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电机调速的分类

来源:鸿运,鸿运游戏,鸿运电子游戏发布时间:2020/01/20点击数:

  鸿运国际官网电机调速的分类_物理_自然科学_专业资料。电机调速的分类 1.1 电气调速系统性能指标 机电传动控制系统调速方案的选择,主要是根据生产机械对调速系统提出的调速技术指标来决定的, 技术指标又静态指标和动态指标。 静态技术指标 静差度 S=

  电机调速的分类 1.1 电气调速系统性能指标 机电传动控制系统调速方案的选择,主要是根据生产机械对调速系统提出的调速技术指标来决定的, 技术指标又静态指标和动态指标。 静态技术指标 静差度 S=Δn/n0 静差度指电动机在某一转速下运行时,负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降 Δn 与理想空载转速 n0 之 比。 调速范围 在额定负载时 D =nmax/nmin 调速范围是指系统在额定负载时电机的最高转速与最低转速之比。 动态指标 跟随性能指标 在给定信号作用下,系统输出量变化的情况用跟随性能指标来描述。当给定信号的变化方式不同时, 输出 响应也不同。 具体的跟随指标如下: (1)上升时间 tr 在阶跃响应时间中,输出量从零起第一次上升到稳定值 C¥所需时间,它反映动态响 应的快 速性。 (2)超调量 σ 在阶跃响应时间中,输出量超出稳态值的最大偏差与稳态值之比的百分值。 (3)调节时间 ts 在阶跃响应过程中,输出衰减到与稳态值之差进入±5%或±2% 允许误差范围之内所需 的 最小时间,称为调节时间,又称为过渡过程时间。调节时间用来衡量系统整个调节过程的快慢,ts 小,表 示系 统的快速性好。 抗扰性能指标 控制系统在稳态运行中,由于电动机负载的变化,电网电压的波动等干扰因素的影响,都会引起输出 量的变化,经历一段动态过程后,系统总能达到新的稳态。这就是系统 的抗扰过程。 具体的跟随指标如下: (1)动态降落 ΔCmax% 系统稳定运行时,突加一定数值的阶跃扰动(例如额定负载扰动)后所引起的输出量 最大 降落,用原稳态值 C¥l 的百分数表示,叫做动态降落。 (2)恢复时间 tv 从阶跃扰动作用开始,到输出量恢复到与新稳态值 C¥2 之差进入某基准量 Cb 的±5%(或 ± 2%)范围之内所需的时间,定义为恢复时间 tv 。其中 Cb 称为抗扰指标中输出量的基准值,视具体情况选 定。 一、 单闭环有静差直流调速系统 1、系统结构 该系统的主电路采用晶闸管三相全控桥式整流电路。 其输出电压为:Ud0=2.34U2cosα 图中,放大器为比例放大器(或比例调节器),直流电动机 M 由晶闸管可控整流器经过平波电抗器 L 供 电。整流器整流电压 Ud 可由控制角 α 来改变。触发器的输入控制电压为 Uk。为使速度调节灵敏,使用放 大器来把输入信号 ΔU 加以扩大, ΔU 为给定电压 Ug 与速度反馈信号 Uf 的差值。 2、调速性能 1)系统的静特性 可控整流器的输出电压为 于电动机电枢回路,若忽略晶闸管的管压降 ΔΕ,则有 可得带转速负反馈的晶闸管-电动机有静差调速系统的机械特性方程: Kp——放大器的电压放大倍数; γ——转速反馈倍数; Ce=KeΦ—— 电磁常数; K0=KpKs——从放大器输入端到可控整流电路输出端的电压放大倍数;K=γKpKs/Ce——闭环系统的开环 放大倍数。 2)开环调速系统与闭环调速系统的比较 (1)在给定电压一定时,有 闭环系统所需的给定电压 Us 要比开环系统高(1+K)倍。因此,若突然失去转速负反馈,就可能造 成严重事故。 (2)如果将系统闭环与开环的理想空载转速调得一样,即 n0f=n0,则 在同一负载电流下,闭环系统的转速降仅为开环系统转速降的 1/(1+K)倍,从而大大提高了机械特性的 硬度,使系统的静差度减少。 (3)在最大运行转速 nmax 和低速时的最大允许静差度 S2 不变的情况下, 开环系统的调速范围为: 闭环系统调速范围为: 闭环系统的调速范围是开环系统的(1+K)倍。 提高系统的开环放大倍数 K 是减小静态转速降落、扩大调速范围的有效措施。但是放大倍数也不能过 分增大,否则系统容易产生不稳定现象。 3、基本特性 1)有静差,系统是利用偏差来进行控制的 2)转速 n(被调量)紧随给定量 Un*的变化而变化 3)对包围在转速反馈环内的各种干扰都有很强的抑制作用 4)系统对给定量 Un*和检测元件的干扰没有抑制能力 二、 单闭环无静差直流调速系统 PI 调节器特性 PI 调节器的电路 PI 调节器的输入输出特性 : 输入电压 输出电压: Kpi=R1/R0 ——PI 调节器比例部分的放大系数; τ=R0C1——PI 调节器的积分时间常数。 PI 调节器的输出电压 Uex 就是比例输出部分与积分输出部分的叠加。 用 PI 调节器构成的转速负反馈单闭环调节系统 本系统采用了 PI 调节器后,在稳态时,有 ΔUn= Un *-Un=0 PI 调节器在系统抗负载干扰中的作用及动态过程 系统稳态运行时,在抗负载干扰过程中,Un*不变。假定负载干扰是突加的,由 TLl 变到 TL2,开始 时电机转速将下降,反馈电压 Un 也将下降,并产生 ΔUn,于是 PI 调节器开始调节,其输出电压 Uct 包括 了比例与积分两部分。 控制电压 Uct 中的比例部分具有快速响应的特性,可以立即以速度偏差(ΔUn)起调节作用,加快了系 统调节的快速性;Uct 的积分部分可以在转速偏差(ΔUn)为零时,维持稳定的输出,保证了电机继续稳定运 转,最终消除了静差。 在调节过程的前期比例起主要作用。 三、 转速、电流双闭环直流调速系统 转速反馈单闭环调速系统实际上是不能正常工作的。这是由于直流电动机在大阶跃给定下启动时,在 启动瞬间反馈电压 Un=0,若给定电压 Un*全部加在调节器输入端,势必造成控制电压 Uct 很大(调节器 输出饱和),晶闸管输出电压 Ud 也很大,而造成电动机启动时的过流。 对一般要求不高的调速系统,常常在系统中加入电流截止负反馈环节以限制启动和运行中的过电流。但是 这种电路,由于转速反馈信号和电流反馈都加在一个调节器的输入端,这两个反馈信号互相牵制,使系统 动、静态特性不够理想。 对于高性能的调速系统,如要求快速启动、制动,动态速降要小等,通常就采用了转速电流双闭环系 统。 1、直流电动机理想启动过程 带电流截止环节的转速单闭环系统在启动时,由于电流负反馈的影响,启动电流上升较慢。该系统不 能完全按需要来控制启动电流或转矩,致使电机转速上升也较慢,电机启动过程也大大地延长。这个动态 过程曲线如图(a)所示。 理想启动过程如图(b)所示。在电动机最大允许过载电流条件下,充分发挥其过载能力,使电机在 整个过和中始终保持这个最大允许电流值,使电机以尽可能的最大加速度启动直到给定转速,再让启动电 流立即下降到工作电流值与负载相平衡而进入稳定运转状态。这样的启动过程其电流呈方形波,而转速是 线性上升的。这是在最大允许电流受限制的条件下,调速系统所能达到的最快启动过程。 2、转速电流双闭环调速系统的组成 为了实现转速和电流两种反馈分别起作用,系统中设置了转速(ASR)和电流(ACR)两个调节器, 分别对转速和电流进行调。