课件1-3-直流电机的调速方案.pptx

1.3直流电动机调速方案

学习内容

1.3.1、直流电动机的调速方案：

1.3.2、晶闸管-电动机调速系统；

1.3.3、晶闸管-电动机系统开环机械特性

U为他励电动的电枢电压

I为电枢电流

E为电枢电动势

R为电枢回路的总电阻

n为电机的转速

Φ为励磁磁通

CE为电动势系数

1.3.1直流电机的调速

1-11他励直流电机原理图

由式可以看出，有三种方法调节他励直流电动机的转速：

（1）调节电枢供电电压U

（2）减弱励磁磁通

（3）改变电枢回路电阻R

调压调速

工作条件：

保持励磁=N；

保持电阻R=Ra

调节过程：

改变电压UNUn，n0

n0=U/Ce

调速特性：

转速下降，机械特性曲线平行下移。

n

n0

O

I

IL

UN

U1

U2

U3

nN

n1

n2

n3

图1-12调压调速特性曲线

调磁调速

工作条件：

保持电压U=UN；

保持电阻R=Ra；

调节过程：

减小励磁N

n，n0

调速特性：

转速上升，机械特性曲线变软。

图1-13调压调速特性曲线

调阻调速

工作条件：

保持励磁=N；

保持电压U=UN；

调节过程：

增加电阻RaR

n，n0不变；

调速特性：

转速下降，机械特性曲线变软。（斜率较大，特性较软）

n

n0

O

I

IL

Ra

R1

R2

R3

nN

n1

n2

n3

图1-14调阻调速特性曲线

对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（额定转速）以上作小范围的弱磁升速。

因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。

三种调速方法的性能与比较

知识回顾：三相桥式全控整流电路

2-10

共阴极组——阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1，VT3，VT5）

共阳极组——阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4，VT6，VT2）

图1-15三相桥式

全控整流电路原理图

导通顺序：

VT1－VT2

－VT3－VT4

－VT5－VT6

1.3.2、晶闸管-电动机直流调速系统

晶闸管-电动机调速系统（简称V-M系统），图中UR是晶闸管可控整流器组，通过调节触发装置GT的控制电压Uc来改变触发脉冲的相位，即可改变整流电压Ud，从而实现平滑调速。

图1-16晶闸管-电动机调速系统原理图

1.3.3晶闸管-电动机系统开环机械特性

1．电流连续时开环机械特性

当电流连续时，V-M系统的机械特性方程式：

式中Ce=KeN——电动机在额定磁通下的电动

势系数；

α——从自然换相点算起的触发延迟角

(rad)；

Um——α=0时的整流电压波形峰值(V)；

m——交流电源一周内的整流电压脉波数。

08:37

图1-17：电流连续时V-M系统的机械特性

如图所示电流连续时V-M系统的机械特性，改变延迟角，得一组平行直线，箭头表示逐渐增大，机械特性上平均电流较小的部分画成虚线，因为这时电流波形可能断续。

上述结论表明，只要电流连续，晶闸管可控整流器就可以看成是一个线性的可控电压源。

当电流连续时，特性硬；

当电流断续时，特性很软，呈显著的非线性。

图1-18完整的V-M系统的机械特性，分为电流连续区和电流断续区

调速范围D与静差率S的公式

由

推导：

代入：

而由已知条件并设系统电流连续，则其额定转速下

的转速降为：

例1-3：某V-M直流调速系统，已知电机的额定

转速为n=1000r/min，额定电流IN=305A，主回路电阻

R=0.18Ω，CeΦN=0.2，若要求电动机调速范围D=20，

sn<5%，则该调速系统是否能满足要求？

解：如果要满足D=20，Sn<5%的要求，则其在额定条件

下的转速降为：

由此例不难发现，象这样的晶闸管-电动机所组成的开环调速系统，是没有能力完成其调速指标的。要把额定负载下的转速降从开环系统中的274.5r/min降低到满足要求的2.63r/min就必须采用闭环控制系统。

本节内容总结

1、三种直流电动机的调速方案：调压、调磁、调阻;以调压调速为主要调速方式。

2、晶闸管-电动机调速系统；

3、晶闸管-电动机系统开环机械特性