《电机技术应用》课件 3.3.2 直流电机的调速.pptx

直流电动机的调速

直流电机

概述

为了提高生产效率或满足生产工艺要求，许多生产机械在工作过程中都需要调速，例如在车床切削工件时，精加工用高速，粗加工用低速；轧钢机在轧制不同品种和不同厚度的钢材时，也必须有不同的加工速度。

电动机调速可采用机械调速和电气调速，或二者配合调速。通过改变传动机构速度比进行调速的方法称为机械调速；通过改变电气参数进行调速的方法称为电气调速。

1、调速性能要求：

(1)调速范围大(2)调速平滑(3)经济性好(4)方法简便可靠

2、调速技术指标：

1)调速范围：

2)静差率：8%越小，相对稳定性越好；8%与机械特性硬度和n,有关。

3)调速的平滑性：相邻两级转速之比为平滑系数，φ越接近1,平滑性越

好，当φ=1时，称为无级调速；调速不连续时，称为有级调速。

调速指标

电气调速方法

电气调速方法：通过改变电动机参数进行调速的方法称为电气调速，改变电动机参数就是人为改变电动机的机械特性，从而使负载工作点发生变化，转速随之而改变。根据他励直流电动机的转速公式，电气调速的方法主要有三种：

1.调压调速

2.电枢串电阻调速3.调磁调速

工作条件：保持励磁磁通Φ=ΦN,保持电压U=UN

调节过程：增加电阻RaRa个n↓,n₀不变

调节特性：转速下降，机械特性曲线斜率变大，特性变软

1、电枢回路串电阻调速

1、电枢回路串电阻调速

工作条件：保持励磁Φ=ΦN,保持电阻R=Ra

调节过程：改变电压UN→U↓→n↓,nol

调节特性：转速下降，机械特性曲线平行下移

2、降低电源电压调速

需要一套电压可连续调节的直流电源。

2、降低电源电压调速

工作条件：保持励磁Φ=ΦN,保持保持电阻R=Ra

调节过程：减小磁通中N→→n个，n₀个

调节特性：转速上升，机械特性曲线变软

3、减弱磁通调速

转速的升高受到电动机换向能力和机械强度的限制，升速范围不可能很大，一般D≤2;

为了扩大调速范围，通常把降压和弱磁两种调速方法结合起来，在额定

转速以上，采用弱磁调速，在额定转速以下采用降压调速。

机械特性的斜率变大，特性变软；

3、减弱磁通调速

改变电阻调速：设备简单，调速方便，但技术指标和经济性能较差，工作效

率低，只能实现有级调速，目前在大功率直流电机的启动等方面有所应用。

调节电枢电压调速：调速平滑，调速范围大，经济性能好，但投资大，还可

能出现谐波公害。

减弱磁通调速：控制方便，平滑性较好，设备容量小，消耗功率小。虽然可以平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速(电机额定转速)以上做小范围的升速。

现代直流调速系统主要以调压调速为主。

三种调速方法的比较

1、电动机的Tem是驱动性质的转矩，Tem增大时，n反而下降，这是什么原因?

从Tem=CnΦI。和中可以看到，当Tem增大时，电流Ia将增大，由于电枢电阻

压降I。R。的增大，使转速降△n也增大，所以转速n反而下降。

2、一台他励直流发电机和一台并励直流发电机，如果其他条件不变，将转速提高5%,问空载电压哪一台提得更高?为什么?

答：当转速提高后，并励发电机空载电压提得更高些。因空载电压就等于发电机的电枢电势E,由E=C.Φn可知，Ec中n。对于他励发电机，其I与电枢回路无关，中是常量，故Eαn,当n提高5%时，E也增高5%。而对于并励发电机，其IxE,当n升高时会使得E增加，并且E的增加会使得I增加，并导致中增加，将进一步使E增加。所以转速提高后，并励发电机的空载电压将升得更高些。

思考与练习

3、某串励电动机，PN=14.7KW,UN=220V,IN=78.5A,nn=585r/min,Ra=0.26Ω(包括电刷接触电阻)。欲在负载转矩不变条件下把转速降到350,需串入多大电阻?

答：对于串励电动机

I=I=I(IN=IaN=IN)

EN=UN-IaNRa=220-78.5×0.26=199.59(V)

当n降至350r/min时，

E=CeΦn=0.3412×350=119.42(V)保持负载转矩T不变，

∵T=Tem

故此时应保持电枢电流I。=78.5(A)不变∴E=U-Ia(Ra+R)

即此时需串入1.0213Ω的电阻

思考与练习

4、他励直流电动机额定数据：PN=5.6kW,UN=220V,In=30A,n=1000r/min,电枢回路总电阻Ra=0.4Ω,Tz=0.8Tn.试求：

(1)如果电枢回路中串入电阻Ra=0.8Ω,