交直流調(diào)速系統(tǒng)-第一章-直流調(diào)速簡(jiǎn)介課件

1、第一章 直流調(diào)速簡(jiǎn)介2022/7/23 1.2 直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展 1.3 直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo) 1.1 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法 1.4 開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 1.5 開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)訓(xùn) 目錄Contents2022/7/23【知識(shí)目標(biāo)】1.了解直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的3種方法及其主要特點(diǎn)。2. 了解直流調(diào)速所經(jīng)歷的3個(gè)發(fā)展階段。3.了解直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)，掌握調(diào)速范圍、靜差率兩個(gè)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)的含義及其相關(guān)計(jì)算。4.掌握開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成及其特點(diǎn)。5.掌握開環(huán)機(jī)械特性的含義。6.能在實(shí)驗(yàn)室熟練完成開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的接線和調(diào)試，會(huì)測(cè)試開環(huán)機(jī)械特性。2022/7/231.1直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法2022/

2、7/23一、直流電機(jī)的機(jī)械特性2022/7/23一、直流電機(jī)的機(jī)械特性整理可得機(jī)械特性方程稱為理想空載轉(zhuǎn)速負(fù)載電流引起的轉(zhuǎn)速降機(jī)械特性曲線機(jī)械特性曲線的斜率k值越小，特性的硬度越硬。2022/7/23二、直流電機(jī)的調(diào)速方法及其特點(diǎn)根據(jù)機(jī)械特性方程可知，改變電樞電壓、磁通、電樞電阻可改變轉(zhuǎn)速大小。調(diào)壓調(diào)速額定轉(zhuǎn)速以下調(diào)速，且電壓越低，轉(zhuǎn)速越低。特性硬，調(diào)速精度高，最常用。電壓降低，n0減小2022/7/23二、直流電機(jī)的調(diào)速方法及其特點(diǎn)根據(jù)機(jī)械特性方程可知，改變電樞電壓、磁通、電樞電阻可改變轉(zhuǎn)速大小。串電阻調(diào)速額定轉(zhuǎn)速以下調(diào)速，且電阻越大，轉(zhuǎn)速越低。特性軟，調(diào)速精度低，一般不采用。理想空載轉(zhuǎn)速n

3、0不變。2022/7/23二、直流電機(jī)的調(diào)速方法及其特點(diǎn)根據(jù)機(jī)械特性方程可知，改變電樞電壓、磁通、電樞電阻可改變轉(zhuǎn)速大小。弱磁調(diào)速額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)速，且磁通越小，轉(zhuǎn)速越高。特性軟，調(diào)速精度低，一般不單獨(dú)使用。磁通減小，n0增大。2022/7/231.直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方式有哪3種？最常用的是什么方式？2.直流電動(dòng)機(jī)的3種調(diào)速方式中，調(diào)速能獲得高于額定值的轉(zhuǎn)速，調(diào)速機(jī)械特性硬度不變，調(diào)速理想空載轉(zhuǎn)速不變。2022/7/231.2 直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展2022/7/23直流調(diào)速系統(tǒng)是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)電樞電壓的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速的，根據(jù)獲得可調(diào)電樞電壓的方法不同，將直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展分為3個(gè)階段：（1）直流發(fā)電

4、機(jī)-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱G-M調(diào)速系統(tǒng)）（2）晶閘管整流裝置-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱V-M調(diào)速系統(tǒng)）（3）直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱PWM調(diào)速系統(tǒng)） 2022/7/231.G-M調(diào)速系統(tǒng)原理圖 1.2.1 G-M調(diào)速系統(tǒng)2.工作原理分析 3.缺點(diǎn)： 所需設(shè)備多，體積龐大效率低維護(hù)不方便運(yùn)行時(shí)噪聲大。 20世紀(jì)50年代曾廣泛應(yīng)用 2022/7/231.2.2 V-M調(diào)速系統(tǒng)1.V-M調(diào)速系統(tǒng)原理圖 V-M調(diào)速系統(tǒng)是目前應(yīng)用最廣的直流調(diào)速系統(tǒng)直流調(diào)速主要介紹的就是V-M直流調(diào)速系統(tǒng)。2.系統(tǒng)的構(gòu)成 1給定電路 2觸發(fā)與功放電路 3整流橋與電機(jī)主回路 4勵(lì)磁電路2022/7/231.2.2 V-M調(diào)速系統(tǒng)

5、3.工作原理分析 晶閘管整流電路為電機(jī)提供大小可調(diào)的直流電壓。給定電壓增大，電樞電壓增大，電機(jī)升速；反之，給定電壓減小，電樞電壓增大，電機(jī)降速。給定電壓等0，電樞電壓為0，電機(jī)停轉(zhuǎn)。2022/7/231.2.3 PWM調(diào)速系統(tǒng)1.PWM調(diào)速系統(tǒng)原理圖 PWM調(diào)速是直流調(diào)速發(fā)展的最新階段。U穩(wěn)恒的直流電壓2.系統(tǒng)的構(gòu)成與工作原理PWM的作用相當(dāng)于一個(gè)高頻開關(guān)，將直流電壓變成脈沖電壓。PWM脈寬功率放大器脈沖電壓的周期一定，脈沖寬度可調(diào)。脈寬調(diào)速就是通過(guò)改變脈沖的寬度來(lái)改變電機(jī)電樞電壓（脈沖平均電壓）的大小，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。2022/7/231直流調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)歷了哪3個(gè)發(fā)展階段？目前應(yīng)用最廣的是

6、哪種調(diào)速 系統(tǒng)？2V-M直流調(diào)速系統(tǒng)由哪幾部分構(gòu)成？給定電壓與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有著怎樣的控制關(guān)系？2022/7/231.3 調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)2022/7/23穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)是重點(diǎn)。2022/7/23調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)1. 調(diào)速范圍：額定負(fù)載下，生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)提供的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比稱為調(diào)速范圍。用大寫字母D表示，沒有單位。 通常指電動(dòng)機(jī)銘牌上所標(biāo)的額定轉(zhuǎn)速。2. 靜差率： 當(dāng)系統(tǒng)在某一機(jī)械特性下運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載由理想空載增加到額定負(fù)載時(shí)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速降與理想空載轉(zhuǎn)速之比，稱為靜差率，用小寫字母表示。2022/7/23調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)(1)靜差率越小，轉(zhuǎn)速降越小，系統(tǒng)的抗干擾能力

7、越強(qiáng)。 說(shuō)明：(2)靜差率與硬度聯(lián)系：同一機(jī)械特性，硬度越硬，s越小；區(qū)別：不同機(jī)械特性，硬度相同，s不等。 (3)調(diào)系統(tǒng)的靜差率指最低轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)機(jī)械特性曲線的靜差率。系統(tǒng)靜差率描述方式：s=10%，或s10%2022/7/23調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)一個(gè)好的調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)具有較大的調(diào)速范圍和較小的靜差率！ (4)靜差率與調(diào)速范圍的關(guān)系，則2022/7/23調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)3. 調(diào)速的平滑性： 調(diào)速平滑性是指調(diào)速時(shí)可以得到的相鄰兩轉(zhuǎn)速之比，調(diào)速平滑性接近于1的調(diào)速系統(tǒng)稱為無(wú)級(jí)調(diào)速，反之為有級(jí)調(diào)速。 1什么是調(diào)速范圍？什么是靜差率？2靜差率是針對(duì)某一條機(jī)械特性定義的，調(diào)速系統(tǒng)的靜差率指的是什么？3

8、靜差率與硬度有什么區(qū)別和聯(lián)系？2022/7/23解： 得2022/7/23某調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是（1501500r/min），要求靜差率s=5%,此時(shí)系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速降是多少？ 2022/7/231.4 開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)2022/7/23開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是最簡(jiǎn)單的V-M調(diào)速系統(tǒng) 。怎樣構(gòu)成直流調(diào)速系統(tǒng)呢？直流電動(dòng)機(jī)；穩(wěn)恒的勵(lì)磁電源；二極管整流電路.可調(diào)的電樞電壓；可控整流電路；給定電路；觸發(fā)電路；三相可控整流橋；一. 系統(tǒng)的構(gòu)成 系統(tǒng)原理圖2022/7/23直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電壓一定時(shí)，電樞電壓增大，電機(jī)轉(zhuǎn)速升高；電樞電壓減小 ，轉(zhuǎn)速降低。二. 系統(tǒng)的工作原理 2022/7/23二. 系統(tǒng)的工作原

9、理 三相橋式整流電路輸出電壓，即加在電機(jī)電樞繞組上的電壓改變給定電壓大小，可改變觸發(fā)脈沖的觸發(fā)角，從而改變整流電路輸出電壓，使電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生改變。給定電壓、觸發(fā)角、整流電壓、電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為零 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速最高 給定電壓與整流電壓成近似的正比關(guān)系整流橋放大系數(shù)2022/7/231. 開環(huán)機(jī)械特性的定義三. 開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性 直流電動(dòng)機(jī)電樞電壓一定的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電樞電流之間的關(guān)系，稱為直流電動(dòng)機(jī)的開環(huán)機(jī)械特性。機(jī)械特性方程： 其中 由電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)決定， 稱為直流電動(dòng)機(jī)的電勢(shì)常數(shù)。 2022/7/231. 開環(huán)機(jī)械特性的定義三. 開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性 機(jī)械特性曲線：

10、 在平面直角坐標(biāo)系中，電機(jī)轉(zhuǎn)速與電樞電流的關(guān)系表示為一條向下的斜線，如右圖所示，稱為機(jī)械特性曲線。 機(jī)械特性的硬度：曲線向下傾斜度越小，機(jī)械特性的硬度越硬。機(jī)械特性的硬度與開環(huán)調(diào)速的性能有著密切關(guān)系。2022/7/232. 機(jī)械特性與開環(huán)調(diào)速性能的關(guān)系 （1）根據(jù)開環(huán)直流調(diào)速原理，電機(jī)的轉(zhuǎn)速由給定電壓來(lái)控制，給定電壓不變，電樞電壓不變，電機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)保持相對(duì)恒定。 （2）從開環(huán)機(jī)械特性來(lái)看，電樞電壓不變情況下，當(dāng)負(fù)載電流發(fā)生改變時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)有所改變。 （3）對(duì)調(diào)速系統(tǒng)而言，負(fù)載電流的變化是一種干擾。 （4）機(jī)械特性的硬度越硬，負(fù)載電流引起的轉(zhuǎn)速降越小，轉(zhuǎn)速越平穩(wěn)，調(diào)整系統(tǒng)的抗干擾性越強(qiáng)。 綜上

11、，機(jī)械特性的硬度越硬，開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能越好。常借助機(jī)械特性曲線來(lái)分析開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的性能。 開環(huán)機(jī)械特性可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)繪出來(lái)。2022/7/233. 機(jī)械特性的測(cè)試方法 機(jī)械特性是一條直線，可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)繪出來(lái)，操作步驟如下：(1)首先讓電機(jī)空載。(2) 從零開始增大給定電壓，讓電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到某一值n0(小于額定轉(zhuǎn)速)，此時(shí)電樞電壓為Ud0。(3)記下電機(jī)的空載電流和空載轉(zhuǎn)速 (I0， n0) 。(4)保持給定電壓不變，逐漸增大負(fù)載電流，記下幾組(Id， n) 。(5)將以上測(cè)得的幾組數(shù)對(duì)，在Id-n體系中描出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，作一條直線，使多數(shù)點(diǎn)落在直線上或靠近直線。該線就是電動(dòng)機(jī)在電樞電壓為

12、Ud0時(shí)的開環(huán)機(jī)械特性曲線。 機(jī)械特性是電動(dòng)機(jī)電樞電壓一定的情況下，電機(jī)轉(zhuǎn)速與電樞電流的關(guān)系，即： 2022/7/233. 機(jī)械特性的測(cè)試方法 實(shí)際生產(chǎn)中，電機(jī)的電樞電流又稱負(fù)載電流，是由電機(jī)所帶負(fù)載的輕重決定的，增大負(fù)載，電流增大，反之，減小負(fù)載，電流減小。 怎樣來(lái)改變電機(jī)的電樞電流呢？ 在實(shí)驗(yàn)室中，常用直流發(fā)電機(jī)和負(fù)載電阻作為電動(dòng)機(jī)的模擬負(fù)載，即直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)，直流發(fā)電機(jī)的輸出電壓加在一可調(diào)電阻上。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一定的情況下，直流發(fā)電機(jī)的輸出電壓不變，發(fā)電機(jī)輸出功率就是可調(diào)電阻上消耗的功率：減小可調(diào)電阻，發(fā)電機(jī)功率增大，也即直流電動(dòng)機(jī)輸出功率增大，直流電動(dòng)機(jī)的電樞電流增大；反之，減小可調(diào)電阻，電動(dòng)機(jī)電樞電流減小。2022/7/231.5 開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)2022/7/23一、要知道實(shí)驗(yàn)做什么？1。調(diào)速系統(tǒng)線路連接實(shí)驗(yàn)前指導(dǎo)：2。測(cè)試開環(huán)機(jī)械特性二、要知道怎么做？做好實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)和準(zhǔn)備是關(guān)鍵。預(yù)習(xí)什么？預(yù)習(xí)到什么程度呢？1、能熟練畫出開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理圖。2、自學(xué)附錄，知道用哪些掛件？用哪些電路模塊？功能是什么？怎么接線 ？3、紙上談兵：能把系統(tǒng)原理圖轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)接線圖，并能畫出來(lái)。4、知道怎么測(cè)試開環(huán)機(jī)械特性，結(jié)合設(shè)備特點(diǎn)設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)步驟。三、要知道實(shí)驗(yàn)應(yīng)該得到怎樣的結(jié)果？四、怎樣寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告