【正文】 性 ()n f T?()ln f T?()n f T?固有機(jī)械特性 人為機(jī)械特性 正 向 電 動(dòng)正 向 制 動(dòng)反 向 電 動(dòng)0?T0?n 0?n0?n0?T0?TnT0反 向 制 動(dòng)0?n0?T運(yùn)行狀態(tài)： 轉(zhuǎn)速 n 、轉(zhuǎn)矩 T都有正、負(fù)值 ,要選定參考正方向。 分別改變 則得到三組不同的 人為機(jī)械特性曲線族 , , ,jaRU ?十 . 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速與制動(dòng) 常用的起動(dòng)方法有： 1C 2C1jR 2jR aRaEaU3C??aI)aaRnT00lT 0 )b 21 jja RRR ?? 1jaRR ?1231I2IlI aIAt1t 2t 3t0)ct1t2t3tlI 2I 1In1n2n3n1n2n3naI 只能用于小容量電機(jī) 3naNU3U2U1U321 UUUU aN ???nT00nlT1n2n4n圖 113 分二級(jí)電阻起動(dòng)的起動(dòng)過程 a）機(jī)械特性曲線 b）轉(zhuǎn)速變化曲線 c）電流變化曲線 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 1．能耗制動(dòng) a）原理電路圖 b）機(jī)械特性圖 制停過程 （是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程） c）能量傳遞簡圖 最終的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)： （ 1） 反抗性負(fù)載， C點(diǎn) （ 2）位能性負(fù)載 ， D點(diǎn) ? 制動(dòng)最常用的地方有二： 1. 快速停車或快速降速 2. 限制（或控制）工作機(jī)械產(chǎn)生過高的速度 ? 直流電機(jī)制動(dòng)方法有四： 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 2．回饋制動(dòng)（再生發(fā)電制動(dòng) ） )a )baEaU aI ??Tn fiM? )c aa IUP ?1 ?lTP ?2 aaCu RIp 2?1n 201n lT0 T02n ABCD 1aU 2a2c）能量傳遞簡圖 a）原理電路圖 b）機(jī)械特性圖 ? 回饋制動(dòng)實(shí)際中常常出現(xiàn)于： ? 回饋制動(dòng)發(fā)生條件：電機(jī)轉(zhuǎn)速 nn0 ，即電機(jī)反電勢 。 ? 突然降壓產(chǎn)生回饋制動(dòng)分析： 動(dòng)態(tài)制動(dòng) 電動(dòng) 3．反接制動(dòng) 4．倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng) ABCDlT0 Tn00n? ja RRR ?? aRR ?D? 1P 2PCup)a )bb）能量傳遞簡圖 a）機(jī)械特性圖 ? 條件：電樞電壓反向 ? 串入 Rj的目的 ? 電機(jī)最終的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn) ? 制動(dòng)停車用時(shí) 切斷電源方法 ? 條件： 1)電樞正電壓； 2）位能性負(fù)載； 3）電機(jī)反轉(zhuǎn)； 4）串電阻（非必要） ? 制動(dòng)停車過程為動(dòng)態(tài)過程 ? 倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng) 是穩(wěn)態(tài)運(yùn)行 一、直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)壓調(diào)速的類型 常用的有： (1) GM系統(tǒng) (發(fā)電機(jī) 電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) ) (2) VM系統(tǒng) (可控整流器 電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) ) (3) 直流脈寬調(diào)制（ PWM）系統(tǒng) ?ejaaK)RR(IUn ??? 直流電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng) GM系統(tǒng) ? 系統(tǒng)原理圖 ? 控制原理、控制思路 ? 制動(dòng)時(shí)的能量傳遞關(guān)系 ? 工作原理 ? 工作象限 ? 優(yōu)點(diǎn)：特性好，平穩(wěn) MG+( ) ( +)生產(chǎn)機(jī)械n勵(lì)磁電源－放大裝置+－fiGE＋M3+－UgnaI1 2+1n2n4n3n5n6nLTTT L0正向電動(dòng)狀態(tài)正向制動(dòng)狀態(tài)反向電動(dòng)狀態(tài) 反向制動(dòng)狀態(tài)Tnn系統(tǒng)原理圖 ? 50年代曾廣泛地使用，目前仍有應(yīng)用 ? 缺點(diǎn)： 設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低 ? 機(jī)械特性 VM系統(tǒng) ? 系統(tǒng)構(gòu)成 ? 控制思路 ? 制動(dòng)時(shí)的能量傳遞關(guān)系 ? 控制原理 ? 工作象限 ? 優(yōu)點(diǎn)：靜止裝置、經(jīng)濟(jì)、可靠 0 Tn MdUV+ L~~GT+? 觸發(fā)裝置 GT ? 缺點(diǎn)：功率因數(shù)低、對(duì)電網(wǎng)諧波污染 V1AB1C dLM0dUVM系統(tǒng) ? 是 70～ 90年代直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式 直流脈寬調(diào)制（ PWM）系統(tǒng) 驅(qū) 動(dòng)dU0iVDVTaE0u0UdU0uonTT0t)b)a?a）原理電路圖 b）斬波器輸出電壓波形 dtdon UUTTuU ????00?原理電路圖 ?制動(dòng)時(shí)的能量傳遞關(guān)系 ?工作象限 ?優(yōu)缺點(diǎn) 0 Tn0 Tn0 Tn0 Tn)a )b )c )da)單管電路 b)雙管電路 c)雙管電路 d)H型橋式電路 ? 控制思路 ? 控制原理 給 定 部 件 放 大 變 換 部 件 執(zhí) 行 部 件 被 控 對(duì) 象控 制指 令生 成部 件給定量觸 發(fā)裝 置可 控 整 流主 電 路濾 波( 平 波 電 抗 器 )負(fù) 載( 工 作 機(jī) 械 )直 流電 動(dòng) 機(jī)G T V*nUL o a d+ E 1dLdoUaIMn~aE? 系統(tǒng)的最終控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)速 n。 1．系統(tǒng)原理圖 ? “ ”符號(hào)的含意 ? 同步移相觸發(fā)電路 GT *nU二、直流調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 2．穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 ——表明自動(dòng)控制系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，其各個(gè)環(huán)節(jié)之間的輸入量與輸出量之間數(shù)學(xué)關(guān)系的結(jié)構(gòu)框圖 RI a*nU n0dUaE??sK1eC對(duì)直流電動(dòng)機(jī)，穩(wěn)態(tài)時(shí)有 d o a aaeU E I RE C n? ???????穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 3．對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的要求 (1)調(diào)速 (2)穩(wěn)速 (3)加、減速 4．調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)指標(biāo) (1)調(diào)速范圍 D m inNm inm axnnnnD ??(2)靜差率 S 0nnS N??額定轉(zhuǎn)矩下提供的最高、最低轉(zhuǎn)速 當(dāng)系統(tǒng)在某一給定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載由空載增加到額定負(fù)載時(shí)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落 與該給定轉(zhuǎn)速下理想空載轉(zhuǎn)速 n0之比，稱作靜差率 S mi n0nTNn?NTm innm a xn0Nn?m a xnn0開環(huán) VM系統(tǒng)的機(jī)械特性 Nn??機(jī)械特性曲線平行時(shí)，如果低速時(shí)的靜差率能滿足要求，則高速時(shí)的靜差率自然就滿足要求了。 ?機(jī)械特性越硬則靜差率越小，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定度就越高。 ? 例如，某一開環(huán) VM調(diào)速系統(tǒng)，額定轉(zhuǎn)速 nN =1000r/min ，額定負(fù)載下的穩(wěn)態(tài)速降 △ nN ＝ 50r/min，當(dāng)要求靜差率 S= 時(shí)，允許的調(diào)速范圍為： 0 . 3 3 1 0 0 0 10( 1 ) ( 1 0 . 3 3 ) 5 0NNSnDSn?? ? ?? ? ? ?如果要求 S=， 則調(diào)速范圍只有： 0 . 1 1 0 0 0 2 . 2 2( 1 ) ( 1 0 . 1 ) 5 0NNSnDSn?? ? ?? ? ? ?Nn?Nn?6．開環(huán) VM調(diào)速系統(tǒng)的主要問題 ? 無法克服的缺點(diǎn) —— 轉(zhuǎn)速波動(dòng)大、調(diào)速范圍小。 ? 原因：當(dāng) S與 D都一定時(shí)，要滿足要求的唯一途徑是降低△ nN ，但對(duì)已制成的 系統(tǒng)是無法減小的，對(duì)新設(shè)計(jì)的系統(tǒng)也很難達(dá)到能大幅度降低的要求。 1．系統(tǒng)原理圖 *nU+ aI nnU? V doUctU+T G給 定 比 較速 度 調(diào) 節(jié)器 ( 放 大 )nU1R 2~直 流電 動(dòng) 機(jī)觸 發(fā) 可 控 整 流負(fù) 載ASR GT測 速?與開環(huán) VM系統(tǒng)比，增加了速度閉環(huán)控制環(huán)節(jié)： ? 測速裝置、 ? 速度比較、 ? 速度調(diào)節(jié)器。 （ Un* 的定標(biāo)將取決于 Un的定標(biāo)） ? 速度調(diào)節(jié)器 ASR。 3．靜特性 （可理解為閉環(huán)系統(tǒng)的機(jī)械特性） 式中， 4．開環(huán)系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)的比較 ? 開環(huán)系統(tǒng)（ OP）： ? 閉環(huán)系統(tǒng)（ CL）： 。 CLn?5．開環(huán)系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)的比較 (續(xù)） ? 閉環(huán)系統(tǒng)能減少穩(wěn)態(tài)速降決不是閉環(huán)后電樞回路電阻能自動(dòng)減小，而是在于它的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用。 都能被有效地加以抑制。 自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的給定作用與擾動(dòng)作用 aI*nU aEnU? ctU doU+nU變 化 電 源 波 動(dòng) R 勵(lì) 磁 變 化被 測 量給 定 ???nsK1eCPKPK? 從穩(wěn)態(tài)精度來看， K值越大越好，然而，從后面對(duì)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性分析中可知， K值不能隨意增大。 ? 觸發(fā)裝置兩個(gè)觸發(fā)脈沖的間隔時(shí)間是 1/(mf)秒， m——脈波 數(shù)， f——電源頻率。 原因 是 … ， 取其統(tǒng)計(jì)平均值，有： 1 ()2sTsmf?電 路 形 式 單相半波 單相橋式 三相半波 三相橋式 一周內(nèi)脈波數(shù) m 1 2 3 6 延時(shí)時(shí)間 TS/ms 10 5 ()G T V?ctU doU()()()sTsdo sctUsW s K eUs??? ()()( )