Ce

开环调速系统的机械特性为
U d 0 RId K sU c RId K sU c R n Te Ce Ce Ce Ce C eC m
（2-31）
13

额定电压和额定励磁下
K SU C n0 Ce
理想空载转速
I dN R nN Ce
额定转速降落
14
图2-16 开环调速系统稳态结构图
9
nN s D nN (1 s)
例题2-1

某直流调速系统电动机额定转速为 nN=1430r/min，额定速降ΔnN=115r/min， 当要求静差率s≤30%时，允许多大的调速 范围？ 如果要求静差率s≤ 20%，则调速范围是多 少？ 如果希望调速范围达到10，所能满足的静 差率是多少？

图2-14 不同转速下的静差率
7

一般以额定转速为最高转速
nN D nmin
s
nN
n0 min
nN nmin nN
8
调速范围、静差率和额定速降之间的关系
（2-28） 对于同一个调速系统，ΔnN值是定值。 要求s值越小时，系统能够允许的调速范围 D也越小。 一个调速系统的调速范围，是指在最低速 时还能满足所需静差率的转速可调范围。
nN s 1000 0.05 nN 2.63r / min D(1 s) 20 (1 0.05)
18
2.2.3 晶闸管开环直流调速系统

Байду номын сангаас
系统整体结构，在1秒钟时负载转矩由 50增加到100
19
直流电机模块
20
电源和多功能桥模块
21
门级控制信号模块
22
求解器的设置
15
图2-17 开环直流调速系统的机械特性
16
例题2-2
某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机，其 额定数据如下：60kW，220V，305A， 1000r/min，采用V-M系统，主电路总电阻 R=0.18Ω，电动机电动势系数Ce=0.2Vmin/r。 如果要求调速范围D=20，静差率s≤5%，采用 开环调速能否满足？若要满足这个要求，系 统的额定速降ΔnN最多能有多少？
DnN 10 115 s 0.446 44.6% nN DnN 1430 10 115
11
2.2.2 直流调速系统的机械特性

晶闸管整流器和PWM变换器都是可控的直 流电源，用UPE来统一表示可控直流电源
图2－15 开环调速系统的原理图
12
机械特性

开环调速系统中各环节的稳态关系如下： U d 0 K sU c 电力电子变换器 U d 0 I dR 直流电动机 n
5
静差率s 当系统在某一转速下运行时，负载由理想 空载增加到额定值所对应的转速降落ΔnN与 理想空载转速n0之比：
n N s n0
（2-26）

用百分数表示 nN （ 2-27 ） s 100% n0
6
特性a和b的硬 度相同， 特性a和b额定 速降相同， 特性a和b的静 差率不相同。
17
解:
当电流连续时，V-M系统的额定速降为
I dN R 305 0.18 nN =275r/min Ce 0.2
开环系统在额定转速时的静差率为
nN 275 sN 0.216 21.6% nN nN 1000 275
如要求 D 20 ，s 5% ，即要求
10
解
在要求s≤ 30%时，允许的调速范围为
nN s 1430 0.3 D 5.3 n N (1 s) 115 (1 0.3)
若要求s≤ 20%，则允许的调速范围只有
1430 0.2 D 3.1 115 (1 0.2)
若调速范围达到10，则静差率只能是

2.2.1 转速控制的要求和稳态调速性能指标
调速范围 生产机械要求电动机提供的最高转速nmax和最低 转速nmin之比称为调速范围，用字母D表示，即 nmax （2-25） D
nmin


nmax和nmin是电动机在额定负载时的最高和最低转 速， 对于少数负载很轻的机械，也可用实际负载时的 最高和最低转速。
23
三相桥式全控整流电路
24

阻性负载，在自 然换相点换向触 发角为0
25

触发角为0时的两种触发方式
26

阻性负载，触发角为30和60
27

阻感负载，触发角为0和30
28

阻感负载，触发角90度 若电感足够大，负载电压均值为0，因此移相 范围为90度
29

电枢电压 （30度）

电枢电压 （60度）
30
增大平波电感

电枢电压 （30度）

电枢电压 （60度）
31

转矩

转速
机械特性曲线可根据上图绘制
32
不同平波电感下的电流

存在问题：启动电流大，提高调速范围与降低静 差率之间存在矛盾。而设计闭环控制器首先需要 建立电机的模型
33
电力拖动自动控制系统 —运动控制系统
第 2章
转速反馈控制的直流调速系统
1
内容提要

直流电机稳态调速性能指标及其计算
1. 调速范围 2. 静差率
2

直流电机机械特性曲线：负载力矩的增 加将导致转速降低
3
2.2 稳态调速性能指标和直流调速系统 的机械特性
对于调速系统转速控制的要求： （1）调速——在一定的最高转速和最低转速 范围内调节转速； （2）稳速——以一定的精度在所需转速上稳 定运行，在各种干扰下不允许有过大的转 速波动； （3）加、减速——频繁起、制动的设备要求 加、减速尽量快；不宜经受剧烈速度变化 的机械则要求起、制动尽量平稳。 4