浅谈直流电动机的调速.doc

浅谈（他励）直流电动机的调速 摘要： 本文论述他励直流电动机启动与调速，满足生产工艺要求，参考《电工学》 关键词： 他励直流电动机 励磁 反电动势 机械特性 可控硅 直流电动机的励磁方式有：并励、他励、串励和复励，他励直流电动机虽然结构复杂维修不便，但是在调速性能上有起其独特的优点，调速范围宽机械特性较硬（电动机外加电压不变，转速随负载改变而变化的相互关系叫机械特性，如果负载改变时，转速变化很小的叫做硬特性，转速变化大的叫软特性）。由于直流电动机能实现无级调速，因此机械变速齿轮箱可以简化，我厂精轧机列的直流电动机（他励直流电动机）的调速就是在同一负载下获得不同的转速，以满足带钢生产的要求。 电动机的电磁转矩是驱动转矩，它使电枢转动带动负载，因此电动机的电磁转矩必须与机械负载转矩及空载损耗转矩相平衡。当轴上的机械负载发生变动时，则电动机的转速、电动势、电流及电磁转矩将自动进行调整，以适应负载的变化，保持新的平衡。 我厂的直流电动机励磁方式都是他励的，他励直流电动机是指它的励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电，根据他励直流电动机的转速公式n=(V-Ia.Ra)/Ke.Φ可知，改变转速常用下列两种方法： 改变磁通Φ(调磁) 当保持电源电压V为额定值时，改变励磁电流If以改变磁通。由式：n=V/KeΦ-RaM/Ke.KmΦ2可见将磁通Ф减小时，转速n升高了，在一定负载下，Ф愈小，则n愈高。由于电动机在额定状态运行时，他的磁路已接近饱和，所以通常只是减小磁通Ф，将转速往上调。调速的过程是这样的：当电压V保持恒定时，减小磁通Ф，由于机械惯性，转速不立即发生变化，于是反电动势E=KeФn就减小，Ia随之增加。由于Ia增加的影响超过Ф减小的影响，所以转矩(M=KmФIa)也就增加。如果阻转矩Mc未变，则M大于Mc，转速n上升。随着n的升高，反电动势E增大（反电动势是指：电动机电枢线圈通电后在磁场中受力而转动，另外，当电枢在磁场中转动时，线圈中也要产生感应电动势，它的方向与电流或外加电压的方向总是相反，所以称为反电动势。），Ia和M也随着减小，直到M=Mc时为止。这是转速已较原来的升高了。上述的调速过程是设负载转矩保持不变，结果由于磁通的减小而使电枢电流增大。如果在调速前电动机已在额定电流下运行，那么，调速后的电流势必超过额定电流，这是不允许的。从发热的角度考虑，调速后的电流仍应保持额定值，也就是电动机在高速运转时其负载转矩必须减小。因此，这种调速方法近适应于转矩与转速约成反比而输出功率基本上不变，属于恒功率（弱磁）调速。精轧机列F3-F8和卷取电机正常运转时在这种调速范围。 改变电枢电压V（调压） 当保持电动机励磁电流If为额定值时，降低电枢电压V，则由上式可见，转速变低了，在一定负载下，V愈低，则n愈低。调速的过程是这样的：当磁通Ф保持不变时，减小电压V，由于转速不立即发生变化，反电势E也斩不变化，于是电流Ia减小了转矩M也减小了。如果阻转矩Mc未变，则MMc，转速n下降。直到M=Mc时为止。这时的转速已较原来的降低了。由于调速时的磁通不变，如在一定的额定电流下调速，则电动机的输出转矩也是一定的，属于恒转矩调速。精轧机列F1和1号立辊电机在这种调速范围。 式中：n-电动机转速 转/分 M-电动机转矩 牛顿.米 V-电枢电压 伏特 Mc-阻转矩 牛顿.米 Ia-电枢电流 安培 If-励磁电流 安培 Ra-电枢电阻 欧姆 Ke-电机结构有关常数 Ф-磁通 韦伯 Km-电机结构有关常数 E-反电势 伏特 我厂采用西门子制造的6RA24和6RA70可控硅整流装置对直流电动机进行调压（电枢电压）和调磁（励磁电流），以改变电动机的转速。整流装置输出两个直流电压，对直流电动机电枢电压和励磁电流进行调节。通过对整流装置输入各种参数及进行优化，可控硅输出可调的直流电压，完成自动调节功能，满足直流电动机在各种状态下的运行。 当将直流电动机启动时，转速从零逐渐上升到稳定值，在电动机启动的初始瞬间，转速n=0，反电动势为零，如果全电压加在电枢绕组，这时的电枢电流将达到额定电流的10-20倍，这是不允许的，因此，必须限制启动电流，用可控硅整流装置调节输出电压，使电压逐渐增大，（靠给定电位器调节可控硅控制角）一般规定启动电流不应超过额定电流的1.5-2.5倍。必须注意：直流电动机在启动或工作时，励磁电路一定要接通，不能让它断开（要使励磁电流满磁状态），否则，就可能发生下列事故：（1）如果电动机是静止的，由于转矩太小（M=KmIaФ），电动机不能启动，这时反电势为零，电枢电流很大，电枢绕组有被烧毁的危险。（2）如果电动机有载运行，断开励磁电