机电传动直流控制..优秀PPT.ppt

11.1 11.1 机电传动限制系统的组成和分类机电传动限制系统的组成和分类最简洁继电器-接触器限制系统（断续限制系统）本章自动调速系统（连续限制系统）11.1.1 11.1.1 机电传动限制系统的组成机电传动限制系统的组成 组成：由电机、电器、电子部件组合而成。组成：由电机、电器、电子部件组合而成。注：输入量注：输入量限制量，输出量限制量，输出量被限制量。被限制量。l 开环限制系统（单向限制）如图11.1所示的G-M系统。开环限制系统往往不能满足高要求的生产机械的须要。1.1.主要参数主要参数 1)1)转速降转速降 (与与 无关无关)2)2)调速范围调速范围 （前提：生产机械对转速变更率的要求）（前提：生产机械对转速变更率的要求）3)3)静差度（或稳定度、转速变更率）静差度（或稳定度、转速变更率）4)关系：（）由 电 机 铭 牌 而 定，D由生产机械要求而定。确定，不同的静差度就有不同的D，故在说明系统达到D时，同时说明所允许的最小S。确定，机械特性硬度 。2.2.提高机械特性硬度的方法提高机械特性硬度的方法使电动机转速不变。（负载，n）1)在电动机轴上安装一台测速发电机BR，输出电势 。2)偏差电压 （给定电压）负反馈限制 3)加一个放大器，n不变（负载变动）。注：注：a a）稍变更，稍变更，更大变更。更大变更。b b），维持，维持 。l 闭环限制系统（正向限制和反向反馈限制）如上述自动调速系统。1.方框图：2.2.常用系统：常用系统：电机放大器、磁放大器和晶闸管调速系统。11.1.2 11.1.2 自动限制系统的分类自动限制系统的分类按按反反馈馈方方式式转转速速负负反反馈馈、电电势势负负反反馈馈、电电压压负反馈、电流正反馈限制系统；负反馈、电流正反馈限制系统；按困难程度按困难程度单环、多环自动调整系统；单环、多环自动调整系统；按按 被被 调调 量量 与与 给给 定定 量量 的的 差差 别别 有有 静静 差差、无无 静静 差差 调调 节系统；节系统；按按给给定定量量变变更更规规律律定定值值调调整整系系统统、程程序序限限制制系统、随动系统；系统、随动系统；按按调调整整动动作作与与时时间间的的关关系系断断续续、连连续续限限制制系系统；统；按元件特性按元件特性线性、非线性限制系统。线性、非线性限制系统。作业：作业：P:322 11.12，11.56 11.2 11.2 调速方案的选择调速方案的选择11.2.1 11.2.1 机械与电气调速方法机械与电气调速方法 1.1.电气调速的优缺点电气调速的优缺点 1)1)简化机械变速机构；简化机械变速机构；2)2)提高传动效率，操作简洁；提高传动效率，操作简洁；3)3)无级调速；无级调速；4)4)便于远距离限制和自动限制；便于远距离限制和自动限制；5)5)应用广泛；应用广泛；6)6)电气系统困难，投资大些。电气系统困难，投资大些。（缺点）（缺点）2.2.电气与机械协作调速电气与机械协作调速 1)1)电气方面电气方面得到多种转速；得到多种转速；2)2)机械方面机械方面用机械变速机构的换挡进行变速。用机械变速机构的换挡进行变速。11.2.2 11.2.2 生产机械对自动调速系统技术指标的要求生产机械对自动调速系统技术指标的要求 （调速方案的选择）1.1.静态技术指标静态技术指标 1)静差度生产机械运行时转速稳定的程度。S 应小于确定数值。如：一般车床 S 30%，精度高的造纸机 S 0.1%等。l 机械特性越硬，转速稳定性 。l 时，满足 S 要求；其它转速时确定满足 S 要求。静差度静差度 调速范围调速范围 调速的平滑性调速的平滑性 2)调速范围生产机械所要求的转速调整的最大范围。如：车床 D 为 20120，机床的进给机构 D 为 530000等。l 联合调速时，D（生产机械）De（电气）Dm（机械）。3)调速的平滑性用两个相邻调速级的转速差来衡量。l D 确定，稳定运行转速级数，调速的平滑性；级 数，称无级调速。l不同的生产机械，可接受有级或无级调速。2.2.动态技术指标动态技术指标 由于电磁、机械惯性，调速过程经过一段过渡过程，即动态过程。1)最大超调量 l 一般为(1035)%。l ，不满足工艺要求；，过渡过程缓慢。最大超调量最大超调量 过渡过程时间过渡过程时间 振荡次数振荡次数2)2)过过渡渡过过程程时时间间 T T 从从输输入入限限制制（或或扰扰动动）作作用用于于系系统统起起先先到到被被调调量量 进进入入 稳稳定定值值区区间间时时为为止止的的一一段段时间。时间。3)3)振振荡荡次次数数在在过过渡渡过过程程时时间间 T T 内内，在在其其稳稳定定值值上上下下摇摆次数（图中所示为摇摆次数（图中所示为1 1次）。次）。l l系统系统1 1：T T较大较大 l l系统系统2 2：振荡次数较多：振荡次数较多 l l系统系统3 3：较志向：较志向如：龙门刨床允许一次振荡；造纸机不允许有振荡的过渡过程。11.2.3 11.2.3 依依据据生生产产机机械械的的负负载载性性质质来来选选择择电电动动机的调速方式机的调速方式 l l 在在调调速速过过程程中中，电电动动机机负负载载实实力力（即即输输出）在不同出）在不同 下是不同的。下是不同的。l l 为为保保证证在在 D D 内内电电动动机机得得到到最最充充分分利利用用，则则选选择择调调速速方方案案时时，必必需需使使电电动动机机的的负负载载实实力力与生产机械的负载性质相匹配。与生产机械的负载性质相匹配。1.1.生产机械的负载特性生产机械的负载特性 1)1)恒转矩型恒转矩型 =常数，如：起重机、机床进给运动。2)2)恒功率型恒功率型 =常数，如：车床主轴运动。注：注：粗加工粗加工 精加工精加工 2.2.电动机的负载实力（调速时）电动机的负载实力（调速时）1)直流电机 调压调速（恒 T 型）、调磁调速（恒 P 型）2)沟通电机 变极调速、变频调速 l变极（p）调速双速异步电动机，定子绕组 Y 改成 YY（恒 T 型），改成 YY（恒 P 型）。l变频（f）调速固有特性以上（恒 P 型，很 少），以下（恒 T 型，常用）。3.3.协作性质协作性质 电电动动机机在在调调速速过过程程中中，输输出出的的 T T 和和 P P 能能否否达达到到最最大大，取取决决于于生生产产机机械械 和和 的的大大小小及及其其变变更更规律。规律。1)1)生生产产机机械械 常常数数，调速方式选用恒 T 型，且电动机 。2)2)生生产产机机械械 常常数数，调速方式选用恒 P型，且电动机 。故故 电动机在 D 内任何 下运行，均保持 ，使电动机得到最充分利用。作业：作业：P:322 11.3411.311.3几种常见的直流传动限制系统（简介）几种常见的直流传动限制系统（简介）晶闸管晶闸管-电动机直流传动限制系统电动机直流传动限制系统 晶体管晶体管-电动机直流脉宽调速系统电动机直流脉宽调速系统 微型计算机限制的直流传动系统微型计算机限制的直流传动系统11.3.1 11.3.1 晶闸管晶闸管-电动机直流传动限制系统电动机直流传动限制系统 单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统 双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统 三闭环直流调速系统三闭环直流调速系统 可逆直流调速系统可逆直流调速系统 1.1.单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统 （n n 单闭环调速系统单闭环调速系统速度调整器速度调整器 ASR ASR）无静差调速系统的特点：l实现转速的无静差调整；l动态响应较快；l满足一般生产机械对调速的要求。注：注：a a）由）由PIPI调整器组成速度调整器调整器组成速度调整器ASRASR。b b）对对于于频频繁繁处处于于正正反反转转工工作作状状态态的的生生产产机机械，宜接受双闭环（或可逆）调速系统。械，宜接受双闭环（或可逆）调速系统。如如：龙龙门门刨刨床床、可可逆逆轧轧钢钢机机（生生产产率率，过过渡时间渡时间，T T动动，II）。）。2.2.双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统 （n n、I I 双闭环调速系统双闭环调速系统 速度调整器速度调整器 ASR ASR、电流调整器、电流调整器 ACR ACR）特点：特点：l l系统的静特性很硬，基本上无静差；系统的静特性很硬，基本上无静差；l l启动时间短，动态响应快；启动时间短，动态响应快；l l系统的抗干扰实力强；系统的抗干扰实力强；l l调整便利（先调电流环，再调速度环）；调整便利（先调电流环，再调速度环）；l l应用广泛（在自动调速系统中）。应用广泛（在自动调速系统中）。3.3.三闭环直流调速系统三闭环直流调速系统 （n n、I I、电流变更率调整器或电压调整器）、电流变更率调整器或电压调整器）特点：特点：l l进一步改善系统的调速性能；进一步改善系统的调速性能；l l大大提高系统的牢靠性。大大提高系统的牢靠性。4.4.可逆直流调速系统可逆直流调速系统 1)电枢反接的可逆线路 2)励磁反接的可逆线路（用得较少）环流不流过负载而只流过两组晶闸管电路的电流。调速方式：l有环流调速（可控有环流）l无环流调速（逻辑无环流、错位无环流）注：交叉连接用于有环流的三相全控桥。注：交叉连接用于有环流的三相全控桥。此外，一般接受反并联连接。此外，一般接受反并联连接。接线方式：l反并联连接（一个沟通电源供电）l交叉连接（两个独立的沟通电源分别供电）如：三相半波反并联、无环流可逆线路。11.3.2 11.3.2 晶体管晶体管-电动机直流脉宽调速系统电动机直流脉宽调速系统 （大功率晶体管）与晶闸管直流调速系统比较：1.主电路所需的功率元件少。2.限制线路简洁。3.频带宽（动态响应速度和稳速精度等性能指标较好）。如：晶体管脉宽调制（PWM）放大器的开关频率为1kHz3kHz；晶闸管三相全控整流桥的开关频率为300Hz。4.电压放大系统不随输出电压而变更（低速性能较好，调速范围很宽）。5.适用于中、小容量的调速系统（受最大电压、电流 限制）。11.3.3 11.3.3 微型计算机限制的直流传动系统微型计算机限制的直流传动系统 特点：1.系统的硬件结构简洁（单片机）；2.系统的（不同的）限制规律由（简洁更改的）软件 实现（配备少量的接口电路）；3.运算速度快；4.牢靠性高；5.成本低；6.具有爱护、诊断和自检功能；7.能实现数模混合限制或全数字量限制；8.向集成化、小型化和智能化方向发展。如：MCD-型微机限制直流调速系统（1995年，武汉重型机床厂与华中理工高校研制成功）。作业：作业：P:323 11.17，11.27