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浅谈电机的调速

成都工贸职业技术学院 张雪标 王娟 2018/11/23 11:49:12

  摘要:电气调速是电气自动化技术专业学生必须掌握的知识点,电气调速的种类,特点常用术语及调速指标是学生重点掌握和了解的,本论文就这几方面简单加以阐述。
   关键词:电气调速、方法目的、术语及指标
   一、调速的目的:
   1、单纯调节速度:电梯、洗衣机、跑步机
   2、轧钢机:H1V1=H2V2=H3V3=⋯…=HnVn,各个电机速度保持一定比例,使进钢量和出钢量相等。(H为轧钢厚度)
   3、恒压供水:根据用水量多少,自动调节转速,保持压力恒定。
   二、调速种类及方法:
   1、直流电机的调速:
   (1)n=U/CeΦ-Ia/CeΦ.Ra,可见,调速有调压调速,弱磁调速,电枢串电阻调速。
   (2)调压调速的种类:a、可控直流电源调速:通过调节单相和三相电源电压进行调速b、PWM脉宽调制:利用开关器件来实现通断控制,将直流电源电压断续加到负载上,通过通断时间的变化,改变负载直流电压平均值,将固定电压变成平均值可调的直流电源。
   2、三相异步电动机的调速:、
   (1)、串极调速:适用绕线异步电动机,在绕线异步电动机转子回路串入一个电压频率可调的交流电动势,其相位与转子电动势Er相同或相反,Ir=(SEr+Eadd)/(√(Rr2+(SXr)2)
   (2)变极调速:双速电机
   (3)变频调速:变压变频调速。E/F=恒定
   三、调速相关术语及名词
   1、SPWM—Sinusoidal pluse widen modelation中文名称正弦脉宽调制为PWM的一种.用脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断,使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内面积相等,通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值.正弦波脉宽调制技术,以等腰三角形为载波,正弦波为调制波,他们的交点确定开关器件的开断时刻,从而获得正弦波的半个周期内呈两边窄中间宽的一系列等幅不等宽的矩形波,按照面积相等原则,每个矩形面积与正弦波面积相等。
   2、PWM—脉宽调制(PLUS WIDTH MODULATION)又称斩波器,通过控制开关管的导通时刻,改变方波的占空比,控制输出的直流电压的大小,从而完成直流电动机的调速
   3、可逆调速系统—通过改变电压正负实现正反转的系统。
   4、有环流无环流系统—有环流系统是两组晶闸管系统之间有电流,有同时导通的时刻,而无环流系统是一组导通另一组一定关断。
   5、单闭环、双闭环系统—只有一个反馈环的为单闭环,例如:单闭环转速负反馈调速系统,双闭环为两个反馈环的调速体统,如电流环和转速环,双闭环可增大起动转矩,使起动转矩具有挖土机特性。有静差、无静差系统—通过调节后前者有误差,后者没有误差。
   7、PID-比例积分微分调节器
   四、调速指标
   1、静差率:s=(n_0-n_N)/n_0
   2、调速范围:D=n_(max/n_min )最高转速和最低转速的比值。
   3、恢复时间
   当电机突加额定负载后可以恢复到原先速度所需的时间,时间越短,响应越好,反之表明系统响应慢。
   4、上升时间tr 在阶跃响应时间中,输出量从零起第一次上升到稳定值C¥所需时间,它反映动态响应的快
   速性。
   5、超调量σ 在阶跃响应时间中,输出量超出稳态值的最大偏差与稳态值之比的百分值。
   6、动态速降-它是指电机由空载突加额定负载时最大的速度跌落(下降),这个值越小,表明系统响应快,系统特性硬
   7、调节时间ts 在阶跃响应过程中,输出衰减到与稳态值之差进入±5%或±2% 允许误差范围之内所需的
   最小时间,称为调节时间,又称为过渡过程时间。调节时间用来衡量系统整个调节过程的快慢,ts小,表示系统的快速性好。
   8、抗扰性能指标
   控制系统在稳态运行中,由于电动机负载的变化,电网电压的波动等干扰因素的影响,都会引起输出量的变化,经历一段动态过程后,系统总能达到新的稳态。这就是系统的抗扰过程。 具体的跟随指标如下:
   (1)动态降落ΔCmax% 系统稳定运行时,突加一定数值的阶跃扰动(例如额定负载扰动)后所引起的输出量最大
   降落,用原稳态值C¥l的百分数表示,叫做动态降落。
   (2)恢复时间tv  从阶跃扰动作用开始,到输出量恢复到与新稳态值C¥2之差进入某基准量Cb的±5%(或± (未完,下一页

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