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直流电动机的调速方法

直流电动机的调速方法

直流电动机与交流异步电动机相比,虽然结构复杂,价格高,维修也不方便,但是在调速性能上有其独特的优点。因为鼠笼式电动机在一般情况下是不能调速的,更不能无级调速,因此,对调速要求高的设备,均采用直流电动机。这是因为直流电动机能无级调速,机械传动机构比较简单。

由直流电动机的转速公式:

    n=(U-IaRa)/KEΦ

   可知,Ra、Φ和U中的任意一个值,都可使转速改变,改变电枢电路中外电阻的方法也可进行调速。但其缺点是耗电多,电机机械特性软,调速范围小,且只能进行有级调速,故这种方法目前已较少采用。现常用的对直流电动机调速的方法有调磁法和调压法。

(1)调磁法

  即改变磁通量Φ。当保持电源电压U为额定值时,调节Rf,改变励磁电流If以改变磁通量,如图13所示。由于

 n=U/KEΦ-Ra/KTKEΦ·T

  可知磁通Φ减少时,n0升高,转速降△n增大,但后者与Φ2成反比,所以磁通愈小,机械特性曲线愈陡,但仍具有一定硬度,如图14所示。在一定负载下,Φ愈小,则n愈高。由于电动机在额状态运行时,它的磁路已接近饱和,所以通常都是减小磁通(Φ<Φn),将转速往上调(n>nn)。

   快速卷门电机调速的过程是:当电压U保持恒定时,减小磁通Φ。由于机械惯性,转速产马上发生变化,于是反电动势E=KE·Φ·n就减小,Ia随之增加。由于Ia增加的影响超过Φ减小的影响,所以转矩T=KTΦIa也就增加。如果阻转矩Tc未变,则T>Tc转速n上升。随着n的升高,反电动势E增大,Ia和T也着减小,直到T=Tc时为止。但这时转速已比原来升高了。

必须指出,若快速门电动机在额定状态下运行,则电枢电流Ia为额定值,如果调速时负载转矩仍旧保持不变(为额定值),由于T=KTΦIa,故减小磁通量Φ后Ia必然超过额定值,因此调速后负载转矩必须减小。这种调速方法适用于转矩与转速成反比而输出功率基本不变(恒功率调速)的场合。

这种快速卷门调速方法有3个优点:

(1)调速平滑,可无级调速;

(2)调速经济,控制方便;

(3)机械特性较硬,稳定性较好。

这种调速方法的局限是转速只能升高,即调速后的转速要超过额定转速。因为电机不允许超速太多,因此限制了它的调速范围。在实际工作中,这种方法常作为电压调速的一种补充手段。

(2)调压法

  即改变电压U。当保持他励电动机的励磁电流If为额定值时,降低电枢电压U,则由

 

 n=U/KT·Φ-Ra/KE·KT·Φ2·T

 可见,n0变低了,但△n未改变。因此改变U可得出一组平行的机械特性曲线。在一定负载下,U愈低,则n愈低。由于改变电枢电压只能向小于电动机额定电压的方向改变,所以转速将下调(nn)。

   调速的过程是:当磁通Φ保持不变时,减小电压U由于转速不马上发生变化,反电动势E便暂不变化,于是电流Ia减小,转矩T也减小。如果阻转矩Tc未变,则T<Tc,转速n下降。随着n的降低,反电动势E减小,Ia和T增大,直到T=Tc时为止。但这时转速已比原来降低了。

   由于调速时磁通不变,如在一定的额定电流下调速,则电动机的输出转矩便是一定的(恒转矩调速)。

   这种快速门调速方法有下列优点:

 (1)机械特性较硬,并且电压降低后硬度不变,稳定性较好;

 (2)调速幅度大;

 (3)可均匀调节电枢电压;得到平滑的无级调速。

 这种调速方法的缺点是调压需用专门的设备,投资较高。近年来由于采用了可控硅整流电源对电动机进行调压和调速,使这种方法得到了广泛应用。印刷设备及工业门中直流电动机的调速多采用这种方法。

文章来源:/te_news_industry/2011-12-07/2209.chtml
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