（已结帖）2011-04-13-工控擂台-直流电动机调速可以采用哪几种方法？ 点击：2716 | 回复：17
直流电动机调速可以采用哪几种方法？每种方法的特点是什么？
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2. 改变电枢电压调速：连续改变电枢供电电压，可以使直流电念头在很宽的范围内实现无级调速。这种调速方法设备多、体积大、用度高、效率低、安装需打基础、运行噪声大、维护不利便。
3. 采用晶闸管变流器供电的调速方法 ：变电枢电压调速是直流电机调速系统中应用最广的一种调速方法。在此方法中，因为电念头在任何转速下磁通都不变，只是改变电念头的供电电压，因而在额定电流下，假如不考虑低速下透风恶化的影响（也就是假定电念头是强迫透风或为封锁自冷式），则不论在高速仍是低速下，电念头都能输出额定转矩，故称这种调速方法为恒转矩调速。这是它的一个极为重要的特点。
4. 采用大功率半导体器件的直流电动机脉宽调速方法 ：脉宽调速系统泛起的历史久远，但因缺乏高速大功率开关器件而未能及时在出产实际中推广应用。今年来，因为大功率晶体管(GTR)，特别是IGBT功率器件的制造工艺成熟、本钱不断下降，大功率半导体器件实现的直流电念头脉宽调速系统才获得迅猛发展，目前其最大容量已超过几十兆瓦数目级。
5. 改变励磁电流调速：当电枢电压恒定时，改变电念头的励磁电流也能实现调速。这种调速电路的实现很简朴，只要在励磁绕组上加一个独立可调的电源供电即可实现。
直流电机的调速方法
一是调节电枢电压，二是调节励磁电流，
而常见的微型直流电机，其磁场都是固定的，不可调的永磁体，
所以只好调节电枢电压，要说有那几种调节电枢电压方法，
常用的一是可控硅调压法，再就是脉宽调制法(PWM)。
PWM的H型属于调压调速。PWM的H桥只能实现大功率调速。国内的超大功率调速还要依靠可控硅实现可控整流来实现直流电机的调压调速。
还有弱磁调速，通过适当减弱励磁磁场的办法也可以调速。
直流电机的3种调速方法各有什么优缺点?
不同的需要，采用不同的调速方式，应该说各有什么特点。
1.在全磁场状态，调电枢电压，适合应用在0~基速以下范围内调速。不能达到电机的最高转速。
2.在电枢全电压状态，调激磁电压，适合应用在基速以上，弱磁升速。 不能得到电机的较低转速。
3.在全磁场状态，调电枢电压，电枢全电压之后，弱磁升速。适合应用在调速范围大的情况。这是直流电机最完善的调速方式，但设备复杂，造价高。
改变电枢电压调速
连续改变电枢供电电压，可以使直流电动机在很宽的范围内实现无级调速。
如前所述，改变电枢供电电压的方法有两种，一种是采用发电机-电动机组供电的调速系统;另一种是采用晶闸管变流器供电的调速系统。下面分别介绍这两种调速系统。
1. 采用发电机-电动机组调速方法
图2 (a)发电机-电动机调速电路
(b)发电机-电动机组调速时的机械特性
如图2(a)所示，通过改变发电机励磁电流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时，其得到的机械特性便是一簇完全平行的直线，如图2(b)所示。由于电动机既可以工作在电动机状态，又可以工作在发电机状态，所以改变发电机励磁电流的方向，如图2(a)中切换接触器ZC和FC，就可以使系统很方便地工作在任意四个象限内。
由图可知，这种调速方法需要两台与调速电动机容量相当的旋转电机和另一台容量小一些的励磁发电机(LF)，因而设备多、体积大、费用高、效率低、安装需打基础、运行噪声大、维护不方便。为克服这些缺点，50年代开始采用水银整流器(大容量)和闸流管这样的静止交流装置来代替上述的旋转变流机组。目前已被更经济、可靠的晶闸管变流装置所取代。
2. 采用晶闸管变流器供电的调速方法
图3 (a) 晶闸管供电的调速电路
(b) 晶闸管供电时调速系统的机械特性
有晶闸管变流器供电的调速电路如图3(a)所示。通过调节触发器的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压，从而实现平滑调速。在此调速方法下可得到与发电机-电动机组调速系统类似的调速特性。其开环机械特性示于图3(b)中。
图3(b)中的每一条机械特性曲线都由两段组成，在电流连续区特性还比较硬，改变延迟角a时，特性呈一簇平行的直线，它和发电机-电动机组供电时的完全一样。但在电流断续区，则为非线性的软特性。这是由于晶闸管整流器在具有反电势负载时电流易产生断续造成的。
变电枢电压调速是直流电机调速系统中应用最广的一种调速方法。在此方法中，由于电动机在任何转速下磁通都不变，只是改变电动机的供电电压，因而在额定电流下，如果不考虑低速下通风恶化的影响(也就是假定电动机是强迫通风或为封闭自冷式)，则不论在高速还是低速下，电动机都能输出额定转矩，故称这种调速方法为恒转矩调速。这是它的一个极为重要的特点。如果采用反馈控制系统，调速范围可达50:1～150：1,甚至更大。
3. 采用大功率半导体器件的直流电动机脉宽调速方法
脉宽调速系统出现的历史久远，但因缺乏高速大功率开关器件而未能及时在生产实际中推广应用。今年来，由于大功率晶体管(GTR)，特别是IGBT功率器件的制造工艺成熟、成本不断下降，大功率半导体器件实现的直流电动机脉宽调速系统才获得迅猛发展，目前其最大容量已超过几十兆瓦数量级。
4. 改变励磁电流调速
当电枢电压恒定时，改变电动机的励磁电流也能实现调速。由式1可看出，电动机的转速与磁通Ф(也就是励磁电流)成反比，即当磁通减小时，转速n升高;反之，则n降低。与此同时，由于电动机的转矩Te是磁通Ф和电枢电流Ia的乘积(即Te=CTФIa)，电枢电流不变时，随着磁通Ф的减小，其转速升高，转矩也会相应地减小。所以，在这种调速方法中，随着电动机磁通Ф的减小，其转矩升高，转矩也会相应地降低。在额定电压和额定电流下，不同转速时，电动机始终可以输出额定功率，因此这种调速方法称为恒功率调速。
为了使电动机的容量能得到充分利用，通常只是在电动机基速以上调速时才采用这种调速方法。采用弱磁调速时的范围一般为1.5:1～3:1，特殊电动机可达到5:1。
这种调速电路的实现很简单，只要在励磁绕组上加一个独立可调的电源供电即可实现。
当负载一定时，随着串入的外接电阻R的增大，电枢回路总电阻增大，电动机转速就降低。
2.改变电枢电压调速
连续改变电枢供电电压，可以使直流电动机在很宽的范围内实现无级调速。
3.采用晶闸管变流器供电的调速方法
变电枢电压调速是直流电机调速系统中应用最广的一种调速方法。
4.采用大功率半导体器件的直流电动机脉宽调速方法
我比较喜欢这种调速方法。
5.改变励磁电流调速
当电枢电压恒定时，改变电动机的励磁电流也能实现调速。
电动机的转速与磁通Ф（也就是励磁电流）成反比，即当磁通减小时，转速升高；反之，则降低。由于电动机的转矩是磁通和电枢电流的乘积，电枢电流不变时，随着磁通的减小，其转速升高，转矩也会相应地减小。典型恒功率调速。
工业用到的直流电机，偶见得不多，不过生活中的直流电机，偶还是经常用到的，电车就是最普遍的，我们在骑电车时通过控制把上的调速器转角的大小，来控制电车的快慢，这个调速器控制的原理偶不懂，其最后进入电车的控制器中，不过从电车的蓄电池是恒定的看，其最后控制的电机是电流的大小。当我们骑的电车耗电过大时其电车的速度就会减小，需要我们对蓄电池进行充电，因此电车的调速是控制电流的大小。
偶平常使用中另一个直流电机是偶的剃须刀，偶别的不长，胡子是两天不许刮一次，由于手动的剃须刀耗费时间长，偶用得是电动的，其有充电电池的，有干电池的，不过都用不住，时间长了攒了一大把，有时偶会把其接到手机充电器上，这个剃须刀的转速，随着电压升高而升高，随着电流变大而变大，所以偶还是改造成功了几次。
生活在应用最广泛的直流电机大都是用永磁作为磁极，而直流电源通入到电枢中，因此只要控制进入电枢的电压或电流就可控制电机的转速。
工业中使用的直流电机要求的转矩基本上是恒定的，其输出的转矩也很大，因此大多数使用的是并励直流电机，这种电机除了通过改变电枢中的电压和电流调速外还可以改变电机的磁通，通过该表并励的励磁电流来改变电机的转速。
1：改变电枢电压调速
连续改变电枢供电电压，可以使直流电动机在很宽的范围内实现无级调速。
2：采用大功率半导体器件的直流电动机脉宽调速方法
我比较喜欢这种调速方法。
3：改变电枢回路电阻调速
当负载一定时，随着串入的外接电阻R的增大，电枢回路总电阻增大，电动机转速就降低。
4：改变励磁电流调速
当电枢电压恒定时，改变电动机的励磁电流也能实现调速。 电动机的转速与磁通Ф（也就是励磁电流）成反比，即当磁通减小时，转速升高；反之，则降低。由于电动机的转矩是磁通和电枢电流的乘积，电枢电流不变时，随着磁通的减小，其转速升高，转矩也会相应地减小。典型恒功率调速。通常直流电动机的励磁方式有4种：直流他励电动机、直流并励电动机、直流串励电动机和直流复励电动机。
5：采用晶闸管变流器供电的调速方法
变电枢电压调速是直流电机调速系统中应用最广的一种调速方法
（1）调节电枢供电电压U。改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定转速向下变速，属恒转矩调速方法。对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，这种方法最好。 变化遇到的时间常数较小，能快速响应，但是需要大容量可调直流电源。
（2）改变电动机主磁通 。改变磁通可以实现无级平滑调速，但只能减弱磁通进行调速（简称弱磁调速），从电机额定转速向上调速，属恒功率调速方法。 变化时间遇到的时间常数同 变化遇到的相比要大得多，响应速度较慢，但所需电源容量小。
（3）改变电枢回路电阻 <。在电动机电枢回路外串电阻进行调速的方法，设备简单，操作方便。但是只能进行有级调速，调速平滑性差，机械特性较软；空载时几乎没什么调速作用；还会在调速电阻上消耗大量电能。
改变电阻调速缺点很多，目前很少采用，仅在有些起重机、卷扬机及电车等调速性能要求不高或低速运转时间不长的传动系统中采用。弱磁调速范围不大，往往是和调压调速配合使用，在额定转速以上作小范围的升速。因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主，必要时把调压调速和弱磁调速两种方法配合起来使用
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