寬調速(widerangespeedeontrol)實現電動機調速的調速範圍為100以上，並在低速時也能平穩運行的轉速控制技術。調速範圍是電動機調速系統的靜態指標之一，它等於在額定負載下的最高工作轉速與最低工作轉速之比。
基本介紹
- 中文名：寬調速
- 外文名：widerangespeedeontrol
- 本質：轉速控制技術
- 特點：轉矩波動係數小等
簡介,歷史,特點,
簡介
普通的調速系統在高速段工作時穩速精度較高，低速運行時的穩速精度指標嚴重惡化，而寬調速控制能使低速運行時的穩速精度達到要求。寬調速控制主要套用於工具機特別是數控工具機進給系統，以及天線伺服系統、儀表隨動系統、轉台隨動系統等需要在寬轉速範圍下工作的控制系統中，如工具機進給系統，其調速範圍為3000~30000。寬調速控制的實現主要是依靠適應寬調速運行要求的寬調速電動機及其相應的控制系統。
歷史
第二次世界大戰期間，工具機的進給系統主要採用液壓伺服機構作為驅動元件組成液壓伺服系統。20世紀60年代初，日本安川公司製成了小慣量電機代替液壓伺服機構，發展為電伺服系統。從70年代初開始，英國、美國、日本、法國、聯邦德國等國家，都先後研製和生產了寬調速直流伺服電動機，並廣泛套用於工具機。日本富士通公司於1973年引進了美國蓋梯斯公司專利，並發展了自己的寬調速電動機。
中國從1975年開始也研製成多種規格的寬調速電動機，並開發了新一代的寬調速直流伺服系統。寬調速直流伺服電動機寬調速系統的重要設備是電動機，應選用高性能寬調速直流伺服電動機。這類電動機具有下列特點:轉矩波動係數小，低速時可輸出大轉矩，電氣時間常數小。(見伺服電動機)
特點
(1)轉矩波動係數小。調速系統低速運行時，電動機的電磁轉矩波動影響穩速精度。產生轉矩波動的原因有兩個：一是電動機齒槽引起的氣隙磁導隨轉子位置不同而發生變化，從而使電動機轉矩波動係數不為恆值，導致輸出轉矩隨轉子轉動發生周期性波動；二是在換向寬度內換向繞組中電流與氣隙磁場作用產生附加轉矩。普通直流電動機轉矩波動值與額定轉矩的比值為。.2~。.3，而寬調速直流伺服電動機的電樞槽數和換向片數都多，上述比值小於0.03，有利於低速運行平穩。
(2)低速時可輸出大轉矩。對工具機進給系統來說，低速工作需承擔切削時的負載轉矩大;而高速工作為空程運行，負載轉矩小。為減小電動機額定功率，在低速時使電動機過載運行，滿足短時重切削的要求，其峰值轉矩可為額定轉矩6~10倍，具有較大的過載能力。寬調速直流伺服電動機選用矯頑力高、磁性能穩定的鐵氧體，鋁鎳鑽等永磁材料作磁極，並進行適當的磁路設計，使得在出現峰值電流時，不易去磁，且電樞的直徑大、電樞轉動慣t大、熱容t大；選用耐高溫的絕緣材料，電熱時間常數大，而具有較大的過載能力。因此，該電動機低速時能翰出大轉動，又有足夠的轉動慣量比，不會損失最大理論加速度值，保證了系統的快速回響能力。該電動機由於低速時翰出轉矩大，可以直接驅動負載軸，省去了齒輪傳動機構，使機械結構簡單可靠;消除了齒輪噪聲和振動，提高了傳動效率，降低了成本，消除了齒晾誤差，避免了齒隙振盪，提高了系統放大倍數;由於沒有齒輪軸彈性變形的影響，提高了輛合剛度，使系統的毯速精度得到提高;電動機的電樞直徑大，電樞轉動慣t大，可以與負載慣量較好地匹配，伺服系統容易調整，運行德定。
(3)電氣時間常數小。電氣時間常數T.~L./R.。式中R.為電樞電阻；L.為電樞電感。由於L，與極對數的平方成反比，電氣時間常數T.也與極對數的平方成反比。小功率寬調速電機通常設計為6極或8極，大功率寬調速電機可設計為10~14極，因而電氣時間常數很小，有利於系統快速回響。技術措施為適應寬調速的要求，寬調速控制系統採取的措施主要有速度自適應調節器，採用電流限流型速度調節系統，動力潤滑，增加位里外環。
(4)速度自適應調節器.低速運行時，由於旋轉體質t不均勻、機械振動、電機電磁轉矩波動等系統內部擾動及負載擾動，會引起轉速降落，使在某一段時間內轉速為零，產生姍動.對於具有電流環和速度環的三階系統，可採用速度自適應調節器，使速度調節器的比例係數增大，積分時間減小，減小由上述擾動引起的轉速波動、動態速降以及出現停轉後的恢復時間。
(5)電流限流型速度調節系統。在系統的起動、制動期間內電樞電流超過限流值，電流環起作用，相當於雙環系統；在穩態運行時，電流在限流值之內，電流環不起作用，為速度單環系統，其抗擾性能好、回響快，有利於寬調速控制。
(6)動力潤滑.低速運行時，負載軸的摩擦轉矩與電動機軸轉速為非線性函式關係，轉速為零時的靜摩擦轉矩大於轉動時的動康擦轉矩，由靜摩擦轉矩過渡到正常轉動時的動摩擦轉矩，正是低轉速區域所對應的奉攘轉矩非線性變化區域。當系統的轉速輸人量低於某一較小值時，由於摩裸轉矩的變化，使系統運行不平穩。動力潤滑是變靜摩擦為動摩擦，克服低速運行不平穩的有效方法。如採用電晶體脈寬調製放大器對電動機供電，當電動機轉速低於某一較低轉速時，電樞電流為交變電流，電動機處於高頗徽振狀態，使負載軸總是處於動摩擦轉矩狀態下運行，改善了低速運行特性。
(7)位置外環。在速度環具有良好性能的基礎上，增加位!外環可進一步提高調速範圍。理論上最低轉速值可接近於零。位工外環有數字式及鑒相式兩種，指令脈衝的頻率決定於轉速值，而且脈衝當t越小，電動機運行越平穩。
