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        直流電機調速方法

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        直流電機調速方法
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        編輯時間 : 2020-05-19

          

          由于直流電機具有低速大轉矩的特點,不能用交流電機代替,所以直流電機調速裝置有著廣泛的應用。

          直流電機分為兩類,有換向器和無換向器。直流電機速度控制系統最早使用恒定的直流電壓為直流電機供電,通過改變電樞電路中的電阻來實現速度控制。該方法簡單易行,設備制造方便,價格低廉。然而,缺點是低效率、軟機械特性以及不能獲得寬且平滑的速度調節性能。該方法僅適用于功率小、調速范圍小的場合。

          20世紀30年代末,發電機-電動機系統的出現使得具有優良調速性能的直流電動機得到廣泛應用。嘉善交直流電機維修這種控制方法可以獲得更寬的速度范圍、更小的速度變化率和平滑的調速性能。然而,這種方法的主要缺點是系統重量大、占地面積大、效率低和維護困難。近年來,隨著電力電子技術的飛速發展,由晶閘管變流器供電的直流電機調速系統已經取代了發電機-電機調速系統,其調速性能遠遠優于發電機-電機調速系統。特別是大規模集成電路技術和計算機技術的快速發展,大大提高了直流電機調速系統的精度、動態性能和可靠性。IGBT和其他大功率器件在電力電子技術方面的發展正在取代晶閘管,更好的直流調速系統已經出現。

          直流電機的速度計算公式如下:n=(U-IR)/K,其中U為電樞端電壓,I為電樞電流,r為電樞電路的總電阻,為每極磁通量,k為電機的結構參數。

          直流汽車有三種速度調節方法

          1、將電樞電壓速度控制在基本速度以下

          2、電樞電路串聯電阻調速

          3、弱磁速度控制在基礎速度以上

          各種調速方法的特點:

          1、降低電樞電壓調速時,電樞電路必須有可調直流電源,電樞電路和勵磁電路的電阻盡可能小,電壓降速度下降,人工特性硬度不變,運行速度穩定,無級調速。


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          2、電樞回路串聯電阻調速,人工特性是一個N族.射線,弦阻力越大,機械特性越軟,轉速越不穩定,低速時弦阻力越大,能量損失越多,效率越低。調速范圍受負荷影響,負荷大,調速范圍寬,輕載調速范圍小。

          3、弱磁調速,一般直流電機,為了避免磁路過飽和只能弱磁不能強磁。電樞電壓保持在額定值,電樞電路的串聯電阻最小化,勵磁電路電阻Rf增加,勵磁電流和磁通量減小,電機轉速立即增加,機械特性變軟。當速度增加時,如果負載轉矩仍為額定值,電機功率將超過額定功率,這是電機過載運行所不允許的。因此,當弱磁調速時,負載轉矩會隨著電機轉速的增加而相應減小,屬于恒功率調速。為了防止電機的轉子繞組由于過大的離心力而被拉開和損壞,應注意在弱磁調速過程中電機速度不超過允許的極限。直流馬達的轉速n和其他參數之間的關系可以表示為

          直流汽車有三種基本的速度調節方法:

          (1)改變電樞電路的總電阻Ra;

          (2)改變電樞電源電壓UA;

          (3)改變勵磁磁通。

          1.改變電樞電路電阻調速

          通過改變電樞電路電阻,可以調節各種直流電機。

          (a)改變電樞電阻調速電路(b)改變電樞電阻調速的機械特性當負載恒定時,嘉興風機維修電樞電路的總電阻R=(RA  Rw)隨著串聯的外部電阻Rw的增加而增加,并且電動機的轉速降低。它的機械性能。Rw可以通過切換接觸器或主開關來改變。

          這種調速方式是步進式調速,調速比一般在2: 1左右,變速率大,輕載下很難獲得低速,效率低,所以現在很少使用。

          2.改變電樞電壓進行速度調節

          電樞電源電壓的連續變化可以使直流電機在較大范圍內實現無級調速。

          如前所述,有兩種方法可以改變電樞電源電壓。一個是由發電機-電動機單元驅動的速度調節系統。另一種是由晶閘管變流器供電的調速系統。下面分別介紹兩種速度控制系統。

          1.采用發電機組調速方式

          通過改變發電機的勵磁電流IF來改變發電機的輸出電壓Ua,從而改變電動機的轉速N。在不同的電樞電壓Ua下,獲得的機械特性是一組完全平行的直線。由于電機既可以在電機狀態下工作,也可以在發電機狀態下工作,改變發電機勵磁電流的方向和切換接觸器ZC和??驴梢允瓜到y容易地在任何四個象限工作。

          從圖中可以看出,這種調速方法需要兩臺容量與調速電機相同的旋轉電機和另一臺容量較小的勵磁發電機(LF),因此設備多、體積大、成本高、效率低、安裝基礎差、運行噪聲大、維護不方便。為了克服這些缺點,在20世紀50年代,采用了諸如水銀整流器(大容量)和晶閘管之類的靜態交流裝置來代替上述旋轉變換器單元。目前,它已被更經濟可靠的晶閘管變流器所取代。

          2.一種采用晶閘管變流器供電的調速方法

          晶閘管變流器供電的調速電路。通過調節觸發器的控制電壓來移動觸發脈沖的相位,可以改變整流后的電壓,從而實現平滑的調速。在這種速度調節方法下,可以獲得類似于發電機-電動機單元速度調節系統的速度調節特性。顯示了其開環機械特性。

          每條機械特性曲線由兩段組成。這些特征在當前的連續區域中相對較硬。當延遲角改變時,特性是一組平行的直線,它們與發電機-電動機單元供電時的特性完全相同。然而,在不連續電流區,它是一個非線性軟特性。這是因為當晶閘管整流器有反向電勢負載時,它的電流很容易被中斷。變電樞電壓調速是直流電機調速系統中應用最廣泛的調速方法。在這種方法中,由于電動機的磁通量在任何轉速下都不改變,而只是改變電動機的電源電壓,在額定電流下,如果不考慮低速下通風惡化的影響(即如果電動機是強制通風或封閉自冷型),電動機可以在高速或低速下輸出額定轉矩,所以這種調速方法稱為恒轉矩調速。這是它的一個極其重要的特征。如果采用反饋控制系統,調速范圍可達5033601 ~ 150: 1甚至更大。

          3.采用大功率半導體器件的直流電機脈寬調速方法

          脈寬調速系統歷史悠久,但由于缺乏高速大功率開關器件,無法及時在生產實踐中推廣應用。近年來,由于大功率晶體管(GTR),特別是IGBT功率器件制造工藝成熟,成本下降,大功率半導體器件實現的直流電機脈寬控制系統發展迅速,目前最大容量已超過幾十兆瓦。

          4.改變勵磁電流速度調節

          當電樞電壓恒定時,可以通過改變電機的勵磁電流來調節速度。從等式1可以看出,電機的轉速與磁通量(即勵磁電流)成反比,即當磁通量減小時,轉速n增加;相反,n減少。同時,由于電動機的轉矩Te是磁通量和電樞電流Ia的乘積(即Te=CTIa),嘉興電動機維修當電樞電流恒定時,隨著磁通量減小,其轉速增加,轉矩相應減小。因此,在這種速度調節方法中,隨著電動機的磁通量減小,其轉矩增加,并且轉矩相應地減小。在額定電壓和額定電流下,電機總能在不同轉速下輸出額定功率,所以這種調速方法稱為恒功率調速。為了充分利用電動機的容量,通常只有當電動機速度高于基本速度時才采用這種調速方法。弱磁場調速范圍一般為1.5:1 ~ 3:1,專用電機可達5:1。

          這種調速電路的實現非常簡單,只要在勵磁繞組上增加一個獨立可調的電源來供電。


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