第九章直流調速系統要求：1.了解生產機械對調速系統提出的調速技術指標要求；2.了解機電傳動自動調速系統的組成；3.掌握常用的自動調速系統的調速原理、特點及適用場所。9.1調速系統主要性能指標9.1.1靜態技術指標1．靜差度S：是指理想的空載轉速到額定負載時的轉速降落與理想空轉轉速的比值，用S表示，是速度穩定性指標。當負載變化時，生產機械轉速的變化要能維持在一定范圍之內，即要求靜差度S小于一定數值。電動機的機械特性愈硬，則靜差度愈小，轉速的相對穩定性就愈高。不同設備對S的要求不盡相同。如普通車床S≤30%，冷軋機S≤2%，造紙機≤0.1%。

如直流電動機電樞外加電壓調速時，高速和低速時的機械特性如圖所示。可見低速下的靜差度大于高速下的靜差度，應取最低速度下的靜差度作為調速系統的靜差度。2.調速范圍D

生產機械所要求的轉速調節的最大范圍，用D表示。如車床D=20-120，龍門刨床D=20-40，軋鋼機D=3-15，機床進給機構D=5-30000。對電動機本身而言，靜差度和調速范圍兩個指標往往是不能同時滿足的，但可通過調速系統進行解決。

3.調速的平滑性

調速的平滑性，通常是用兩個相鄰調速級的轉速差來衡量的。在一定的調速范圍內，可以得到的穩定運行轉速級數越多，或者說相鄰調速級的差就小，則調速的平滑性就越高。

若級數趨近于無窮大，即表示轉速連續可調，稱為無極調速。不同的生產機械對調速的平滑性要求也不同，有的采用有極調速即可，有的則要求無級調速。9.1.2、動態技術指標

生產機械由電動機拖動，在調速過程中，從一種穩定速度變化到另一種穩定速度運轉（啟動、制動過程僅是特例而已），由于有電磁慣性和機械慣性，過程不能瞬時完成，而需要一段時間，即要經過一段過渡過程，或稱動態過程。實際上，生產機械對自動調速系統動態品質指標的要求除過渡過程時間外，還有最大超調量、振蕩次數等。

1.超調量Mp

超調量太大，達不到生產工藝上的要求，但太小，則會使過渡過程過于緩慢，不利于生產率的提高等，一般為10%～35%。

2.過渡過程時間T從輸入控制（或擾動）作用于系統開始直到被調量n進入（0.05～0.02）n2穩定值區間時為止（并且以后不再越出這個范圍）的一段時間，叫作過渡過程時間。

3.振蕩次數

N在過渡過程時間內,被調量n在其穩定值上下擺動的次數。

上述三個指標是衡量一個自動調速系統過渡過程好壞的主要指標。圖9.3是三種不同調速系統的過渡過程。9.2晶閘管-電動機直流調速系統

9.2.1單閉環直流調速系統

1.轉速負反饋調速系統

1）有靜差調速系統（1）系統的調速方法是改變外加電壓調速，為調壓調速系統；（2）系統的反饋信號是被控制對象n本身；（3）反饋電壓和給定電壓的極性相反。因此，該系統稱轉速負反饋調速系統。（轉換電位器、給定電位器）系統工作過程、穩速過程分析。2）無靜差調速系統具有比例微分調節器，靜態時，系統的反饋量總等于給定量，偏差為零。既能獲得較高的靜態精度，又能具有較快的動態響應。比例微分調節器（PI調節器）的工作原理：系統的調節過程（穩速過程）二、有靜差的電流正反饋與電壓負反饋自動調速系統速度（轉速）負反饋是抑制轉速變化的最直接而有效的方法，它是自動調速系統最基本的反饋形式。但速度負反饋需要有反映轉速的測速發電機，它的安裝和維修都不太方便，因此，在調速系統中還常采用其他的反饋形式。常用的有電壓負反饋、電流正反饋、電流截止負反饋等反饋形式。

1．電壓負反饋系統由公式可知：電動機的轉速隨電樞端電壓的大小而變。電樞電壓的大小，可以近似地反映電動機轉速的高低。電壓負反饋系統就是把電動機電樞電壓作為反饋量，以調整轉速。電壓負反饋調速系統與轉速負反饋調速系統的區別：反饋信號不同，前者為被控制量的間接量電壓，后者為被控制量本身；檢測元件不同，前者為電位器，后者為測速發電機。

工作原理：Ug

是給定電壓，Uf

是電壓負反饋的反饋量，它是從并聯在電動機電樞兩端的電位計Rp

上取出來的，所以，電位計Rp

是檢測電動機端電壓大小的檢測元件，Uf

與電動機端電壓U成正比，Uf

與U的比例系數用α表示，稱為電壓反饋系數。穩速和調速過程與轉速負反饋相同。在給定電壓Ug一定時，其調整過程為：同理：負載減小時，引起n上升，通過調節可使n下降，趨于穩定。電壓負反饋系統的特點是線路簡單，可是它穩定速度的效果并不大，因為，電動機端電壓即使由于負反饋的作用而維持不變，但是負載增加時，電動機電樞內阻Ra

所引起的內阻壓降仍然要增大，電動機速度還是要降低。或者說電壓負反饋，頂多只能補償可控整流電源的等效內阻所引起的速度降落。一般線路中采用電壓負反饋，主要不是用它來穩速，而是用它來防止過壓、改善動態特性、加快過渡過程。

2.

電流正反饋與電壓負反饋的綜合反饋系統由于電壓負反饋調速系統對電動機電樞電阻壓降引起的轉速降落不能予以補償，因而轉速降落較大，靜特性不夠理想，使允許的調速范圍減小。為了補償電樞電阻壓降IaRa，一般在電壓負反饋的基礎上再增加一個電流正反饋環節。工作原理穩速和調速的過程與轉速負反饋相同。在給定電壓Ug一定時，其調整過程如下，同理：負載減小時，引起n上升，通過調節可使n下降，趨于穩定。

第十二章

交流傳動控制系統

異步電動機的調速方法大致分為三種：

即改變轉差率S；--改變定子串電阻、定子電壓和轉子串電阻；2)改變極對數p；3)改變頻率f。

本章將主要介紹異步電動機各種調速系統的基本原理及特性，著重介紹改變電壓及改變頻率的各種調速系統。12．1

晶閘管交流調壓調速系統由異步電動機電磁轉矩和機械特性方程可知，異步電動機的輸出轉矩與定子電壓的平方成正比，因此，改變異步電動機的定子電壓也就是改變電動機的轉矩及機械特性，從而實現調速。一、采用晶閘管的交流調壓電路1．

單相交流調壓電路單相晶閘管交流調壓電路的種類很多，但應用最廣的是反并聯電路。現以此電路為代表分析它帶電阻性負載及電感性負載的工作情況。圖1所示為單相交流反并聯電路及其帶電阻性負載時的電壓電流波形。圖1單相交流反并聯電路及波形圖

(a)反并聯晶閘管電路圖(b)雙向晶閘管示意圖(c)較小時的電壓電流波形圖(d)較大時的電壓電流波形圖

由圖可見：不斷重復觸發VS1、VS2，負載上便得到正負對稱的交流電壓。改變晶閘管控制角

的大小，就可以改變負載上交流電壓的大小。對于電阻性負載其電流波形與電壓波形同相。如果晶閘管調壓電路帶電感性負載（如異步電動機），其電流波形由于電感上電流不能突變