自動(dòng)控制系統(tǒng)第五章(編輯修改稿)
2025-06-18 07:49 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 4所示，圖中， UsN表示額定定子電壓。 ? 異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性 Te O n n0 Temax sm TL UsN A B C F D E 風(fēng)機(jī)類負(fù)載特性 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性 圖 54 異步電動(dòng)機(jī) 不同電壓下的機(jī)械特性 ?最大轉(zhuǎn)矩公式 將式 （ 53） 對(duì) s求導(dǎo) ， 并令 dTe/ds=0， 可求出對(duì)應(yīng)于最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的靜差率和最大轉(zhuǎn)矩 （ 54） （ 55） 239。rs212s39。rm)( ll LLRRs????? ?239。 rs212ss12spma xe)(23ll LLRRUnT?????? 由圖 54可見(jiàn)，帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載工作時(shí)，普通籠型異步電機(jī)變電壓時(shí)的穩(wěn)定工作點(diǎn)為 A、 B、 C，轉(zhuǎn)差率 s 的變化范圍不超過(guò) 0 ~ sm ，調(diào)速范圍有限。如果帶風(fēng)機(jī)類負(fù)載運(yùn)行，則工作點(diǎn)為 D、 E、 F，調(diào)速范圍可以大一些。 為了能在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下擴(kuò)大調(diào)速范圍，并使電機(jī)能在較低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行而不致過(guò)熱，就要求電機(jī)轉(zhuǎn)子有較高的電阻值，這樣的電機(jī)在變電壓時(shí)的機(jī)械特性繪于圖 55。 顯然，帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)的變壓調(diào)速范圍增大了，堵轉(zhuǎn)工作也不致燒壞電機(jī)，這種電機(jī)又稱作交流力矩電機(jī)。 ? 交流力矩電機(jī)的機(jī)械特性 Te O n n0 UsN A B C TL 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性 圖 55 高轉(zhuǎn)子電阻電動(dòng)機(jī)（交流力矩電動(dòng)機(jī)） 在不同電壓下的機(jī)械特性 返回目錄 閉環(huán)控制的變壓調(diào)速系統(tǒng)及其靜特性 采用普通異步電機(jī)的變電壓調(diào)速時(shí) ， 調(diào)速范圍很窄 ， 采用高轉(zhuǎn)子電阻的力矩電機(jī)可以增大調(diào)速范圍 ， 但機(jī)械特性又變軟 ， 因而當(dāng)負(fù)載變化時(shí)靜差率很大 （ 見(jiàn)圖 55） ，開(kāi)環(huán)控制很難解決這個(gè)矛盾 。 為此 ， 對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負(fù)載 ， 要求調(diào)速范圍大于 D=2時(shí) ， 往往采用帶轉(zhuǎn)速反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng) （ 見(jiàn)圖 56a） 。 1. 系統(tǒng)組成 圖 56 帶轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)控制的交流變壓調(diào)速系統(tǒng) ASR U*n + Un GT + M 3~ TG a)原理圖 ~ Uc n 2. 系統(tǒng)靜特性 e T O n n0 TL UsN A A’ A’’ Us min 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性 圖 56b 閉環(huán)控制變壓調(diào)速系統(tǒng)的靜特性 U*n3 U*n1 U*n2 圖 56b所示的是閉環(huán)控制變壓調(diào)速系統(tǒng)的靜特性。當(dāng)系統(tǒng)帶負(fù)載在 A 點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，如果負(fù)載增大引起轉(zhuǎn)速下降，反饋控制作用能提高定子電壓，從而在右邊一條機(jī)械特性上找到新的工作點(diǎn) A’。同理，當(dāng)負(fù)載降低時(shí)，會(huì)在左邊一條特性上得到定子電壓低一些的工作點(diǎn) A’’。 按照反饋控制規(guī)律，將 A’’、 A、 A’ 連接起來(lái)便是閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性。盡管異步電機(jī)的開(kāi)環(huán)機(jī)械特性和直流電機(jī)的開(kāi)環(huán)特性差別很大，但是在不同電壓的開(kāi)環(huán)機(jī)械特性上各取一個(gè)相應(yīng)的工作點(diǎn)，連接起來(lái)便得到閉環(huán)系統(tǒng)靜特性，這樣的分析方法對(duì)兩種電機(jī)是完全一致的。 盡管異步力矩電機(jī)的機(jī)械特性很軟，但由系統(tǒng)放大系數(shù)決定的閉環(huán)系統(tǒng)靜特性卻可以很硬。 如果采用 PI調(diào)節(jié)器，照樣可以做到無(wú)靜差。改變給定信號(hào)，則靜特性平行地上下移動(dòng)，達(dá)到調(diào)速的目的。 ? 變壓調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn) 異步電機(jī)閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)不同于直流電機(jī)閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的地方是：靜特性左右兩邊都有極限，不能無(wú)限延長(zhǎng)，它們是額定電壓 UsN 下的機(jī)械特性和最小輸出電壓 Usmin下的機(jī)械特性。 當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，如果電壓調(diào)節(jié)到極限值，閉環(huán)系統(tǒng)便失去控制能力，系統(tǒng)的工作點(diǎn)只能沿著極限開(kāi)環(huán)特性變化。 3. 系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu) Ks n=f(Us,Te) ? ASR U*n Un Uc Us TL n 圖 57 異步電機(jī)閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)圖 56a所示的原理圖，可以畫(huà)出靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖 57所示。圖中， ? Ks = Us/Uc 為晶閘管交流調(diào)壓器和觸發(fā)裝置的放大系數(shù)； ? ? = Un/n 為轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)； ? ASR采用 PI調(diào)節(jié)器； ? n =f (Us, Te )是式（ 53）所表達(dá)的異步電機(jī)機(jī)械特性方程式，它是一個(gè)非線性函數(shù)。 穩(wěn)態(tài)時(shí)， Un* = Un = ?n Te = TL 根據(jù)負(fù)載需要的 n 和 TL 可由式（ 53）計(jì)算出或用機(jī)械特性圖解法求出所需的 Us 以及相應(yīng)的 Uc。 返回目錄 閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的近似動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析和設(shè)計(jì)時(shí)，須先繪出動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。由圖 57的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖可以得到動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖 58所示。 其中有些環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)可以直接寫(xiě)出來(lái)，只有異步電機(jī)傳遞函數(shù)的推導(dǎo)須費(fèi)一番周折。 ? 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu) 圖 58 異步電動(dòng)機(jī)閉環(huán)變壓調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 MA——異步電機(jī) FBS——測(cè)速反饋環(huán)節(jié) WFBS(s) U*n(s) Un(s) Uc (s) n(s) WASR(s) WGTV (s) WMA (s) Us(s) ? 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR常用 PI調(diào)節(jié)器，用以消除靜差并改善動(dòng)態(tài)性能，其傳遞函數(shù)為 ssKsW nnnA S R1)(?? ??? 晶閘管交流調(diào)壓器和觸發(fā)裝置 裝置的輸入 輸出關(guān)系原則上是非線性的，在一定范圍內(nèi)可假定為線性函數(shù)，在動(dòng)態(tài)中可以近似成一階慣性環(huán)節(jié)，正如直流調(diào)速系統(tǒng)中的晶閘管觸發(fā)和整流裝置那樣。傳遞函數(shù)可寫(xiě)成 1)(ssVGT ??? sTKsW 其近似條件是 對(duì)于三相全波 Y聯(lián)結(jié)調(diào)壓電路，可取
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