直流调速系统概述(课堂PPT)

式中 nmax nmin
D nmax nm in
额定负载下的最高转速（即nN）； 额定负载下的最低转速；
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3.调速平滑性
一定范围内调速级数越多，平滑性越好。
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直流调速系统原理图 （单闭环直流调速系统）
给定 － 电路
RP1
Ugn
R1
Ufn R2
触发
Rf
电路
△ Un
直流调速系统概述
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概述
1.什么是调速？
将调节电动机转速，以适应生产要求的过程 称之为调速。
2.什么是调速系统？ 用于完成调速这一功能的自动控制系统就被 称为是调速系统。
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3.为什么要调速？
电动机是用来拖动某种生产机械的动力设 备，所以需要根据工艺要求调节其转速。
比如：在加工毛坯工件时，为了防止工件 表面对刀具的磨损，因此加工时要求电机低 速运行。
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电枢回路串电阻调速
电枢回路串电阻调速需
在电枢中串入专用电阻，电阻增大
n
则转速下降，因此 n 只能下调。 n0
特点：(1) 设备简单，操作方便。 (2)机械特性软，稳定性差。
Ra Ra + R
电 阻 增 大
T
(3)能量损耗大，只用于小型直流机。
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改变磁通调速
保持电枢电压U不变，改变励磁电流If (调Rf)以
降低后硬度不变，稳定性好。 0
电 压 降 低
Tc
特性曲线 T
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四、直流调速系统性能指标
1.静差率S
静差率S是指空载转速与额定负载转速之差 与理想空载转速的比值，它反映了电动机转速 稳定程度。
s n0 nN n 100 %
n0
n0
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2.调速范围D 电动机在额定负载下进行调速时，在满足静差 率要求的前提下，所能达到的最高转速与最低转 速之比称为调速范围。
给定 Ugn
比 较 放 大
控制 UK
晶 闸 管 整 流
反馈电压增大
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下一步>>
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给定 Un
比较结果减小
比 较 放 大
控制 Uc
晶 闸 管 整 流
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上一步<<
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2.转子（电枢）
转子
电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组。
电枢绕组：是电路部分。
换向器：实现直流与交流的互换 转轴 轴承
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二、直流电机分类 按励磁方式分
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三、直流调速方案
1.直流电动机的转速公式：
n Ua IaR a Ce
Ua:电枢电压 Ia:电枢电流 Ra:电枢回路的总电阻 Φ:励磁磁通 Ce:由电机结构决定的电动势系数
_
Un
A1
+
+ Uc
3～
可控整 流电路
平波 电抗
Ld
Id +
M Ud
-
RP2
调节器
+
RP3 TG
速度检 测装置
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直流调速系统各部分作用
1.给定电路：调节给定电压值，实现调速。 2.调节器：通过输入给定电压和转速反馈信号，产生控制信
号，控制触发电路的触发脉冲产生时间。 3.触发电路：产生触发脉冲控制晶闸管的导通。 4.晶闸管整流电路：产生可变的直流电压实现直流电动机的
而在对工件进行精加工时，为了要缩短加 工时间，提高产品的经济效益，因此此时要 求电机高速运行。
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4.两大调速系统
（1）交流调速（变频调速） 特点：交流电机结构简单，维护方便，造价低 应用：主要应用在调速精度要求不高的场合
（2）直流调速 特点： ①直流调速易实现
② 调速性能好, 调速范围广, 易于平滑调节 ③直流调速转矩大
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转速负反馈闭环直流调速系统
给定 Ugn
比 较 放 大
控制 UK
晶 闸 管 整 流
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（ 负载变化）
给定 Ugn
比 比较 较放 器大
控制 UK
晶 闸 管 整 流
负载减小， 上升加快
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下一步>>
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（负载减小，转速加快）
给定 Ugn
改变磁通 。
采用减少励磁电流(减弱磁通)的方法调速, 即
Rf If n
减小磁通，n只能上调。
nnn000''' n
O
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ห้องสมุดไป่ตู้
（
Rf
增减 加小
）
TL T
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改变电压调速
改变电压调速的特点:
(1)工作时电压不允许超过UN nn00' n
所以调速只能向下调。 n0"
(2)机械特性较硬，并且电压
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2.直流电动机的调速方式有三种：
(1)调压调速（恒转矩调速）（额定转速以下调速） ①晶闸管可控整流 ②直流斩波
(2)弱磁调速（恒功率调速） (3)电枢回路串电阻调速
※由于串电阻调速和弱磁调速都会使直流他
励电机的机械特性变软，所以在实际应用
中通常采用的是变电压调速。
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比较器比较放大
控制 UK
晶 闸 管 整 流
电机转速加快
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（负载减小，转速加快，测速发电机转速加快）
给定 Ugn
比 较 放 大
控制 UK
晶 闸 管 整 流
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测速发电机转 速加快
上一步<<
下一步>>
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（负载减小，转速加快，测速发电机转速加快，反馈电压增大）
调速。 5.速度检测装置：将转速信号反馈至调节器输入端，使直流
调速系统构成闭环系统。（测速发电机、旋转编码器）
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以负载增大为例，闭环调速系统的自动调节 过程如下：当电动机的转速n由于某种原因 （例如机械负载转矩TL增加）而下降时，转速 负反馈环节将进行自动调节，其调节过程如下：
TL↑→n↓ →Ufn↓ →ΔU↑=Ugn-Ufn →Uk↑ →触发脉冲前移→Ud↑ →n↑
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5.直流调速应用
（1）无缝钢管生产
（3）纺织机
（2）造纸机
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直流电机
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一、直流电机结构
直流电机主要由定子和转子两大部分构成。 1.定子
主磁极：产生主磁场 ，由铁心和励磁绕组构成 换向磁极：改善换向。 定子 电刷装置：把直流电压和直流电流引入
机座和端盖：起支撑和固定作用。
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• 晶闸管整流电路实现调压调速特点
优点：晶闸管整流装置经济、可靠，门极可直接 采用电子电路控制，响应速度为毫秒级。
缺点（1）由于晶闸管的单向导电性，它不允许电 流反向，给系统的可逆运行造成困难。
（2）当晶闸管导通角很小时，系统的功率因素很 低，并产生较大的谐波电流，从而引起电网电压 波动殃及同电网中的用电设备，造成“电力公 害”。