他励直流电动机的调速

他励直流电动机的调速

调速方法

电枢串电阻调速

    他励直流电动机拖动负载运行时，保持电源电压及磁通为额定值不变，在电枢回路中串人不同的电阻时，电动机运行于不同的转速。

    调速方向是指调速结果，其转速与基速相比。只要电枢回路串电阻，无论电阻多大，电动机运行的转速都比不串电阻运行在基速上要低，就称为调速方向是从基速向下调。

    电枢回路串电阻，所串电阻上会产生很大的损耗，转速越低，损耗越大；

    串入的电阻越大，机械特性越软，在低速运行时，转速稳定性较差；

    由于电枢电流较大，调速电阻的容量也较大，较笨重，不易做到电阻值的连续调节，因而电动机转速也不能连续调节，一般最多分为六级。

o 降低电源电压调速

    保持他励直流电动机磁通为额定值不变，电枢回路不串电阻，降低电枢的电源电压为不同大小时，电动机拖动者负载运行于不同的转速上。

    降低电源电压，电动机机械特性的硬度不变。这样，比起电枢回路串电阻调速使机械特性变软这一点，降低电源电压可以使电动机在低速范围运行时，转速随负载变化而变化的幅度较小，转速稳定性要好得多。

    当电源电压连续变化时，转速的变化也是连续的，这种调速称为无级调速，与串电阻调速 ( 有级调速 ) 相比，这种速度调节要下滑得多，并且还可以得到任意多级的转速。因此降低电源电压从基速向下调速的调速方法，在直流电力拖动系统中被广泛采用。

o 弱磁调速

    保持他励直流电动机电源电压不变，电枢回路也不串电阻，在电动机拖动的负载转矩不过分大时．降低他励直流电动机的磁通，可以使电动机转速升高。

    他励直流电动机，正常运行情况下，励磁电流比电枢电流要小很多，因此励磁回路中所串的调速电阻消耗的功率要比电枢回路串调速电阻时电阻消耗的功率小得多；而且由于电阻的容量很小，控制很方便，可以连续调节电阻值，实现转速连续调节的无级调速。

    减弱磁通升高转速的转速调节，电动机转速最大值受换向能力与机械强度的限制，一般约为 (1.2 ～ 1.5)n N 特殊设计的弱磁调速电动机，可以得到 (3 ～ 4) n N 的最高转速。

调速的性能指标

o 调速范围与静差率

    调速范围是指电动机在额定负载转矩 调速时，其最高转速与最低转速之比，用 D 表示为

    最高转速受电动机的换向及机械强度限制，最低转速受生产机械对转速相对稳定性要求的限制。

    静差率或转速变换率，是指电动机由理想空载到额定负载时转速的变化率，

    静差率越小，转速的相对稳定性越好，负载波动时，转速的变换也越小。

    静差率的相关因素：

    当 n 0 一定时，机械特性越硬，额定转矩时的转速降落△ n 越小，静差率越小。

    当机械特性硬度一定时，理想空载转速 n 0 越高，静差率越小。

    调速范围与静差率相互制约，采用同一种方法调速时，静差率数值越大，则可以得到较高的调速范围；如果静差率一定，采用不同的调速方法，其调速范围 D 不同

o 恒转矩调速方式和恒功率调速方式

    电动机运行时内部有损耗，这些损耗最终都变成热能，使电动机温度比周围环境温度要高。若损耗过大，长期运行时由于电动机温度太高会损坏电动机的绝缘，从而损坏了电动机。电动机损耗有不变损耗与可变损耗。可变损耗主要取决于电枢电流的大小，电枢电流大，损耗就大；电枢电流小，损耗也小。为了不致损坏绝缘而损坏电动机，对电枢电流就要有个上限规定。 在长期运行的条件下，电枢电流规定的上限值就是电枢额定电流 I N 。电枢电流小，电动机输出也小，其作用发挥不出来。因此最充分使用电动机，就是让它工作在 I a ＝ I N 情况下。

    电动机运行时，电枢电流 I a 的实际大小取决于所拖动的负载，比如说他励直流电动机拖动恒转矩负载运行时，在磁通保持额定不变的情况下， T L 越大， T 越大，电枢电流 I a 越大。

    电力拖动系统中，负载有不同的类型，电动机有不同的调速方法，具体 分析电动机采用不同调速方法拖动不同类型负载时电枢电流 I a 的情况，对于充分利用电动机来说，就是十分必要的。

    恒转矩调速方式 ：在某种调速方法中，保持电枢电流 I a ＝ I N 不变，若该电动机电磁转矩恒定不变，则称这种调速方式为恒转矩调速方式。他励直流电动机电枢回 路串电阻调速和降低电源电压调速就属于恒转矩调速方式。

    恒功率调速方式 ：在某种调速方法中，保持电枢电流 I a ＝ I N 不变，若该电动机电磁功率 P M 恒定不变，则称这种调速方法为恒功率调速方式。他励直流电动机改变磁通调速就属于恒功率调速方式。

    电动机采用恒转矩调速方式时，如果拖动恒转矩负载运行，并且使电动机额定转矩与负载转 矩相等 T N ＝ T L ，那么不论运行在什么转速上，电动机的电枢电流 I a ＝ I N 不变，电动机得到了充分利用。称这种 恒转矩调速方式与恒转矩负载性质的配合关系为匹配 。

    电动机采用恒功率调速方式时，如果拖动恒功率负载运行，可以使电动机电磁功率 P M 不变，那么不论运行在什么转速上，电枢电流 I a ＝ I N 也不变，电动机被充分利用。 恒功率调速方式与恒功率负载相配合，也可以作到匹配。

    电动机采用恒转矩调速方式，如果拖动恒功率负载运行，我们可以使电动机低速运行时，负载转矩等于电动机额定转矩，电动机的电流等于额定电流，电动机利用是充分的。但是当系统运行在高速时，由于负载是恒功率的，高速时转矩小，低于额定转矩，因此电动机电磁转矩也低于额定转矩。而恒转矩调速方式上磁通为额定不变， T 减小， I a 也必然减小， 结果 I a

    恒功率调速方式的电动机，若拖动恒转矩负载运行，可以使系统在高速运行时负载转矩等于电动机允许转矩，这时电动机电枢电流则等于额定电流 I N ，电动机得到充分利用。当系统运行到较低速时，由于负载是恒转矩性质的，电动机的电磁转矩也不变，但是低速时的磁通比高速时数值要大， ，因此电枢电流 I a 变小了， I a

    对于泵类负载，既非恒转矩类型，也非恒功率类型，那么采用恒转矩调速方式或恒功率调这方式的电动机，拖动泵类负栽时，无论怎样都不能做到调速方式与负载性质匹配。