课题 晶闸管一直流电动机调速系统.docVIP

晶闸管一直流电动机调速系统 一、概述 现代工业生产中，在不同的场合下要求生产机械采用不同的速度进行工作，以保证生产机械的合理运行，并提高产品质量。改变生产机械的工作速度就是调速，如金属切削机械在进行加工时，为提高工件的表面光洁度二需要提高切削速度；龙门刨床在胞胎返回时不进行切削的空行程，故返回速度应尽量加快，以提高工作效率；对鼓风机和泵类负载，用调节转速来调节流量（或风量）地方法，比通过阀门（或风门）调节的方法要节能。可见，调速在各行各业生产机械的运行中，具有重要的意义。 调速的方法主要有两种：一是采用机械方法进行调整；二是采用电气方法进行调整。机械调整是人为地改变机械传动装置的传动比来达到调整的目的，而电气调速则是通过改变电动机的机械特性来达到调速的目的。相比而言，采用电气方法对生产机械进行调速具有许多优点，如可以简化机械的结构、提高生产机械的工作效率、操作简便等，尤其是电气调速易于实现对生产机械的自动控制。因此，在现代生产机械中，广泛采用电气方法进行调速，组成自动调速系统。 调速系统有直流调速系统和交流调速系统两大类。鉴于直流调速系统，特别是晶闸管一直流电动机调速系统，在现代生产中获得了广泛的应用。 二、开环与闭环调速系统 调速系统有各种各样的形式，从信号传递的路径来看，可归纳为两种，即开环调速系统和闭环调速系统。 开环调速系统 晶闸管一电动机开环调速系统的电路如图4一1所示。由图中可以看出，若要改变电动机的转速n，只要改变电位器Rg的滑动触头，使放大器的给定电压Ug相应变化，从而改变晶闸管触发电路的控制角和整流器的输出电压Ua，使直流电动机有不同的转速n。这种调速系统有如下特点： 电动机的转速n 对(被控制量，简称被控量)受从电位器Rg 上取得电压Ug（控制量）的控制。 转速n对控制量Ug的控制作用没有影响，即没有反馈作用。 我们把这种控制量决定被控量，而被控量对控制量不能反施任何影响的调速系统称为开环调速系统。 为了清楚地表明系统中各环节的关系，常用方框图来表示系统。其中，方框表示环节；箭头表示信号的传递方向；进入方框的箭头表示输入信号（又称输出量）。把各个方框按信号的流向依次连接起来，就是整个系统的方框图。晶闸管一电动机开环调速系统的方框图如图4-2所示。从图中可以看出，作用信号是单方向传递的，没有反馈环节，这是开环调速系统的显著特征。 开环调速系统给定一个输入电压Ug ，就对应一个转速n ，改变Ug 就能调节转速n 。但由于输入不受输出的影响，所以不能根据实际的输出量来随时修正输入量。输出量易受干扰而变化，控制精度不高。 闭环调速系统 在机械加工中，对于那些要求恒速运转的生产机械，无论负载如何变化，生产机械的运转速度都不应便或变化很小，采用开环调速系统无法做到这点。开环调速系统控制精度不高的重要原因是不能根据实际的输出量来随时修正输入量，因而输出量易受干扰因素的影响而变化。如果有一种手段，能根据输出量的变化来随时修正输入量，就可大大提高系统精度。根据输出信号的变化来影响输入信号，这就构成了反馈，具有反馈的调速系统称为闭环调速系统（又称反馈调速系统），它能将输出信号的部分或全部反馈到输入端，使输出量对控制过程能产生直接影响。 闭环调速系统电路如图4-3所示。图中，系统的给定输入电压Ug 仍由电位器Rg 来调节，用测速发电机TG作为转速检测元件。工作中测速发电机的电枢电压与转速成正比，并将测速发电机电枢电压的一部分Uf反馈到系统的输入端，与给定电压Ug 进行比较，以其差值ΔU=Ug-Uf 来控制放大器，从而达到控制电动机转速的目的。由于反馈信号Uf 与被控对象的转速n 成正比，所以把此系统称为转速负反馈闭环调速系统。 该系统的调速过程如下： 假设电动机在正常情况下稳定运行，转速为 。当系统受到外界干扰，例如电动机负载转矩发生变化，系统就能自动进行调速，调速过程如下所述。为分析问题方便，用“↑”表示升高或增大，用“↓”表示降低或减小。下面以负载增大为例加以说明； 由此可见，闭环调速系统能将转速的变化限制在很小范围内。需要强调指出的是，这种闭环调速系统只能减少转速偏差，但不能使负载增加后的转速n 达到原来的转速n1 。 假设n 已回升到 n1，则Uf.△U.Ua 也必定恢复到原来的值。在负载转矩增加和电枢电流 Ia增加的前提下，电动机转速不可能保持在n1上，而必然重新下降，电动机的转速肯定偏离其预定值（n＜n1）, 偏差信号△U 也始终存在并有所变化。系统对电动机转速的自动调节正是基于这个偏差基础上，所以又称它为有静差调速系统。 闭环调速系统的方框图如图4-4所示。图中，“⊕”是比较环节，将输入信号与反馈信号在该处相叠加；“-”表示负反馈，此时△U＝Ug-Uf 由图4-