机电传动控制11

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1、第十一章第十一章直流传动控制系统直流传动控制系统本章要求本章要求n机电传动控制系统的组成机电传动控制系统的组成n调速系统的技术指标调速系统的技术指标n直流调速系统的基本原理、各基本环节直流调速系统的基本原理、各基本环节11.1 机电传动控制系统的组成和分类n直流传动控制系统直流传动控制系统 交流传动控制系统交流传动控制系统n断续控制系统断续控制系统 连续控制系统连续控制系统n开环控制系统开环控制系统 闭环控制系统闭环控制系统 机电传动控制系统的分类机电传动控制系统的组成n机电传动控制系统是由电机、电器、电子部件组合而成，通过一定的控制去实现对生产机械的驱动任务。1、开环控制系统开环控制系统 没

2、有反馈 由交流电动机（异步机或同步机）拖动直流发电机G实现变流，由G给需要调速的直流电动机M供电，调节G的励磁电流即可改变其输出电压，从而调节电动机的转速。简称G-M系统 G-M系统图开环控制系统框图：输入量控制器（发电机）（励磁）控制对象（电动机）输出量（转速）n晶闸管晶闸管-电动机调速系统（简称电动机调速系统（简称V-M系统，又称静系统，又称静止的止的Ward-Leonard系统）系统） 图中VT是晶闸管可控整流器。通过调节触发装置GT的控制电压Uc来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压，从而实现平滑调速。 V-M 系统的简单原理图:2、闭环控制系统闭环控制系统 有反馈有反馈带转速负反馈控

3、制的闭环直流调速系统，其原理框图 带转速负反馈的闭环直流调速系统原理框图带转速负反馈的闭环直流调速系统原理框图AMTG+-+-+-UtgUdIdn+-+UnUn U*nUcUPE+-MIdUnUdUctgBR+-闭环控制系统框图：被调量n环节给定环节测量调节环节放大环节执行对象被调扰动比较gU UBRE11.2 机电传动控制系统机电传动控制系统调速方案的选择调速方案的选择一、机械与电气调速方法一、机械与电气调速方法n调速就是在一定的负载下，根据生产工艺的要求，人为地调速就是在一定的负载下，根据生产工艺的要求，人为地改变电动机的转速。改变电动机的转速。n生产机械的速度调节可以用机械方法取得，但机

4、械变速机生产机械的速度调节可以用机械方法取得，但机械变速机构复杂。现代电力拖动中多采用电气调速方法，即对拖动构复杂。现代电力拖动中多采用电气调速方法，即对拖动生产机械的电动机进行速度调节，其优点是可以简化机械生产机械的电动机进行速度调节，其优点是可以简化机械结构，提高生产机械的传动效率，操作简便，调速性能好，结构，提高生产机械的传动效率，操作简便，调速性能好，能实现自动控制等。电动机的速度调节是人为的有意的，能实现自动控制等。电动机的速度调节是人为的有意的，而电动机由于转矩变化沿着某一机械特性的速度变化是电而电动机由于转矩变化沿着某一机械特性的速度变化是电动机自动调节的，两者是有区别的。动机自

5、动调节的，两者是有区别的。二、二、 自动调速系统技术指标自动调速系统技术指标1、静态技术指标n调速范围、静差度、调速平滑性1 1）调速范围）调速范围最大转速最大转速 nmax 与最小转速与最小转速 nmin 之比之比(或最大与最小线速度之比或最大与最小线速度之比)，用用D表示表示式中式中nmax 与与nmin一般都指电机一般都指电机额定负载额定负载时的最高和最低转速；时的最高和最低转速；对于少数负载很轻的机械，也可用实际负载时的最高和最低转速。对于少数负载很轻的机械，也可用实际负载时的最高和最低转速。 minmaxminmaxnnD不同生产机械要求的调速范围不同生产机械要求的调速范围： 生产机

6、械类型生产机械类型调速范围调速范围车床20 120铣床20 30钻床2 12龙门刨床20 40机床的进给机构5 30000轧钢机3 15造纸机10 202 2）静差度（静差率）静差度（静差率）n负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落n n，与理想空载转速，与理想空载转速n0之比，称作之比，称作静差率静差率s即即:或用百分数表示或用百分数表示:静差率静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的。它和机械特性的硬度有关，特性越硬，静差度的。它和机械特性的硬度有关，特性越硬，静差率越小，转速的稳定度就越高

7、。然而静差率与机械率越小，转速的稳定度就越高。然而静差率与机械特性硬度又是有区别的。对于同样硬度的特性，理特性硬度又是有区别的。对于同样硬度的特性，理想空载转速越低时，静差率越大，转速的相对稳定想空载转速越低时，静差率越大，转速的相对稳定度也就越差。度也就越差。 000nnnnnsNN%1000nnsN不同生产机械对静差度的要求不同生产机械对静差度的要求： 生产机械类型生产机械类型静差度静差度 S一般普通设备 50% 50%普通车床 30% 30%龙门刨床 5% 5%冷轧机 2% 2%精度高的造纸机 0.1% 0.1%调速系统中调速范围、静差率和额定速降之间的关系调速系统中调速范围、静差率和额

8、定速降之间的关系：调速范围和静差率这两项指标并不是彼此孤立的，必须同时提才有意义，调速范围和静差率这两项指标并不是彼此孤立的，必须同时提才有意义，调速系统的静差率指标应以调速系统的静差率指标应以最低速时最低速时所能达到的数值为准。所能达到的数值为准。静差率应该是最低速时的静差率，即静差率应该是最低速时的静差率，即NNNnnnnnsminmin0最低转速为：最低转速为：snsnsnnNNN)1 (min而调速范围为：而调速范围为：minminmaxnnnnDN调速系统的调速范围、静差率和额定速降之间所应满足的关系：调速系统的调速范围、静差率和额定速降之间所应满足的关系：)1 (snsnDNN一个

9、调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范围。 3 3）调速的平滑性）调速的平滑性调速的级数愈多则认为调速愈平滑，用平滑系数 j ，即相邻两级转速后线速度之比，来衡量j = 1 时称为无级调速，此时转速连续可调11iiiinnj2、动态技术指标n常用的阶跃响应跟随性能指标有 上升时间、超调量、调节时间上升时间、超调量、调节时间 n2n01nmaxn205. 002. 0n）（tT的过渡过程到系统从21nn1 1）最大超调量）最大超调量%10022maxnnnMP2 2）过渡过程时间）过渡过程时间 T3

10、 3）振荡次数）振荡次数T内被调量在稳定值上下摆动的次数。图中为111.3 晶闸管-电动机直流传动控制系统n晶闸管晶闸管-电动机调速系统（简称电动机调速系统（简称V-M系统）系统） 图中VT是晶闸管可控整流器。通过调节触发装置GT的控制电压Uc来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压，从而实现平滑调速。 V-M 系统的简单原理图:一、速度负反馈有静差调速系统晶闸管晶闸管-直流电动机有静差调速系统原理图直流电动机有静差调速系统原理图带转速负反馈的闭环直流调速系统原理框图带转速负反馈的闭环直流调速系统原理框图AMTG+-+-+-UBRUdIdn+-+UnUUcUPE+-MIdUfUdUkBR+- U

11、g 1、系统的组成及其静特性系统的组成及其静特性 测速发电机测速发电机：与直流电动机：与直流电动机M同轴相连，即两者的速度相同轴相连，即两者的速度相同，测速发电机用来测量电动同，测速发电机用来测量电动机的速度，称检测元件；机的速度，称检测元件； 转换元件转换元件：将测速：将测速发电机的转速转换成发电机的转速转换成电压信号以便与给定电压信号以便与给定电压进行比较。电压进行比较。 给定电位器：给定电位器：调节调节Rg的位置可的位置可改变给定电压改变给定电压Ug的大小的大小 。 放大器：放大器：将外加电将外加电压和反馈信号经转换后压和反馈信号经转换后的电压之差进行放大。的电压之差进行放大。 触发电路