電力拖動與自動控制系統(tǒng)

1、1.3 運動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律運動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律 l運動控制系統(tǒng)的基本運動方程式運動控制系統(tǒng)的基本運動方程式mmmmemdtdKDTTdtdJL阻轉(zhuǎn)矩阻尼系數(shù)扭轉(zhuǎn)彈性轉(zhuǎn)矩系數(shù)轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度機(jī)械轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)子機(jī)械轉(zhuǎn)角n忽略阻尼轉(zhuǎn)矩與扭轉(zhuǎn)彈性轉(zhuǎn)矩mmemdtdLTTdtdJ1.3 運動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律運動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律 LeTTdtdnGD3752工程單位制n1.3 運動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律運動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律 l轉(zhuǎn)矩控制是運動控制的根本轉(zhuǎn)矩控制是運動控制的根本問題問題 要控制轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，唯一的要控制轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，唯一的途徑就是控制電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)途徑就是控制電動機(jī)的電

2、磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)速變化率按人們期望矩，使轉(zhuǎn)速變化率按人們期望的規(guī)律變化。的規(guī)律變化。 1.4 生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性l恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載l恒功率負(fù)載恒功率負(fù)載l風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī) 泵類負(fù)載泵類負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 l負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小恒定，稱作恒轉(zhuǎn)恒定，稱作恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載矩負(fù)載a）位能性恒位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載 b) 反抗性恒轉(zhuǎn)反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載矩負(fù)載圖1-3 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載LT 常數(shù)恒功率負(fù)載恒功率負(fù)載l負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比，而速成反比，而功率為常數(shù)，功率為常數(shù)，稱作恒功率負(fù)稱作恒功率負(fù)載載圖1-4 恒功率轉(zhuǎn)矩負(fù)載 mmLLPT常數(shù)風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載 l

3、負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，的平方成正比，稱作風(fēng)機(jī)、泵類稱作風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載負(fù)載圖1-5 風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載22mnLT第1篇 直流調(diào)速系統(tǒng)n轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速案例智能車調(diào)速控制 全國大學(xué)生智能汽車大賽是教育部新列入的全國十大賽事之一，是一項以智能車為平臺的多學(xué)科交叉的創(chuàng)意性科技競賽，是面向全國大學(xué)生的一種具有探索性的工程實踐活動。調(diào)節(jié)直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速的方法n調(diào)節(jié)電樞供電電壓n改變勵磁磁通n改變電樞回路電阻轉(zhuǎn)速控制要求轉(zhuǎn)速控制要求 機(jī)械設(shè)備對調(diào)速系統(tǒng)有不同的生產(chǎn)工藝要求，如n重型機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)需要在很寬范圍內(nèi)調(diào)速n精密機(jī)床要求加工精度達(dá)到幾十微米至幾微米n容量幾千瓦的初軋機(jī)軋輥電動機(jī)在不到

4、1s的時間內(nèi)就得完成從正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)n高速造紙機(jī)的造紙速度達(dá)到1000m/min，要求穩(wěn)速誤差小于0.01%轉(zhuǎn)速控制要求轉(zhuǎn)速控制要求n歸納起來，調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制的要求有：（1）調(diào)速在一定的最高和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，系統(tǒng)調(diào)速是分檔（有級）還是平滑（無級）的；（2）穩(wěn)速以一定的精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運行，在各種干擾下不允許有過大的轉(zhuǎn)速波動；（3）加、減速頻繁起、制動的設(shè)備要求加、減速盡量快；不宜經(jīng)受劇烈速度變化的機(jī)械則要求起、制動盡量平穩(wěn)。性能指標(biāo)n穩(wěn)態(tài)指標(biāo)n動態(tài)指標(biāo)n1. 穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo) 以上要求中，前兩項稱做穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)，包括兩個調(diào)速指標(biāo)，即調(diào)速范圍和靜差率n調(diào)速范圍DnA. 定義：生產(chǎn)機(jī)械要求電動機(jī)提供

5、的最高轉(zhuǎn)速nmax和最低轉(zhuǎn)速nmin之比n符號：Dn計算公式： （2-27）minmaxnnD 穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)nB. 最高轉(zhuǎn)速nmax 最高轉(zhuǎn)速一般是指電動機(jī)額定負(fù)載時的最高轉(zhuǎn)速，通常以額定轉(zhuǎn)速nNnmax，但對于很輕的負(fù)載，如精密磨床，可用實際負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速nC. 最低轉(zhuǎn)速nmin 最低轉(zhuǎn)速一般是指電動機(jī)額定負(fù)載時的最低轉(zhuǎn)速，但對于很輕負(fù)載的生產(chǎn)機(jī)械，如精密磨床，可用實際負(fù)載的最低轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo) 靜差率sn定義：當(dāng)系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運行時，負(fù)載由理想空載增加到額定負(fù)載時轉(zhuǎn)速降落nN與理想空載轉(zhuǎn)速n0之比n符號：sn計算公式： （2-28）n衡量系

6、統(tǒng)在負(fù)載變化時轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度0nnsN%1000nnsN圖2-14 不同轉(zhuǎn)速下的靜差率n靜差率與機(jī)械特性硬度的關(guān)系 n理想空載轉(zhuǎn)速相同時，特性越硬，靜差率越小n硬度相同時，空載轉(zhuǎn)速越低，靜差率越大。 n靜差率的選擇n由上可知，在額定速降相同時，則轉(zhuǎn)速越低，靜差率越大，若是低速時的靜差率滿足要求時，則高速時更能滿足要求；n設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)時，應(yīng)以最低速時的靜差率為達(dá)標(biāo)依據(jù)。n若額定轉(zhuǎn)速降落為nN，通過上面的分析，為使系統(tǒng)安全運行，系統(tǒng)的靜差率應(yīng)是最低速（變壓）的靜差率： NNNnnnnnsminmin0snsnN1minminminmaxnnnnDNsnsnDNN1（2-30） 調(diào)速范圍、靜差率和額定速降之間的關(guān)系n式（230）表明了調(diào)速范圍D、靜差率s和額定速降之間的關(guān)系；n對于同一調(diào)速系統(tǒng)來說，在nN一定時，若s越小，則D越小，因此調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是指最低轉(zhuǎn)速時仍能滿足靜差率的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍例題例題2-1 n某直流調(diào)速系統(tǒng)電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速為nN=1430r/min，額定速降nN=115r/min， 當(dāng)要求靜差率s30%時，允許多大的調(diào)速范圍？ 如果要求靜差率s 20%，則調(diào)速范圍是多少？ 如果希望調(diào)速范圍達(dá)到10，所能滿足的靜差率是多少？ 解解 在要求s 30%時，允許的調(diào)速范圍為 若要求s 20%，則允許的調(diào)速范圍只有 若調(diào)速范圍達(dá)到10，則靜差率只能是3 . 5)3 .