华中科技大学：《机电传动控制》课程教学资源（讲义）第九章 直流传动控制系统

第九章直流传动控制系统 91自动调速系统主要性能指标 机电传动控制系统调速方案的选择,主要是根据生产机械对调速系统提出的调速技术指 标来决定的,技术指标有静态指标和动态指标。 静态技术指标 1.静差度S 速度稳定性指标。静差度表示出生产机械运行时转速稳定的程度。用S表示,即 其中:M--静态速降。 当负载变化时,生产机械转速的变化要能维持在一定范围之内,即要求静差度S小于 定数值。 不同的生产机械对静差度的要求不同,如下表所示。 普通设备普通车床龙门刨床冷轧机热轧机 S≤50%S≤30%S≤5%S≤2%0.2%0.5% 由S=0=-可知:电动机的机械特性愈硬,则静差度愈小,转速的相对稳定性 就愈高。在一个调速系统中,如果在最低转速运行时能满足静差度的要求,则在其他转速时 必能满足要求 2.调速范围D 在额定负载下允许的最高转速nm和在保证生产机械对转速变化率要求的前提下所能 达到的最低转速ncmi之比称为调速范围,用D表示,即 不同的生产机械要求的调速范围各不相同,如下表所示 车床龙门刨床钻床铣床|轧钢机|造纸机进给机械 20~12020~402~1220~303~1510~205~3000 采用机械和电气联合调速时,如D是指生产机械的调速范围,若以Dn代表机械调速范 围,D代表电气调速范围,则D。=D/D

第九章 直流传动控制系统 9.1 自动调速系统主要性能指标 机电传动控制系统调速方案的选择，主要是根据生产机械对调速系统提出的调速技术指 标来决定的，技术指标有静态指标和动态指标。 一、静态技术指标 1．静差度 S 速度稳定性指标。静差度表示出生产机械运行时转速稳定的程度。用 S 表示，即： 0 e 0 0 e n n n n n S ∆ = − = 其中： ∆ne − −静态速降 。 当负载变化时，生产机械转速的变化要能维持在一定范围之内，即要求静差度 S 小于 一定数值。 不同的生产机械对静差度的要求不同，如下表所示。 普通设备 普通车床 龙门刨床 冷轧机 热轧机 S≤50% S≤30% S≤5% S≤2% 0.2%~0.5% 由 0 e 0 0 e n n n n n S ∆ = − = 可知：电动机的机械特性愈硬，则静差度愈小，转速的相对稳定性 就愈高。在一个调速系统中，如果在最低转速运行时能满足静差度的要求，则在其他转速时 必能满足要求。 2. 调速范围 D 在额定负载下允许的最高转速 nemax 和在保证生产机械对转速变化率要求的前提下所能 达到的最低转速 nemin 之比称为调速范围，用 D 表示，即： e min emax n n D = 不同的生产机械要求的调速范围各不相同，如下表所示。 车床 龙门刨床 钻床 铣床 轧钢机 造纸机 进给机械 20～120 20～40 2～12 20～30 3～15 10～20 5～30000 采用机械和电气联合调速时，如 D 是指生产机械的调速范围，若以 Dm 代表机械调速范 围， De 代表电气调速范围，则 De = D Dm

3.调速的平滑性 调速的平滑性,通常是用两个相邻调速级的转速差来衡量的。在一定的调速范围内,可 以得到的稳定运行转速级数越多,调速的平滑性就越高,若级数趋近于无穷大,即表示转速 连续可调,称为无极调速。不同的生产机械对调速的平滑性要求也不同,有的采用有极调速 即可,有的则要求无级调速 现以改变直流电动机电枢外加电压调速为例,说明调速范围D与静差度S之间的关系 如图91所示是调速系统在高速和低速时电动机对应的两条机械特性曲线 Ane Henin 图9.1调速系统在高速和低速时电动机对应的两条机械特性曲线 上式表示出最高速度、最低速度、静态速降和静差度四者之间的关系。 通常最高速度由系统中所使用电动机的额定转速决定;静差度S和调速范围D由生产 机械的要求决定。当上述三个参数确定后,则要求静态速降是一个定值。 二、动态技术指标 生产机械由电动机拖动,在调速过程中,从一种稳定速度变化到另一种稳定速度运转(启 动、制动过程仅是特例而已),由于有电磁惯性和机械惯性,过程不能瞬时完成,而需要一 段时间,即要经过一段过渡过程,或称动态过程。 实际上,生产机械对自动调速系统动态品质指标的要求除过渡过程时间外,还有最大超 调量、振荡次数等,如图9.2所示是以被调量转速n为例,系统从n改变到n2时的过渡过程

3. 调速的平滑性 调速的平滑性，通常是用两个相邻调速级的转速差来衡量的。在一定的调速范围内，可 以得到的稳定运行转速级数越多，调速的平滑性就越高，若级数趋近于无穷大，即表示转速 连续可调，称为无极调速。不同的生产机械对调速的平滑性要求也不同，有的采用有极调速 即可，有的则要求无级调速。 现以改变直流电动机电枢外加电压调速为例，说明调速范围 D 与静差度 S 之间的关系。 如图 9.1 所示是调速系统在高速和低速时电动机对应的两条机械特性曲线。 图 9.1 调速系统在高速和低速时电动机对应的两条机械特性曲线 则： (1 ) 1 e emax 02 e 02 emax 02 e emax emin emax n S n S n n n n n n n n n D ∆ − = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∆ − = − ∆ = = 上式表示出最高速度、最低速度、静态速降和静差度四者之间的关系。 通常最高速度由系统中所使用电动机的额定转速决定；静差度 S 和调速范围 D 由生产 机械的要求决定。当上述三个参数确定后，则要求静态速降是一个定值。 二、动态技术指标 生产机械由电动机拖动，在调速过程中，从一种稳定速度变化到另一种稳定速度运转（启 动、制动过程仅是特例而已），由于有电磁惯性和机械惯性，过程不能瞬时完成，而需要一 段时间，即要经过一段过渡过程，或称动态过程。 实际上，生产机械对自动调速系统动态品质指标的要求除过渡过程时间外，还有最大超 调量、振荡次数等，如图 9.2 所示是以被调量转速 n 为例，系统从 n1改变到 n2 时的过渡过程

(005-0.022 图92速度变化的过渡过程 1.最大超调量 100% 超调量太大,达不到生产工艺上的要求,但太小,则会使过渡过程过于缓慢,不利于生 产率的提高等,一般M,为10%~35% 2.过渡过程时间T 从输入控制(或扰动)作用于系统开始直到被调量n进入(0.05~0·02)n2稳定值区 间时为止(并且以后不再越出这个范围)的一段时间,叫作过渡过程时间。 3.振荡次数N 在过渡过程时间内被调量n在其稳定值上下摆动的次数,图中所示为1次 上述三个指标是衡量一个自动调速系统过渡过程品质好坏的主要指标。 如图93所示是三种不同调速系统被调量从x1改变为x2时的变化情况。 被调量 图93三种不同调速系统的过渡过程 系统1的被调量要经过很长时间才能跟上控制量的变化,达到新的稳定值;系统2的被 调量虽变化很快,但要经过几次振荡才能停在新的稳定值上。这两个系统都不能令人满意 系统3的动态性能才是较理想的。不同的生产机械对动态指标的要求不尽相同,如龙门刨床、 轧钢机等可允许有一次振荡,而造纸机则不允许有振荡的过渡过程

图 9.2 速度变化的过渡过程 1. 最大超调量 100% 2 max 2 p × − = n n n M 超调量太大，达不到生产工艺上的要求，但太小，则会使过渡过程过于缓慢，不利于生 产率的提高等，一般 M p 为 10%～35%。 2. 过渡过程时间 T 从输入控制（或扰动）作用于系统开始直到被调量 n 进入（0.05 ～0.02） n2 稳定值区 间时为止（并且以后不再越出这个范围）的一段时间，叫作过渡过程时间。 3. 振荡次数 N 在过渡过程时间内,被调量 n 在其稳定值上下摆动的次数，图中所示为 1 次。 上述三个指标是衡量一个自动调速系统过渡过程品质好坏的主要指标。 如图 9.3 所示是三种不同调速系统被调量从 1x 改变为 2 x 时的变化情况。 图 9.3 三种不同调速系统的过渡过程 系统 1 的被调量要经过很长时间才能跟上控制量的变化，达到新的稳定值；系统 2 的被 调量虽变化很快，但要经过几次振荡才能停在新的稳定值上。这两个系统都不能令人满意， 系统 3 的动态性能才是较理想的。不同的生产机械对动态指标的要求不尽相同，如龙门刨床、 轧钢机等可允许有一次振荡，而造纸机则不允许有振荡的过渡过程

三个系统的动态性能比较如下表所示。 系统超调量过渡过程时间T|振荡次数N性能 0 长 无 不好 2 大 多 不好 3 小 短 92晶闸管一电动机直流传动控制系统 直流调速系统中,目前,用得最多的是晶闸管一电动机调速系统。 晶闸管一电动机直流传动控制系统常用的有单闭环直流调速系统、双闭环直流调速系统 和可逆系统。 、有静差转速负反馈调速系统 单闭环直流调速系统常分为有静差调速系统和无静差调速系统两类 有静差调速系统:单纯由被调量负反馈组成的按比例控制的单闭环系统属有静差的自动 调节系统,简称有静差调速系统: 无静差调速系统:单纯由被调量负反馈组成的而按积分(或比例积分)控制的系统,属 无静差的自动调节系统,简称无静差调速系统: 1.转速负反愤调速系统基本组成 转速付反馈调速系统的基本组成如图94所示

三个系统的动态性能比较如下表所示。 系统 超调量 过渡过程时间 T 振荡次数 N 性能 1 0 长 无 不好 2 大 中 多 不好 3 小 短 中 好 9.2 晶闸管－电动机直流传动控制系统 直流调速系统中，目前，用得最多的是晶闸管－电动机调速系统。 晶闸管－电动机直流传动控制系统常用的有单闭环直流调速系统、双闭环直流调速系统 和可逆系统。 一、有静差转速负反馈调速系统 单闭环直流调速系统常分为有静差调速系统和无静差调速系统两类： 有静差调速系统：单纯由被调量负反馈组成的按比例控制的单闭环系统属有静差的自动 调节系统，简称有静差调速系统； 无静差调速系统：单纯由被调量负反馈组成的而按积分（或比例积分）控制的系统，属 无静差的自动调节系统，简称无静差调速系统； 1．转速负反馈调速系统基本组成 转速付反馈调速系统的基本组成如图 9.4 所示

放大器:将外加触发电路:将放大器输出的电压 整流电路:变交流电压 电压和反馈电压信号变为脉冲信号去控制整流电 为直流电压,输出电压 之差进行放大。路的输出大小 的大小山触发电路输出 冲信号所决定,整流 电路的输出为直流电动 机电枢的外加电压 F严斗本p 流电动机:系统的 控制对象 K 测速发电机:与直流电动 机M同轴相连,即两者的 速度相同,测速发电机用 来测量电动机的速度,称 检测元件 给定电位器:改变Rg的位置可 转换电位器:将测速发电机的转速 改变给定电压Ug的大小,称给 转换成电压信号以便与给定电压进 电位器 行比较,称转换元件 图94有静差调速系统的基本组成 由系统的结构分析可知 (1)系统的调速方法是改变外加电压调速; (2)系统的反馈信号是被控制对象n本身 (3)反馈电压和给定电压的极性相反,即△U=U-Ur 因此,该系统称转速负反馈调速系统。 工作原理 (1)稳态(Ug、Ur不变) 当Ug、Ur不变时 △U=Ug-Ur不变→Uk不变→a不变→U4不变→n不变 即当U、U不变时,电动机的转速不变,这种状态称为稳态。 (2)调速(Ur不变,改变U的大小) U↑→△U↑= Ug→→△U↓=Ug-Ur→Uk4→a↑→U↓n 即:改变U的大小可改变电动机的转速,这种状态称为调速

图 9.4 有静差调速系统的基本组成 由系统的结构分析可知： （1）系统的调速方法是改变外加电压调速； （2）系统的反馈信号是被控制对象 n 本身； （3）反馈电压和给定电压的极性相反，即 ∆U = Ug −Uf 。 因此，该系统称转速负反馈调速系统。 2．工作原理 （1）稳态（Ug 、Uf 不变） 当Ug 、Uf 不变时： ∆U = Ug −Uf不变 →U k不变 →α不变 →Ud不变 → n不变 即当Ug 、Uf 不变时，电动机的转速不变，这种状态称为稳态。 （2）调速（Uf 不变，改变Ug 的大小） ↓→ ∆ ↓= − → ↓→ ↑→ ↓→ ↓ ↑→ ∆ ↑= − → ↑→ ↓→ ↑→ ↑ U U U U U U n U U U U U U n g g f k d g g f k d α α 即：改变Ug 的大小可改变电动机的转速，这种状态称为调速

(3)稳速(U不变、负载变化使Ur变化) 当负载增加使n→Uψ→ΔU↑=U-Ur→Uk↑→a↓→Ud↑→n↑ 当负载减小使n↑→Ur→MU=U-Ur→U↓→a↑→U4→n↓ 即:当负载发生变化使速度发生变化后,系统通过反馈能维持速度基本不变,这种状态 称为稳速。 3.静特性分析 分析静特性的目的:分析静特性的主要目的是找到减小静态速降、扩大调速范围,提高 系统性能的途径。 静特性表示出电动机的转速与负载电流之间的大小关系。 (1)各环节输入输出的关系 电动机电路 Ud=ken+laR=Cen+laRy 式中,Rx=R3+R2—电枢回路的总电阻; R3—可控整流电源的等效内阻(包括整流变压器和平波电抗器等的电阻); Ra—电动机的电枢电阻。 ·可控硅和触发电路 设可控硅和触发电路的放大倍数为K2,则 Ud≈K2Up ·放大器电路 设放大器的放大倍数为Kn,则 Uk=Kp△U=Kp(Ug-Ur) 反馈电路 速度反馈信号电压U与转速n成正比,设放大系数为即K,则 (2)静特性 根据

（3）稳速（Ug 不变、负载变化使Uf 变化） ↑→ ↑→ ∆ ↓= − → ↓→ ↑→ ↓→ ↓ ↓→ ↓→ ∆ ↑= − → ↑→ ↓→ ↑→ ↑ n U U U U U U n n U U U U U U n f g f k d f g f k d α α 当负载减小使 当负载增加使 即：当负载发生变化使速度发生变化后，系统通过反馈能维持速度基本不变，这种状态 称为稳速。 3．静特性分析 分析静特性的目的：分析静特性的主要目的是找到减小静态速降、扩大调速范围，提高 系统性能的途径。 静特性表示出电动机的转速与负载电流之间的大小关系。 （1）各环节输入输出的关系 ·电动机电路 Ud = KeΦn + I a R∑ = Cen + I a R∑ 式中， R∑ = Rx + Ra ——电枢回路的总电阻； Rx ——可控整流电源的等效内阻（包括整流变压器和平波电抗器等的电阻）； Ra ——电动机的电枢电阻。 ·可控硅和触发电路 设可控硅和触发电路的放大倍数为 K2，则： Ud ≈ K2U k ·放大器电路 设放大器的放大倍数为 Kp ，则： ∆ ( ) U k = KP U = Kp Ug −Uf ·反馈电路 速度反馈信号电压Uf 与转速 n 成正比，设放大系数为即 Kcf ，则： Uf = Kcf n （2）静特性 根据：

Ud=kUk UR=Kp(U lU=k KUL=C K2kp()=Ce+laRE K,,Ug-K2k laRs R K,kpk n=Gs1Rs=mx---环系统的静特性 C:(1+K)C(1+K) 式中,KG=KK2——从放大器输入端到可控整流电路输出端的电压放大倍数 K=KnK2—闭环系统的开环放大倍数。 如果系统没有转速负反馈(即开环系统)时,则整流器的输出电压 Ud=kpkyugkGlg=Cen+laRy 由此可得开环系统的机械特性方程 KBRE,=n0-△n-开环系统的静特性 (3)分析与结论 比较开环系统和闭环系统的静特性,不难看出 ·在给定电压一定时,有 KoU C:(1+K) 即闭环系统的理想空载转速降低到开环时的,倍,为了使闭环系统获得与开环系统 1+K 相同的理想空载转速,闭环系统所需要的给定电压U。要是开环系统的(1+K)倍,因此 仅有转速负反馈的单闭环系统在运行中,若突然失去转速负反馈,就可能造成严重的事故。 如果将系统闭环与开环的理想空载转速调得一样,即 C(+)≈、4 R

⎪ ⎪ ⎩ ⎪ ⎪ ⎨ ⎧ = = − = = + ∑ U K n U K U U U K U U C n I aR f cf k p g cf d 2 k d e ( ) 闭环系统的静特性 令： ， 则： = − − − + − + = = = + − = − = + − = + = + ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ of f e a e G g e 2 p cf G 2 p 2 p cf e 2 p g a 2 p g 2 p f e a 2 p g f e a 2 k e a (1 ) (1 ) c ( ) n n C K I R C K K U n C K K K K K K K K K K C K K U I R n K K U K K K n C n I R K K U U C n I R K U C n I R ∆ 式中， K G = KpK2 ——从放大器输入端到可控整流电路输出端的电压放大倍数； p 2 e cf K K C K K = ——闭环系统的开环放大倍数。 如果系统没有转速负反馈（即开环系统）时，则整流器的输出电压 Ud = KpK2Ug = K GUg = Cen + I a R∑ 由此可得开环系统的机械特性方程 = − = − − −开环系统的静特性 ∑ I n n C R C K U n a 0 ∆ e e G g （3）分析与结论 比较开环系统和闭环系统的静特性，不难看出： ·在给定电压一定时，有 K n C K K U n + = + = (1 ) 1 0 e 0 g 0f 即闭环系统的理想空载转速降低到开环时的1+ K 1 倍，为了使闭环系统获得与开环系统 相同的理想空载转速，闭环系统所需要的给定电压Ug 要是开环系统的（1+K）倍，因此， 仅有转速负反馈的单闭环系统在运行中，若突然失去转速负反馈，就可能造成严重的事故。 ·如果将系统闭环与开环的理想空载转速调得一样，即 K n I C K R n + = + = ∑ (1 ) 1 a e f ∆ ∆

即在同样负载电流下,闭环系统的转速降仅是开环系统转速降的,倍,从而大大提 高了机械特性的硬度,使系统的静差度减少。 在最大运行转速nm和低速时最大允许静差度S不变的情况下,开环系统和闭环系 统的调速范围分别为 开环 △nN(1-S2) 闭环 D △nxf(-S2)N (1+K)D (1-S2) 即闭环系统的调速范围为开环系统的(1+K)倍。 由上可见,提高系统的开环放大倍数K是减小静态转速降落、扩大调速范围的有效措 施。系统的放大倍数越大,准确度就越高,静差度就越小,调速范围就越大。但是放大倍数 也不能过分增大,否则系统容易产生不稳定现象。 由于放大倍数不可能为无穷大,即静态速降不可能为0,因此,上述系统只能维持速度 基本不变。这种维持被调量(转速)近于恒值不变,但又具有偏差的反馈控制系统通常称为 有差调节系统(即有差调速系统)。 采用转速负反馈调速系统能克服扰动作用(如负载的变化、电动机励磁的变化、晶闸管 交流电源电压的变化等)对电动机转速的影响。只要扰动引起电动机转速的变化能为测量元 件—测速发电机等所测出,调速系统就能产生作用来克服它,换句话来说,只要扰动是作 用在被负反馈所包围的环内,就可以通过负反馈的作用来减少扰动对被调量的影响,但是必 须指出,测量元件本身的误差是不能补偿的。例如,当测速发电机的磁场发生变化时,则Ur 就要变化,通过系统的作用,会使电动机的转速发生变化。因此,正确选择与使用测速发电 机是很重要的。如用他励式测速发电机时,应使其磁场工作在饱和状态或者用稳压电源供电, 也可以用永磁式的测速发电机(当安装环境不是高温,没有剧烈振动的场合),以提高系统 的准确性。在安装测速发电机时还应注意轴的对中不偏心,否则也会对系统带来干扰。 有静差的电流正反馈与电压负反馈自动调速系统 速度(转速)负反馈是抑制转速变化的最直接而有效的方法,它是自动调速系统最基本 的反馈形式。但速度负反馈需要有反映转速的测速发电机,它的安装和维修都不太方便,因 此,在调速系统中还常采用其他的反馈形式。常用的有电压负反馈、电流正反馈、电流截止 负反馈等反馈形式

即在同样负载电流下，闭环系统的转速降仅是开环系统转速降的1+ K 1 倍，从而大大提 高了机械特性的硬度，使系统的静差度减少。 ·在最大运行转速 nmax 和低速时最大允许静差度 S 不变的情况下，开环系统和闭环系 统的调速范围分别为 开环： ∆ (1 ) N 2 max 2 n S n S D − = 闭环： K D S K n n S n S n S D (1 ) (1 ) 1 ∆ (1 ) 2 N max 2 Nf 2 max 2 f = + − + = − = ∆ 即闭环系统的调速范围为开环系统的(1+K)倍。 由上可见，提高系统的开环放大倍数 K 是减小静态转速降落、扩大调速范围的有效措 施。系统的放大倍数越大，准确度就越高，静差度就越小，调速范围就越大。但是放大倍数 也不能过分增大，否则系统容易产生不稳定现象。 由于放大倍数不可能为无穷大，即静态速降不可能为 0，因此，上述系统只能维持速度 基本不变。这种维持被调量（转速）近于恒值不变，但又具有偏差的反馈控制系统通常称为 有差调节系统（即有差调速系统）。 采用转速负反馈调速系统能克服扰动作用（如负载的变化、电动机励磁的变化、晶闸管 交流电源电压的变化等）对电动机转速的影响。只要扰动引起电动机转速的变化能为测量元 件——测速发电机等所测出，调速系统就能产生作用来克服它，换句话来说，只要扰动是作 用在被负反馈所包围的环内，就可以通过负反馈的作用来减少扰动对被调量的影响，但是必 须指出，测量元件本身的误差是不能补偿的。例如，当测速发电机的磁场发生变化时，则Uf 就要变化，通过系统的作用，会使电动机的转速发生变化。因此，正确选择与使用测速发电 机是很重要的。如用他励式测速发电机时，应使其磁场工作在饱和状态或者用稳压电源供电， 也可以用永磁式的测速发电机（当安装环境不是高温，没有剧烈振动的场合），以提高系统 的准确性。在安装测速发电机时还应注意轴的对中不偏心，否则也会对系统带来干扰。 二、有静差的电流正反馈与电压负反馈自动调速系统 速度（转速）负反馈是抑制转速变化的最直接而有效的方法，它是自动调速系统最基本 的反馈形式。但速度负反馈需要有反映转速的测速发电机，它的安装和维修都不太方便，因 此，在调速系统中还常采用其他的反馈形式。常用的有电压负反馈、电流正反馈、电流截止 负反馈等反馈形式

1.电压负反愤系统 由公式n≈UaR kKDa可知 电动机的转速随电枢端电压的大小而变。电枢电压的大小,可以近似地反映电动机转速 的高低。电压负反馈系统就是把电动机电枢电压作为反馈量,以调整转速。具有电压负 反馈环节的调速系统如图9.5所示 n 图95电压负反馈环节的调速系统 (1)电压负反馈调速系统与转速负反馈调速系统的区别 反馈信号不同,前者为被控制量的间接量电压,后者为被控制量本身 检测元件不同,前者为电位器,后者为测速发电机。 (2)工作原理 图中Ug是给定电压,Ur是电压负反馈的反馈量,它是从并联在电动机电枢两端的电位 计Rp上取出来的,所以,电位计Rp是检测电动机端电压大小的检测元件,Ur与电动机端 电压U成正比,Ur与U的比例系数用a表示,称为电压反馈系数 a=Ur/U 因△U=Ug-Ur,Ug和Ur极性相反,故为电压负反馈。 稳速和调速的工作过程与转速负反馈相同。 在给定电压U。一定时,其调整过程如下 负载↑→n↓→l↑→U1→→ΔU↑→U↑→a↓→ ↓←-----↑← 同理:负载减小时,引起n上升,通过调节可使n下降,趋于稳定。 电压负反馈系统的特点是线路简单,可是它稳定速度的效果并不大,因为,电动机端电 压即使由于负反馈的作用而维持不变,但是负载增加时,电动机电枢内阻Ra所引起的内阻

1．电压负反馈系统 由公式 a a e d I K R K U n Φ eΦ = − 可知： 电动机的转速随电枢端电压的大小而变。电枢电压的大小，可以近似地反映电动机转速 的高低。电压负反馈系统就是把电动机电枢电压作为反馈量，以调整转速。具有电压负 反馈环节的调速系统如图 9.5 所示。 图 9.5 电压负反馈环节的调速系统 （1）电压负反馈调速系统与转速负反馈调速系统的区别 ·反馈信号不同，前者为被控制量的间接量电压，后者为被控制量本身； ·检测元件不同，前者为电位器，后者为测速发电机。 （2）工作原理 图中Ug 是给定电压，Uf 是电压负反馈的反馈量，它是从并联在电动机电枢两端的电位 计 RP 上取出来的，所以，电位计 RP 是检测电动机端电压大小的检测元件，Uf 与电动机端 电压 U 成正比，Uf 与 U 的比例系数用α表示，称为电压反馈系数 α = Uf /U 因∆U = Ug −Uf，Ug 和Uf 极性相反，故为电压负反馈。 稳速和调速的工作过程与转速负反馈相同。 在给定电压Ug 一定时，其调整过程如下： ↓← − − − − − ↑← − − − − ← − − − − −↵ ↑→ ↓→ ↑→ ↓→ ↑→ ↑→ ↓→ d a f ∆ k n U U 负载 n I U U U α 同理：负载减小时，引起 n 上升，通过调节可使 n 下降，趋于稳定。 电压负反馈系统的特点是线路简单，可是它稳定速度的效果并不大，因为，电动机端电 压即使由于负反馈的作用而维持不变，但是负载增加时，电动机电枢内阻 Ra 所引起的内阻

压降仍然要增大,电动机速度还是要降低。或者说电压负反馈,顶多只能补偿可控整流电源 的等效内阻所引起的速度降落 一般线路中采用电压负反馈,主要不是用它来稳速,而是用它来防止过压、改善动态特性、 加快过渡过程。 2.电流正反馈与电压负反馈的综合反馈系统 由于电压负反馈调速系统对电动机电枢电阻压降引起的转速降落不能予以补偿,因而转 速降落较大,静特性不够理想,使允许的调速范围减小。为了补偿电枢电阻压降LR。 般在电压负反馈的基础上再增加一个电流正反馈环节。具有电压负反馈和电流正反馈的调速 系统如图所示: R 图96电压负反馈和电流正反馈调速系统系统 (1)系统特点 R√为电压负反馈检测元件,并接在电动机电枢两端,其上的电压大小Uv直接反映 电动机电枢两端电压的大小,故称电压反馈;R1为电流正反馈检测元件,串接在电动机电 枢回路中,其上的电压大小U1直接反映电动机电枢电流的大小,故称电流反馈。 系统的总反馈电压Ur=Uv-U1,而△U=Ug-Ur=Ug-Uv+U1因为反馈电压Uv 的极性与给定电压Ug的极性相反,故称电压负反馈,而反馈电压U1的极性与给定电压Ug的 极性相同,故称电流正反馈。 要使系统稳定运行,系统总的反馈特性必须呈现出负反馈的性质。因此,调节U1、U 的大小,保证Uf=Uy-U1>0。 (2)工作原理 稳速和调速的过程与转速负反馈相同。 在给定电压U。一定时,其调整过程如下

压降仍然要增大，电动机速度还是要降低。或者说电压负反馈，顶多只能补偿可控整流电源 的等效内阻所引起的速度降落。 一般线路中采用电压负反馈，主要不是用它来稳速，而是用它来防止过压、改善动态特性、 加快过渡过程。 2．电流正反馈与电压负反馈的综合反馈系统 由于电压负反馈调速系统对电动机电枢电阻压降引起的转速降落不能予以补偿，因而转 速降落较大，静特性不够理想，使允许的调速范围减小。为了补偿电枢电阻压降 a Ra I ，一 般在电压负反馈的基础上再增加一个电流正反馈环节。具有电压负反馈和电流正反馈的调速 系统如图所示： 图 9.6 电压负反馈和电流正反馈调速系统系统 （1）系统特点 · RV 为电压负反馈检测元件，并接在电动机电枢两端，其上的电压大小UV 直接反映 电动机电枢两端电压的大小，故称电压反馈； RI 为电流正反馈检测元件，串接在电动机电 枢回路中，其上的电压大小U I 直接反映电动机电枢电流的大小，故称电流反馈。 ·系统的总反馈电压Uf = UV −U I ，而 ∆U = Ug −Uf = Ug −U V +U I 。因为反馈电压UV 的极性与给定电压Ug 的极性相反，故称电压负反馈，而反馈电压U I 的极性与给定电压Ug 的 极性相同，故称电流正反馈。 ·要使系统稳定运行，系统总的反馈特性必须呈现出负反馈的性质。因此，调节UI 、UV 的大小，保证Uf = U V −U I > 0。 （2）工作原理 稳速和调速的过程与转速负反馈相同。 在给定电压Ug 一定时，其调整过程如下：