直流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速的實(shí)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)（含外文翻譯）

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)主要是運(yùn)用調(diào)速系統(tǒng)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，使其實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)的效果。此調(diào)速系統(tǒng)由主電路和控制電路兩部分組成：主電路是采用晶閘管可控整流裝置進(jìn)行調(diào)速;控制電路是采用雙閉環(huán)速度電流調(diào)節(jié)方法進(jìn)行反饋。系統(tǒng)采用調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速方法可以獲得與電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性相互平行的人為機(jī)械特性，調(diào)速方向是基速以下，只要輸出的電壓是連續(xù)可調(diào)的，即可實(shí)現(xiàn)電

2、動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速。雙閉環(huán)速度電流調(diào)節(jié)這種方法雖然初次頭次成本相對(duì)而言較高，但它保證了系統(tǒng)的性能，保證了對(duì)生產(chǎn)工藝要求的滿足，它既兼顧了啟動(dòng)時(shí)的電流的動(dòng)態(tài)過(guò)程，又保證穩(wěn)態(tài)后速度的穩(wěn)定性，在起動(dòng)過(guò)程的主要階段，只有電流負(fù)反饋，沒(méi)有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋。達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，只要轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，不讓電流負(fù)反饋發(fā)揮主要作用很好地滿足了生產(chǎn)需要。本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)也就是對(duì)ASR和ACR的設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：無(wú)級(jí)調(diào)速；雙閉環(huán)；ASR；ACR

3、；晶閘管</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This design is the use of speed control system for DC motor speed control to achieve the effect of class. This speed control system from the ma

4、in circuit and control circuit composed of two parts: the main circuit is controlled rectifier thyristor speed control device; control circuit in a dual method of closed-loop speed feedback current regulator.System speed

5、 regulator with the motor speed control methods available to parallel the inherent mechanical properties of artificial mechanical propert</p><p>　　Key words: stepless speed regulation；double-loop； ASR；ACR；SC

6、R</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章 緒 論1</b></p><p>　　1.1問(wèn)題提出的意義1</p><p>　　1.2國(guó)產(chǎn)直流電機(jī)簡(jiǎn)介1</p><p>　　1.3直流電動(dòng)機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)2</p>

7、<p>　　第2章 直流電動(dòng)機(jī)的概述4</p><p>　　2.1直流電動(dòng)機(jī)的基本知識(shí)4</p><p>　　2.1.1直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)4</p><p>　　2.1.2直流電動(dòng)機(jī)的工作原理5</p><p>　　2.1.3直流電動(dòng)機(jī)的組成及分類6</p><p>　　2.2直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理

8、8</p><p>　　2.2.1直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式8</p><p>　　2.2.2直流電動(dòng)機(jī)的基本方程9</p><p>　　2.2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性10</p><p>　　第3章 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求14</p><p>　　3.1設(shè)計(jì)任務(wù)14</p><p>　　3.2設(shè)計(jì)

9、要求與性能指標(biāo)14</p><p>　　第4章 方案比較論證與選擇16</p><p>　　4.1調(diào)速指標(biāo)簡(jiǎn)介16</p><p>　　4.2 總體方案論證18</p><p>　　4.3單元電路方案論證22</p><p>　　4.3.1主電路方案論證22</p><p>　　4.

10、3.2控制電路方案論證25</p><p>　　第5章 電路設(shè)計(jì)28</p><p>　　5.1主電路設(shè)計(jì)28</p><p>　　5.1.1電機(jī)參數(shù)計(jì)算和晶閘管容量參數(shù)計(jì)算28</p><p>　　5.1.2整流電路的選擇30</p><p>　　5.1.3整流器件的選擇31</p><

11、;p>　　5.1.4 觸發(fā)電路的選擇31</p><p>　　5.1.5穩(wěn)壓電源的選擇33</p><p>　　5.1.6主電路保護(hù)器件選擇34</p><p>　　5.2控制電路設(shè)計(jì)34</p><p>　　5.2.2雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成36</p><p>　　5.2.3 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)

12、程分析38</p><p>　　5.2.4轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器的作用40</p><p>　　5.2.5ACR與ASR的設(shè)計(jì)41</p><p>　　5.3調(diào)速系統(tǒng)主、控電路圖45</p><p>　　5.4調(diào)試過(guò)程45</p><p><b>　　總結(jié)47</b></p>

13、<p><b>　　參考文獻(xiàn)48</b></p><p><b>　　致謝49</b></p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　1 外文資料原文</b></p><p><b>　　2 外文資料

14、譯文</b></p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p>　　1.1問(wèn)題提出的意義</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，電氣設(shè)備發(fā)展日新月異。尤其以計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)為代表的高新技術(shù)的發(fā)展，使制造技術(shù)的內(nèi)涵和外延發(fā)生了革命性的變化，傳統(tǒng)的電氣設(shè)備設(shè)計(jì)、制造技術(shù)不斷吸收信息控制、材料、能量及管理等領(lǐng)域的

15、現(xiàn)代成果，綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、生產(chǎn)管理和售后服務(wù)。在生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)模式等方面，許多新的思想和概念不斷涌現(xiàn)，而且，不同科學(xué)之間相互滲透、交叉融合，迅速改變著傳統(tǒng)電氣設(shè)備制造業(yè)的面貌，從而使得產(chǎn)品頻繁的更新?lián)Q代，這就使得電機(jī)成為社會(huì)生產(chǎn)和生活中必不可少的工具。</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)生活產(chǎn)品的需求要不斷趨向多樣化，這就要求生產(chǎn)設(shè)備必須具有良好的動(dòng)態(tài)性能，在不

16、同的時(shí)候進(jìn)行不同的操作，完成不同的任務(wù)。為了使系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。特別是大型的鋼鐵行業(yè)和材料生產(chǎn)行業(yè)，為達(dá)到很高的控制精度，速度的穩(wěn)定性，調(diào)速范圍等要求，又由于交流調(diào)速在當(dāng)時(shí)尚未解決好調(diào)速控制問(wèn)題，調(diào)速范圍不大，控制精度低，快速性差等性能指標(biāo)不滿足生產(chǎn)工藝的要求，所以當(dāng)時(shí)大量使用的是直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，尤其是直流無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，它具有調(diào)速性能好，范圍寬，動(dòng)態(tài)性能好等優(yōu)點(diǎn)，特別是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單方便，雖然隨著控制技術(shù)以及電力電

17、子技術(shù)的的發(fā)展，制造工藝技術(shù)的提高，大量出現(xiàn)交流調(diào)速的傳動(dòng)系統(tǒng)，但直流傳動(dòng)所具有的優(yōu)點(diǎn)特征，至今仍大量廣泛地使用直流調(diào)速。因此實(shí)現(xiàn)直流無(wú)級(jí)調(diào)速對(duì)我們社會(huì)生產(chǎn)和生活有著重大的意義。</p><p>　　1.2國(guó)產(chǎn)直流電機(jī)簡(jiǎn)介</p><p>　　為了滿足各行業(yè)按不同運(yùn)行條件對(duì)電動(dòng)機(jī)提出的要求，將直流電機(jī)制造</p><p>　　成不同型號(hào)的系列。所謂系列就是指結(jié)構(gòu)形狀

18、基本相似，而容量按一定比例遞增的一系列電機(jī)。它們的電壓、轉(zhuǎn)速、機(jī)座型號(hào)和鐵心長(zhǎng)度都是一定的等級(jí)。現(xiàn)將我國(guó)目前生產(chǎn)的幾個(gè)主要系列直流電機(jī)簡(jiǎn)要的介紹如下。</p><p>　　Z2系列為普通用途的中、小型電機(jī)。它的容量從400W到200KW，電動(dòng)機(jī)的額定電壓有200V和110V兩種，額定轉(zhuǎn)速有3000、1500、1000、750及600r/min五個(gè)等級(jí)。Z2系列普通用途的中型直流電動(dòng)機(jī)，容量從40KW到370KW。

19、</p><p>　　ZJD系列為大型直流電動(dòng)機(jī)，容量從150KW到6500KW，主要用于驅(qū)動(dòng)大型軋鋼機(jī)及卷?yè)P(yáng)機(jī)。</p><p>　　1.3直流電動(dòng)機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)</p><p>　　隨著電力半導(dǎo)體交流技術(shù)的日益發(fā)展成熟，直流電機(jī)在許多領(lǐng)域已被整流裝置代替，但直流電動(dòng)機(jī)具有良好的啟動(dòng)、調(diào)速和正反轉(zhuǎn)特性，能滿足生產(chǎn)過(guò)程中的各種特殊要求，因而在需要寬廣調(diào)速的場(chǎng)合及

20、特殊要求的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中占有一定得應(yīng)用地位。</p><p>　　目前，我國(guó)電機(jī)有一定生產(chǎn)規(guī)模的企業(yè)有500多家，生產(chǎn)的電機(jī)產(chǎn)品有500多個(gè)系列，近1500個(gè)品種。1997年我國(guó)電機(jī)產(chǎn)量約為55288MW，1998年約為72505MW，1999年約為62000MW。電動(dòng)機(jī)出口量約為12000MW?？梢钥闯?998年較1997年電機(jī)產(chǎn)量有較大的提高，到1999年電機(jī)產(chǎn)量略有下降，企業(yè)負(fù)債持續(xù)攀升，效益不斷下滑，行

21、業(yè)整體形勢(shì)有所下降。745918　　但隨著改革開(kāi)放的深入，國(guó)家宏觀政策的調(diào)整以及市場(chǎng)需求的推動(dòng)，我國(guó)電機(jī)產(chǎn)品由勞動(dòng)密集型、資源密集型向高附加值和高技術(shù)含量的產(chǎn)品轉(zhuǎn)移，出口產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也逐步趨向于市場(chǎng)化和合理化。我國(guó)500多個(gè)電機(jī)企業(yè)大多集中在沿海地區(qū)，西部地區(qū)的企業(yè)寥寥無(wú)幾，在國(guó)家開(kāi)發(fā)西部的大好機(jī)遇里，對(duì)電機(jī)行業(yè)的發(fā)展提供了一個(gè)發(fā)展的機(jī)會(huì)。另外，我國(guó)加入WTO后，可將國(guó)內(nèi)一部分富裕的電機(jī)生產(chǎn)能力轉(zhuǎn)移到國(guó)外去，也是發(fā)展的一條出路?！　≡趪?guó)

22、際市場(chǎng)上，電機(jī)是機(jī)電產(chǎn)品的重要組成部分之一，每年的貿(mào)易額約35億美元。電機(jī)行業(yè)單機(jī)出口產(chǎn)品主要為交流電動(dòng)機(jī)、交流發(fā)電機(jī)及直流電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　由上述可以看到電機(jī)的發(fā)展還是有很大發(fā)展空間的。為了發(fā)展電機(jī)產(chǎn)品，滿足客戶需求，擴(kuò)大國(guó)內(nèi)、國(guó)際市場(chǎng)，電機(jī)產(chǎn)品必須向多用途、多品種方向發(fā)展，向高效、節(jié)能方向發(fā)展。要開(kāi)拓市場(chǎng)、擴(kuò)大出口，今后電機(jī)行業(yè)的發(fā)展必須向以下幾方面努力：</p><p>

23、　　1．電機(jī)的多用途、多品種　　隨著電機(jī)行業(yè)的不斷發(fā)展，電機(jī)產(chǎn)品的外延和內(nèi)涵也不斷拓展，電機(jī)產(chǎn)品也廣泛應(yīng)用于能源、交通、石油、化工、建筑等各個(gè)領(lǐng)域，并且電機(jī)的通用性逐漸向?qū)Ｓ眯苑较虬l(fā)展，打破了過(guò)去同一類電機(jī)分別用于不同性質(zhì)、場(chǎng)合的局面。電機(jī)正向?qū)Ｓ眯浴⑻厥庑?、個(gè)性化方向發(fā)展，充分發(fā)揮電機(jī)的效率，這也是國(guó)外電機(jī)發(fā)展的最新觀點(diǎn)。2．可靠性高、壽命長(zhǎng)、噪聲低、重量輕、外形美觀　　改革的不斷深入，市場(chǎng)的全面開(kāi)放，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日漸激烈，用戶對(duì)

24、產(chǎn)品高性能的要求，使得產(chǎn)品的生產(chǎn)者為了適應(yīng)市場(chǎng)及用戶的需求，不斷地改進(jìn)工藝，提高技術(shù)水平，采用新材料，設(shè)計(jì)出符合市場(chǎng)需求的電機(jī)產(chǎn)品。3．高效、節(jié)能　　為了提高電機(jī)效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，我們采用了許多辦法，如采用降低起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、電容補(bǔ)償、阻尼槽等，但這都是在頻率不變的條件下實(shí)現(xiàn)的。自從有了逆變器之后，電源的變頻變壓變得更加容易，從而可以調(diào)節(jié)異步電機(jī)在最佳工作點(diǎn)上運(yùn)行，保證出力不變的情況下，可用最大效率和高功率因數(shù)代替額定效率和額定功率因

25、數(shù)，減小了電機(jī)尺寸，減輕其重量和降低成本。</p><p>　　4．機(jī)電一體化、智能化　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高新技術(shù)對(duì)電機(jī)產(chǎn)品注入了新的活力，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的運(yùn)用、國(guó)家政策的鼓勵(lì)、各企業(yè)對(duì)科技的重視使新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的周期逐漸縮短，機(jī)電一體化、智能化電機(jī)，應(yīng)運(yùn)而生，并且不斷推陳出新，在高新技術(shù)產(chǎn)品上我國(guó)電機(jī)的技術(shù)水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，已水平相當(dāng)。但我國(guó)的電機(jī)產(chǎn)品要擴(kuò)大國(guó)內(nèi)、國(guó)際市場(chǎng)份額除了要滿足以上的要求外，我們還要

26、強(qiáng)化市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)、市場(chǎng)服務(wù)意識(shí)，在未來(lái)的電機(jī)行業(yè)大發(fā)展中獨(dú)占鰲。</p><p>　　第2章 直流電動(dòng)機(jī)的概述</p><p>　　2.1直流電動(dòng)機(jī)的基本知識(shí)</p><p>　　2.1.1直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)是多種多樣的，但任何直流電機(jī)都包括定子部分和轉(zhuǎn)子部分，這兩部分間存在著一定大小的氣隙，使電機(jī)中電路

27、和磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。直流電機(jī)定子部分主要由主磁極、電刷裝置和換向極等組成，轉(zhuǎn)子部分主要由電樞繞組、換向器和轉(zhuǎn)軸等構(gòu)成。結(jié)構(gòu)圖如圖2-1。</p><p>　　圖2-1直流電機(jī)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　1-電刷；2-磁軛；3-永久磁鋼；4-極靴；5-電樞繞組；6-內(nèi)磁軛</p><p><b>　　1．定子部分</b></p>&

28、lt;p>　?。?）主磁極: 其作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)。通常用厚1-1.5mm的低碳鋼片疊裝而成。在磁極鐵心上繞有勵(lì)磁繞組，整個(gè)磁極利用螺桿固定在磁軛上。</p><p>　?。?）換向極: 其作用是改善換向，使電機(jī)運(yùn)行時(shí)電刷下不產(chǎn)生有害的火花。換向極也是由鐵心及繞組組成，換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)。</p><p>　　（3）機(jī)座: 機(jī)座分磁軛和底腳兩部分。磁軛的作用是固定主磁極和換向極，是

29、磁路的一部分。底腳起支撐和固定整臺(tái)電機(jī)的作用。機(jī)座一般式用鑄鋼鐵制造或鋼板焊接而成。</p><p><b>　　2．轉(zhuǎn)子部分</b></p><p>　?。?）電樞鐵心:電樞鐵心是磁路的一部分，表面開(kāi)槽以嵌放電樞繞組，為減少鐵耗，采用0.35-0.5mm厚的涂有絕緣漆的硅鋼片疊壓而成，固定在轉(zhuǎn)子支架或轉(zhuǎn)軸上。</p><p>　　（2）電樞繞

30、組:電樞繞組由許多按一定規(guī)則連接起來(lái)的線圈組成，是通過(guò)電流和產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的關(guān)鍵性部件。線圈用帶絕緣的圓形或矩形截面的導(dǎo)線繞成。嵌放在電樞鐵心表面的槽內(nèi)直流電機(jī)采用雙層繞組，每槽內(nèi)的線圈邊分上、下兩層，上下層之間及線圈于鐵心之間都是要可靠絕緣。槽口用槽契壓緊，再用鋼絲或玻璃絲帶扎緊，大型電機(jī)中，繞組伸出槽外的端接部分應(yīng)扎緊在支架上。</p><p>　　2.1.2直流電動(dòng)機(jī)的工作原理</p><p

31、>　　電動(dòng)機(jī)是一種把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的機(jī)械。它的基本原理是利用帶電導(dǎo)體和磁場(chǎng)間的相互作用而把電能變?yōu)闄C(jī)械能。電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)主要包括兩部分：轉(zhuǎn)子和定子。轉(zhuǎn)子為電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，由轉(zhuǎn)軸座組成，導(dǎo)體繞組的排列方式?jīng)Q定電動(dòng)機(jī)的類型及其特性。</p><p>　　絕大多數(shù)的電動(dòng)機(jī)都須作連續(xù)的轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的電磁力形成一種方向不變的轉(zhuǎn)矩，才能構(gòu)成電動(dòng)機(jī)。兩磁極間裝著一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的鐵質(zhì)圓柱體，圓柱體的表面上固定著一個(gè)線圈。當(dāng)線圈中通

32、入直流電流時(shí)，線圈邊上受到電磁力，根據(jù)左手定則確定力的方向，這一對(duì)電磁力形成了作用于電樞的一個(gè)電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩的方向是逆時(shí)針?lè)较?。若電樞轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈兩邊的位置互換，而線圈中通過(guò)的還是直流電流，則所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向卻變?yōu)轫槙r(shí)針?lè)较蛄?，因此電樞受到一種方向交變的電磁轉(zhuǎn)矩。這種交變的電磁轉(zhuǎn)矩只能使電樞來(lái)回?fù)u擺，而不能使電樞連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。顯然，要使電樞受到一個(gè)方向不變的電磁轉(zhuǎn)矩，關(guān)鍵在于，當(dāng)線圈邊在不同極性的磁極下，如何將流過(guò)線圈中的電流方向及時(shí)地

33、加以變換，即進(jìn)行所謂“換向”。為此必須增添一個(gè)叫做換向器的裝置，換向器由互相絕緣的銅質(zhì)換向片構(gòu)成，裝在軸上，也和電樞絕緣，且和電樞一起旋轉(zhuǎn)。換向器又與兩個(gè)固定不動(dòng)的由石墨制成的電刷A、B相接觸。裝了這種換向器以后，若將直流電壓加于電刷端，直流電流經(jīng)電刷流過(guò)電樞上的線圈，則產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，電樞在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下就旋轉(zhuǎn)起來(lái)。電樞一經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)，由于換向器配合電刷對(duì)電流的換向作用，直流電流交替地由線圈邊ab和c</p><p>

34、;　　2.1.3直流電動(dòng)機(jī)的組成及分類</p><p>　　直流電動(dòng)機(jī)的種類有很多，但一般將其分為電磁式直流電動(dòng)機(jī)、永磁式直流電動(dòng)機(jī)、無(wú)刷式直流電動(dòng)機(jī)，三種。</p><p>　　1．電磁式直流電動(dòng)機(jī)： </p><p>　　電磁式直流電動(dòng)機(jī)由定子磁極、轉(zhuǎn)子(電樞)、換向器(俗稱整流子)、電刷、機(jī)殼、軸承等構(gòu)成。電磁式直流電動(dòng)機(jī)的定子磁極(主磁極)由鐵心和勵(lì)磁繞組構(gòu)

35、成。根據(jù)其勵(lì)磁(舊標(biāo)準(zhǔn)稱為激磁)方式的不同又可分為串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。因勵(lì)磁方式不同，定子磁極磁通(由定子磁極的勵(lì)磁線圈通電后產(chǎn)生)的變化規(guī)律也不同。</p><p>　　串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組與轉(zhuǎn)子繞組之間通過(guò)電刷和換向器相串聯(lián)，勵(lì)磁電流與電樞電流成正比，定子的磁通量隨著勵(lì)磁電流的增大而增大，轉(zhuǎn)矩近似與電樞電流的平方成正比，轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩或電流的增加而迅速下降。其起動(dòng)轉(zhuǎn)

36、矩可達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的5倍以上，短時(shí)間過(guò)載轉(zhuǎn)矩可達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的4倍以上，轉(zhuǎn)速變化率較大，空載轉(zhuǎn)速甚高(一般不允許其在空載下運(yùn)行)?？赏ㄟ^(guò)用外用電阻器與串勵(lì)繞組串聯(lián)(或并聯(lián))、或?qū)⒋畡?lì)繞組并聯(lián)換接來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。</p><p>　　并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組與轉(zhuǎn)子繞組相并聯(lián)，其勵(lì)磁電流較恒定，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比，起動(dòng)電流約為額定電流的2.5倍左右。轉(zhuǎn)速則隨電流及轉(zhuǎn)矩的增大而略有下降，短時(shí)過(guò)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的1.5倍。轉(zhuǎn)速

37、變化率較小，為5％-15％?？赏ㄟ^(guò)削弱磁場(chǎng)的恒功率來(lái)調(diào)速。</p><p>　　他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組接到獨(dú)立的勵(lì)磁電源供電，其勵(lì)磁電流也較恒定，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比。轉(zhuǎn)速變化也為5％-15％?？梢酝ㄟ^(guò)削弱磁場(chǎng)恒功率來(lái)提高轉(zhuǎn)速或通過(guò)降低轉(zhuǎn)子繞組的電壓來(lái)使轉(zhuǎn)速降低。</p><p>　　復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的定子磁極上除有并勵(lì)繞組外，還裝有與轉(zhuǎn)子繞組串聯(lián)的串勵(lì)繞組(其匝數(shù)較少)。串聯(lián)繞組產(chǎn)生

38、磁通的方向與主繞組的磁通方向相同，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩約為額定轉(zhuǎn)矩的4倍左右，短時(shí)間過(guò)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的3.5倍左右。轉(zhuǎn)速變化率為25％~30％(與串聯(lián)繞組有關(guān))。轉(zhuǎn)速可通過(guò)削弱磁場(chǎng)強(qiáng)度宋調(diào)整。</p><p>　　換向器的換向片使用銀銅、鎘銅等合金材料，用高強(qiáng)度塑料模壓成。</p><p>　　電刷與換向器滑動(dòng)接觸，為轉(zhuǎn)子繞組提供電樞電流。電磁式直流電動(dòng)機(jī)的電刷一般采用金屬石墨電刷或電化石墨電刷。&

39、lt;/p><p>　　轉(zhuǎn)子的鐵心采用硅鋼片疊壓而成，一般為12槽，內(nèi)嵌12組電樞繞組，各繞組間串聯(lián)連接后，再分別與12片換向片連接。</p><p>　　2．永磁式直流電動(dòng)機(jī)：</p><p>　　永磁式直流電動(dòng)機(jī)也由定子磁極、轉(zhuǎn)子、電刷、外殼等組成。</p><p>　　定子磁極采用永磁體(永久磁鋼)，有鐵氧體、鋁鎳鉆、釹鐵硼等材料。按其結(jié)構(gòu)

40、形式可分為圓筒型和瓦塊型等幾種。錄放機(jī)中使用的電動(dòng)機(jī)多數(shù)為圓筒型磁體，而電動(dòng)工具及汽車用電器中使用的電動(dòng)機(jī)多數(shù)采用瓦塊型磁體。</p><p>　　轉(zhuǎn)子一般采用硅鋼片疊壓而成，較電磁式直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的槽數(shù)少。錄放機(jī)中使用的小功率電動(dòng)機(jī)多數(shù)為3槽，較高檔的為5槽或7槽。漆色線在轉(zhuǎn)子鐵心的兩槽之間(三槽即有三個(gè)繞組)，其各接頭分別焊在換向器的金屬片上。</p><p>　　電刷是連接電源與轉(zhuǎn)子

41、繞組的導(dǎo)電部件，具備導(dǎo)電與耐磨兩種性能。永磁電動(dòng)機(jī)的電刷使用單性金屬片或金屬石墨電刷、電化石墨電刷。</p><p>　　錄放機(jī)中使用的永磁式直流電動(dòng)機(jī)，采用電子穩(wěn)速電路或離心式穩(wěn)速裝置。</p><p>　　3．無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)：  </p><p>　　無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是采用半導(dǎo)體永磁體轉(zhuǎn)子  多極繞組定子  位置傳感器定子開(kāi)關(guān)器件來(lái)實(shí)

42、現(xiàn)電子換向的，即用電子開(kāi)關(guān)器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的接觸式換向器和電刷。它具有可靠性高、無(wú)換向火花、機(jī)械噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于高檔錄音座、錄像機(jī)、電子儀器及自動(dòng)化辦公設(shè)備中。</p><p>　　無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)由永磁體轉(zhuǎn)子、多極繞組定子、位置傳感器等組成。位置傳感按轉(zhuǎn)子位置的變化，沿著一定次序?qū)Χㄗ永@組的電流進(jìn)行換流(即檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極相對(duì)定子繞組的位置，并在確定的位置處產(chǎn)生位置傳感信號(hào)，經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路處理后去控制功率開(kāi)關(guān)電路

43、，按一定的邏輯關(guān)系進(jìn)行繞組電流切換)。定子繞組的工作電壓由位置傳感器輸出控制的電子開(kāi)關(guān)電路提供。</p><p>　　位置傳感器有磁敏式、光電式和電磁式三種類型。采用磁敏式位置傳感器的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，其磁敏傳感器件(例如霍爾元件、磁敏二極管、磁敏三極管、磁敏電阻器或?qū)Ｓ眉呻娐返?裝在定子組件上，用來(lái)檢測(cè)永磁體、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化。采用光電式位置傳感器的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，在定子組件上按一定位置配置了光電傳感器

44、件，轉(zhuǎn)子上裝有遮光板，光源為發(fā)光二極管或小燈泡。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件將會(huì)按一定頻率間歇產(chǎn)生脈沖信號(hào)。采用電磁式位置傳感器的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，是在定子組件上安裝有電磁傳感器部件(例如耦合變壓器、接近開(kāi)關(guān)、LC諧振電路等)，當(dāng)永磁體轉(zhuǎn)子位置發(fā)生變化時(shí)，電磁效應(yīng)將使電磁傳感器產(chǎn)生高頻調(diào)制信號(hào)(其幅值隨轉(zhuǎn)子位置而變化)。</p><p>　　2.2直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理</p><

45、;p>　　2.2.1直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式</p><p>　　直流電動(dòng)機(jī)的主極磁場(chǎng)由勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流產(chǎn)生。勵(lì)磁電流的獲得方式稱為勵(lì)磁方式。主勵(lì)磁場(chǎng)的極性由勵(lì)磁電流方向決定，場(chǎng)強(qiáng)由勵(lì)磁電流大小決定。一般直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流均可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。勵(lì)磁方式一般有，他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)，四種。下面就簡(jiǎn)單介紹一下這四種方式的電動(dòng)機(jī)。</p><p><b>　　1．他勵(lì)電動(dòng)

46、機(jī)</b></p><p>　　此類電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組F和電樞繞組S由兩個(gè)不同的直流電源供電，勵(lì)磁回路與電樞回路相對(duì)獨(dú)立，采用永久磁鐵作為主極的永磁直流電動(dòng)機(jī)亦屬于此類。</p><p><b>　　2．并勵(lì)電動(dòng)機(jī)</b></p><p>　　勵(lì)磁繞組F和電樞繞組S并聯(lián)，有同一個(gè)直流電源供電，勵(lì)磁電流通常只有額定電流的1%-5%，這是

47、直流電動(dòng)機(jī)最為常見(jiàn)的勵(lì)磁方式。</p><p><b>　　3．串勵(lì)電動(dòng)機(jī)</b></p><p>　　勵(lì)磁繞組C和電樞繞組S串聯(lián)，其勵(lì)磁電流與電樞電流相等與負(fù)載大小有關(guān)。</p><p><b>　　4．復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)</b></p><p>　　勵(lì)磁繞組由并勵(lì)繞組F與串勵(lì)繞組C兩部分組成，并套在同一

48、個(gè)主極鐵心上，通常復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)以并勵(lì)為主，并勵(lì)磁動(dòng)勢(shì)占磁極總勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)的70%以上。若串勵(lì)磁場(chǎng)對(duì)并勵(lì)磁場(chǎng)助磁，稱之為積復(fù)勵(lì)；串磁磁場(chǎng)對(duì)并勵(lì)磁場(chǎng)去磁時(shí)，則稱之為差復(fù)勵(lì)。復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性介并勵(lì)于串勵(lì)之間。</p><p>　　勵(lì)磁繞組存在電阻，電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)勵(lì)磁回路要消耗一定的功率，稱之為勵(lì)磁損耗，這就使得直流電動(dòng)機(jī)的效率相對(duì)其他電動(dòng)機(jī)要低。勵(lì)磁損耗一般不超過(guò)額定功率的1%-3%。</p><p

49、>　　2.2.2直流電動(dòng)機(jī)的基本方程</p><p>　　1．電動(dòng)勢(shì)平衡方程式：</p><p>　　根據(jù)基爾霍夫第二定律，對(duì)任一有源的閉合回路，所有電動(dòng)勢(shì)之和等于所有壓降和，有：</p><p>　?。?-1） </p><p><b>　　（2-2） </b></p>&

50、lt;p>　　2．轉(zhuǎn)矩平衡方程式：</p><p>　　直流發(fā)電機(jī)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速為n,作用在電樞上的轉(zhuǎn)矩共有三個(gè)：一個(gè)是原動(dòng)機(jī)輸入給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩；一個(gè)是電磁轉(zhuǎn)矩T；還有一個(gè)是電機(jī)的機(jī)械摩擦、風(fēng)阻以及鐵損耗引起的轉(zhuǎn)矩，叫空載轉(zhuǎn)矩，用表示,空載轉(zhuǎn)矩是一個(gè)制動(dòng)性轉(zhuǎn)矩,永遠(yuǎn)與轉(zhuǎn)速n的方向相反。</p><p><b>　?。?-3） </b><

51、/p><p>　　2.2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性</p><p>　　1．機(jī)械特性的表達(dá)式：</p><p>　　定義：在電動(dòng)機(jī)的電樞電壓、勵(lì)磁電流、電樞回路電阻為恒值條件下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系：。</p><p>　　由電機(jī)的電路原理圖可得機(jī)械特性的表達(dá)式：</p><p>　　（2-4） <

52、/p><p>　　通常稱大的機(jī)械特性為軟特性，小的機(jī)械特性為硬特性。</p><p>　　2．固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性：</p><p>　　電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性可分為固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性</p><p>　　(1)固有機(jī)械特性：</p><p>　　固有機(jī)械特性是指當(dāng)電動(dòng)機(jī)的電樞工作電壓和勵(lì)磁磁通均為額定值、電樞回路

53、中沒(méi)有串入附加電阻時(shí)的機(jī)械特性，其方程式為：</p><p><b>　?。?-5） </b></p><p>　　固有機(jī)械特性曲線如圖所示，由于較小，則也較小，所以直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性是比較“硬”的。 </p><p>　　圖2-2固有機(jī)械特性曲線</p><p>　　人為機(jī)械特性是指人為地改變電動(dòng)機(jī)電路中的某個(gè)參

54、數(shù)或電動(dòng)機(jī)的電樞電壓值，而得到的機(jī)械特性，即改變式中的機(jī)械特性方程中的某些參數(shù)所獲得的機(jī)械特性：</p><p>　　(2-6) </p><p>　　我們來(lái)研究只改變電樞電壓、磁通或附加電阻的一個(gè)參數(shù)，求出直流電動(dòng)機(jī)有下列三種人為機(jī)械特性：</p><p>　　1）電樞串電阻時(shí)的人為特性：</p><p&

55、gt;　　當(dāng)電動(dòng)機(jī)的時(shí)，其人為機(jī)械特性的方程式為： </p><p>　　(2-7) </p><p>　　圖2-3電樞串電阻時(shí)特性曲線</p><p>　　與固有特性相比，a.理想空載轉(zhuǎn)速不變，b. 增大，轉(zhuǎn)速降增大，附加

56、電阻越大，也越大，特性越“軟”，如圖2-3中曲線1、2所示。這類人為機(jī)械特性是一組通過(guò),而不同斜率的直線?？梢?jiàn)，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí)，只改變電阻的大小，可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此，電樞回路串電阻的方法，可用于直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速。 </p><p>　　2）降低電樞電壓時(shí)的人為特性：</p><p>　　當(dāng)電動(dòng)機(jī)的時(shí)，改變電樞電壓的人為機(jī)械特性的方程式為：</p><p>　

57、　(2-8) </p><p>　　圖2-4降低電樞電壓時(shí)特性曲線 </p><p>　　與固有特性相比較，a. 機(jī)械特性曲線的斜率 不變，b.理想的空載轉(zhuǎn)速隨電壓減小成正比減小，改變電壓時(shí)的人為特性是一組與固有機(jī)械特性平行的直線，如圖所示。由于受到絕緣強(qiáng)度的限制，電動(dòng)機(jī)的額定電壓是工作電壓的上限，因此改變電壓時(shí)，只能在低于額定電壓的范圍內(nèi)變化?？梢?jiàn)，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩

58、不變時(shí)，改變電壓的大小，可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此，改變電樞電壓的方法，也可用于直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速。 </p><p>　　3）減弱勵(lì)磁磁通時(shí)的人為特性： </p><p>　　可以在勵(lì)磁回路中串接上電阻，或降低勵(lì)磁電壓來(lái)減弱磁通，保持時(shí)，減弱磁通的人為特性方程式為：</p><p><b>　　(2-9)</b></p>&

59、lt;p>　　圖2-5減弱勵(lì)磁磁通時(shí)特性曲線</p><p>　　由于磁通 的減少，使得理想空載轉(zhuǎn)速和機(jī)械特性斜率 都增大，其特性曲線如圖所示。電機(jī)的磁通設(shè)計(jì)在磁化曲線的膝點(diǎn)，接近飽和點(diǎn)，因此一般采用減弱磁通方法，可見(jiàn)，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí)，減弱磁通方法也可用于直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速。</p><p>　　第3章 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</p><p><b>　　3.

60、1設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)生活產(chǎn)品的需求要不斷趨向多樣化，這就要求生產(chǎn)設(shè)備必須具有良好的動(dòng)態(tài)性能，在不同的進(jìn)行不同的操作，完成不同的任務(wù)。為了使系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。特別是大型的鋼鐵行業(yè)和材料生產(chǎn)行業(yè)，為達(dá)到很高的控制精度，速度的穩(wěn)定性，調(diào)速范圍等要求，又由于交流調(diào)速在當(dāng)時(shí)尚未解決好調(diào)速控制問(wèn)題，調(diào)速范圍不大，控制精度

61、低，快速性差等性能指標(biāo)不滿足生產(chǎn)工藝的要求，所以當(dāng)時(shí)大量使用的是直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，尤其是直流無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，它具有調(diào)速性能好，范圍寬，動(dòng)態(tài)性能好等優(yōu)點(diǎn)，特別是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單方便，雖然隨著控制技術(shù)以及電力電子技術(shù)的的發(fā)展，制造工藝技術(shù)的提高，大量出現(xiàn)交流調(diào)速的傳動(dòng)系統(tǒng)，但直流傳動(dòng)所具有的優(yōu)點(diǎn)特征，至今仍大量廣泛地使用直流調(diào)速。我們本次的設(shè)計(jì)任務(wù)就是直流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速的設(shè)計(jì)，使其能更好的為我們的生產(chǎn)和生活服務(wù)。</p><p&

62、gt;　　3.2設(shè)計(jì)要求與性能指標(biāo)</p><p>　　要求設(shè)計(jì)要使得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以由零平滑調(diào)至額定轉(zhuǎn)速，能實(shí)現(xiàn)高速起動(dòng)，具有較高的調(diào)速精度。</p><p>　　1．穩(wěn)態(tài)指標(biāo)：無(wú)靜差</p><p>　　2． 動(dòng)態(tài)指標(biāo)：電流超調(diào)量δi﹪<=5﹪, 空載啟動(dòng)至額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量δn﹪<=10﹪ ，且啟動(dòng)時(shí)盡量避免電流的過(guò)大沖擊。</p>

63、<p><b>　　3．電機(jī)有關(guān)參數(shù)：</b></p><p>　　，電樞回路總電阻 ，，電流過(guò)載倍數(shù)λ=1.5</p><p>　　第4章 方案比較論證與選擇</p><p><b>　　4.1調(diào)速指標(biāo)簡(jiǎn)介</b></p><p>　　為了評(píng)價(jià)各種調(diào)速方法的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)調(diào)速方法提出了一

64、定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，通常稱為調(diào)速指標(biāo)。下面先對(duì)調(diào)速指標(biāo)做一簡(jiǎn)要說(shuō)明。 </p><p><b>　　1．靜態(tài)指標(biāo)</b></p><p>　　(1)調(diào)速范圍：生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)提供的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比叫做調(diào)速范圍，用字母D表示，即</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>

65、　　(2)靜差率：負(fù)載由理想空載增加到額定值時(shí)，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落，與理想空載轉(zhuǎn)速之比，稱作靜差率，即</p><p><b>　　(3-2)</b></p><p>　　調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍、靜差率和額定速降之間所應(yīng)滿足的關(guān)系。對(duì)于同一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)，值一定，如果對(duì)靜差率要求越嚴(yán)，即要求值越小時(shí)，系統(tǒng)能夠允許的調(diào)速范圍也越小。因此一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指在最低速時(shí)還

66、能滿足所需靜差率的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍。對(duì)于要求在一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，以調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方式為最好。改變電阻只能有級(jí)調(diào)速；減弱磁通雖然能夠平滑調(diào)速，但調(diào)速范圍不大，往往只是配合調(diào)壓方案，在基速以上的小范圍內(nèi)升速。</p><p>　　(3)調(diào)速的平滑性：調(diào)速的平滑性是指相鄰兩級(jí)轉(zhuǎn)速的接近程度，用平滑系數(shù) 表示，即</p><p>　　(3-3) </p>

67、<p>　　平滑系數(shù) 越接近1，說(shuō)明調(diào)速的平滑性越好。如果轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)，其級(jí)數(shù)趨于無(wú)窮多，稱為無(wú)級(jí)調(diào)速，，其平滑性最好；調(diào)速不連續(xù)，級(jí)數(shù)有限，稱為有級(jí)調(diào)速。 </p><p><b>　　2．動(dòng)態(tài)指標(biāo)</b></p><p>　?。?）給定輸入的跟隨性能指標(biāo)</p><p>　　一般說(shuō)來(lái)，如果控制系統(tǒng)的給定信號(hào)變化方式不同，則其輸出的

68、響應(yīng)也不同。通常以輸出量的初始值為零，給定信號(hào)為單位階躍信號(hào)變化下的瞬態(tài)過(guò)程作為典型的跟隨過(guò)程，這時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)又稱階躍響應(yīng)。具體的跟隨性能指標(biāo)如下：</p><p>　　1）上升時(shí)間tr 。輸出量從零第一次上升到穩(wěn)態(tài)值C所經(jīng)過(guò)的時(shí)間，它表示動(dòng)態(tài)響應(yīng)的快速性。</p><p>　　2）峰值或最大值時(shí)間tm。輸出量達(dá)到最大值C的時(shí)間。</p><p>　　3）調(diào)節(jié)時(shí)間t

69、max 。又稱為瞬態(tài)過(guò)程時(shí)間，他衡量系統(tǒng)整個(gè)調(diào)節(jié)過(guò)程的快慢。從給定量階躍變化起到輸出量開(kāi)始進(jìn)入允許誤差帶的時(shí)間。一般取C（t）穩(wěn)態(tài)值的±5%（或±2%）的范圍作為允許誤差帶。</p><p>　　4）超調(diào)量a%。輸出相應(yīng)曲線的最大偏離與穩(wěn)態(tài)值得比值。</p><p>　　超調(diào)量反應(yīng)系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性。超調(diào)量越小則相對(duì)穩(wěn)定性越好，即動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較平穩(wěn)。但同時(shí)會(huì)引起調(diào)節(jié)時(shí)間的加

70、長(zhǎng)。所以在一般電動(dòng)機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，快速性和穩(wěn)態(tài)性往往是互相矛盾的，設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)要綜合考慮。 （2）擾動(dòng)輸入的抗干擾性能指標(biāo)</p><p>　　控制系統(tǒng)在穩(wěn)定系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，如果受到一個(gè)突加的擾動(dòng)，使得輸出的階躍響應(yīng)曲線發(fā)生變化?？垢蓴_性能指標(biāo)定義如下：</p><p>　　1）最大動(dòng)態(tài)降落Cmax%。系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，突加負(fù)擾動(dòng)信號(hào)后的瞬態(tài)過(guò)程中所引起的輸出量最

71、大降落值C，稱為最大動(dòng)態(tài)降落。</p><p>　　2）回復(fù)時(shí)間tv 。從擾動(dòng)作用瞬間開(kāi)始，到輸出量恢復(fù)到允許范圍內(nèi)（一般為距新的穩(wěn)態(tài)值±5%或±2%）所經(jīng)歷的時(shí)間。</p><p>　　最大動(dòng)態(tài)降落和恢復(fù)時(shí)間越小，表示抗干擾能力越強(qiáng)。</p><p>　　實(shí)際控制系統(tǒng)對(duì)于動(dòng)態(tài)指標(biāo)的要求可能不盡相同。一般來(lái)說(shuō)，調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)以抗干擾性能為主，

72、而隨動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)則以跟隨性能為主。</p><p><b>　　3．調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性</b></p><p>　　經(jīng)濟(jì)性包含兩方面的內(nèi)容，一是指調(diào)速所需的設(shè)備投資和調(diào)速過(guò)程中的能量損耗，另一方面是指電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)能否得到充分利用。一臺(tái)電動(dòng)機(jī)當(dāng)采用不同的調(diào)速方法時(shí)，電動(dòng)機(jī)容許輸出的功率和轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律是不同的，但電動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出的功率和轉(zhuǎn)矩是由負(fù)載需要所決定的，而不同

73、的負(fù)載，其所需要的功率和轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律也是不同的，因此在選擇調(diào)速方法時(shí)，既要滿足負(fù)載要求，又要盡可能使電動(dòng)機(jī)得到充分利用。經(jīng)分析可知，電樞回路串電阻調(diào)速以及降低電樞電壓調(diào)速適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的調(diào)速，而弱磁調(diào)速適用于恒功率負(fù)載的調(diào)速。</p><p>　　4.2 總體方案論證</p><p>　　對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的方法有很多，而且各有它自己的優(yōu)點(diǎn)和不足。各種調(diào)速方法大致如下：</

74、p><p><b>　　1．弱磁調(diào)速</b></p><p>　　保持他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電樞電源電壓不變，電樞回路也不串接電阻，在電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不很大（小于額定轉(zhuǎn)矩）時(shí)，減少直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁磁通，可使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)弱磁調(diào)速，如圖4-1所示。 </p><p>　　從圖中可以看出，當(dāng)勵(lì)磁磁通為額定值時(shí)，電動(dòng)機(jī)和負(fù)載的機(jī)械

75、特性的交點(diǎn)為A，轉(zhuǎn)速為n；勵(lì)磁磁通減少為時(shí)，理想空載轉(zhuǎn)速增大，同時(shí)機(jī)械特性斜率也變大，交點(diǎn)為，轉(zhuǎn)速為；勵(lì)磁磁通減少為時(shí)，交點(diǎn)為,轉(zhuǎn)速為 。弱磁調(diào)速的范圍是在額定轉(zhuǎn)速與電動(dòng)機(jī)所允許最高轉(zhuǎn)速之間進(jìn)行調(diào)節(jié)，至于電動(dòng)機(jī)所允許最高轉(zhuǎn)速值是受換向與機(jī)械強(qiáng)度所限制，一般約為1.2左右，特殊設(shè)計(jì)的調(diào)速電動(dòng)機(jī)，可達(dá)3或更高。單獨(dú)使用弱磁調(diào)速方法，調(diào)速的范圍不會(huì)很大。 </p><p>　　弱磁調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)方便，運(yùn)行效

76、率也較高，適用于恒功率負(fù)載，缺點(diǎn)是勵(lì)磁過(guò)弱時(shí)，機(jī)械特性的斜率大，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差，拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，可能會(huì)使電樞電流過(guò)大。</p><p>　　圖4-1減小磁通時(shí)特性曲線</p><p>　　在實(shí)際電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，可以將幾種調(diào)速方法結(jié)合起來(lái)，這樣，可以得到較寬的調(diào)速范圍，電動(dòng)機(jī)可以在調(diào)速范圍之內(nèi)的任何轉(zhuǎn)速上運(yùn)行，而且調(diào)速時(shí)損耗較小，運(yùn)行效率較高，能很好地滿足各種生產(chǎn)機(jī)械對(duì)調(diào)速的要求。</

77、p><p>　　2．電樞回路串電阻調(diào)速：</p><p>　　直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，保持電源電壓及勵(lì)磁電流為額定值不變，在電樞回路中串入不同值的電阻，電動(dòng)機(jī)將運(yùn)行于不同的轉(zhuǎn)速，如圖4-2所示，圖中的負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。 </p><p>　　從圖中可以看到，當(dāng)電樞回路串入電阻R時(shí)，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性的斜率 將增大，電動(dòng)機(jī)和負(fù)載的機(jī)械特性的交點(diǎn)將下移，即電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)

78、行轉(zhuǎn)速降低。 </p><p>　　如圖4-2中串入的電阻值，交點(diǎn)的轉(zhuǎn)速低于交點(diǎn)的轉(zhuǎn)速，它們都比原來(lái)沒(méi)有外串電阻的交點(diǎn)A的轉(zhuǎn)速n低。</p><p>　　電樞回路串接電阻調(diào)速方法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)方便，缺點(diǎn)是調(diào)速范圍小，電樞回路串入電阻后電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變“軟”，使負(fù)載變動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)速變化，即轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差，而且調(diào)速效率較低。</p><p>　　圖4-

79、2電樞串電阻時(shí)特性曲線</p><p>　　3．降低電樞電壓調(diào)速</p><p>　　直流電動(dòng)機(jī)的電樞回路不串接電阻，由一可調(diào)節(jié)的直流電源向電樞供電，最高電壓不應(yīng)超過(guò)額定電壓。勵(lì)磁繞組由另一電源供電，一般保持勵(lì)磁磁通為額定值。電樞電源電壓不同時(shí)，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載將運(yùn)行于不同的轉(zhuǎn)速上，如圖所示，圖中的負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。 </p><p>　　從圖中可以看出，當(dāng)電樞電源電

80、壓為額定值時(shí)，電動(dòng)機(jī)和負(fù)載的機(jī)械特性的交點(diǎn)為A，轉(zhuǎn)速為n；電壓降到后，交點(diǎn)為，轉(zhuǎn)速為；電壓為，交點(diǎn)為，轉(zhuǎn)速為；電壓為，交點(diǎn)為，轉(zhuǎn)速為；電樞電源電壓越低，轉(zhuǎn)速也越低。同樣，改變電樞電源電壓調(diào)速方法的調(diào)速范圍也只能在額定轉(zhuǎn)速與零轉(zhuǎn)速之間調(diào)節(jié)。</p><p>　　改變電樞電源電壓調(diào)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的“硬度”不變，因此，即使電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速隨負(fù)載變動(dòng)而變化的幅度較小，即轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好。當(dāng)電樞電源電壓連續(xù)調(diào)節(jié)時(shí)

81、，轉(zhuǎn)速變化也是連續(xù)的，所以這種調(diào)速稱為無(wú)級(jí)調(diào)速。</p><p>　　改變電樞電源電壓調(diào)速方法的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速平滑性好，即可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速效率高，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好，缺點(diǎn)是所需的可調(diào)壓電源設(shè)備投資較高。這種調(diào)速方法在直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。 </p><p>　　圖4-3降低電樞電壓時(shí)特性曲線</p><p>　　又由于電力電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了各種的直流調(diào)壓方法，

82、大概有以下兩種：</p><p>　　1）使用晶閘管可控整流裝置調(diào)速 2）使用脈寬調(diào)制晶體管功率放大器</p><p>　　基于以上特點(diǎn)，我們當(dāng)前有3種方法可供選擇。</p><p><b>　　方案1 弱磁調(diào)速 </b></p><p>　　系統(tǒng)采用弱磁調(diào)速。由弱磁調(diào)速方法的特點(diǎn)可以看出：功率損耗小，特別是用于調(diào)節(jié)勵(lì)

83、磁的電阻器功率小，控制方便且容易實(shí)現(xiàn)，而且更重要是可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，為生產(chǎn)節(jié)約了生產(chǎn)成本。這是它的優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)要注意到弱磁調(diào)速方法難以實(shí)現(xiàn)低速運(yùn)行，以及可逆運(yùn)行。只能在基速以上運(yùn)行，且電動(dòng)機(jī)的換向能力以及機(jī)械強(qiáng)度的限制，速度不能調(diào)得太高，這就限制了它的調(diào)速的范圍要求，針對(duì)我們要設(shè)計(jì)的目標(biāo)調(diào)速系統(tǒng)，速度要求大約在 750r/min,很明顯這種調(diào)速方法難以做到這一點(diǎn)，必須要配合其他的控制方法才能實(shí)現(xiàn)，這樣成本將會(huì)升高，而且控制將會(huì)變得復(fù)雜，

84、失去了弱磁調(diào)速本身所具有的優(yōu)點(diǎn)。</p><p><b>　　方案2 串阻調(diào)速 </b></p><p>　　系統(tǒng)采用串阻調(diào)速。這種方法最大的優(yōu)點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)原理簡(jiǎn)單，控制電路簡(jiǎn)單可靠，操作簡(jiǎn)便。這種調(diào)速屬于基速以下的調(diào)速方法，可以達(dá)到生產(chǎn)工藝對(duì)速度的要求。但它外串電阻只能是分段調(diào)節(jié)，不能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，而且電阻在一定程度上消耗能量，功率損耗大，低速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差，容易

85、產(chǎn)生張力不平穩(wěn)，難以控制，造成經(jīng)常斷帶，嚴(yán)重影響輪胎生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。</p><p><b>　　方案3 調(diào)壓調(diào)速</b></p><p>　　系統(tǒng)采用調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速方法。這種可以獲得與電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性相互平行的人為機(jī)械特性，調(diào)速方向是基速以下，只要輸出的電壓是連續(xù)可調(diào)的，即可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速，而且低速運(yùn)行時(shí)的機(jī)械特性基本保持不變，所以 得到的調(diào)速范圍可以達(dá)到

86、很寬，而且實(shí)現(xiàn)可逆運(yùn)行。</p><p>　　鑒于以上對(duì)各種調(diào)速可行性方案和調(diào)速指標(biāo)的論述，本系統(tǒng)將采用調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速方法以滿足生產(chǎn)工藝的要求。</p><p>　　4.3單元電路方案論證</p><p>　　4.3.1主電路方案論證：</p><p>　　主電路主要是指電源裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)（直流電動(dòng)機(jī)），由于電動(dòng)機(jī)是我們的控制對(duì)象，所以在此就

87、電源裝置進(jìn)行可行性和優(yōu)越性比較論證。</p><p>　　直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速方法有兩種，具體是：</p><p>　　1．使用脈寬調(diào)制晶體管功率放大器，即 PWM調(diào)壓調(diào)速控制。</p><p>　　2．使用晶閘管可控整流裝置調(diào)速。</p><p><b>　　方案比較：</b></p><p>

88、;　　（1）. PWM調(diào)壓調(diào)速</p><p>　　電源裝置采用PWM調(diào)壓，利用的基本思想是：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加載到具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果相同。即慣性環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)相同。</p><p>　　PWM調(diào)壓調(diào)速電路中，正反組分別對(duì)電動(dòng)機(jī)供電，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行。首先它需要先將交流轉(zhuǎn)換為直流，再通過(guò)H橋式電路直流斬波，調(diào)節(jié)輸出電壓的平均值。這里同樣需要邏輯控制正反組IBGT的

89、導(dǎo)通與關(guān)斷，以免發(fā)生直流直通短路。這種方法雖然可以實(shí)現(xiàn)，但實(shí)現(xiàn)相對(duì)復(fù)雜，而且制動(dòng)控制較為復(fù)雜，關(guān)鍵是IGBT容量相對(duì)晶閘管容量小，限制了電動(dòng)機(jī)的容量不能做的很大。</p><p>　　圖4-4直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的基本構(gòu)架和電壓波形 </p><p>　　如圖4-4，VT用開(kāi)關(guān)符號(hào)表示任何一種電力電子開(kāi)關(guān)器件，VD表示續(xù)流二極管，通過(guò)控制VT的導(dǎo)通時(shí)間來(lái)控制直流電動(dòng)機(jī)的電樞的平均電壓，從而控

90、制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n。直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的基本構(gòu)架簡(jiǎn)單，但電機(jī)不能反轉(zhuǎn)和制動(dòng)，電流也不連續(xù)?，F(xiàn)在最常用的是橋式（亦稱H性）PWM調(diào)速系統(tǒng)，其可使電動(dòng)機(jī)在四個(gè)象限運(yùn)行；保持電樞電流的連續(xù)性。</p><p><b>　　PWM系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　　1）主電路線路簡(jiǎn)單，需用的功率器件少；</p><p>　　2）開(kāi)關(guān)頻率高，電流容易連

91、續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗及發(fā)熱都較??；</p><p>　　3）低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬，可達(dá)1:10000左右；</p><p>　　4）若與快速響應(yīng)的電機(jī)配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)；</p><p>　　5）功率開(kāi)關(guān)器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率適當(dāng)時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗也不大，因而裝置效率較高；</p><p&g

92、t;　　6）直流電源采用不控整流時(shí)，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高；</p><p>　　70年代以來(lái)研制了多種“全控式”電力電子器件，如快速晶閘管、GTO、MOSFET、GTR、IGBT，并具有開(kāi)關(guān)速度快、高頻特性好、熱穩(wěn)定性優(yōu)良、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)功率小、安全工作區(qū)寬、無(wú)二次擊穿問(wèn)題等顯著優(yōu)點(diǎn)。它們不斷完善給PWM控制技術(shù)提供了強(qiáng)大的物質(zhì)基礎(chǔ)。</p><p>　　另外，微處理器（尤其是單

93、片機(jī)）進(jìn)入直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)，起控制器的作用。使的直流PWM調(diào)速系統(tǒng)作為一種新技術(shù)，迅速發(fā)展，日益廣泛的應(yīng)用。</p><p>　?。?） 使用晶閘管可控整流裝置調(diào)壓調(diào)速</p><p>　　采用閘流管或汞弧整流器的離子拖動(dòng)系統(tǒng)是最早應(yīng)用靜止式變流裝置供電的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。1957年，晶閘管（俗稱“可控硅”）問(wèn)世，到了60年代，已生產(chǎn)出成套的晶閘管整流裝置，并應(yīng)用于直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)

94、，即晶閘管可控整流器供電的直流調(diào)速系統(tǒng)（V-M系統(tǒng)）。如圖4-5，VT是晶閘管可控整流器，通過(guò)調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓來(lái)移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，即可改變整流電壓，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。晶閘管整流裝置不僅在經(jīng)濟(jì)性和可靠性上都有很大提高，而且在技術(shù)性能上也顯示出較大的優(yōu)越性；晶閘管可控整流器的功率放大倍數(shù)在以上，其門極電流可以直接用晶體管來(lái)控制，不再像直流發(fā)電機(jī)那樣需要較大功率的放大器。在控制作用的快速性上，變流機(jī)組是秒級(jí)，而晶閘管整流器是毫秒級(jí)

95、，這將大大提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。因此，在60年代到70年代，晶閘管可控整流器供電的直流調(diào)速系統(tǒng)（V-M系統(tǒng)）代替旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（G-M系統(tǒng)），得到了廣泛的應(yīng)用。晶閘管對(duì)過(guò)電壓、過(guò)電流和過(guò)高的與都十分敏感，若超過(guò)允許值會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)損壞器件。另外，由諧波與無(wú)功功率引起電網(wǎng)電壓波形畸變，殃及附近的用電設(shè)備，造成“電力公害”，因此必須添置無(wú)功補(bǔ)償和諧</p><p>　　圖4-5晶閘管可控整流器供電的直

96、流調(diào)速系統(tǒng)（V-M系統(tǒng)）</p><p>　　通過(guò)晶閘管的導(dǎo)通角的移相，改變觸發(fā)角，從而改變電壓的導(dǎo)通時(shí)間，改變電壓的平均值。</p><p>　　電路特點(diǎn)：電路直接由交流轉(zhuǎn)換為直流，所以效率比較高。其次，整流裝置是SRC，容量相對(duì)IGBT而言，比較大，電動(dòng)機(jī)的容量就可以做的相對(duì)較大，可靠性也比較高，技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)的對(duì)象電機(jī)系統(tǒng)的容量是125KW，可以很好地滿足容量的要求，再次，觸發(fā)

97、電路也比較簡(jiǎn)單，有現(xiàn)成的集成觸發(fā)電路，設(shè)計(jì)起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單。不過(guò)由于也存在正反組問(wèn)題，所以也要考慮邏輯控制問(wèn)題，以免發(fā)生環(huán)路導(dǎo)通短路事故。</p><p>　　綜上所述，綜合考慮比較兩者的優(yōu)缺點(diǎn)，可調(diào)電源電路采用后者，使用晶閘管可控整流裝置調(diào)壓調(diào)速。</p><p>　　4.3.2控制電路方案論證：</p><p>　　對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制調(diào)節(jié)方法有幾種控制策略方法：&l

98、t;/p><p>　　1．采用單環(huán)的速度反饋調(diào)節(jié)加上截止負(fù)反饋的方法</p><p>　　2．采用雙閉環(huán)速度電流調(diào)節(jié)方法</p><p><b>　　方案論證：</b></p><p>　?。?）采用單環(huán)的速度反饋調(diào)節(jié)加上電流截止負(fù)反饋方法，實(shí)現(xiàn)比較方便，快捷，成本低，而且系統(tǒng)調(diào)試等很簡(jiǎn)單。但是，如果對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求較高

99、，例如要求快速起制動(dòng)，突加負(fù)載動(dòng)態(tài)速降小，它就難以滿足要求。單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)是專門用來(lái)控制電流的，但是它只能在超過(guò)臨界電流值以后，靠強(qiáng)烈的負(fù)反饋?zhàn)饔孟拗齐娏鞯臎_擊，并不能很理想的控制電流的動(dòng)態(tài)波形。帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)電流和轉(zhuǎn)速波形如圖4-6a所示，起動(dòng)電流突破以后，受電流負(fù)反饋的作用，電流只能再高一點(diǎn)，經(jīng)過(guò)某一最大值后，就降低下來(lái)，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩也隨之減小，因而加速過(guò)程必然拖長(zhǎng)。</p

100、><p>　?。?）采用雙閉環(huán)速度電流調(diào)節(jié)方法，這種方法雖然初次頭次成本相對(duì)而言較高，但它保證了系統(tǒng)的性能，保證了對(duì)生產(chǎn)工藝要求的滿足，它既兼顧了啟動(dòng)時(shí)的電流的動(dòng)態(tài)過(guò)程，又保證穩(wěn)態(tài)后速度的穩(wěn)定性，在起動(dòng)過(guò)程的主要階段，只有電流負(fù)反饋，沒(méi)有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋。達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，只要轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，不讓電流負(fù)反饋發(fā)揮主要作用很好地滿足了生產(chǎn)需要。</p><p>　　由圖4-6看出系統(tǒng)采用雙環(huán)調(diào)節(jié)的性能優(yōu)于單環(huán)的速

101、度反饋調(diào)節(jié)加上電流截止負(fù)反饋方法，所以我們采用的控制器將選擇為ACR與ASR。外環(huán)為ASR，內(nèi)環(huán)為ACR。</p><p>　　a帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)調(diào)速起動(dòng)過(guò)程 b理想的快速起動(dòng)過(guò)程</p><p>　　圖4-6直流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過(guò)程的電流和轉(zhuǎn)速波形</p><p>　　對(duì)于經(jīng)常正反轉(zhuǎn)運(yùn)行的調(diào)速系統(tǒng)，盡量縮短起制動(dòng)過(guò)程的時(shí)間是提高生產(chǎn)率的重要因素。為此，在

102、電機(jī)最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限的條件下，希望充分利用電機(jī)允許過(guò)載能力，最好是在過(guò)渡過(guò)程中始終保持電流（轉(zhuǎn)矩）為允許的最大值，使電力拖動(dòng)系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動(dòng)，到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，又讓電流立即降低下來(lái)，使轉(zhuǎn)矩馬上與負(fù)載平衡，從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。這樣的理想起動(dòng)過(guò)程波形見(jiàn)圖4-6b，這時(shí)，起動(dòng)電流呈方形波，而轉(zhuǎn)速是呈線性增長(zhǎng)的。這是在最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限的條件下調(diào)速系統(tǒng)所能得到的最快的起動(dòng)過(guò)程。</p><p>　　實(shí)際上，

103、由于主電路電感的作用，電流不能突變，圖4-2b所示的理想波形只能得到近似的逼近，不能完全實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)在允許條件下最快起動(dòng)，關(guān)鍵要獲得一段使電流保持為最大值的恒流過(guò)程，按照反饋控制規(guī)律，如果采用某個(gè)物理量的負(fù)反饋，就可以保持該量基本不變，那么采用電流負(fù)反饋就應(yīng)該得到近似的恒流過(guò)程。問(wèn)題是希望在起動(dòng)過(guò)程中只有電流負(fù)反饋，而不能讓它和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋同時(shí)加到一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入端，到達(dá)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速后，又希望只要轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，不再靠電流負(fù)反饋發(fā)揮主要的作用。

104、怎樣才能做到這種既存在轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋?zhàn)饔?，又使它們只能分別在不同的階段起作用呢？雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以解決這個(gè)問(wèn)題。</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別是轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級(jí)聯(lián)接，如圖所示。這就是說(shuō)，把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制 PWM調(diào)制器。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流調(diào)節(jié)環(huán)在里面，叫做內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在外面，叫做外

105、環(huán)。這樣就形成了轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。</p><p><b>　　第5章 電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　5.1主電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　5.1.1電機(jī)參數(shù)計(jì)算和晶閘管容量參數(shù)計(jì)算</p><p><b>　　1．電機(jī)有關(guān)參數(shù)：</b></

106、p><p>　　，電樞回路總電阻 ，，電流過(guò)載倍數(shù)λ=1.5，</p><p>　　2．變壓器的付邊電壓確定：</p><p>　　因?yàn)椋?整定的范圍在 之間，所以由三相全橋整流公式： 當(dāng) 在時(shí)有最大值，算出</p><p><b>　　所以可以選擇</b></p><p>　　3．變壓器的容量大小

107、計(jì)算：</p><p>　　由于電動(dòng)機(jī)電流大小為640A，電流過(guò)載是大小為960A，變壓器在電動(dòng)機(jī)過(guò)載運(yùn)行時(shí)的電流大小為783A，利用功率守恒定理， 阻抗消耗，考慮晶閘管的損耗和自身的損耗以及變壓器也有一定的過(guò)載能力，選擇的變壓器容量：。</p><p>　　4．晶閘管參數(shù)計(jì)算：</p><p>　　由電機(jī)的過(guò)載倍數(shù)，我們可以電動(dòng)機(jī)的過(guò)載電流，即最大電流：<

108、/p><p>　　又由 整流輸出電壓 ，進(jìn)線的線電壓是120V。</p><p>　　由電路分析可知，晶閘管承受的最大反向電壓是變壓器的二次線電壓的電壓峰值。即</p><p>　　晶閘管承受的最大正向電壓是線電壓的一半，即</p><p>　　考慮安全性裕量，選擇電壓裕量為2倍關(guān)系，電流裕量為1.5倍關(guān)系</p><p>

109、;　　所以工作的晶閘管的額定容量參數(shù)選擇為：</p><p>　　5．電樞回路的平波電抗器計(jì)算：</p><p>　　電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)保證電流連續(xù)，取此時(shí)的電流為額定電流的5 %~10%。</p><p>　　則電樞需要串入的電樞電抗器大小可以算：</p><p>　　（其中為電樞的固有電抗值） </p><p>　　

110、5.1.2整流電路的選擇 </p><p>　　圖5-1 三相橋式全控整流電路原理圖</p><p>　　整流電路是將交流變?yōu)橹绷麟姡娐沸问蕉喾N多樣，各具特色。為了減小直流脈動(dòng)，選用三相橋式全控整流電路。其原理圖如圖5-1所示，習(xí)慣將其中陰極連接在一起的3個(gè)晶閘管（VT1 VT3 VT5）稱為共陰極組；陽(yáng)極連接在一起的3個(gè)晶閘管（VT4 VT6 VT2）稱為共陽(yáng)極組。此外，習(xí)

111、慣上希望晶閘管按從1到6的順序?qū)?，為此將晶閘管按圖示的順序編號(hào)，即共陰極組中與abc三相電源接的3個(gè)晶閘管分別為VT4 VT6 VT2。其特點(diǎn)為：</p><p>　　1． 2個(gè)管子同時(shí)通形成供電回路，其中共陰極組和共陽(yáng)極組各1個(gè)，且不能為同一相器件。</p><p>　　2． 對(duì)觸發(fā)脈沖的要求：</p><p>　?。?）按VT1-VT2-VT3-VT4-V