直流電動機調速的概念1

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直流電動機的降壓調速234

直流電動機調速的概念1

為了提高生產效率或滿足生產工藝的要求，許多生產機械在工作過程中都需要調速。例如車床切削工件時，精加工用高轉速，粗加工用低轉速；軋鋼機在軋制不同品種和不同厚度的鋼材時，也必須有不同的工作速度。電力拖動系統的調速可以采用機械調速、電氣調速或二者配合起來調速。通過改變傳動機構速比的方法稱為機械調速；通過改變電動機參數的方法稱為電氣調速。本節只介紹他勵直流電動機的電氣調速。

直流電動機調速的概念1

改變電動機的參數就是人為地改變電動機的機械特性，從而使負載工作點發生變化，轉速隨之變化。可見，在調速前后，電動機必然運行在不同的機械特性上。如果機械特性不變，因負載變化而引起電動機轉速的改變，則不能稱為調速。

直流電動機調速的概念1

可知，當電樞電流Is不變時（即在一定的負載下），只要改變電樞電壓U、電樞回路串聯電阻Rs及勵磁磁通

Φ三者之中的任意一個量，就可改變轉速n。因此，他勵直流電動機具有三種調速方法：調壓調速,電樞串電阻調速和調磁調速。為了評價各種調速方法的優缺點，對調速方法提出了一定的技術經濟指標，稱為調速指標。根據他勵直流電動機的轉速公式

直流電動機調速的概念1評價調速性能好壞的指標如下：（1）調速范圍調速范圍是指電動機在額定負載下可能運行的最高轉速

nmax與最低轉速

之比，通常又用D表示，即

（3-5）不同的生產機械對電動機的調速范圍有不同的要求。要擴大調速范圍，必須盡可能地提高電動機的最高轉速和降低電動機的最低轉速。電動機的最高轉速受電動機的機械強度、換向條件、電壓等級等方面的限制，而最低轉速則受到低速運行時轉速的相對穩定性的限制。

直流電動機調速的概念1（2）靜差率（相對穩定性）轉速的相對穩定性是指負載變化時，轉速變化的程度。轉速變化小，其相對穩定性好。轉速的相對穩定性用靜差率

δ表示。當電動機在某一機械特性上運行時，由理想空載增加到額定負載，電動機的轉速降落△Nn=n0-nN

與理想空載轉速n0之比，就稱為靜差率，用百分數表示為：

（3-6）

顯然，電動機的機械特性越硬，其靜差率越小，轉速的相對穩定性就越高。但是靜差率的大小不僅僅是由機械特性的硬度決定的，還與理想空載轉速的大小有關。

直流電動機調速的概念1靜差率與調速范圍兩個指標是相互制約的，設圖3-16中曲線1和曲線4為電動機最高轉速和最低轉速時的機械特性，則電動機的范圍D與最低轉速是的靜差率δ

關系如下：

（3-7）

式中，

為最低轉速機械特性上的轉速降；

為最低轉速時的靜差率，即系統的最大靜差率。

直流電動機調速的概念1由式（3-6）可知，若對靜差率這一指標要求過高，即

δ值越小，則調速范圍D就越小；反之，若要求調速范圍D越大，則靜差率

δ也越大，轉速的相對穩定性越差。不同的生產機械，對靜差率的要求不同，普通車床要求

，而高精度的造紙機則要求

δ≤0.01%。保證一定靜差率指標的前提下，要擴大調速范圍，就必須減小轉速降落△Nn

。

直流電動機調速的概念1（3）調速的平滑性在一定的調速范圍內，調速的級數越多，就認為調速越平滑，相鄰兩級轉速之比稱為平滑系數φ

：

（3-8）

φ值越接近1，則平滑性越好，當

φ=1時，稱為無級調速，即轉速可以連續調節。調速不連續時，級數有限，稱為有級調速。（4）調速的經濟性主要指調速設備的投資、運行效率及維修費用等。直流電動機的降壓調速2

電動機的工作電壓不允許超過額定電壓，因此電樞電壓只能在額定電壓以下進行調節。降低電源電壓調速的原理及調速過程可用圖3-17說明。設電動機拖動恒轉矩負載TL在固有特性上A點運行，其轉速為nN。若電源電壓由UN下降至U1，則達到新的穩態后，工作點將移到對應人為特性曲線上的B點，其轉速下降為n1。從圖中可以看出，電壓越低，穩態轉速也越低。3.17降壓調速特性直流電動機的降壓調速2

轉速由nN下降至n1的調速過程如下：電動機原來在A點穩定運行時，Tem=TL，n=nN。當電壓降至U1后，電動機的機械特性變為直線n01B。在降壓瞬間，轉速n不突變，Ea不突變，所以Ia和Tem突變減小，工作點平移到A＇點。在A＇點，Tem<TL，電動機開始減速，隨著n減小，Ea減小，Ia和Tem增大，工作點沿A＇B方向移動，到達B點時，達到了新的平衡：Tem=TL，此時電動機便在較低轉速n1下穩定運行。降壓調速過程與電樞串電阻調速過程類似，調速過程中轉速和電樞電流（或轉矩）隨時間的變化也類似。直流電動機的降壓調速2

降壓調速的優點是：

（1）電源電壓能夠平衡調節，可以實現無級調速；

（