山东理工大学：《运动控制系统》课程教学资源（讲稿）第2章 转速开环控制的直流调速系统 2.0 直流调速系统的调速概述

内容提要 山东程上大家 直流调速系统 口直流凋速方法 口直流调速电源 口直流调速控制 电气与电子工程学院自动化系

电气与电子工程学院自动化系 电气与电子工程学院自动化系 内容提要  直流调速方法  直流调速电源  直流调速控制 直流调速系统

直流调速系统概述 山东理子大军 口电力拖动自动控制系统类型：调速系统、伺服系统、张力控制系统 、 多电动机同步控制系统等多种类型。 口各种系统都是通过控制电动机的转速来实现的，因此调速系统是电 力拖动控制系统中最基本的系统。 ▣j 直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在 许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。 电气与电子工程学院自动化系

电气与电子工程学院自动化系 电气与电子工程学院自动化系 直流调速系统概述  电力拖动自动控制系统类型：调速系统、伺服系统、张力控制系统 、多电动机同步控制系统等多种类型。  各种系统都是通过控制电动机的转速来实现的，因此调速系统是电 力拖动控制系统中最基本的系统。  直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在 许多需要调速和快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用

直流调速系统概述 少东我子大深 口由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制 的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。因此，为了保持由 浅入深的教学顺序，应该首先很好地掌握直流拖动控制系统。 电气与电子工程学院自动化系

电气与电子工程学院自动化系 电气与电子工程学院自动化系 直流调速系统概述  由于直流拖动控制系统在理论上和实践上都比较成熟，而且从控制 的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础。因此，为了保持由 浅入深的教学顺序，应该首先很好地掌握直流拖动控制系统

内容提要 山东理子大军 直流凋速系统 口直流调速方法 直流调速电源 口直流调速控制 电气与电子工程学院自动化系

电气与电子工程学院自动化系 电气与电子工程学院自动化系 内容提要  直流调速方法  直流调速电源  直流调速控制 直流调速系统

直流调速系统概述 ★直流调速方法 少东我子大军 根据直流电动机转速方程 U-IR U=E+IR 2= E=K.Φn 口式中，n一 转速(r/min); U一电枢电压(V); I一电枢电流(A); R一电枢回路总电阻()； Φ一励磁磁通(Wb); K。一由电机结构决定的电动势常数。 它励直流电动机 电气与电子工程学院自动化系

电气与电子工程学院自动化系 电气与电子工程学院自动化系 直流调速系统概述 ★直流调速方法  根据直流电动机转速方程  式中，n — 转速（r/min）； U — 电枢电压（V）； I — 电枢电流（A）； R — 电枢回路总电阻（Ω）； Φ — 励磁磁通（Wb）； Ke— 由电机结构决定的电动势常数。 Ke Φ U IR n − = d e U E IR EKn  = +   = Φ 它励直流电动机

直流调速系统概述 ★直流调速方法 山东理子大军 U-IR n= KΦ (1-1) 由式（1-1) 看出，可以有三种方法调节电动机的转速： > (1)调节电枢供电电压U > (2)减弱励磁磁通Φ (3)改变电枢回路电阻？ 电气与电子工程学院自动化系

电气与电子工程学院自动化系 电气与电子工程学院自动化系 直流调速系统概述 ★直流调速方法 由式（1-1）看出，可以有三种方法调节电动机的转速：  （1）调节电枢供电电压U  （2）减弱励磁磁通Φ  （3）改变电枢回路电阻R Ke Φ U IR n − = （1-1）

直流调速系统概述 ★直流调速方法 响应快，一定范 围内无级平滑调 (1)调压调速 U-IR 速，但鼎要大容 n 。工作条件： 量直流电源 保持励磁中=④； o 保持电阻R=R。 n UN 。调节过程： 12 U 改变电压→N n3 U2 UNn↓，no↓ U3 调速特性： I 转速下降，机械特性曲线平行 下移。 调压调速特性曲线 电气与电子工程学院自动化系

电气与电子工程学院自动化系 电气与电子工程学院自动化系 直流调速系统概述 ★直流调速方法 （1）调压调速  工作条件： 保持励磁 Φ = ΦN ； 保持电阻 R = Ra  调节过程： 改变电压 UN → U↓ U↓ →n ↓， n0 ↓  调速特性： 转速下降，机械特性曲线平行 下移。 n n0 O I I L UN U 1 U 2 U 3 nN n1 n2 n3 调压调速特性曲线 响应快，一定范 围内无级平滑调 速，但需要大容 量直流电源 Ke Φ U IR n − =

直流调速系统概述 ★直流调速方法 响应慢，小范围 内的平滑调速， (2)调阻调速 U-IR 所鼎电源容量小 口工作条件： n= KΦ n 保持励磁Φ=④； no 保持电压U=U Ra 口调节过程： 0 n3 R 增加电阻R,→R个 R2 R个n↓，n不变； R3 口调速特性： 转速下降，机械特性曲线变软。 调阻调速特性曲线 电气与电子工程学院自动化系

电气与电子工程学院自动化系 电气与电子工程学院自动化系 n n0 O I I L R a R 1 R 2 R 3 nN n1 n2 n3 调阻调速特性曲线 直流调速系统概述 ★直流调速方法 Ke Φ U IR n − = （2）调阻调速  工作条件： 保持励磁 Φ = ΦN； 保持电压 U =UN ；  调节过程： 增加电阻 Ra → R↑ R ↑ →n ↓，n0不变；  调速特性： 转速下降，机械特性曲线变软。 响应慢，小范围 内的平滑调速， 所需电源容量小

直流调速系统概述 ★直流调速方法 (3)调磁调速 有级调速，平滑 U-IR n 性差，空敕时无 n= 。工作条件： KD 13 调速能力，少用 保持电压U=U; 2 no 保持电阻R=Ra; N 。调节过程： 减小励磁虫→风 Φ↓→n↑，n个 。调速特性： T 转速上升，机械特性曲线变软。 TL 调磁调速特性曲线 电气与电子工程学院自动化系

电气与电子工程学院自动化系 电气与电子工程学院自动化系 直流调速系统概述 ★直流调速方法 （3）调磁调速  工作条件： 保持电压 U =UN； 保持电阻 R = R a ；  调节过程： 减小励磁 ΦN → Φ↓ Φ ↓ → n ↑， n0 ↑  调速特性： 转速上升，机械特性曲线变软。 n n0 O TL Te Φ N Φ 1 Φ 2 Φ 3 nN n1 n2 n3 调磁调速特性曲线 有级调速，平滑 性差，空载时无 Φ 调速能力，少用 Ke U IR n − =

三种调速方法的性能与比较 山东理子大军 口对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供 电电压的方式为最好。 口改变电阻只能有级调速： 口减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调 压方案，在基速（额定转速） 以上作小范围的弱磁升速。 因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。 电气与电子工程学院自动化系

电气与电子工程学院自动化系 电气与电子工程学院自动化系 三种调速方法的性能与比较  对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供 电电压的方式为最好。  改变电阻只能有级调速；  减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调 压方案，在基速（额定转速）以上作小范围的弱磁升速。 因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主