1、本文格式為Word版，下載可任意編輯直流電動機的調速方法 直流電動機分為有換向器和無換向器兩大類。直流電動機調速系統最早采納恒定直流電壓給直流電動機供電，通過轉變電樞回路中的電阻來實現調速。這種方法簡潔易行、設備制造便利、價格低廉；但缺點是效率低、機械特性軟，不能得到較寬和平滑的調速性能。該法只適用在一些小功率且調速范圍要求不大的場合。30年月末期，發電機-電動機系統的消失才使調速性能優異的直流電動機得到廣泛應用。這種掌握方法可獲得較寬的調速范圍、較小的轉速變化率和平滑的調速性能。但此方法的主要缺點是系統重量大、占地多、效率低及修理困難。近年來，隨著電力電子技術的快速進展，由晶閘管變流器供電的

2、直流電動機調速系統已取代了發電機-電動機調速系統，它的調速性能也遠遠地超過了發電機-電動機調速系統。特殊是大規模集成電路技術以及計算機技術的飛速進展，使直流電動機調速系統的精度、動態性能、牢靠性有了更大的提高。電力電子技術中IGBT等大功率器件的進展正在取代晶閘管，消失了性能更好的直流調速系統。直流電動機的轉速n和其他參量的關系可表示為 (1)式中 Ua電樞供電電壓（V）； Ia 電樞電流（A）； 勵磁磁通（Wb）； Ra電樞回路總電阻（）； CE電勢系數，p為電磁對數，a為電樞并聯支路數，N為導體數。由式1可以看出，式中Ua、Ra、三個參量都可以成為變量，只要轉變其中一個參量，就可以轉變電動

3、機的轉速，所以直流電動機有三種基本調速方法：(1)轉變電樞回路總電阻Ra；(2)轉變電樞供電電壓Ua；(3)轉變勵磁磁通。1. 轉變電樞回路電阻調速各種直流電動機都可以通過轉變電樞回路電阻來調速，如圖1(a)所示。此時轉速特性公式為 (2)式中Rw為電樞回路中的外接電阻（）。圖1(a) 轉變電樞電阻調速電路 圖1(b) 轉變電樞電阻調速時的機械特性當負載肯定時，隨著串入的外接電阻Rw的增大，電樞回路總電阻R=(Ra+Rw)增大，電動機轉速就降低。其機械特性如圖1(b)所示。Rw的轉變可用接觸器或主令開關切換來實現。這種調速方法為有級調速，調速比一般約為2：1左右，轉速變化率大，輕載下很難得到低

4、速，效率低，故現在已極少采納。2. 轉變電樞電壓調速連續轉變電樞供電電壓，可以使直流電動機在很寬的范圍內實現無級調速。如前所述，轉變電樞供電電壓的方法有兩種，一種是采納發電機-電動機組供電的調速系統；另一種是采納晶閘管變流器供電的調速系統。下面分別介紹這兩種調速系統。1. 采納發電機-電動機組調速方法圖2 (a)發電機-電動機調速電路(b)發電機-電動機組調速時的機械特性如圖2(a)所示，通過轉變發電機勵磁電流IF來轉變發電機的輸出電壓Ua，從而轉變電動機的轉速n。在不同的電樞電壓Ua時，其得到的機械特性便是一簇完全平行的直線，如圖2(b)所示。由于電動機既可以工作在電動機狀態，又可以工作在發

5、電機狀態，所以轉變發電機勵磁電流的方向，如圖2(a)中切換接觸器ZC和FC，就可以使系統很便利地工作在任意四個象限內。由圖可知，這種調速方法需要兩臺與調速電動機容量相當的旋轉電機和另一臺容量小一些的勵磁發電機(LF)，因而設備多、體積大、費用高、效率低、安裝需打基礎、運行噪聲大、維護不便利。為克服這些缺點，50年月開頭采納水銀整流器（大容量）和閘流管這樣的靜止溝通裝置來代替上述的旋轉變流機組。目前已被更經濟、牢靠的晶閘管變流裝置所取代。2. 采納晶閘管變流器供電的調速方法圖3 (a) 晶閘管供電的調速電路(b) 晶閘管供電時調速系統的機械特性有晶閘管變流器供電的調速電路如圖3(a)所示。通過調

6、整觸發器的掌握電壓來移動觸發脈沖的相位，即可轉變整流電壓，從而實現平滑調速。在此調速方法下可得到與發電機-電動機組調速系統類似的調速特性。其開環機械特性示于圖3(b)中。圖3(b)中的每一條機械特性曲線都由兩段組成，在電流連續區特性還比較硬，轉變延遲角a時，特性呈一簇平行的直線，它和發電機-電動機組供電時的完全一樣。但在電流斷續區，則為非線性的軟特性。這是由于晶閘管整流器在具有反電勢負載時電流易產生斷續造成的。變電樞電壓調速是直流電機調速系統中應用最廣的一種調速方法。在此方法中，由于電動機在任何轉速下磁通都不變，只是轉變電動機的供電電壓，因而在額定電流下，假如不考慮低速下通風惡化的影響（也就是

7、假定電動機是強迫通風或為封閉自冷式），則不論在高速還是低速下，電動機都能輸出額定轉矩，故稱這種調速方法為恒轉矩調速。這是它的一個極為重要的特點。假如采納反饋掌握系統，調速范圍可達50:1150：1,甚至更大。3. 采納大功率半導體器件的直流電動機脈寬調速方法脈寬調速系統消失的歷史久遠，但因缺乏高速大功率開關器件而未能準時在生產實際中推廣應用。今年來，由于大功率晶體管(GTR)，特殊是IGBT功率器件的制造工藝成熟、成本不斷下降，大功率半導體器件實現的直流電動機脈寬調速系統才獲得迅猛進展，目前其最大容量已超過幾十兆瓦數量級。4. 轉變勵磁電流調速當電樞電壓恒定時，轉變電動機的勵磁電流也能實現調速。由式1可看出，電動機的轉速與磁通（也就是勵磁電流）成反比，即當磁通減小時，轉速n上升；反之，則n降低。與此同時，由于電動機的轉矩Te是磁通和電樞電流Ia的乘積（即Te=CTIa），電樞電流不變時，隨著磁通的減小，其轉速上升，轉矩也會相應地減小。所以，在這種調速方法中，隨著電動機磁通的減小，其轉矩上升，轉矩也會相應地降低。在額定電壓和額定電流下，不同轉速時，電動機始終可以輸出額定功率，因此這種調速方法稱為恒功率調速。為了使電