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直流电机调速方法

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直流电机调速方法
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编辑时间 : 2020-05-19

  

  由于直流电机具有低速大转矩的特点,不能用交流电机代替,所以直流电机调速装置有着广泛的应用。

  直流电机分为两类,有换向器和无换向器。直流电机速度控制系统最早使用恒定的直流电压为直流电机供电,通过改变电枢电路中的电阻来实现速度控制。该方法简单易行,设备制造方便,价格低廉。然而,缺点是低效率、软机械特性以及不能获得宽且平滑的速度调节性能。该方法仅适用于功率小、调速范围小的场合。

  20世纪30年代末,发电机-电动机系统的出现使得具有优良调速性能的直流电动机得到广泛应用。嘉善交直流电机维修这种控制方法可以获得更宽的速度范围、更小的速度变化率和平滑的调速性能。然而,这种方法的主要缺点是系统重量大、占地面积大、效率低和维护困难。近年来,随着电力电子技术的飞速发展,由晶闸管变流器供电的直流电机调速系统已经取代了发电机-电机调速系统,其调速性能远远优于发电机-电机调速系统。特别是大规模集成电路技术和计算机技术的快速发展,大大提高了直流电机调速系统的精度、动态性能和可靠性。IGBT和其他大功率器件在电力电子技术方面的发展正在取代晶闸管,更好的直流调速系统已经出现。

  直流电机的速度计算公式如下:n=(U-IR)/K,其中U为电枢端电压,I为电枢电流,r为电枢电路的总电阻,为每极磁通量,k为电机的结构参数。

  直流汽车有三种速度调节方法

  1、将电枢电压速度控制在基本速度以下

  2、电枢电路串联电阻调速

  3、弱磁速度控制在基础速度以上

  各种调速方法的特点:

  1、降低电枢电压调速时,电枢电路必须有可调直流电源,电枢电路和励磁电路的电阻尽可能小,电压降速度下降,人工特性硬度不变,运行速度稳定,无级调速。


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  2、电枢回路串联电阻调速,人工特性是一个N族.射线,弦阻力越大,机械特性越软,转速越不稳定,低速时弦阻力越大,能量损失越多,效率越低。调速范围受负荷影响,负荷大,调速范围宽,轻载调速范围小。

  3、弱磁调速,一般直流电机,为了避免磁路过饱和只能弱磁不能强磁。电枢电压保持在额定值,电枢电路的串联电阻最小化,励磁电路电阻Rf增加,励磁电流和磁通量减小,电机转速立即增加,机械特性变软。当速度增加时,如果负载转矩仍为额定值,电机功率将超过额定功率,这是电机过载运行所不允许的。因此,当弱磁调速时,负载转矩会随着电机转速的增加而相应减小,属于恒功率调速。为了防止电机的转子绕组由于过大的离心力而被拉开和损坏,应注意在弱磁调速过程中电机速度不超过允许的极限。直流马达的转速n和其他参数之间的关系可以表示为

  直流汽车有三种基本的速度调节方法:

  (1)改变电枢电路的总电阻Ra;

  (2)改变电枢电源电压UA;

  (3)改变励磁磁通。

  1.改变电枢电路电阻调速

  通过改变电枢电路电阻,可以调节各种直流电机。

  (a)改变电枢电阻调速电路(b)改变电枢电阻调速的机械特性当负载恒定时,嘉兴风机维修电枢电路的总电阻R=(RA  Rw)随着串联的外部电阻Rw的增加而增加,并且电动机的转速降低。它的机械性能。Rw可以通过切换接触器或主开关来改变。

  这种调速方式是步进式调速,调速比一般在2: 1左右,变速率大,轻载下很难获得低速,效率低,所以现在很少使用。

  2.改变电枢电压进行速度调节

  电枢电源电压的连续变化可以使直流电机在较大范围内实现无级调速。

  如前所述,有两种方法可以改变电枢电源电压。一个是由发电机-电动机单元驱动的速度调节系统。另一种是由晶闸管变流器供电的调速系统。下面分别介绍两种速度控制系统。

  1.采用发电机组调速方式

  通过改变发电机的励磁电流IF来改变发电机的输出电压Ua,从而改变电动机的转速N。在不同的电枢电压Ua下,获得的机械特性是一组完全平行的直线。由于电机既可以在电机状态下工作,也可以在发电机状态下工作,改变发电机励磁电流的方向和切换接触器ZC和福柯可以使系统容易地在任何四个象限工作。

  从图中可以看出,这种调速方法需要两台容量与调速电机相同的旋转电机和另一台容量较小的励磁发电机(LF),因此设备多、体积大、成本高、效率低、安装基础差、运行噪声大、维护不方便。为了克服这些缺点,在20世纪50年代,采用了诸如水银整流器(大容量)和晶闸管之类的静态交流装置来代替上述旋转变换器单元。目前,它已被更经济可靠的晶闸管变流器所取代。

  2.一种采用晶闸管变流器供电的调速方法

  晶闸管变流器供电的调速电路。通过调节触发器的控制电压来移动触发脉冲的相位,可以改变整流后的电压,从而实现平滑的调速。在这种速度调节方法下,可以获得类似于发电机-电动机单元速度调节系统的速度调节特性。显示了其开环机械特性。

  每条机械特性曲线由两段组成。这些特征在当前的连续区域中相对较硬。当延迟角改变时,特性是一组平行的直线,它们与发电机-电动机单元供电时的特性完全相同。然而,在不连续电流区,它是一个非线性软特性。这是因为当晶闸管整流器有反向电势负载时,它的电流很容易被中断。变电枢电压调速是直流电机调速系统中应用最广泛的调速方法。在这种方法中,由于电动机的磁通量在任何转速下都不改变,而只是改变电动机的电源电压,在额定电流下,如果不考虑低速下通风恶化的影响(即如果电动机是强制通风或封闭自冷型),电动机可以在高速或低速下输出额定转矩,所以这种调速方法称为恒转矩调速。这是它的一个极其重要的特征。如果采用反馈控制系统,调速范围可达5033601 ~ 150: 1甚至更大。

  3.采用大功率半导体器件的直流电机脉宽调速方法

  脉宽调速系统历史悠久,但由于缺乏高速大功率开关器件,无法及时在生产实践中推广应用。近年来,由于大功率晶体管(GTR),特别是IGBT功率器件制造工艺成熟,成本下降,大功率半导体器件实现的直流电机脉宽控制系统发展迅速,目前最大容量已超过几十兆瓦。

  4.改变励磁电流速度调节

  当电枢电压恒定时,可以通过改变电机的励磁电流来调节速度。从等式1可以看出,电机的转速与磁通量(即励磁电流)成反比,即当磁通量减小时,转速n增加;相反,n减少。同时,由于电动机的转矩Te是磁通量和电枢电流Ia的乘积(即Te=CTIa),嘉兴电动机维修当电枢电流恒定时,随着磁通量减小,其转速增加,转矩相应减小。因此,在这种速度调节方法中,随着电动机的磁通量减小,其转矩增加,并且转矩相应地减小。在额定电压和额定电流下,电机总能在不同转速下输出额定功率,所以这种调速方法称为恒功率调速。为了充分利用电动机的容量,通常只有当电动机速度高于基本速度时才采用这种调速方法。弱磁场调速范围一般为1.5:1 ~ 3:1,专用电机可达5:1。

  这种调速电路的实现非常简单,只要在励磁绕组上增加一个独立可调的电源来供电。


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