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1、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程称之为调速。2.什么是调速系统？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备，所以需要根据工艺要求调节其转速。比如：在加工毛坯工件时，为了防止工件表面对刀具的磨损，因此加工时要求电机低速运行。而在对工件进行精加工时，为了要缩短加工时间，提高产品的经济效益，因此此时要求电机高速运行。,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：直流调速易实现 调速性
2、能好,调速范围广,易于平滑调节 直流调速转矩大,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,2.转子（电枢）,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：,Ua:电枢电压Ia:电枢电流Ra:电枢回路的总电阻:励磁磁通Ce: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：,(1)调压调速（恒转矩调速）（额定转速以下调速）晶闸管可控整流直流斩波(2)弱磁调速（恒功率调速）(3)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励电机的机械特性变软，所以在实际
3、应用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,优点：晶闸管整流装置经济、可靠，门极可直接采用电子电路控制，响应速度为毫秒级。缺点（1）由于晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难。（2）当晶闸管导通角很小时，系统的功率因素很低，并产生较大的谐波电流，从而引起电网电压波动殃及同电网中的用电设备，造成“电力公害”。,电枢回路串电阻调速,Ra,电枢回路串电阻调速需在电枢中串入专用电阻，电阻增大则转速下降，因此 n 只能下调。,特点：(1)设备简单，操作方便。,(2)机械特性软，稳定性差。,(3)能量损耗大，只用于小型直流机。,Ra+R,改变磁通调速,保持电枢电
4、压U不变，改变励磁电流If(调Rf)以改变磁通。,Rf If n,采用减少励磁电流(减弱磁通)的方法调速,即,减小磁通，n只能上调。,改变电压调速,特性曲线,改变电压调速的特点:,(1)工作时电压不允许超过UN 所以调速只能向下调。,(2)机械特性较硬，并且电压降低后硬度不变，稳定性好。,四、直流调速系统性能指标1.静差率S 静差率S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稳定程度。,2.调速范围D 电动机在额定负载下进行调速时，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速之比称为调速范围。,式中 nmax 额定负载下的最高转速（即nN）；nmin 额定
5、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。,直流调速系统原理图（单闭环直流调速系统）,触发电路,可控整流电路,速度检测装置,平波电抗,给定电路,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，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
6、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,比较放大,晶闸管整流,给定Ugn,下一步,控制UK,（负载变化）,比较器,上一步,下一步,负载减小，上升加快,比较放大,晶闸管整流,给定Ugn,控制UK,（负载减小，转速加快）,比较器,上一步,下一步,电机转速加快,比较放大,晶闸管整流,给定Ugn,控制UK,（负载减小，转速加快，测速发电机转速加快）,上一步,下一步,测速发电机转速加快,比较放大,晶闸管整流,给定Ugn,控制UK,（负载减小，转速加快，测
7、速发电机转速加快，反馈电压增大）,上一步,下一步,反馈电压增大,比较放大,晶闸管整流,给定Ugn,控制UK,上一步,下一步,比较结果减小,比较放大,晶闸管整流,给定Un,控制Uc,上一步,下一步,输出电压减小,比较放大,晶闸管整流,给定Un,控制Uc,上一步,下一步,电机转速减慢,比较放大,晶闸管整流,给定Un,控制Uc,上一步,exit,上升速度减慢,比较放大,晶闸管整流,给定Un,控制Uc,双闭环直流调速系统,双闭环直流调速系统构成,双闭环有两个闭环：1.速度环（ASR）外环（主环）输入信号：给定信号和转速反馈信号 作用：稳定转速2.电流环（ACR）内环（副环）输入信号：速度调节器输出信号和主电路电流反馈信号 作用：维持系统电流恒定,
