直流调速系统详解

83 下篇 自动控制系统 第六章 晶闸管直流调速系统 本 章 要 点 本章主要叙述晶闸管单闭环直流调速系统和双闭环直流调速系统的组成、工作原理和自动调节过程，并通过典型实例来阐述定性分析自动控制系统的方法。同时对可逆调速系统也作了介绍。 第一节 直流调速系统的基本概念 电气传动主要分为直流电气传动和交流电气传动两大类，它们分别采用直流、交流电动机为动力的传动。直流电动机虽不如交流电动机结构简单、制造方便、维护容易、价格便宜等，但是由于直流电动机具有良好的起动、制动性能和调速性能，可以方便地在很宽的范围内平滑调速，因此在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、大型起重机、金属切削机床、造纸机等调速性能要求较高的电力拖动领域中得到了广泛应用。近年来，交流调速系统发展很快，而直流调速系统在理论和实践上都比较成熟，并且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流调速系统的基础。所以掌握好直流调速系统是很重要的。 6 .1 .1 直流调速系统的调速方法 直流他励电动机的转速公式可用下式表示 edddKRIUn 式中 n——转速；单位 r/min 。 Ud——电枢电压； Id——电枢电流； Rd——电枢回路电阻； φ ——励磁磁通； Ke——由电动机结构决定的电动势系数。 由此可见，直流电动机的调速方法有三种： （1）改变电枢电压——调压调速。 8 4 （2 ）改变电枢回路电阻——串电阻调速。 （3 ）改变励磁磁通——弱磁调速。 对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢电压方式为最好，调压调速是调速系统采用的主要调速方式。 6 .1 .2 直流调速系统的供电方式 调节电动机的电枢供电电压需要有专门的可控直流电源。早在 2 0 世纪 4 0 年代，采用电动机—发电机机组（又称放大机控制的发电机—电动机组系统）向直流电动机供电。但它的缺点是占地大，效率低，运行费用昂贵，维护不方便等。为了克服这些缺点，5 0 年代开始使用水银整流器作为作为可控变流装置。其主要缺点是污染环境，危害人体健康。6 0 年代初，大功率晶闸管投入使用，采用晶闸管可控整流器向直流电动机供电，随着晶闸管变流技术的日渐成熟，使直流调速系统更加完善。目前，用晶闸管变流器控制的他励直流电动机，是工业应用最广泛的电动机传动系统。 6 .1 .3 对直流调速系统的要求 各类不同的生产机械，由于其具体的生产工艺过程不同，对控制系统的性能要求也是不同的。但归纳起来有以下三个方...