速度控制回路原理
速度控制回路的原理和应用
速度控制回路的原理和应用1. 介绍速度控制回路是一种电子电路，用于控制和调节电动机或其他设备的转速。
在许多工业应用中，自动控制和调节设备的转速至关重要。
速度控制回路可以根据需要实时调整设备的转速，可以应用于各种场合，包括机械、自动化生产线、电子设备等。
2. 原理速度控制回路的原理基于反馈控制系统。
其基本组成部分包括传感器、控制器和执行机构。
2.1 传感器传感器用于监测设备的运行状态和转速。
常见的传感器包括光电传感器、霍尔传感器和编码器等。
传感器将转速信息转化为电信号送回控制器。
2.2 控制器控制器是速度控制回路的核心，用于处理传感器发送的信号并根据设定的速度目标进行计算。
控制器可以采用模拟电路或数字电路进行设计。
控制器通过比较传感器信号和设定速度目标，产生控制信号，并将其发送给执行机构。
2.3 执行机构执行机构根据控制器发送的信号来调整设备的转速。
执行机构可以是电动机、变频器或其他可调节转速的设备。
控制器通过调整执行机构的输入电压或频率等参数，实现设备转速的控制和调节。
3. 应用速度控制回路在各个领域都有广泛的应用。
3.1 机械应用在机械领域，速度控制回路常用于控制机械设备如传送带、机器人臂等的运动速度。
通过根据实时需求动态调节设备的转速，可以提高生产效率和产品质量。
3.2 自动化生产线在自动化生产线中，速度控制回路可以用于控制和调节生产线上各个工位的转速。
通过实时监测反馈信号，控制器可以自动调整执行机构的输入信号，确保每个工位的生产速度匹配。
3.3 电子设备在电子设备中，速度控制回路可以用于控制风扇、电机等转速的调节。
通过根据设备的运行状态自动调整转速，可以有效降低噪声和能耗。
3.4 其他应用除了上述应用外，速度控制回路还可以在食品加工、化工、医疗设备等领域中得到应用。
例如，在食品加工中，可以通过速度控制回路来控制搅拌器的转速，确保食品的搅拌均匀度。
4. 总结速度控制回路是一种重要的控制系统，在各个领域都有广泛的应用。
三种调速回路的工作原理
三种调速回路的工作原理控制电机转速一直是电气控制的重要领域之一，而调速回路则是实现此目标的关键因素之一。
在控制电机的转速时，可以采用多种不同的电气调速方式，其中三种主要的调速回路分别是电阻型调速回路、电压型调速回路和电流型调速回路。
本文将对这三种调速回路的工作原理和特点进行详细介绍。
一、电阻型调速回路电阻型调速回路是最早的一种电气调速方式，其工作原理是通过调整电阻值，改变传递给电机的电压来改变电机的转速。
它通常由可变电阻、电机及其负载组成，其传输线路中共包括一个固定电阻和一个可调的电阻。
电机转速的调节就是通过改变引入电极完成的可变阻力来实现的，可变阻值通过旋转控制器或调节器来实现。
此调速回路的优点在于它简单易用，回路设备成本较低，调节灵活快捷；缺陷在于以阻值变换为手段，能调节的范围较小，转速的稳定性和精度较低。
所以电阻型调速回路在简单隔离和对转速要求不高的场合常常用，但对转速精度要求较高的场合不太适合。
二、电压型调速回路电压型调速主要是靠限流原理来实现的。
因为限流电路内的电流大小可以控制，所以可以通过调整限流电路中的元器件参数来影响流出电机的电流，从而影响电机的负载转矩。
因为电机的转矩正比于电流，并且根据法拉第定律，变压器二次侧的电压平均值等于电机电压，所以，限流电路可以通过改变变压器二次侧电压的大小来改变电机所受到的电流和负载转矩，回路也就得以实现了调速目的。
电压型调速回路的优点在于调节范围比电阻型调速回路更广且转速稳定性更高，回路稳定工作是取决于大功率有源元件稳定电源电压，具有高的稳定度；缺陷在于限制了传输功率并存在能量损失等问题，同时调节速度相对来说较慢，情况简单的场合使用。
三、电流型调速回路电流型调速通常指直流电机转速控制，它是一种基于调节电机工作电流来改变其转速的控制方式。
此方案需要使用一个高功率电子元件来直接控制电机并调节输出电流，这个高功率元件的工作原理与晶体管或IGBT的实现方法类似。
速度控制回路
第6章
液压基本回路
图6-11
液压缸差动连接回路
第6章
液压基本回路
第6章
液压基本回路
双泵供油的快速回路 如图 6-12所示。图中 1为低压大流量 泵，2 为高压小流量泵。当系统 工作在空载快速状态时，由于系 统工作压力低，溢流阀5 和顺序 阀3 都处于关闭状态，此时大泵 1的流量经单向阀4和小泵2 的流 量汇合于一体共同向系统供油,以 满足快速运动的需要；当系统转 入工进状态时，系统的压力升高， 顺序阀3 打开，单向阀4 关闭， 低压大流量泵1 经顺序阀 3 卸荷， 系统只有泵2 供油，实现工作进 给。这种回路由于工进时泵1 卸 荷，减少动力消耗，因此效率高， 功率损失小，故应用较广。但结 构较复杂，成本高。
第6章
液压基本回路
⑴进口节流调速回路如图6-1a所示。该回路是把流量阀安装 在液压缸进口油路上，调节流量阀阀口的大小，便可以控制进入 液压缸的流量，节流调速回路如图6-1b所示。该回路是把流量阀 安装在液压缸出口从而达到调速的目的，来自定量泵多余的流量 经溢流阀返回油箱，泵始终是在溢流阀的设定压力下工作。 ⑵出口油路上，调节流量阀阀口的大小，便可以控制流出液 压缸的流量，也就是控制了进入液压缸的流量，从而达到调速的 目的。来自泵的供油流量中，除了液压缸所需流量外，多余的流 量经过溢流阀返回油箱。所以，出口节流调速和进口节流调速回 路一样，泵始终是在溢流阀的设定压力下工作。出口节流调速回 路是调节从执行元件流出的流量，所以不仅适合于正值负载而且 也适合于负值负载，同时还能用于微速控制的场合。但是回路效 率低。执行元件进口侧压力为溢流阀的设定压力。执行元件出口 压力（背压）随负载的变化而变化，如果负载很小或为负值负载 时，执行元件出口压力有时比泵的输出压力还要高应给予重视。
速度控制回路
5 4 1DT 3 2DT 2 1
双泵并联的快速运动回路
在实际应用时，常常选择一 个由低压大流量泵和高压小流量 泵并联成一体的双联泵供油，快 速运动时，双泵同时供油，慢速 运动时，高压小流量泵单独供油， 实现满进工进，这样可使液压站 结构简单而紧凑。 该回路功率利用合理，效率 高，但回路相对复杂，成本高， 常用于快慢速度差值较大的系统 中。如组合机床、注塑机等液压 系统中。
2 .容积调速回路
容积调速回路是通过改变液压泵(马达) 的排量调节执行元件的运动速度或转速的回 路。 这种回路不需节流和溢流，压力损失小， 能量利用较合理，效率高，发热少，常用于 大功率液压系统。
（1）变量泵及定量执行元件调速回路
（2）定量泵和变量马达调速回路
输出功率与马达排量无关VM、即与转速无 关——因采用定量泵——恒功率调速！
1、差动连接的快速运动回路 2、双泵供油快速运动回路 3、用蓄能器的快速运动回路
差动连接增速回路
差动增速回路系统结构简单， 在各种液压系统中得到广泛应 用。但因差动连接时的有效工 作面积为活塞杆的面积，快速 运动时，活塞杆的有效推力减 小，因此油缸负载较大时不宜 采用这种回路。 要使快进和快退速度相等则A1=2A2， 此时快进（退）速度为工进速度的2 倍。
两种慢速的换接回路
（1）调速阀串联的速度换接回路
这种回路中调速阀6的调节 流量必须小于阀5的调节流量， 即第一工进速度大于第二工进 速度，否则只能获得—种工作 速度。这种调速回路的特点除 两种工进速度可任意调节外， 因阀5始终处于工作状态，速度 切换时不会产生前冲现象，运 动比较平稳。
两种慢速的换接回路
6 4 5 K 2 3
1
7.2.3 速度换接回路
速度控制回路
2．采用蓄能器的快速补油回 路：
对于间歇运转的液压机 械，当执行元件间歇或 低速运动时，泵向蓄能 器充油。而在工作循环 中某一工作阶段执行元 件需要快速运动时，蓄 能器作为泵的辅助动力 源，可与泵同时向系统 提供压力油。
3．利用双泵供油的快速运动回路：
二、容积调速回路
容积调速回路是用改变泵或马达的排量来实现调速的。
优点:没有节流损失和回流损失，因而效率高，油液 温升小，适用于高速、大功率调速系统。
缺点:变量泵和变量马达的结构较复杂，成本较高。
三种基本形式: （1）变量泵和定量液压执行元件的容积调速回 （2）定量泵和变量马达容积调速回路 （3）变量泵和变量马达的容积调速回路
1、快速与慢速的换接回路
例：电磁阀的换接回路（用二位二通电磁阀与调 速阀并联）
动画演示
2、二次进给的回路
（1）调速阀串联的换接回路
动画演示
特点：第一次工作进给时液压缸的工作速度通过调速
阀A调定，第二次工作进给时液压缸的工作速度通过调 速阀A 后再由调速阀B调定，速度大小受调速阀A的限 制。
（2）调速阀并联的换接回路
（c）速度稳定性差。
（d）运动平稳性差。
（2）功率和效率 液压泵输出功率：
P pPq
液压缸输入功率： P1 p1qV1
回路中功率损失： P P P 1p P q p 1 q V 1
结论：液压泵输出功率中很大部分消耗在溢流阀 （流量损耗）和可调节流阀（压力损耗）上，系 统的效率很低。
2、回油节流调速回路
为了提高回路的综合性能，一般常采用进油节流调 速，并在回油路上加背压阀的回路，使其兼具两者 的优点。
3旁油路节流调速回路
旁油路节流调速回 路负载特性很软， 低速承载能力又差， 故其应用比前两种 回路少，只用于高 速、重载，对速度 平稳性要求不高的 较大功率系统中。
速度控制回路(二)解析
动画演示
2.2 两种慢速的换接回路
动画演示
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2.1 快速与慢速的换接回路
慢速工进：液压缸快进,当活塞所连 接的挡块压下行程阀6时，行程阀关 闭,液压缸右腔的油液必须通过节流 阀5才能流回油箱，活塞运动速度转 变为；
快速运动：当换向阀左位接人回路 时,压力油经单向阀4进入液压缸右 腔，活塞快速向右返回。
这种回路的快慢速换接过程比较平 稳,换接点的位置比较准确。缺点是 行程阀的安装位置不能任意布置， 管路连接较为复杂。若将行程阀改 为电磁阀，安装连接比较方便,但速 度换接的平稳性、可靠性以及换向 精度都较差。
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1.3 双泵供油回路
其中大的液压泵实现快速运动， 小流量泵实现工作进给。
在快速运动时，系统由两个油 泵共同供油；在工作进给时， 系统压力升高，打开卸荷阀2 使大流量泵卸荷，系统油量由 小流量泵单独供油。
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1.4 增速缸的快速运动回路
动画原理
二、速度换接回路
速度换接回路的功能是使液压执行机构在一个工作循环中从 一种运动速度变换到另一种运动速度,因而这个转换不仅包括液压执 行元件快速到慢速的换接,而且也包括两个慢速之间的换接。实现这 些功能的回路应该具有较高的速度换接平稳性。
差动连接和非差动连接的速度之比：
v' A1 v A1 A2
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1.2 采用蓄能器的快速回路
采用蓄能器的目的是可以用流量较 小的液压泵，当系统中短期需要大 流量时，此时换向阀5处于左位或 右位位置，就有泵和蓄能器共同向 缸6供油。
当系统停止工作时，换向阀5处于 中间位置，此时泵经单向阀3向蓄 能器供油，蓄能器压力升高后，控 制溢流阀溢流。
速度控制回路（二） 教学内容
液压传动课题17速度控制回路
率高，广泛应用于大功率液压系统中。
（2）分类 1）变量泵和定量液压马达（或液压缸）容积调速回路 2）定量泵和变量液压马达容积调速回路 3）变量泵和变量液压马达容积调速回路。
课题17 速度控制回路
2、变量泵和定量液压执行元件容积调速回路
模块四
（1）组成
变量泵 +液压马达（或液压缸）
变量泵和定量液压执行元件容积调速回路
回油节流调速回路
课题17 速度控制回路
（2）比较
相同处 不同处 ∵ v—F特性基本与进口节流相似 ∴ 上述结论都适用于此 1）承受负值负载能力 ∵ 回油路节流阀使缸有一定背压
模块四
∴ 能承受负值负载，并↑v稳定性，而进油路则需在回油路 上增加背压阀方可承受，△P↑。
2）实现压力控制的方便性
∵ 进油路调速中工作台碰到死挡铁后，活塞停止，缸进油 腔油压上升至pY
（4）应用
因为速度负载特性、低速承载能力差。所以 一般用于高速、重载、 对速度平稳性要求很低的较大功率场合，如：牛头刨床主运动系统、输 送机械液压系统、大型拉床液压系统、龙门刨床液压系统等。
课题17 速度控制回路
5、采用调速阀的节流调速回路
模块四
（1）按调速阀安装位臵：进油路，回油路，旁油路
（2）特点 1）在负载变化较大，v稳定性要求较高的场合，则用调速阀替代节流 阀，当△P > △P min，q不随△P而变化，所以速度刚性明显优于节流阀 调速。
模块四
在这种回路中，液压泵转速和液压马达排量都是恒量，改变液压泵排量就可 使液压马达转速和输出功率随成正比地变化。而马达的输出转矩是由负载决定的， 不因调速而发生变化，所以这种回路通常叫做恒转矩调速回路。这种调速回路的 调速范围很大。
液压基本回路—速度控制回路
7.3 速度控制回路
图7.24差动 连接快速运 动回路
两位三通电磁换向阀 右位工作，液压缸差 动连接，实现活塞的 快速运动。
7.3 速度控制回路
图7.25双泵 供油快速运 动回路
空载快速运动时，系统压 力低，低压大流量泵1和 高压小流量泵2同时向液 压缸供油，活塞快速运动；
工进慢速运动时，系统压 力升高，液控顺序阀3打 开，大流量液压泵1卸荷， 此时仅有小流量泵2向系 统供油，活塞慢速运动。
7.3 速度控制回路
图7.19旁油路 节流调速回路
7.3 速度控制回路
2.容积调速回路
01 容积调速回路是通过改变变量泵或变量马达排量以调节执行元件的 运动速度。
02
容积调速回路无溢流损失和节流损失，且液压泵的工作压力随负载 的变化而变化，效率高，发热量少，其缺点是变量泵结构复杂，价
格较高。
03 按油液循环方式，容积调速回路分为开式和闭式，如图7.20所示。
7.3.1 调速回路
➢ 液压执行元件速度的变换是通过改变其输入流量或液压马达的排量 实现的。常用的调速方法有三种： 1 节流调速—定量泵供油，流量阀改变进入执行元件的流量； 2 容积调速—采用变量泵或变量马达实现调速； 3 容积节流调速—采用变量泵和流量阀联合调速。
7.3 速度控制回路
7.3.1 调速回路
7.3 速度控制回路
7.3.2 快速运动回路
01 执行元件在一个工作循环的不同阶段要求有不同的运动速度和承受不 同的负载，如在空行程阶段速度较高负载较小。
02 采用快速回路，使执行元件获得较快的速度，以提高生产效率。 03 常见的快速运动回路有：
差动连接快速运动回路，如图7.24所示。 双泵供油快速运动回路，如图7.25所示。 蓄能器快速运动回路，如图7.26所示。
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速度控制回路原理
速度控制回路原理是一种用于调节电机等设备转速的电路。
它通常由一个反馈控制系统组成，包括参考信号源、速度传感器、比例积分控制器（PID控制器）和执行器（如电机驱动器）。
首先，参考信号源提供一个期望的转速值。
然后，速度传感器测量实际的转速，并将其与参考信号进行比较。
比较结果传递给PID控制器。
PID控制器通过计算误差信号的比例、积分和微分部分，来产
生控制信号。
比例部分通过将误差信号与设定的比例系数相乘，来调节执行器的输出。
积分部分通过将误差信号在一段时间内的积分结果与设定的积分系数相乘，来消除长时间的误差。
微分部分通过将误差信号的变化率与设定的微分系数相乘，来预测未来的误差变化趋势。
执行器接收PID控制器的输出信号，并根据这个信号来调节
电机的转速。
执行器通常是一个电机驱动器，它控制电机的供电电压或电流，以实现期望的转速控制。
整个速度控制回路是一个闭环系统，通过不断地测量、比较和调节，使实际转速逐渐接近参考转速，从而实现对电机等设备的精确控制。