6.1.3 开环调速与闭环调速

1. 开环调速

  由式(6.7)

  (6.7)

 

可知,只改变转子电阻 时,可获得机械曲线如图6-11所示。

  图中:r。此时对某一固定的负载,可获得较宽范围的调速状态。这就是前述的绕线式异步电动机串电阻调速的基本原理。其工作原理见图6-12。同时改变3个电位器的动臂可改变转子电组,而获得不同的转速。

  这种方式的机械特性很软。当负载增大时,电动机转速会迅速降低。

  这种只靠输入量对输出量进行控制的工作方式称开环控制。开环控制在某些特定的工作状态下是可良好工作的。比如串电阻调速方式在负载比较稳定的情况下完全可以正常使用。在某些机械设备上,比如线材生产线的卷取部分,利用其较软的机械特性会具有良好的保护特性。

2. 闭环调速

1. 开环调速

2. 闭环调速

  要想获得优良的静、动态工作特性,必须采用闭环控制。如在上述开环系统的电动机轴上增加一直流测速发电机,它发出的直流电压与电动机的转速成正比,再增加一个控制器及相应电路,即可组成图6-13所示的速度闭环控制系统。

  图中:输入量r(t)为设定转速,c(t)为测量出的实际电动机转速,二者偏差e(t)作为控制量。当系统稳定时,反馈的转速c(t)基本与给定转速相等。偏差e(t)很小或为0(这与采用的控制器的结构有关)。当电动机的负载增大造成转速降低时,c(t)↓使e(t)↑,控制器的调整电位器的阻值减小,使转速上升,直到c(t)基本与r(t)相等,构成新的平衡状态。调速结果是维持电动机的转速基本不变。

  这种闭环调速系统,可以使系统的机械特性变硬,获得良好的调速性能。

  一般来讲,具有无级调速功能的系统,都可用测速元件构成闭环系统。但偏差e(t)与控制输出间一般要加入调节器,才能获得比较理想的静、动态性能。常用的调节器有PID调节器等。

  除上面用测速元件构成的速度闭环系统外,采用位置检测元件也可构成位置闭环系统。例如跟踪天线的角位移控制、轧钢设备的“活套装置”的位置控制及水塔的水位控制等。