1、11.1 11.1 機電傳動控制系統的組成和分類機電傳動控制系統的組成和分類），維修容易，價格便宜（結構簡單，制造方便。以交流電動機為動力交流傳動控制系統速平滑，范圍很寬）（良好的調速性能，調。以直流電動機為動力直流傳動控制系統最簡單繼電器-接觸器控制系統（斷續控制系統）本章自動調速系統（連續控制系統）11.1.1 11.1.1 機電傳動控制系統的組成機電傳動控制系統的組成 組成：由電機、電器、電子部件組合而成。注：注：輸入量控制量，控制量，輸出量被控制量。被控制量。 l 開環控制系統（單向控制）開環控制系統（單向控制） 如圖11.1所示的G-M系統。開環控制系統往往不能滿足高要求的生產機械的

2、需要。 1.1. 主要參數主要參數 1) 轉速降 (與 無關) 2) 調速范圍 （前提：生產機械對轉速變化率的要求） 3) 靜差度（或穩定度、轉速變化率）NtedafaNTKKRRn20nminmax/nnD minn000nnnnnSNN 4) 關系： （ ） 由 電 機 銘 牌 而定， ，D由生產機械要求而定。 一定，不同的靜差度就有不同的D，故故在說明系統達到D時，同時說明所允許的最小S。 一定， ，機械特性硬度 。)1(22maxSnSnDNNnnn02minmaxnSS 2NnNnD,2S 2. 2.提高機械特性硬度的方法提高機械特性硬度的方法使電動機轉速不變。 （負載，n） 1)

3、在電動機軸上安裝一臺測速發電機BR，輸出電勢 。 2) 偏差電壓 （給定電壓） 負反饋控制 3) 加一個放大器， ，n不變（負載變動）。 注：注：a a） 稍變化，稍變化， 更大變化。更大變化。 b b） ，維持，維持 。nKEBRBRgUU BREnEIUUEnTGgBR勵磁不變gBRUEU,UGE0UGE l 閉環控制系統（正向控制和反向反饋控制）閉環控制系統（正向控制和反向反饋控制） 如上述自動調速系統。 1. 1. 方框圖：方框圖： 2. 2. 常用系統：常用系統： 電機放大器、磁放大器和晶閘管調速系統。11.1.2 11.1.2 自動控制系統的分類自動控制系統的分類按反饋方式反饋方式

4、轉速負反饋、電勢負反饋、電壓負反饋、電流正反饋控制系統；按復雜程度復雜程度單環、多環自動調節系統；按被調量與給定量的差別被調量與給定量的差別有靜差、無靜差調 節系統；按給定量變化規律給定量變化規律定值調節系統、程序控制系統、隨動系統；按調節動作與時間的關系調節動作與時間的關系斷續、連續控制系統；1. 按元件特性元件特性線性、非線性控制系統。作業：作業：P:322 11.12，11.56 11.2 11.2 調速方案的選擇調速方案的選擇11.2.1 11.2.1 機械與電氣調速方法機械與電氣調速方法 1. 1. 電氣調速的優缺點電氣調速的優缺點 1) 簡化機械變速機構； 2) 提高傳動效率，操作

5、簡單； 3) 無級調速； 4) 便于遠距離控制和自動控制； 5) 應用廣泛； 6) 電氣系統復雜，投資大些。 （缺點） 2. 2. 電氣與機械配合調速電氣與機械配合調速 1) 電氣方面得到多種轉速； 2) 機械方面用機械變速機構的換擋進行變速。11.2.2 11.2.2 生產機械對自動調速系統技術指標的要求生產機械對自動調速系統技術指標的要求 （調速方案的選擇） 1.1. 靜態技術指標靜態技術指標 1)1) 靜差度靜差度生產機械運行時轉速生產機械運行時轉速穩定穩定的程的程度度。 S 應小于一定數值。 如：普通車床 S 30% ，精度高的造紙機 S 0.1% 等。 l機械特性越硬， ，轉速穩定性

6、 。 l時，滿足 S 要求；其它轉速時一定滿足 S 要求。)(NnSminn 靜差度靜差度 調速范圍調速范圍 調速的平滑性調速的平滑性 2)2) 調速范圍調速范圍生產機械所要求的轉速調節的生產機械所要求的轉速調節的最大范圍最大范圍。 如：車床 D為 20120， 機床的進給機構 D為 530000等。 l聯合調速時，D（生產機械） De（電氣）Dm（機械）。 3)3) 調速的平滑性調速的平滑性用兩個相鄰調速級的用兩個相鄰調速級的轉速差轉速差來衡量。來衡量。 l D一定，穩定運行轉速級數，調速的平滑性；級 數，稱無級調速。 l 不同的生產機械，可采用有級或無級調速。minmaxnnD 2.2.

7、動態技術指標動態技術指標 由于電磁、機械慣性，調速過程經過一段過渡過程，即動態過程。 1)1) 最大超調量最大超調量 l 一般為 (1035)%。 l ，不滿足工藝要求； ，過渡過程緩慢。%10022maxnnnMppMpM 最大超調量最大超調量 過渡過程時間過渡過程時間 振蕩次數振蕩次數2)2) 過渡過程時間過渡過程時間 T從輸入控制（或擾動）作用于系統開始到被調量 進入 穩定值區間時為止的一段時間。2)02. 005. 0(nn3)3) 振蕩次數振蕩次數在過渡過程時間 T內， 在其穩定值上下擺動次數（圖中所示為1次）。 l 系統1：T較大 l 系統2：振蕩次數較多 l 系統3：較理想如：龍

8、門刨床允許一次振蕩； 造紙機不允許有振蕩的過渡過程。n11.2.3 11.2.3 根據生產機械的負載性質來選擇電動根據生產機械的負載性質來選擇電動機的調速方式機的調速方式 l 在調速過程中，電動機負載能力（即輸出）在不同 下是不同的。 l 為保證在 D內電動機得到最充分利用，則選擇調速方案時，必須使電動機的負載能力與生產機使電動機的負載能力與生產機械的負載性質相匹配械的負載性質相匹配。n 1. 1. 生產機械的負載特性生產機械的負載特性 1)1) 恒轉矩型恒轉矩型 = 常數， 如：起重機、機床進給運動。 2)2) 恒功率型恒功率型 = 常數， 如：車床主軸運動。LTnTPLLLPnPTLLLp

9、Tan,LpTan,注：注：粗加工粗加工 精加工精加工 2. 2. 電動機的負載能力電動機的負載能力（調速時）maxmax出出(額）（電樞）調速PTIINa、 1)1) 直流電機直流電機 調壓調速（恒 T型）、調磁調速（恒 P型） 2)2) 交流電機交流電機 變極調速、變頻調速 l 變極（p）調速雙速異步電動機，定子繞組 Y改成 YY（恒 T型）， 改成 YY（恒 P 型）。 l 變頻（f）調速固有特性以上（恒 P型，很 少），以下（恒 T型，常用）。 3. 3. 配合性質配合性質 電動機在調速過程中，輸出的 T 和 P 能否達到最大，取決于生產機械 和 的大小及其變化規律。1)1) 生產機械

10、生產機械 常數常數，調速方式選用恒 T 型，且電動機 。2)2) 生產機械生產機械 常數常數，調速方式選用恒 P型，且電動機 。LNTT（或略大于）靜（或略大于）LNPP LTLPLTLP 故故 電動機在 D 內任何 下運行，均保持 ，使電動機得到最充分利用。nNII （或略小于）作業：作業：P:322 11.3411.311.3 幾種常見的直流傳動控制系統（簡介）幾種常見的直流傳動控制系統（簡介） 晶閘管晶閘管- -電動機電動機直流傳動控制系統直流傳動控制系統 晶體管晶體管- -電動機電動機直流脈寬調速系統直流脈寬調速系統 微型計算機微型計算機控制的直流傳動系統控制的直流傳動系統11.3.1

11、 11.3.1 晶閘管晶閘管- -電動機直流傳動控制系統電動機直流傳動控制系統 單閉環單閉環直流調速系統直流調速系統 雙閉環雙閉環直流調速系統直流調速系統 三閉環三閉環直流調速系統直流調速系統 可逆可逆直流調速系統直流調速系統 1.1. 單閉環直流調速系統單閉環直流調速系統 （ n 單閉環調速系統速度調節器 ASR ）調節器）無靜差調速系統（調節器）有靜差調速系統（PIP 無靜差調速系統無靜差調速系統的的特點：特點： l實現轉速的無靜差調節； l動態響應較快； l滿足一般生產機械對調速的要求。注：注：a a）由PIPI調節器調節器組成速度調節器速度調節器ASRASR。 b b）對于頻繁處于正反

12、轉工作狀態正反轉工作狀態的生產機械，宜采用雙閉環（或可逆）調速系統雙閉環（或可逆）調速系統。 如：龍門刨床、可逆軋鋼機如：龍門刨床、可逆軋鋼機（生產率，過渡時間，T動，I）。 2. 2. 雙閉環直流調速系統雙閉環直流調速系統 （ n、I雙閉環調速系統 速度調節器 ASR、電流調節器 ACR） 特點：特點： l系統的靜特性很硬，基本上無靜差； l啟動時間短，動態響應快； l系統的抗干擾能力強； l調整方便（先調電流環，再調速度環）； l應用廣泛（在自動調速系統中）。 3.3. 三閉環直流調速系統三閉環直流調速系統 （ n、I、電流變化率調節器或電壓調節器） 特點：特點： l進一步改善系統的調速性

13、能； l大大提高系統的可靠性。4.4. 可逆直流調速系統可逆直流調速系統 1) 電樞反接的可逆線路 2) 勵磁反接的可逆線路（用得較少）有環流、無環流）用兩套晶閘管變流器（用晶體管切換用接觸器切換環流不流過負載而只流過兩組晶閘管電路的電流。調速方式： l 有環流調速（可控有環流） l 無環流調速（邏輯無環流、錯位無環流）注：交叉連接注：交叉連接用于有環流有環流的三相全控橋三相全控橋。 此外，一般采用反并聯連接反并聯連接。接線方式： l 反并聯連接（一個交流電源供電） l交叉連接（兩個獨立的交流電源分別供電）如：三相半波反并聯、無環流可逆線路。11.3.2 11.3.2 晶體管晶體管- -電動機直流脈寬調速系統電動機直流脈寬調速系統 （大功率晶體管） 與與晶閘管直流調速系統晶閘管直流調速系統比較：比較：1. 主電路所需的功率元件少。2. 控制線路簡單。3. 頻帶寬（動態響應速度和穩速精度等性能指標較好）。 如：晶體管脈寬調制（PWM）放大器的開關頻率為1kHz3kHz； 晶閘管三相全控整流橋的開關頻率為300Hz。4. 電壓放大系統不隨輸出電壓而變化（低速性能較好， 調速范圍很寬）。5. 適用于中、小容量的調速系統（受最大電壓、電流 限制）。11.3.3 11.3.3 微型計算機控制的直流傳動系統微型計算機控制的直