机电传动控制 第三章4.ppt

3 4直流他励电动机的调速特性 一 速度调节和速度变化 调速 又称速度调节 与速度变化是两个完全不同的概念 电动机的调速是在一定的负载条件下 人为地改变电动机的电路参数 以改变电动机的稳定转速 如图所示 转速的变化是人为改变 或调节 电枢回路的电阻大小所造成的 故称调速或速度调节 速度变化是指由于电动机的负载转矩发生变化 增大与减小 或其它不可预见因数引起电动机转速的变化 下降或上升 如图所示 总之 速度变化是在某条机械特性上 由于负载改变而引起的 而速度调节则是在某一特定的负载下 靠人为改变机械特性而得到的 二 调速方法 下面仅就他励直流电动机的调速方法作一般性的介绍 从直流他励电动机机械特性方程式 可知 改变串入电枢回路的电阻Rad 改变电枢供电电压U或主磁通 都可以得到不同的人为机械特性 从而在负载不变时可以改变电动机的转速 以达到速度调节的要求 故直流电动机调速的方法有以下三种 1 改变电枢电路外串电阻 直流电动机电枢回路串接电阻后 可以得到如图所示的一簇机械特性 从特性可看出 在一定的负载转矩TL下 串入不同的电阻可以得到不同的转速 如在电阻分别为Ra R1 R2 R3 的情况下 可以分别得到稳定工作点A C D和E 对应的转速为nA nB nC nD 改变电枢回路串接电阻的大小调速存在如下问题 机械特性较软 电阻愈大则特性愈软 稳定度愈低 在空载或轻载时 调速范围不大 实现无级调速困难 在调速电阻上消耗大量电能等 正因为缺点不少 目前已很少采用 仅在有些起重机 卷扬机等低速运转时间不长的传动系统中采用 注意 由于调速电阻需长期通电 而启动时是短时通电 所以 不能把启动电阻作调速电阻用 否则将烧坏 一般只用于调速性能要求不高的中 小电动机上 大容量电动机不采用 2 改变电动机电枢供电电压U 如图所示特性为改变电枢供电电压U调速的特性 从特性可看出 在一定的负载转矩TL下 电枢外加不同电压可以得到不同的转速 如在电压分别为UN U1 U2 U3的情况下 可以分别得到稳定工作点a b c和d 对应的转速为na nb nc nd 即改变电枢电压可以达到调速的目的 改变电枢外加电压调速有如下特点 1 当电源电压连续变化时 转速可以平滑无级调节 一般只能在额定转速以下调节 2 调速特性与固有特性互相平行 机械特性硬度不变 调速的稳定度较高 调速范围较大 3 调速时 因电枢电流与电压U无关 且 N 转矩T Km NIa不变 调速过程中 电动机输出转矩不变的调速特性称为恒转矩调速 具有恒转矩调速特性的调速方法适合于对恒转矩型负载进行调速 4 可以靠调节电枢电压来启动电机 而不用其他启动设备 3 改变电动机主磁通 如图所示曲线为改变电动机主磁通 调速的特性 从特性可看出 在一定的负载功率PL下 不同的主磁通 N 1 2 可以得到不同的转速na nb nc 即改变主磁通 可以达到调速的目的 改变电动机主磁通特点 1 可以平滑无级调速 但只能弱磁调速 即在额定转速以上调节 2 调速特性较软 且受电动机换向条件等的限制 普通他励电动机的最高转速不得超过额定转速的1 2倍 所以 调速范围不大 若使用特殊制造的 调速电动机 调速范围可以增加 但这种调速电动机的体积和所消耗的材料都比普通电动机大得多 3 调速时维持电枢电压U和电枢电流Ia不变时 电动机的输出功率P UIa不变 在调速过程中 输出功率不变的这种特性称为恒功率调速 这种调速适合于对恒功率型负载进行调速 广泛采用降低电源电压向下调速及减弱磁通向上调速的双向调速方法 。