)

当负载发生变化使速度发生变化后，系统通过反馈能维持速度基本不变，这种状态称为稳速。

该系统主要靠偏差电压△U进行调节、工作，若△U=0则Ud=0，则电机就不能工作。另，为了使偏差电压△U足够小（如速度有微小波动）时，也能获得足够大的控制电压Ud，要求K足够大。这种具有比例调节器的闭环系统叫做有静差调速系统。第17页，课件共28页，创作于2023年2月4）调速过程中特性（工作点）变化：当:TL→TL1→N↓→△U↑→Ud↑→Ud1或：TL→TL2→N↑→△U↓→Ud↓→Ud2

因此:当系统闭环后，稳定工作点在A-B-C线上移动，特性曲线较硬；若无闭环，当TL变化时，Ud不变，工作点在一条Ud上移动。第18页，课件共28页，创作于2023年2月结论：由于放大倍数K不可能为无穷大，即静态速降不可能为0，因此，上述系统只能维持速度基本不变。这种维持被调量（转速）近于恒值不变，但又具有偏差的反馈控制系统通常称为有差调节系统（即有差调速系统）。采用转速负反馈调速系统能克服扰动作用（如负载的变化、电动机励磁的变化、晶闸管交流电源电压的变化等）对电动机转速的影响。提高系统的开环放大倍数K是减小静态转速降落、扩大调速范围的有效措施。系统的放大倍数K越大，准确度就越高，静差度就越小，调速范围就越大。但是放大倍数也不能过分增大，否则系统容易产生不稳定现象。第19页，课件共28页，创作于2023年2月2.无静差转速负反馈调速系统1）比例积分（PI）调节器比例调节器其输入输出之间的关系如下：

积分调节器其输入输出之间的关系如下：第20页，课件共28页，创作于2023年2月比例积分调节器第21页，课件共28页，创作于2023年2月2）采用PI调节器的无静差调速系统

第22页，课件共28页，创作于2023年2月3）动态调节过程第23页，课件共28页，创作于2023年2月二、双闭环直流调速系统1.转速、电流双闭环调速系统的组成启动时电动机电压启动结束时电压Idt1t2IamIa0启动时的电压波形tIa,n,UdUdn(Iam-Ia)R∑IamR∑IaIamt理想的启动波形第24页，课件共28页，创作于2023年2月2.转速、电流双闭环调速系统的分析1)静态分析MACRASRUK-Ugi+Ufi-Ufn△UnBR+Ugn△UiαUdIaLTA第25页，课件共28页，创作于2023年2月2.转速、电流双闭环调速系统的分析2)系统分析IaILnngIamttt1t2t3t4第26页，课件共28页，创作于2023年2月三、正反转控制1.利用接触器的可逆线路2.可控硅切换线路MUdIa(Ia)VT1VT3VT2VT4+-AB～MUdIa(Ia)KM1KM2KM2KM1+-AB～第27页，课件共28页，创作于2023年2月5．5有一直流调速系统，其高速时的理想空载转速n01=1480r／min，低速时的理想空载转速n02=157r／min，额定负载时的转速降△nN＝10r／min。试画出该系统的静特性(即电动机的机械特性)，求出调速范围和静差度．5．11某一有静差调速系统的速度调节范围为75r／min—1500r／min，要求静差度