直流电机及其控制系统.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 直流电机及其控制系统,第1页,第一节 直流电机基本原理,第2页,直流电机电刷间感应电势为：,式中：,：一个磁极磁通；,n,：电枢转速；,K,E,：,K,E,=pN/60,a,是与电机结构有关常数。,a,：电枢绕组并联支路数。,第3页,如将图3-1中与电刷相连负载去掉，使之通入直流电源，电流流入电枢线圈，再将原动机作为机械负载。,两个有效边导体受到电磁力方向一致，电枢因产生扭矩而转动，此时，图3-1就变成了直流电动机。,当电枢在磁场中转动时，线圈也要产生感应电动势，该电动势方向与电流方向相反反电动势,发电机电动势电源电动势,第4页,直流电机电枢绕组中电流（电枢电流,I,a,）,I,a,与磁通,相互作用产生电磁力和电磁转矩，直流电动机电磁转矩可表示为：,式中：,：一个磁极磁通；,I,a,：为电枢电流。,K,T,=,pN,/2,a,是与电机结构相关常数。,K,T,=9.55,K,E,p,：磁极对数；,a,：电枢绕组并联支路数。,N,：切割磁通电枢总导体数。,第5页,发电机电磁转矩为阻转矩，它与电枢转动方向（原动机驱动转矩方向）相反。,在等速转动时，原动机驱动转矩,T,1,与发电机电磁转矩,T,和空载损耗转矩T,0,相平衡。,直流电动机电磁转矩是使电枢转动驱动转矩。,在等速转动时，电动机电磁转矩T需与电机轴输出机械负载转矩,T,2,及空载损耗转矩,T,0,相平衡。,第6页,在电机轴上负载转矩改变时，则电动机转速、电动势、电枢电流及转矩将自动进行调整，以适应负载改变。,第7页,第二节 直流电机结构,第8页,第9页,第10页,第11页,第12页,第13页,第三节 直流发电机分类和运行特征,一、按励磁方法分类,第14页,直流发电机内磁通是在主磁极励磁绕组内通以直流电产生。励磁电流。,励磁电流假如由独立直流电源供给他励直流发电机。,励磁电流若由发电机本身供给自励直流发电机。,自励直流发电机并励、串励、复励,第15页,第16页,第17页,第18页,第19页,二、直流发电机运行特征,他励发电机,第20页,上图中：,R,L,负载电阻,I,L,负载电流,R,f,励磁调整电阻,R,a,电枢电阻,I,a,电枢电流,E,发电机电动势,U,发电机输出端电压,第21页,依据电路原理，可得：,当发电机空载时：,第22页,空载特征：当发电机空载运行时，转速,n,为常数时，发电机电动势与励磁电流关系空载特征曲线。,第23页,外特征：转速和励磁电流不变,电压变动百分数：,第24页,调整特征：当转速,n,为常数时，同时保持,U,=,U,N,为常数时，励磁电流,I,f,与电枢电流,I,a,之间关系曲线。,第25页,并励发电机,第26页,并励发电机电压、电流关系为：,式中：,U,为发电机端电压、,R,f,为包含电位器在内励磁回路总电阻。,第27页,空载特征（,n,不变）,第28页,外特征（,n,不变、,R,f,不变）,第29页,对并励发电机，当负载增加时（即外电路电阻减小），负载电流,I,L,增加，当负载增加到一定程度，电流到达最大,I,Lm,。若负载电阻继续减小，电流则不在增加，反而减小，当负载短路时，仅有不大短路电流,I,a,。,并励发电机输出短路危险性比他励发电机小。,第30页,调整特征,并励发电机调整特征与他励发电机调整特征相同。,并励发电机电压变动百分数,U,%较他励大。,第31页,串励发电机,第32页,第33页,发电机空载时，因为,I,a,=,I,f,=,I,L,=0，所以空载特征无法画出。,对串励发电机外特征：,当,I,L,=0时，,U,=,E,为剩磁电动势。,接入负载后，负载电流增加，励磁电流亦增加，电动势升高。当电压上升到一定程度后，因为磁路趋于饱和，磁通及电势增加不大。,当负载电流再增加时，因为电枢反应及电枢电阻压降增大，使输出电压反而降低。,第34页,由上可知，串励发电机端电压,U,在负载变动时，极不稳定。,第35页,复励发电机,第36页,复励发电机在磁极上有两个励磁绕组：一个绕组与电枢并联，导线细匝数多并励绕组；另一个绕组与电枢串联，导线粗而匝数少串励绕组。,发电机空载时，串励绕组中没有电流，故空载特征与并励发电机相同。,和复励、差复励,第37页,第38页,对和复励发电机，当负载电流增加时，因为电枢反应、电枢电阻与串励绕组所引发电压降落，可由串励绕组磁动势增强来赔偿。,所以，和复励发电机在任何负载下，其端电压,U,几乎能够保持不变。,对差复励发电机，因为其串励绕组磁动势与并励绕组磁动势相反。当有负载时，使它磁通大为减弱，端电压急剧下降。,第39页,第40页,和复励发电机主要应用于负载变动激烈，或负载距发电机距离较远，而又需要保持端电压相对平稳场所。,第41页,第四节 直流电动机分类和运行特征,直流电动机基本结构与直流发电机结构完全一样。励磁方式也分为他励、并励、串励和复励四种。,在控制系统中，惯用他励电动机和复励电动机。,第42页,一、他励直流电动机运行特征,第43页,稳态运行基本方程,电动势平衡方程,式中：,U,为电动机外加直流电压、,E,a,为反电动势、,I,a,为电枢电流、,I,f,为励磁电流、,为主磁通。,第44页,转矩平衡方程,式中，,T,：电磁转矩；,T,0,：空载转矩；,T,2,：负载阻转矩。,第45页,功率平衡方程,式中：P,1,=,U,*,I,a,是电源对电机输入功率；,P,e,=,E,a,*,I,a,是电机向机械负载转换电功率；,P,cua,=,I,a,2,*,R,a,是电枢回路总铜损耗。,第46页,式中：,P,e,=,T,*,为电磁功率；,P,2,=,T,2,*,为转轴输出机械功率；,P,0,=,T,0,*,为包含机械摩擦损耗,P,m,和铁损耗,P,Fe,在内空载损耗。,总损耗,P,=,P,cua,+,P,cuf,+,P,m,+,P,Fe,第47页,第48页,工作特征,直流电动机工作特征是指,U,=,U,N,、,I,f,=,I,fN,时，电动机转速,n,、电磁转矩,T,以及效率与电枢电流,I,a,之间关系。,I,fN,条件是：当电动机加额定电压,U,N,，拖动额定负载，使,I,a,=,I,aN,，转速也为,n,N,时励磁电流。,第49页,转速特征：当U=U,N,、I,f,=I,fN,时，,n=f（Ia）关系曲线转速特征,第50页,上式表明：当,I,a,增加时，转速,n,要下降，但因,R,a,较小，转速,n,下降不多。,伴随电枢电流增加，因为电枢反应去磁作用又使每极下气隙磁通减小，反而使转速增加。,普通情况下，电枢电阻压降,I,a,R,a,影响大于电枢反应去磁作用影响。,故：转速特征是一条略有下倾直线。,第51页,转矩特征：当,U,=,U,N,、,I,f,=,I,fN,时，,T,=,f,（,I,a,）关系曲线转矩特征,T,=,K,T,I,a,当每极气隙磁通,=,N,时，电磁转矩与电枢电流成正比，考虑到电枢反应去磁作用，当,I,a,增加时，,T,略有下降。,第52页,效率特征：当,U=U,N,、,I,f,=,I,fN,时，,=,f,（,I,a,）关系曲线效率特征,第53页,电动机总损耗,P,中，能够分为不变损耗和可变损耗两部分。,不变损耗,P,m,+,P,Fe,=,P,o,可变损耗,P,cua,与,I,a,平方成正比,所以：当,I,a,从零开始增加时，效率,逐步增加，但当,I,a,增加到一定程度后，效率,又逐步减小。直流电动机效率约在0.750.94之间。,第54页,他励直流电动机机械特征,机械特征：,U,=常数、,I,f,=常数以及电机电枢回路电阻也为常数时，电动机电磁转矩,T,与转速,n,关系，即,n,=,f,（,T,）。,机械特征方程式,将,I,a,=,T,/（,K,T,）带入转速公式：,第55页,式中，,n,0,=,U,/（,K,E,）为理想空载转速；,=（,R,a,+,R,）/（,K,E,K,T,2,）为机械特征斜率；,n,=（,R,a,+,R,）,T,/（,K,E,K,T,2,）为转速降。,上式为机械特征普通方程。从该式可看出：,当磁通,为常数时，机械特征是一条伴随,T,增加,n,略有下降直线。,第56页,电机空载运行时，机械负载转矩为零，但作用于电动机轴上空载转矩不为零而应为,T,0,，将,T,0,带入，可得到电机实际空载转速为：,第57页,固有机械特征,当,U,=,U,N,、,=,N,，电枢回路没有串电阻,R,时机械特征固有机械特征。,第58页,第59页,固有机械特征特点：,T,=0时，,n,=,n,0,=,U,N,/（,K,E,N,）为理想空载转速。此时，,I,a,=0，,E,a,=,U,N,。,T,=,T,N,时，,n,=,n,N,=,n,0,-,n,N,为额定转速，其中,n,N,=,R,a,T,N,/（,K,E,K,T,N,2,）为额定转速降，普通,n,N,约为0.95,n,0,，,n,N,=0.05,n,0,。,特征斜率为,N,=,R,a,/（,K,E,K,T,N,2,），因为,R,a,很小，所以,N,较小。表明他励直流电机固有机械特征较硬。,第60页,n,=0时，即起动时，,E,a,=,K,E,N,=0，此时电枢电流,I,a,=,U,N,/,R,a,=,I,st,起动电流。,起动时刻电磁转矩,T,=,K,T,N,I,st,起动转矩。,因为,R,a,很小，所以,I,st,比额定值大得多，若,n,N,=0.05,n,0,，则起动电流,I,st,=20,T,N,，这么大起动电流和起动转矩会烧坏换相器。普通大、中型电机不允许在额定电压和额定输出功率下直接起动。,第61页,人为机械特征,他励直流电机，当电枢端电压,U,、励磁电流,I,f,和电枢回路电阻改变时机械特征人为机械特征。,第62页,电枢回路串电阻,R,机械特征：保持,U,=,U,N,、,=,N,，电枢回路串电阻,R,，此时：,电枢回路串电阻,R,机械特征与固有机械特征相比有下面特点：,第63页,理想空载转速,n,0,=,U,N,/（,K,E,N,）保持不变。,机械特征斜率,=(,R,a,+R)/(,K,E,K,T,N,2,)，因为增加了,R,，则,随,R,增加而增加。不一样R值，可得到不一样人为机械特征。,当,T,=,T,N,时，,n,n,N,，电动机随电阻,R,增加，机械特征变软。,第64页,第65页,改变电枢电压时人为机械特征：保持,I,f,=,I,fN,、即,=,N,，电枢回路不串电阻,R,，改变电枢电压U时人为机械特征为：,电动机运行时，通常以额定工作电压为上限。所以，电枢电压只能在,U,U,N,范围内改变。有以下特点：,第66页,当负载转矩保持不变时，降低电枢电压时，电动机稳定转速随之降低。,第67页,第68页,减小励磁磁通时人为机械特征：保持,U,=,U,N,，电枢回路不串电阻,R,，改变励磁电流If时人为机械特征为：,与固有机械特征相比较，减小,时人为机械特征特点是：,第69页,理想空载转速,n,0,=,U,N,/（K,E,）与,成反比。,机械特征斜率,=（,R,a+,R,）/（K,E,K,T,2,）,与,平方成反比。,减小,人为机械特征为一簇随,减小，理想空载转速,n,0,升高，同时机械特征斜率加大直线。,第70页,第71页,二、他励直流电动机起动、调速和反转运行特征,他励直流电动机起动特征,直流电动机从静止状态到稳定运行状态过程直流电动机起动过程（起动）。,起动电流,I,a,大小,起动转矩,T,st,大小,起动时间,t,长短,起动过程平稳程度,起动过程经济性,第72页,电机拖动负载起动普通条件是：,I,st,（22.5）,I,N,T,st,（1.11.2）,T,N,他励直流电动机起动方式有：,直接起动、电枢串电阻起动、降压起动。,第73页,直接起动,起动前应先接通励磁回路，以建立励磁磁场，然后接通电枢回路。,这种起动方式，起动瞬间，电机转速,n,=0，反电动势,E,a,=0。起动电流为：,I,st,=,U,N,/,R,a,因为电枢电阻,R,a,很小，,I,st,很大，可达,I,N,1050倍。该电流对电网冲击很大。因而，除了小容量电机可采取直接起动外，对大、中容量电动机不能直接起动。,第74页,第75页,降压起动,起动瞬间，把加于电枢两端电源电压降低，以降低起动电流,I,st,起动方法。为了取得足够起动转矩,T,st,，普通将起动电流限制在（22.5）,I,N,以内。,所以，在起动时，把电源电压降低到,U=（22.5）,I,N,R,a,。,伴随转速上升，电枢电势,E,a,逐步加大，电枢电流,I,a,对应减小。此时，再将电源电压不停升高。,第76页,第77页,电枢回路串电阻起动,电枢回路串电阻,R,，起动电流为：,为了保持起动过程平稳性，希望串入电阻平滑调整，普通采取分段切除方法。,第78页,第79页,第80页,他励直流电动机调速特征,调速方法,他励直流电动机电枢电路电压平衡方程式为：,电枢电动势方程为：,第81页,由上两式可得转速公式为：,由上式可知，调速方式有三种：,电枢串电阻调速：保持电枢电压,U,=,U,N,、,=,N,。,第82页,第83页,R,=0时，电动机运行于固有机械特征“基速”上，,“基速”运行于固有机械特征上转速。,伴随串入电阻增加，转速降低串电阻调速为从基速下调。,第84页,串电阻调速时，假如负载为恒转矩，电动机运行于不一样转速,n,1,、,n,2,、,n,3,时，电动机电枢电流,I,a,是不变，这时，电磁转矩为：,T,=,T,L,时，电枢电流为：,当,T,L,为常数时，,I,a,为常数，与转速无关。,第85页,串电阻调速时，因为,R,上流过很大电枢电流,I,a,，,R,上将有较大损耗，转速越低，损耗越大。,串电阻调速，电机工作于一组机械特征上，各条特征经过相同理想空载点,n,0,，而斜率不一样。,R,越大，斜率越大，特征越软，电机在低速运行稳定性差。,第86页,降低电枢电压调速,不变、,R,=0,改变电枢电压，可得到一簇与固有机械特征平行且低于固有机械特征人为机械特征。,降低电源电压，电动机机械特征斜率不变，即硬度不变。与串电阻调速相比较，降低电源电压调速在低速范围运行时，转速稳定性要好得多。对于恒转矩负载，对不一样转速，电枢电流,I,a,不变。,第87页,第88页,改变励磁磁通弱磁调速,U,=,U,N,、,R,=0,第89页,弱磁调速有以下特点：,励磁回路所串调整电阻损耗很小，可借助于连续调整,R,f,值，实现基速上调无级调速。,弱磁调速，因为受换相能力和机械强度限制，转速不能过高。普通按（1.21.5）,n,N,设计。特殊电机设计可达（34）,n,N,。,第90页,弱磁调速时，转速和转矩满足：,电机电磁功率为：,第91页,假如电机拖动恒功率负载，即：,第92页,2.他励直流电机功率和转矩问题,降低电枢电压调速按允许输出转矩不变恒转矩调速,调速时，,=,N,不变，所以电机允许输出转矩为：,T,al,=K,T,N,I,N,=常数，称恒转矩输出，此时允许输出功率为：,第93页,改变励磁磁通弱磁调速允许输出功率不变恒功率调速方式,在弱磁调速时，,U,=,U,N,、,I,a,=,I,N,。则磁通,与转速,n,关系为：,将该式带入,T,=K,T,I,a,有：,第94页,将,T,=,C,/,n,带入有：,由上可见：,在弱磁调速时，当恒功率负载时，允许输出转矩,T,al,与转速,n,成反比。,恒转矩和恒功率，是在保持电枢电流为额定值，对电动机输出功率和转矩而言。,第95页,第96页,第97页,他励直流电动机反转运行特征,改变磁通方向,第98页,改变电枢电流方向,第99页,三、他励直流电动机制动运行特征,电动运行状态,T,与,方向相同。此时，直流电源向电动机输入电能，并转换为机械能拖动负载。,制动运行状态,与,方向相反。此时，电动机吸收机械能并转换为电能。,制动机械、电磁制动器；电气制动。,第100页,能耗制动,第101页,制动开始时，因为电动机惯性作用，,不变，故,E,a,大小和方向不变，则：,电枢电流为负值，与电动状态正方向相反，转矩,T,与电动状态相反，则,T,与,n,也相反，电动机为制动运行状态，,T,制动转矩。,制动过程中，电动机把系统动能转换为电能，消耗在电阻,R,上能耗制动。,第102页,能耗制动状态下机械特征方程为：,上式位于机械特征二象限，过坐标原点。制动前，工作于A点，,n,=,n,1,。制动开始时，,n,1,不能突变，工作于B点，,T,1,为负值，在-,T,1,、-,T,L,作用下，电动机减速。,第103页,第104页,制动电阻,R,越小，固有机械特征愈平，,T,1,绝对值越大，电动机制动减速越快。,R,过小，电枢电流,I,a,和转矩,T,1,过大，可能超出允许值，,R,应受限制。普通按最大制动电流不超出2,I,N,来选择,R,，即：,第105页,若电机拖动如图位能负载。当电机停转时（,T,=0，,n,=0），在位能负载作用下，电动机将向反方向加速，此时，,n,、,E,a,、,I,a,和,T,如图所表示，工作于四象限，如上页虚线。伴随转速增,加，转矩,T,也不停增,加，直到,T,=,T,1,。系统,加速度为零，转速稳,定，系统匀速下放。,第106页,反接制动,反接制动有：,倒拉反接制动,电枢反接反接制动,第107页,1.倒拉反接制动,第108页,电动机在提升重物G时，工作于A点，转速n，平衡时，,T,=,T,L,。,串入电阻,R,瞬间，转速不能突变，工作于B点，,T,T,L,，电机减速，下降到C点，,n,=0，这时，,T,任然小于,T,L,，电动机在转矩,T,L,-,T,作用下倒拉电机反转，即电机由原来提升重物变为下放重物方向。电动机,T,未改变方向，而转速,n,改变了方向，,T,与,n,方向相反，所以，电机运行于制动状态，,T,为制动转矩。,第109页,因为,n,反方向，电枢电势,E,a,也反向，,I,a,为：,过C点后，因为,T,T,L,，电机反向加速，使,E,a,增大，,I,a,和,T,对应加大，直到D点，,T,=,T,L,，倒拉反接制动到达某一制动运行状态，此时，电机转速,n,=,n,2,。,电势平衡方程为：,第110页,两边同乘,I,a,得：,U,*,I,a,与电动状态相同，是电网输入功率；,E,*,I,a,为位能负载产生机械功率在电枢内转换成电功率。这两项电功率之和均转换成热能消耗在电枢回路总电阻（,R,+,R,a,）上，,R,越大，稳定下放重物速度越大。机械特征为：,第111页,2.电枢反接反接制动,第112页,正转时，KM,1,接通，工作于A点,n,1,、,T,L,，,T,=,T,L,。,停机时，断开KM,1,，接通KM,2,，,n,不能突变，工作于B点，此时,I,a,为：,I,a,变为负值，,T,也变为负值。,T,与,n,反向，,T,为制动转矩。在电磁制动转矩和负载转矩共同作用下，电动机快速停车。,第113页,电枢反接反接制动机械特征方程为：,式中，因为电枢反接制动时，,U,反向，,n,0,为负值，,T,也为负值，而,n,为正值。特征位于第二象限，工作点由B沿特征线下降到C点，电动机停转。假如要使电动机反向运行，当,T,=,T,L,时，电动机将稳定运行于,E,点。,第114页,为确保反接制动时电枢最大电流不超出2,I,N,，应使：,第115页,回馈制动,1.正向回馈制动,第116页,2.反向回馈制动,第117页,第118页,第五节、直流电动机闭环控制调速系统,旋转变流机组：由交流电机拖动直流发电机组成机组，实现变流。控制发电机励磁电流,I,f,改变发电机输出电压G-M系统。,静止可控整流装置：采取晶闸管可控整流器，经过移动触发脉冲相位，以改变整流输出电压。V-M系统,第119页,脉宽调制变换器：经过改变开关管导通和关断时间来调整直流输出平均电压，从而调整直流电动机转速。,SCR,GTO,GTR,MOSFET,IGBT,第120页,第121页,第122页,第123页,一、采取转速负反馈闭环直流调速系统组成及分析,Un:直流测速发电机TG发出与电动机转速n成正比负反馈电压；,Un*：转速给定电压；,触发装置AT控制电压Uct=K,1,*（Un*-Un）；,可控整流器输出电压Ud,第124页,系统组成闭环反馈控制调速系统，该系统是按偏差进行控制系统。,第125页,系统稳定性,电压比较步骤：,U,n,=,U,n,*-,U,n,放大器A：,U,ct,=,K,1,*（,U,n,*-,U,n,）,晶闸管触发与整流：,U,d,=,K,2,*,U,ct,V-M系统开环转速特征：,n,=（,U,d,-,I,a,R,）/（K,E,N,）,测速发电机：,U,n,=,K,3,*,n,K,1,：放大器A放大倍数；,K,2,：晶闸管触发与整流整流装置放大倍数；,K,3,：测速反馈系数。,第126页,从上述关系中，消去中间变量，经整理后得到转速负反馈闭环直流调速系统静特征方程为：,式中，称为闭环系统开环放大倍数。,K,物理意义：从测速发电机输出端将反馈断开，从放大器输入,U,n,计起，直到,第127页,测速发电机输出,U,n,为止总电压放大倍数，它是各步骤单独放大倍数乘积，其中电机步骤放大倍数是,n,/,U,d,=1/（K,E,N,）,闭环调速系统静特征表示了电动机转速与负载电流（转矩）在闭环条件下稳定关系。它在形式上与电动机开环机械特征相同，但本质上有很大区分。,第128页,第129页,如将给定作用,U,n,*,和扰动作用-,I,a,R,看成两个独立输入量，系统转速,n,为输出量。将两个输入量分别作用于系统，可得：,假设系统是线性，可将,n,和,n,叠加起来，即可得到闭环系统静特征方程。,第130页,第131页,第132页,断开反馈回路，可导出系统开环机械特征为：,而闭环静特征为：,其中,n,0oP,和,n,0cl,分别表示系统开环和闭环理想空载转速。,第133页,n,op,和,n,cl,分别表示开环和闭环系统稳态速降。,比较上两式，可得：,1）闭环系统静特征比开环系统机械特征硬得多。在相同负载扰动情况下，二者转速降分别为：,二者关系为：,第134页,1）闭环系统静特征比开环系统机械特征硬得多。在相同负载扰动情况下，二者转速降分别为：,二者关系为：,第135页,显然当,K,值较大时，,n,cl,比,n,OP,小（1+,K,）倍。即闭环系统静特征比开环系统硬（1+,K,）倍。,2）比较同一系统开环和闭环系统，闭环系统静差度,要小得多。,当,n,0cl,=,n,0OP,时，可得：,第136页,3）当要求静差度一定时，闭环系统调速范围大大提升。假设电动机最高转速为,n,N,，而最低静差度要求相同，则,调速范围为：,第137页,对开环系统,对闭环系统,第138页,4）上述三项闭环调速系统结论是否有效，取决于,K,值要足够大，所以系统必须设置放大器,第139页,第140页,在闭环系统中，转速因为负载改变稍有降落，反馈电压就反应出来，经过比较、放大，使晶闸管触发电压,U,ct,提升，从而整流输出电压,U,d,上升，使系统工作在新机械特征上，转速马上回升。,第141页,第142页,二、转速和电流双闭环调速系统,转速和电流双闭环调速系统组成,第143页,ASR为转速调整器，输入为给定转速电压,U,n,*与测速反馈电压,U,n,之差，其输出电压经限幅，作为电流调整器ACR电流给定输入电压,U,i,*，与电流反馈信号电压,U,i,相比较进入ACR。ACR输出电压经限幅作为晶闸管触发、整流装置控制电压,U,ct,。,电流调整环在里面内环反馈,转速调整环在外面外环反馈,第144页,ASR输出限幅电压为,U,im,*，它决定了电流调整器给定电压最大值；,ACR输出限幅电压为,U,ctm,，它限制了晶闸管整流装置输出电压最大值。,第145页,第146页,转速和电流双闭环调速系统静态结构,ASR和ACR为两个百分比调整器。在系统正常运行时，两个调整器均不饱和。稳态时，它们输入电压偏差都为零，有：,因为ASR不饱和，则,U,i,*,U,im,*,第147页,由上式知，,I,L,I,Lm,。普通设计成,I,Lm,I,N,。在两个调整器均不饱和时运行于静特征,n,0,A段。,当转速调整ASR饱和时，ASR输出到达限幅,U,im,，转速外环展现开环状态，转速改变对系统不再产生影响；双闭环系统变成只有电流内环无静差单闭环系统。稳态时有：,第148页,第149页,式中，,I,lm,为设计最大电流。它决定于电动机允许过载能力和拖动系统所要求最大加速度。在转速,n,n,o,范围内，工作于静特征AB段。,由上图可见，双闭环调速系统静特征在负载电流,I,L,I,lm,时，表现为转速无静差（,n,=0）。这时，系统以转速负反馈起主要作用。当,I,L,、,I,lm,抵达,I,lm,以后，ASR饱和，此时系统以电流调整器起主要作用，系统表现为无电流静差（,I,L,=0）。起过流保护作用。,第150页,双闭环系统静态参数,在稳态运行时，两个调整器均未饱和，它们输出是无静差，有：,由静态结构图有：,第151页,由上式可看出：系统在稳态工作时，转速,n,由给定电压,U,n,*决定；ASR输出电压,U,i,*是由负载电流,I,L,决定；而晶闸管触发和整流装置控制电压,U,ct,同时由,n,和,I,L,决定。既：两个PI调整器在输出未饱和时输出量,U,i,*和,U,ct,，只与转速,n,和,I,L,稳态值相关，而与偏差,n,和,I,L,无关。,第152页,三、弱磁控制闭环直流调速系统,第153页,采取电枢电压与励磁相配合直流闭环调速控制系统，当前使用较多。,电动机在额定励磁电流下起动，利用恒转矩特征升压起动，使电动机得到较大起动转矩，当电枢电压到达额定值时，才减小励磁磁通使电动机继续升速。,第154页,第155页,