非獨立控制勵磁的調(diào)速系統(tǒng)的研究畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-09-30 20:57 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 占有整個電 力拖動容量的 80%的不變速拖動系統(tǒng)都是采用的交流電動機，而只占20%的高控制性能可調(diào)速的電力拖動系統(tǒng)采用的是直流電動機。這幾乎已經(jīng)成為一種舉世公認(rèn)的格局。交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速方案雖然早已有多種發(fā)明并得到了實際應(yīng)用，但由于其調(diào)速性能始終無法與直流調(diào)速系統(tǒng)相匹配，所以一直沒有在高控制性能的調(diào)速中得以使用。 但近年來，隨著電子工 業(yè)與技術(shù)的發(fā)展，高性的交流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用范圍逐擴大并大有取代直流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展趨勢。但作為一個延用了近百年的調(diào)速系統(tǒng)，了解其基本的工作原理，并加深對自動控制原理的理解這是十分有意義的 。 第二章 弱磁控制的直流電機的特性 弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng) 弱磁調(diào) 速的概念 在直流電機理論中，改變直流電機轉(zhuǎn)速的方法，有改變電樞電壓調(diào)速，還有就是減小勵磁電流、減弱主極磁通 Φ 調(diào)速； 在直流電機機械特性里，經(jīng)常提到弱磁飛車事故，就是當(dāng)勵磁電流為零時，即主極磁通 Φ 弱磁時，電機的轉(zhuǎn)速會非常高，出現(xiàn)不可 控的局面； 在變頻器對異步電機的調(diào)速中，當(dāng)變頻器的輸出頻率高于電 機額定頻率時，電機鐵芯磁通 Φ 開始減弱，電機轉(zhuǎn)速高于額定轉(zhuǎn)速，此時我們稱電機進入弱磁調(diào)速 。 “電機空載運行，弱磁區(qū)的電流比低速的還小 ” 電機空載時，電流主要是勵磁電流，也有要克服轉(zhuǎn)子空轉(zhuǎn)時的摩擦阻力做功的轉(zhuǎn)矩電流； 當(dāng)電源頻率 f 升高時，同步轉(zhuǎn)速升高，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差率 S 增大，轉(zhuǎn)子電流增大，轉(zhuǎn)矩增大加速； 當(dāng)電源頻率 f 升高時，同步轉(zhuǎn)速升高，定子繞組端電壓不變，根據(jù)電勢平衡方程式，磁通 Φ 減弱； 2 和 3 都說明電流增大，才有轉(zhuǎn)矩增 大加速； 由 于電機低速空轉(zhuǎn)與高速空轉(zhuǎn)相比，高速運轉(zhuǎn)所需的轉(zhuǎn)矩要大，電流要大 。 直流電機弱磁調(diào)速系統(tǒng)原理圖（如圖圖 1 所示） 圖 他勵直流電動機的機械特性 他勵 直流電動機的機械特性是指電動機在電樞電壓、勵磁電流、電樞回路電阻為恒值的條件下，即電動機處于穩(wěn)態(tài)運行時，電動機的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系： )f(Tn em? 。 由電機的電路原理圖可得機械特性的表達式： 實際空載轉(zhuǎn)速 02Tee0 TΦCC RΦC Un ??? ， 直流電機的機械特性如圖圖 2 所示。 當(dāng) aNN RR,ΦΦ,UU ??? 時的機械特性稱為固有機械特性： 圖 由于電樞電阻很小，特性曲線斜率很小，所以固有機械特性是硬特性。減弱勵磁磁通時的人為特性 ： 039。n0nNnnemT0T2 eme e T0 e mURnTC Φ CC Φn β T????2aN eme e TRUnTC Φ CC Φ??NT2aN eme N e T NRUnTC Φ CC Φ?? 保持 Na UU,RR ?? 不變，只改變勵磁回路 磁通時 的人為特性： 如圖圖3 所示。 圖 3 .直流電機在變磁通后的人為特性 弱磁升速： 減弱磁通后，理想空載轉(zhuǎn)速上升 , 曲線的斜率值增大 。如圖 圖 4 所示， 磁場越弱，轉(zhuǎn)速越高。因此電機運行時勵磁回路不能開路 。 圖 電動機的起動是指電動機接通電源后，由靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運行狀態(tài)的過程。起動瞬間，起動轉(zhuǎn)矩和起動電流分別為 ： st T stNstaTCΦIUI R?? 起動時由于轉(zhuǎn)速為零，電樞電動勢為零，而且電樞電阻很小，所以起動電流將達很大值。過大的起動電流將引起電網(wǎng)電壓下降、影響電網(wǎng)上其它用戶的正常用電、使電動機的換向惡化；同時過大的沖擊轉(zhuǎn)矩會損壞電樞繞組和傳動機構(gòu)。一般直流電動機不允許直接起動 。 為了限制起動電流，他勵直流電動機通常采用電樞回路串電阻或降低電樞電壓起動。 評價調(diào)速的指標(biāo) A． 調(diào)速范圍 ： m inm a x nnD ? B． 靜差率（相對穩(wěn)定性） 靜差率 指負(fù)載變化時，轉(zhuǎn)速變化的程度，轉(zhuǎn)速變化小，穩(wěn)定性好。 %100nΔn%100n nn%δ0N0N0 ????? δ %越小，相對穩(wěn)定性越好；δ %與機械特性硬度和 n0有關(guān)。 δ)(1ΔnδnΔnδΔnnΔnnnnnDNm a xNNm a xNm i n0m a xm i nm a x??????? D與δ %相互制約 :δ越小 ,D越小 ,相對穩(wěn)定性越好 。在保證一定的δ指標(biāo)的前提下 ,要擴大 D,須減少Δ n,即提高機械特性的硬度。 C． 調(diào)速的平滑性 在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級數(shù)越多，調(diào)速越平滑。相鄰兩級轉(zhuǎn)速之比，為平滑系數(shù) ? 越接近 1，平滑性越好，當(dāng) 1?? 時，稱為無級調(diào)速，即轉(zhuǎn)速可以連續(xù)調(diào)節(jié)。調(diào)速不連續(xù)時，級數(shù)有限，稱為有級調(diào)速。 第三章 非獨立控制勵磁的調(diào)速系統(tǒng) 弱磁與電樞電壓控制的結(jié)合 在實際的調(diào)速系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)他勵電動機的轉(zhuǎn)速， 除了調(diào)節(jié)勵磁磁通外，還可以調(diào)節(jié)電樞電壓，調(diào)節(jié)電樞電壓只能從額定轉(zhuǎn)速往下調(diào)，實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。在保持電樞電壓為額定電壓的情況下，減弱磁通 只能從額定轉(zhuǎn)速向上調(diào)，實現(xiàn)恒功率調(diào)速。由于弱磁調(diào)速的允許范圍有限，當(dāng)負(fù)載要求調(diào)速范圍較寬時，通常采用調(diào)壓和弱磁聯(lián)合調(diào)速方案。 非獨立控制勵磁的調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 針對于他勵直流電機的調(diào)速結(jié)構(gòu)，考慮到將調(diào)壓和弱磁結(jié)合，實現(xiàn)非獨立控制勵磁的調(diào)速系統(tǒng) 。 設(shè)計思路 非獨立控制勵磁的調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)壓和弱磁是用一個電位計來控制的，其電樞回路和勵磁回路 是通過反電勢調(diào)節(jié)器 ET 連接在一起的。勵磁控制回路采用兩個調(diào)節(jié)器，按照串級連接方式分別構(gòu)成反電勢調(diào)節(jié)環(huán)和激磁磁通調(diào)節(jié)環(huán)。激磁磁通調(diào)節(jié)環(huán)是內(nèi)環(huán)，反電勢調(diào)節(jié)環(huán)是外環(huán)。 為了實現(xiàn)反電勢和激磁磁通的無靜差調(diào)節(jié)，所以兩個調(diào)節(jié)器均采用 PI 調(diào)節(jié)器。 本次設(shè)計的系統(tǒng)框圖 如圖圖 5 所示。 9 0速度給定電位器U g n電勢給定電位器U f n
試題試卷相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1