直流调速系统的基本原理与方法



作者:李桂华 时间:2021-12-16 点击数:


直流电动机具有良好的运行和控制特性,长期以来,直流调速系统在调速领域一直占据垄断地位。虽然近年来交流调速系统发展很快,并有望取代直流调速系统,但就目前而言,直流调速仍然是自动调速系统的主要形式,在许多工业部门,如轧钢、矿山采掘、纺织、造纸等需要高性能调速的场合仍有着广泛的应用。而且由于直流调速系统在理论和实践方面都比较成熟,从控制技术的角度来看,它又是交流调速系统的基础,因此,首先着重讨论直流调速系统是十分必要的。

1.1直流调速主要的调速方法 

1.直流他励电动机供电原理图

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

1直流他励电动机供电原理图

2.直流他励电动机电气方程

由图1可得直流他励电动机的有关电气方程如下:

 

 

 

    1-1

Udo 为电源空载电压;Ud为电动机电枢电压;E为电枢电动势;R为电枢回路总电阻,R=Rn+Ra+R1; Rn 为直流电源内阻;Ra 为电枢内阻;R1为线路或外接电阻;n 转速,单位r/minΦ为励磁磁通;Ce为电动机的电动势转速比,Ce=KeΦ;Ke为电动机结构决定的电动势系数。

3.直流他励电动机的调速方法

由直流他励电动机转速方程可见,有三种调节转速的方法,即调节电枢供电电压Udo、减弱励磁磁通Φ和改变电枢回路总电阻R

(1) 调节电枢供电电压的调速

从式(1-1)可知,当磁通Φ和电阻R一定时,改变电枢供电电压Udo,,可以平滑地调节转速n,机械特性将上下平移,如图1-2所示。由于受电动机绝缘性能的影响,电枢电压只能向小于额定电压的方向变化,所以这种调速方式只能在电动机额定转速以下调速。对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说,以调节电枢供电电压方式为最好,因此调压调速也是调速系统的主要调速方式。

(2) 减弱励磁磁通的调速

减弱励磁磁通的调速也称弱磁调速,由(1-1)可知,当UdoR不变时,减小φ(考虑到直流电动机额定运行时,磁路已接近饱和,因此励磁磁通只能小于额定磁通的方向变化),电动机转速将高于额定转速,其机械特性向上移动,机械特性如图1-2中虚线以上部分所示。

由于弱磁调速是在额定转速以上调速,电动机最高转速受换向器和机械强度的限制,其调速范围不可能太大。在实际生产中,往往只是配合调压调速,在额定转速以上作小范围的升速。这样,调压与调磁相结合,可以扩大调速范围。

 

 

 

 

 

 

 

1-2 直流他励电动机调压调速和弱磁调速时的机械特性

(3) 改变电枢回路电阻的调速

改变电枢回路电阻的调速一般是在电枢回路中串接附加电阻,该调速方法损耗较大,只能进行有级调速,电动机的人为机械特性比固有特性软,通常只用于少数小功率场合。

 

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