直流电动机的一般调速方法

1、本文格式为Word版，下载可任意编辑直流电动机的一般调速方法 在直流电动机中，依据励磁绕组连接方式的不同，可分为他励、并励、串励和复励四类电动机、而在调速系统中用得最多的是他励电动机。图1为直流他励电动机与直流并励电动机的原理图。 图1 直流他励电动机与直流并励电动机的原理图 电枢回路中的电压平衡方程式为： U=E+IaRa （1）式中：U-电动机的端电压(V)；Ia-流经电枢的电流(A)；Ra-电枢绕组的电阻()；E-直流电动机电刷间的电动势，它是由于电枢绕组在磁场中旋转而产生的感应电动势。 E=Ken （2）式中：-对磁极的磁通(WL)； n-电枢的转速(rmin)； Ke-与电动机结构有

2、关的常数。 以式(2)代入式(1)，并加整理可得：n= U/Ke- IaRa/Ke （3） 为改善直流电动机的起动特性，限制电枢电流，在电枢回路中应串接外加电阻Rad，式(1-2)则为： U=E+Ia（Ra+Rad) （4）式(3)则变为： n= U/Ke- Ia（Ra+Rad)/Ke （5）由式(1)可得： IdT/Km 代入式(1-6)，则可得： n= U/Ke- T（Ra+Rad)/KeKm2 （6） 由式(6)可知，调整串入电枢回路的外加电阻Rad，电枢的供电电压U或磁极间的磁通(主磁通)，都可以在负载转矩不变的状况下，调整电动机的转速；而转变电枢的供电电压U的方向，或电枢绕组中的电流

3、Ia的方向，就可以转变电动机的旋转方向。即直流电动机的一般调速方法有三种：1调整串入电枢回路的外加电阻Rad，(调阻调速法或电阻掌握法) 图2 具有三段附加电组的他励电动机掌握电路 保持电动机的供电电压U和磁极的磁通由不变，调整电枢回路的电阻，就可得到不同的转速。如图2所示，在电枢回路中，串入R1、R2、R3不同的电阻，依靠掌握接触器KMl、KM2和KM3，依次将外接的外加电阻Rad (如R1、R2、R3)接入，从而使Ra+Rad的阻值由Ra变为R1，(Ra+ R1)、R2，(Ra+ R1+ R2)和R3，(Ra+ R1+ R2+ R3)。这样，就可以得到对应于A、C、E、G点的不同转速nA、

4、nC、nE、nG。 当负载转矩TL相同时，转速随外加电阻Rad的增大而降低。 若不考虑电枢电路的电感，电动机调速时（降低转速)的机电过程将如图中所示，沿着ABCDEFG变化。电动机从稳定的转速nA降低到新的稳定转速nC，再降低至nE、nG。如串接的附加电阻减小，也可使转速上升。 这种调速方法具有以下一些特点：1) 当Rad0时，电动机运行于固有机械特性的“基速”上，随着串入的外加电阻Rad的增大，转速降低，即从基速下调。若减小串入电阻，也可使转速上升，但永久不会超过基速。2) 调阻调速，电动机工作于一组机械特性上，各条特性均经过相同的抱负空载点nA，而斜率不同。机械特性较软，平滑性较差，Rad

5、越大，斜率越大，即特性越软。电动机在低速运行时稳定度变差。3) 这种调速方法虽然能够调整转速，仅它一般只在需要降低转速时使用且多采纳分级调速(一般最大为六级)，而实现无级调速闲难。 4)在空载或轻载时，调速范围不大；在重载时会产生堵转现象。 5)由于电枢电流流过调速电阻，因而消耗电能较大，转速越低，损耗越大。因此，这种调速方法只适用于对调速性能要求不高的中、小电动机，大容量电动机不宜采纳。 2调整电动机的电枢供电电压U (调压调速法或电压掌握法)保持直流电动机励磁磁通和电枢回路的电阻不变，调整电动机的电枢供电电压U，由式（6)可见，转速n即随之发生变化。如图3所示，在负载转矩TL肯定的状况下，

6、加上不同的电枢电压UN、U1、U2、U3、（UNU1U2U3）， 图3 转变电枢电压调速的特性 可以得到不同的转速na、nb、nc、nd、（nanbncnd），并随着电压的降低，转速相应地降低。这种调速方法具有以下一些特点：1)当供电电压连续变化时、转速也可以连续平滑地变化。即可实现无级调速，且调运范围较大。但供电电压不能超过电动机的额定电压。因此调整的速度均低于额定转速。2)降低电压时，电动机的机械特性与固有特性相平行，斜率不变、即硬度不变，调速的稳定度较高。3)调速时，因电枢电流与电压U无关，且磁通未变化，故电磁转矩TKmId不变，即为恒转矩调速。4)可以用调整电枢电压的方法来起动电动机，

7、而不用其它起动设备。由于这些持点，调压调速法在大型设备或精密设备上得到广泛的应用。（3调整电动机的主磁通 (调磁调速法或励磁掌握法)保持电动机的电枢电压和电枢回路的电阻不变，调整励磁磁通，即转变了电动机的主磁通，由式（6)可见，转速n随着磁通的降低而上升。图4所示为在负载转矩TL肯定的状况下，在不同的主磁通N、1、2、 图4 弱磁调速的特性 下，得到的不同转速na、nb、nc、。图中N12因而得到nanbnc。这种调速方法具有以下一些特点：1) 可以平滑无级调速，但由于设计时一般总是取磁通工作在饱和区域，再增大主磁通的可能性不大，所以，调磁调速一般只能以减弱磁通来实现，即弱磁调速、而调整的速度将超过额定转速。2) 调速特性较软，且受电动机换向条件等的限制、一般他励电动机的最高转速不得超过额定转速的1.21.5倍，所以，调速范围不大。3) 调速时维持电枢电压U和电枢电流Id不变即功率PUId不变。所以,调磁调速适合于带恒功率负载，实现恒功率调速。但电动机的转矩TKmId将随着主磁通的减小而减小。4) 由于减弱主磁通后转速增长较快，过分地弱磁，甚至可能造成“飞车”事故。因此，不得过分地弱磁，速度不能调得过高。使用中还必需具有弱磁爱护平安措施。基于弱磁的调速范围很小，一般不单独使用，需和调压调速协作使用。在额定转速（基