直流電動(dòng)機的調速方法

直流電動(dòng)機與交流異步電動(dòng)機相比，雖然結構復雜，價(jià)格高，維修也不方便，但是在調速性能上有其獨特的優(yōu)點(diǎn)。因為鼠籠式電動(dòng)機在一般情況下是不能調速的，更不能無(wú)級調速，因此，對調速要求高的設備，均采用直流電動(dòng)機。這是因為直流電動(dòng)機能無(wú)級調速，機械傳動(dòng)機構比較簡(jiǎn)單。

由直流電動(dòng)機的轉速公式：

　   n=（U-IaRa）/KEΦ

　  可知，Ra、Φ和U中的任意一個(gè)值，都可使轉速改變，改變電樞電路中外電阻的方法也可進(jìn)行調速。但其缺點(diǎn)是耗電多，電機機械特性軟，調速范圍小，且只能進(jìn)行有級調速，故這種方法目前已較少采用?，F常用的對直流電動(dòng)機調速的方法有調磁法和調壓法。

（1）調磁法

　 即改變磁通量Φ。當保持電源電壓U為額定值時(shí)，調節Rf，改變勵磁電流If以改變磁通量，如圖13所示。由于

　n=U/KEΦ-Ra/KTKEΦ·T

　 可知磁通Φ減少時(shí)，n0升高，轉速降△n增大，但后者與Φ2成反比，所以磁通愈小，機械特性曲線(xiàn)愈陡，但仍具有一定硬度，如圖14所示。在一定負載下，Φ愈小，則n愈高。由于電動(dòng)機在額狀態(tài)運行時(shí)，它的磁路已接近飽和，所以通常都是減小磁通（Φ＜Φn），將轉速往上調（n＞nn）。

　  快速卷門(mén)電機調速的過(guò)程是：當電壓U保持恒定時(shí)，減小磁通Φ。由于機械慣性，轉速產(chǎn)立即發(fā)生變化，于是反電動(dòng)勢E=KE·Φ·n就減小，Ia隨之增加。由于Ia增加的影響超過(guò)Φ減小的影響，所以轉矩T=KTΦIa也就增加。如果阻轉矩Tc未變，則T＞Tc轉速n上升。隨著(zhù)n的升高，反電動(dòng)勢E增大，Ia和T也著(zhù)減小，直到T=Tc時(shí)為止。但這時(shí)轉速已比原來(lái)升高了。

必須指出，若快速門(mén)電動(dòng)機在額定狀態(tài)下運行，則電樞電流Ia為額定值，如果調速時(shí)負載轉矩仍舊保持不變（為額定值），由于T=KTΦIa，故減小磁通量Φ后Ia必然超過(guò)額定值，因此調速后負載轉矩必須減小。這種調速方法適用于轉矩與轉速成反比而輸出功率基本不變（恒功率調速）的場(chǎng)合。

這種快速卷門(mén)調速方法有3個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

（1）調速平滑，可無(wú)級調速；

（2）調速經(jīng)濟，控制方便；

（3）機械特性較硬，穩定性較好。

這種調速方法的局限是轉速只能升高，即調速后的轉速要超過(guò)額定轉速。因為電機不允許超速太多，因此限制了它的調速范圍。在實(shí)際工作中，這種方法常作為電壓調速的一種補充手段。

（2）調壓法

　 即改變電壓U。當保持他勵電動(dòng)機的勵磁電流If為額定值時(shí)，降低電樞電壓U，則由

　n=U/KT·Φ-Ra/KE·KT·Φ2·T

　可見(jiàn)，n0變低了，但△n未改變。因此改變U可得出一組平行的機械特性曲線(xiàn)。在一定負載下，U愈低，則n愈低。由于改變電樞電壓只能向小于電動(dòng)機額定電壓的方向改變，所以轉速將下調(nn)。

　  調速的過(guò)程是：當磁通Φ保持不變時(shí)，減小電壓U由于轉速不立即發(fā)生變化，反電動(dòng)勢E便暫不變化，于是電流Ia減小，轉矩T也減小。如果阻轉矩Tc未變，則T＜Tc，轉速n下降。隨著(zhù)n的降低，反電動(dòng)勢E減小，Ia和T增大，直到T=Tc時(shí)為止。但這時(shí)轉速已比原來(lái)降低了。

　  由于調速時(shí)磁通不變，如在一定的額定電流下調速，則電動(dòng)機的輸出轉矩便是一定的（恒轉矩調速）。

　  這種快速門(mén)調速方法有下列優(yōu)點(diǎn)：

?。?）機械特性較硬，并且電壓降低后硬度不變，穩定性較好；

?。?）調速幅度大；

?。?）可均勻調節電樞電壓；得到平滑的無(wú)級調速。

　這種調速方法的缺點(diǎn)是調壓需用專(zhuān)門(mén)的設備，投資較高。近年來(lái)由于采用了可控硅整流電源對電動(dòng)機進(jìn)行調壓和調速，使這種方法得到了廣泛應用。印刷設備及工業(yè)門(mén)中直流電動(dòng)機的調速多采用這種方法。