电气传动教学资料-直流电机调速1.pptVIP

郝雯娟 电力电子与电气驱动 南京航空航天大学金城学院自动化系 第14章 直流电动机调速系统 14.1直流电动机的基本电磁关系 电压平衡关系式 稳态 14.1直流电动机的基本电磁关系 转矩平衡式 瞬态 稳态 14.2直流电动机的机械特性 定义 他励直流电动机的机械特性 14.2直流电动机的机械特性 机械特性（固有机械特性） 电枢绕组感应电动势Ea一定正比于气隙磁通Φ和转 速n。那么得到电枢绕组感应电动势公式： 有三种方法调节电动机转速： 1. 调节电枢供电电压U 2. 减弱励磁磁通? 3. 改变电枢回路电阻Ra 1.调压调速 工作条件： 保持励磁 ? = ?N ； 保持电阻 R = Ra 调节过程： 改变电压 UN ? U? U? ?n ?， n0 ? 调速特性： 转速下降，机械特性曲线平行下移。 2. 调阻调速 工作条件： 保持励磁 ? = ?N ； 保持电压 U =UN ； 调节过程： 增加电阻 Ra ? R? R ? ?n ?，n0不变； 调速特性： 转速下降，机械特性曲线变软。 3. 调磁调速 工作条件： 保持电压 U =UN ； 保持电阻 R = Ra ； 调节过程： 减小励磁 ?N ? ?? ? ? ? n ?， n0 ? 调速特性： 转速上升，机械特性曲线变软。 三种调速方法的性能与比较 改变电阻只能有级调速； 减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大， 在基速以上作小范围的弱磁升速。 调压调速能在较大的范围内无级平滑调速。 电动机状态（包括正转和反转）：n与Tem方向相同，电能转化为机械能，机械特性位于Ⅰ、Ⅲ象限 制动状态：n与Tem方向相反，机械能转化为电能，（回馈电网或热能损耗）机械特性位于Ⅱ、Ⅳ象限 14.5 闭环控制的直流调速系统 根据前面分析，调压调速是直流调速系统的主要方法，而调节电枢电压需要有专门向电动机供电的可控直流电源。 常用的可控直流电源有以下三种 1.旋转变流机组——用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。 2.静止式可控整流器——用静止式的可控整流器，以获得可调的直流电压。 3.直流斩波器或脉宽调制变换器——用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，以产生可变的平均电压。 1. 旋转变流机组 2. 静止式可控整流器 V-M系统调速原理 晶闸管-电动机调速系统（简称V-M系统，又称静止的Ward-Leonard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Ud ，从而实现平滑调速。 3. 直流斩波器或脉宽调制变换器（PWM系统） 调速原理：Ud=DUs，占空比D=ton/T，可在0~1之间调节，所以直流电动机电枢的平均电压可在0~Us之间调节，实现电动机从0到最高转速之间的调速要求。 小 结 三种可控直流电源，V-M系统在上世纪60~70年代得到广泛应用，目前主要用于大容量系统。 直流PWM调速系统作为一种新技术，发展迅速，应用日益广泛，特别在中、小容量的系统中，已取代V-M系统成为主要的直流调速方式。 14.6.1 转速控制的要求和调速指标 任何一台需要控制转速的设备，其生产工艺对调速性能都有一定的要求。 归纳起来，对于调速系统的转速控制要求有以下三个方面： 1. 控制要求 （1）调速——在一定的最高转速和最低转速范围内，分档地或 平滑地调节转速； （2）稳速——以一定的精度在所需转速上稳定运行，在各种干扰下不允许有过大的转速波动，以确保产品质量； （3）加、减速——频繁起、制动的设备要求加、减速尽量快，以提高生产率；不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起，制动尽量平稳。 2. 调速指标 调速范围： 生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，用字母 D 表示，即 静差率：当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落 ?nN ，与理想空载转速 n0 之比，称作静差率 s ，即 静差率用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度。 机械特性越硬，静差率就越小，转速的稳定度越高。 调速范围和静差率两个指标合称调速系统的稳态性能指标 4. 调速范围、静差率和额定速降之间的关系 设：电机额定转速nN为最高转速，转速降落为?nN，则按照上面分析的结果，该系统的静差率应该是最低速时的静差率，即 而调速范围为 上式表示调压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。对于同一个调