運動控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試（第2版）課件 2.2.5 直流電機的調(diào)速性能指標(biāo) b2

運動控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試主講：南工機電教學(xué)團隊高等教育出版社2.2.5直流電機的調(diào)速性能指標(biāo)靜態(tài)指標(biāo)-靜差率1

衡量調(diào)速系統(tǒng)的性能優(yōu)劣，有穩(wěn)態(tài)指標(biāo)、動態(tài)指標(biāo)和抗擾性指標(biāo)額定轉(zhuǎn)速降△nN與理想空載轉(zhuǎn)速的比值稱為轉(zhuǎn)差率。在靜態(tài)時即為靜態(tài)轉(zhuǎn)差率,簡稱靜差率,亦用s表示。習(xí)慣上我們把機械特性下傾的斜率大小稱為機械特性的硬度。斜率越大，硬度越小，反之稱為越硬。靜差率除與機械特性的硬度有關(guān)外，還與理想空載轉(zhuǎn)速有關(guān)。定義靜差率的意義在于，在需要大范圍調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速時，在轉(zhuǎn)速的低端用來衡量由于負載的穩(wěn)態(tài)變化引起的轉(zhuǎn)速波動量占額定理想空載轉(zhuǎn)速的比值有多大。2.2.5直流電機的調(diào)速性能指標(biāo)靜態(tài)指標(biāo)-調(diào)速范圍2指在能滿足一定的調(diào)速性能指標(biāo)的條件下，額定負載時，調(diào)速系統(tǒng)所能穩(wěn)定運行的最高轉(zhuǎn)速nmax和最低轉(zhuǎn)速nmin的比值。也叫調(diào)速深度。當(dāng)只對調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)指標(biāo)提出要求時，可將D定義為：保證靜差率不大于smax時，調(diào)速系統(tǒng)所能夠穩(wěn)定運行的最高轉(zhuǎn)速nmax和最低轉(zhuǎn)速nmin的比值。對調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)有不同要求時（包括靜態(tài)指標(biāo)、動態(tài)指標(biāo)、抗擾指標(biāo)等），同一系統(tǒng)的調(diào)速范圍也會有所不同。2.2.5直流電機的調(diào)速性能指標(biāo)靜差率、調(diào)速范圍及額定轉(zhuǎn)速降之間關(guān)系3若限定系統(tǒng)的最大靜差率為smax，當(dāng)△nN一定時，smax總是發(fā)生在最低速時，如式2.17所示由2.17式中解出nmin，并代入式2.16，得式2.18：上式表明調(diào)速范圍D與容許的最大靜差率smax近似成正比，與額定負載時的轉(zhuǎn)速降△nN成反比。顯然增大調(diào)速范圍的最直接有效的辦法是減小△nN，即增大機械特性的硬度。2.2.5直流電機的調(diào)速性能指標(biāo)靜態(tài)指標(biāo)-調(diào)速的平滑性4在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級數(shù)越多，調(diào)速越平滑。相鄰兩級轉(zhuǎn)速之比為平滑系數(shù)。如式2.19所示。2.2.5直流電機的調(diào)速性能指標(biāo)例2-2：某調(diào)速系統(tǒng)的額定轉(zhuǎn)速nN=1000r/min，在額定負載時的額定轉(zhuǎn)速降為△nN=84r/min。從額定轉(zhuǎn)速向下采用降低電樞電壓調(diào)速。要求當(dāng)生產(chǎn)工藝要求的靜差率為s≤smax=0.3時，試計算此系統(tǒng)的調(diào)速范圍D。解（1）額定轉(zhuǎn)速即為最高轉(zhuǎn)速，即nmax=nN=1000r/min，

（2）由式得：（3）計算得2.2.5直流電機的調(diào)速性能指標(biāo)例2-3：某電源—電動機直流調(diào)速系統(tǒng)，已知電機的額定轉(zhuǎn)速為n=1000r/min，額定電流IN=30.5A，主回路電阻R=0.18Ω，CeΦN=0.2，若要求電動機調(diào)速范圍D=20，sn<5%，則該調(diào)速系統(tǒng)是否能滿足要求？解（1）額定轉(zhuǎn)速即為最高轉(zhuǎn)速，即nmax=nN=1000r/min

（2）由式得：（3）計算得（4）設(shè)系統(tǒng)電流連續(xù)（5）計算得結(jié)論：這樣的電源——電動機所組成的開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，是沒有能力完成其調(diào)速指標(biāo)的。要把額定負載下的轉(zhuǎn)速降從開環(huán)系統(tǒng)中的27.5r/min降低。2.2.5直流電機的調(diào)速性能指標(biāo)動態(tài)指標(biāo)5調(diào)速系統(tǒng)在動態(tài)控制的過渡過程中所表現(xiàn)出來的性能指標(biāo)。是研究線性系統(tǒng)在零初始條件和單位階躍信號輸入下的響應(yīng)過程曲線超調(diào)量：響應(yīng)曲線第一次越過靜態(tài)值達到峰值點時，越過部分的幅度與靜態(tài)值之比，記為

；調(diào)節(jié)時間：響應(yīng)曲線最后進入偏離靜態(tài)值的誤差為

5％（或2％）的范圍

并且不再越出這個范圍的時間，記為ts；振蕩次數(shù)：響應(yīng)曲線在ts之前在靜態(tài)值上下振蕩的次數(shù)；延遲時間：響應(yīng)曲線首次達到靜態(tài)值的一半所需的時間，記為td；上升時間：響應(yīng)曲線首次從靜態(tài)值的10％過渡到90％所需的時間，記

為tr；2.2.5直流電機的調(diào)速性能指標(biāo)峰值時間：響應(yīng)曲線第一次達到峰值點的時間，記為tp。系統(tǒng)動態(tài)特性可歸結(jié)為：（1）響應(yīng)的快速性，由上升時間和峰值時間表示；（2）對所期望響應(yīng)的逼近性，由超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間表示。tr和

往往是相互矛盾的，上升時間過小，就使超調(diào)量增大。ts是一個折衷，它表征了調(diào)速系