1、直流调速系统第 2 章2.10 直流电动机速度的双域调节系统直流电动机速度的双域调节系统2.10.1 2.10.1 独立控制励磁的调速系统独立控制励磁的调速系统2.10.2 2.10.2 非独立控制励磁的调速系统非独立控制励磁的调速系统 在他励直流电动机的调速方法中，前在他励直流电动机的调速方法中，前面讨论的调压调速是从基速（即额定转速面讨论的调压调速是从基速（即额定转速 nnom ）向下调速。）向下调速。 如果需要从基速向上调速，则要采用如果需要从基速向上调速，则要采用弱磁调速的方法，通过降低励磁电流，以弱磁调速的方法，通过降低励磁电流，以减弱磁通来提高转速减弱磁通来提高转速。q 引引 言言
2、 按照电力拖动原理，在不同转速下长按照电力拖动原理，在不同转速下长期运行时，为了充分利用电机，都应使电期运行时，为了充分利用电机，都应使电枢电流达到其额定值枢电流达到其额定值 Inom。于是，由于电。于是，由于电磁转矩磁转矩 Te = Km Id，在调压调速范围内，在调压调速范围内，励磁磁通不变，容许的转矩也不变，因此励磁磁通不变，容许的转矩也不变，因此称作称作“恒转矩调速方式恒转矩调速方式”。n 两种调速方式两种调速方式 恒转矩调速方式恒转矩调速方式 在弱磁调速范围内，转速越高，磁通在弱磁调速范围内，转速越高，磁通越弱，容许的转矩不得不减少，而转矩与越弱，容许的转矩不得不减少，而转矩与转速的
3、乘积不变，即容许功率不变，称为转速的乘积不变，即容许功率不变，称为“恒功率调速方式恒功率调速方式”。n 两种调速方式两种调速方式 恒功率调速方式恒功率调速方式n 电枢电压与励磁配合控制特性电枢电压与励磁配合控制特性Tenomnnomnmax调压调速调压调速(恒转矩恒转矩)弱磁调速弱磁调速(恒功率恒功率)UnomUPPTeUn0图2.120 直流电动机双域控制特性P 直流电机允许的弱磁调速范围有限，直流电机允许的弱磁调速范围有限，一般电机不超过一般电机不超过 1:2 ，专用的，专用的“调速电机调速电机”也不过是也不过是 1:3 或或 1:4 。 为了扩大调速范围，直流电动机可以为了扩大调速范围，
4、直流电动机可以采用采用调压和弱磁配合控制的混合调速方式调压和弱磁配合控制的混合调速方式。n 电压和弱磁配合控制电压和弱磁配合控制调压和弱磁配合控制的混合调速方式调压和弱磁配合控制的混合调速方式 在基速（额定转速）以下保持额定磁通不变，在基速（额定转速）以下保持额定磁通不变，只调节电枢电压，在基速以上则保持电枢电压为只调节电枢电压，在基速以上则保持电枢电压为额定值，减弱磁通升速。额定值，减弱磁通升速。 启动时启动时，应先满磁升压启动，当电压达到，应先满磁升压启动，当电压达到额定值后，再减弱磁通继续升速。额定值后，再减弱磁通继续升速。减速时减速时，应先，应先增磁，再降压调速。增磁，再降压调速。n
5、电压和弱磁配合控制电压和弱磁配合控制2.10.1 独立控制励磁的调速系统独立控制励磁的调速系统 图2.121 独立控制励磁的调速系统-AFR+GTFCUif-VFCU*ifRPifMTGnASRACRU*nRPn-UnUiU*i+-UctTAVM+- -UdId+TGMGTLTAFC 两个控制通道：电枢控制、磁场控制；两个控制通道：电枢控制、磁场控制； 两个可调电位计：调速电位计、调磁电位计；两个可调电位计：调速电位计、调磁电位计； 调速电位计和调磁电位计必须配合适当。调速电位计和调磁电位计必须配合适当。n 独立控制励磁调速系统的特点独立控制励磁调速系统的特点 图2.121 独立控制励磁的调速
6、系统-AFR+GTFCUif-VFCU*ifRPifMTGnASRACRU*nRPn-UnUiU*i+-UctTAVM+- -UdId+TGMGTLTAFC满磁满磁位置位置升速升速额定转速额定转速弱磁升速弱磁升速额定额定转速转速位置位置 分别调整调速电位计和调磁电位分别调整调速电位计和调磁电位计的方式十分繁琐，因此，计的方式十分繁琐，因此，独立控制独立控制励磁的调速系统目前已极少采用励磁的调速系统目前已极少采用。2.10.2 非独立控制励磁的调速系统非独立控制励磁的调速系统TVDAETGnASRACRU*nRPn-UnUiU*i-UdId-AFR+GTFCUif+VFCU*if+RPeAERU
7、i-U*eUeTAFCUvTGM 图2.122 非独立控制励磁的调速系统VGTUctL电动势电动势调节器调节器电动势电动势计算器计算器电压电压隔离器隔离器n 基本控制思想基本控制思想 根据根据 E = Ke n 原理，若能原理，若能保持电动势保持电动势E不不变变，则减少电动机的励磁磁通，可以达到提高转，则减少电动机的励磁磁通，可以达到提高转速的目的。速的目的。 为此，在励磁控制系统中引入电动势调节器为此，在励磁控制系统中引入电动势调节器 AER，利用电动势反馈，使励磁系统在弱磁调速，利用电动势反馈，使励磁系统在弱磁调速过程中保持电动势过程中保持电动势 E 基本不变。基本不变。 由于直接测量电动
8、势比较困难，因此，由于直接测量电动势比较困难，因此，采用间接检测的方法。通过检测电压采用间接检测的方法。通过检测电压Ud 和电流和电流 Id，根据，根据 E = Ud RId + LdId / dt 由电动势运算器由电动势运算器 AE，算出电动势，算出电动势 E 的反馈信号的反馈信号 Ue 。n 电动势的检测电动势的检测 系统中有两个电位计，其中系统中有两个电位计，其中调压调速调压调速和弱磁调速用同一个调速电位计和弱磁调速用同一个调速电位计RPn，弱，弱磁升速靠内部信号自动进行。另一个电位磁升速靠内部信号自动进行。另一个电位器器RPe为基速电动势给定器，在系统运行为基速电动势给定器，在系统运行
9、前调整合适后，在系统运行中不再调整前调整合适后，在系统运行中不再调整。n 电位器的调整电位器的调整 通过通过RPe使电动势调节器使电动势调节器AER的给定的给定电压电压U*e相当于相当于95%Enom的电动势信号的电动势信号Ue，AER的输出限幅值的输出限幅值U*ifm相当于额定励磁电相当于额定励磁电流信号流信号Uif 。n 电位器电位器RPe的给定的给定n 控制过程控制过程 在基速以下调压调速在基速以下调压调速: n只要只要 n 95% nnom ， 则则E Ue ， AER饱和，相当于电动势环开环；饱和，相当于电动势环开环；nAER的输出限幅值设置为满磁给定，加到励磁的输出限幅值设置为满磁
10、给定，加到励磁电流调节器电流调节器AFR，由，由AFR调节保持磁通为额定调节保持磁通为额定值；值；n用用RPn调节转速，此时，转速、电流双闭环系统调节转速，此时，转速、电流双闭环系统起控制作用。起控制作用。TVDAETGnASRACRU*nRPn-UnUiU*i-UdId-AFR+GTFCUif+VFCU*if = U*ifm +RPeAERUi-U*eUeTAFCUvTGMVGTUctL 基速以下调速基速以下调速U*e U*en 控制过程控制过程 在基速以上弱磁升速在基速以上弱磁升速: n调节调节RPn提高转速给定电压，使转速上升。当提高转速给定电压，使转速上升。当 n 95% nnom 时
11、，时，E 95% Enom，使，使 U*e Ue ，AER开始退饱和，减少励磁电流给定电压，从开始退饱和，减少励磁电流给定电压，从而减少励磁磁通，以提高转速。而减少励磁磁通，以提高转速。TVDAETGnASRACRU*nRPn-UnUiU*i-UdId-AFR+GTFCUif+VFCU*if U*ifm +RPeAERUi-U*eUeTAFCUvTGMVGTUctL 基速以上调速基速以上调速U*e U*en 系统运行分析系统运行分析n如果负载是恒功率负载，则如果负载是恒功率负载，则 Id 和和 Ud 都保都保持满磁时的稳态值不变；持满磁时的稳态值不变；n如果是恒转矩负载，则随着如果是恒转矩负载，则随着 下降，下降， Id 和和Ud 都上升，所以在电动势给定设置时留有都上升，所以在电动势给定设置时留有5%的余量，让的余量，让 Ud 可以上升到可以上升到100% Unom。
