运动控制系统安装与调试（第2版）课件 2.2.5 直流电机的调速性能指标 b2

运动控制系统安装与调试主讲：南工机电教学团队高等教育出版社2.2.5直流电机的调速性能指标静态指标-静差率1

衡量调速系统的性能优劣，有稳态指标、动态指标和抗扰性指标额定转速降△nN与理想空载转速的比值称为转差率。在静态时即为静态转差率,简称静差率,亦用s表示。习惯上我们把机械特性下倾的斜率大小称为机械特性的硬度。斜率越大，硬度越小，反之称为越硬。静差率除与机械特性的硬度有关外，还与理想空载转速有关。定义静差率的意义在于，在需要大范围调节转速时，在转速的低端用来衡量由于负载的稳态变化引起的转速波动量占额定理想空载转速的比值有多大。2.2.5直流电机的调速性能指标静态指标-调速范围2指在能满足一定的调速性能指标的条件下，额定负载时，调速系统所能稳定运行的最高转速nmax和最低转速nmin的比值。也叫调速深度。当只对调速系统的静态指标提出要求时，可将D定义为：保证静差率不大于smax时，调速系统所能够稳定运行的最高转速nmax和最低转速nmin的比值。对调速系统的性能指标有不同要求时（包括静态指标、动态指标、抗扰指标等），同一系统的调速范围也会有所不同。2.2.5直流电机的调速性能指标静差率、调速范围及额定转速降之间关系3若限定系统的最大静差率为smax，当△nN一定时，smax总是发生在最低速时，如式2.17所示由2.17式中解出nmin，并代入式2.16，得式2.18：上式表明调速范围D与容许的最大静差率smax近似成正比，与额定负载时的转速降△nN成反比。显然增大调速范围的最直接有效的办法是减小△nN，即增大机械特性的硬度。2.2.5直流电机的调速性能指标静态指标-调速的平滑性4在一定的调速范围内，调速的级数越多，调速越平滑。相邻两级转速之比为平滑系数。如式2.19所示。2.2.5直流电机的调速性能指标例2-2：某调速系统的额定转速nN=1000r/min，在额定负载时的额定转速降为△nN=84r/min。从额定转速向下采用降低电枢电压调速。要求当生产工艺要求的静差率为s≤smax=0.3时，试计算此系统的调速范围D。解（1）额定转速即为最高转速，即nmax=nN=1000r/min，

（2）由式得：（3）计算得2.2.5直流电机的调速性能指标例2-3：某电源—电动机直流调速系统，已知电机的额定转速为n=1000r/min，额定电流IN=30.5A，主回路电阻R=0.18Ω，CeΦN=0.2，若要求电动机调速范围D=20，sn<5%，则该调速系统是否能满足要求？解（1）额定转速即为最高转速，即nmax=nN=1000r/min

（2）由式得：（3）计算得（4）设系统电流连续（5）计算得结论：这样的电源——电动机所组成的开环调速系统，是没有能力完成其调速指标的。要把额定负载下的转速降从开环系统中的27.5r/min降低。2.2.5直流电机的调速性能指标动态指标5调速系统在动态控制的过渡过程中所表现出来的性能指标。是研究线性系统在零初始条件和单位阶跃信号输入下的响应过程曲线超调量：响应曲线第一次越过静态值达到峰值点时，越过部分的幅度与静态值之比，记为

；调节时间：响应曲线最后进入偏离静态值的误差为

5％（或2％）的范围

并且不再越出这个范围的时间，记为ts；振荡次数：响应曲线在ts之前在静态值上下振荡的次数；延迟时间：响应曲线首次达到静态值的一半所需的时间，记为td；上升时间：响应曲线首次从静态值的10％过渡到90％所需的时间，记

为tr；2.2.5直流电机的调速性能指标峰值时间：响应曲线第一次达到峰值点的时间，记为tp。系统动态特性可归结为：（1）响应的快速性，由上升时间和峰值时间表示；（2）对所期望响应的逼近性，由超调量和调节时间表示。tr和

往往是相互矛盾的，上升时间过小，就使超调量增大。ts是一个折衷，它表征了调速系