直流电动机的调速方法

直流电动机的转速n和其他参量的关系可表示为
式中 Ua———电枢供电电压，V；
Ia———电枢电流，A；
Φ———励磁磁通，Wb；
Ra———电枢回路总电阻，Ω；
CE———电势系数，CE=pN/60a，p为电磁对数，a为电枢并联支路数，N为导体数。
由式（2-1）可以看出，式中Ua、Ra、Φ三个参量都可以成为变量，只要改变其中一个参量，就可以改变电动机的转速，所以直流电动机有三种基本调速方法：①改变电枢回路总电阻Ra；②改变电枢供电电压Ua；③改变励磁磁通Φ。
（1）改变电枢回路电阻调速
各种直流电动机都可以通过改变电枢回路电阻来调速，如图2-1（a）所示。此时转速特性公式为
式中，RW为电枢回路中的外接电阻，Ω。
当负载一定时，随着串入的外接电阻RW 的增大，电枢回路总电阻R=（Ra+RW）增大，电动机转速就降低。其机械特性如图2-1（b）所示。RW 的改变可用接触器或主令开关切换来实现。

这种调速方法为有级调速，调速比一般约为2∶1左右，转速变化率大，轻载下很难得到低速，效率低，故现在已极少采用。
（2）改变电枢电压调速
连续改变电枢供电电压，可以使直流电动机在很宽的范围内实现无级调速。
如前所述，改变电枢供电电压的方法有两种，一种是采用发电机-电动机组供电的调速系统；另一种是采用晶闸管变流器供电的调速系统。下面分别介绍这两种调速系统。
① 采用发电机-电动机组调速方法 如图2-2（a）所示，通过改变发电机励磁电流IF来改变发电机的输出电压Ua，从而改变电动机的转速n。在不同的电枢电压Ua时，其得到的机械特性便是一簇完全平行的直线，如图2-2（b）所示。由于电动机既可以工作在电动机状态，又可以工作在发电机状态，所以改变发电机励磁电流的方向，如图2-2（a）中切换接触器ZC和FC，就可以使系统很方便地工作在任意四个象限内。
由图2-2可知，这种调速方法需要两台与调速电动机容量相当的旋转电机和另一台容量小一些的励磁发电机，因而设备多、体积大、费用高、效率低、安装需打基础、运行噪声大、维护不方便。为克服这些缺点，从20世纪50年代开始采用水银整流器（大容量）和闸流管这样的静止交流装置来代替上述的旋转变流机组。目前已被更经济、更可靠的晶闸管变流装量所取代。

② 采用晶闸管变流器供电的调速方法 由晶闸管变流器供电的调速电路如图2-3（a）所示。通过调节触发器的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压，从而实现平滑调速。在此调速方法下可得到与发电机-电动机组调速系统类似的调速特性。其开环机械特性示于图2-3（b）中。
图2-3（b）中的每一条机械特性曲线都由两段组成，在电流连续区特性还比较硬，改变延迟角α时，特性呈一簇平行的直线，它和发电机-电动机组供电时的完全一样。但在电流断续区，则为非线性的软特性。这是由于晶闸管整流器在具有反电势负载时电流易产生断续造成的。

2 分钟前 上传下载附件 (32.02 KB)

变电枢电压调速是直流电机调速系统中应用最广的一种调速方法。在此方法中，由于电动机在任何转速下磁通都不变，只是改变电动机的供电电压，因而在额定电流下，如果不考虑低速下通风恶化的影响（也就是假定电动机是强迫通风或为封闭自冷式），则不论在高速还是低速下，电动机都能输出额定转矩，故称这种调速方法为恒转矩调速。这是它的一个极为重要的特点。如果采用反馈控制系统，调速范围可达50∶1耀150∶1，甚至更大。