2022-2023学年高二物理竞赛课件：电路降低电枢端电压调速

电路降低电枢端电压调速 2 电路降低电枢端电压调速 （一）电枢串联电阻 分析电枢串接电阻调速的经济性： 效率 忽略机械耗和铁耗，电动机的总损耗为 3 解 （1） 低速静差率 （2） 不能满足原有调速范围的要求 [例 ]一直流调速系统采用改变电源电压调速，已知电动机的额定转速 ，高速机械特性的理想空载转速 如果额定负载下低速机械特性的转速 ，而相应的理想空载转速 。 （1）试求出电动机在额定负载下运行的调速范围D和静差率 ； （2）如果生产工艺要求静差率 ≤20%，则此时额定负载下能达到的调速范围是多少？还能否满足原有的要求？ 4 电枢回路串电阻调速优缺点 缺点： 由于电阻只能分段调节，所以调速的平滑性差； 低速时特性曲线斜率大,静差率大,所以转速的相对稳定性差； 轻载时调速范围小，额定负载时调速范围一般为D≦2； 损耗大，效率低，不经济。 优点：电枢串电阻调速设备简单，操作方便。 5 （二）降低电源电压 降低电源电压的调速系统的机械特性方程式为 降低电源电压调速时的机械特性 6 降低电源电压调速优缺点 优点： 电源电压能够平滑调节，可实现无级调速。 调速前后的机械特性的斜率不变，硬度较高，负载变化时稳定性好。 无论轻载还是负载，调速范围相同，一般可达 D=2.5〜12。 由于没有外串电阻，电能损耗较小。 缺点： 需要一套电压可连续调节的直流电源。 7 目前用的最多的可调直流电源是晶闸管整流装置。容量较大的直流电动机一般用交流电动机直流发电机组作为可调直流电源，而用晶闸管装置调节发电机的励磁电流，此时调节发电机的励磁电流就能改变发电机的感应电动势，从而改变电动机的电源电压。一般把机组向直流电动机供电的调速系统称为发电机-电动机组。 8 弱磁调速时，小容量系统可在励磁回路中串接可调电阻来实现。 大容量系统用单独的晶闸管整流装置向电动机的励磁电路供电实现弱磁。 三、弱磁调速 弱磁调速时，机械特性方程式是 ： 9 弱磁调速时，机械特性方程式是 ： 10 减弱磁通调速优缺点 优点： 1.由于在电流较小的励磁回路中进行调节，因而控制方便，能量损耗小，设备简单，调速平滑性好； 为了扩大调速范围，通常把降压和弱磁两种调速方法结合起来，在额定转速以上，采用弱磁调速，在额定转速以下采用降压调速。 缺点： 机械特性的斜率变大，特性变软； 转速的升高受到电动机换向能力和机械强度的限制，升速范围不可能很大，一般 D≤2。 2.弱磁升速后电枢电流增大，电动机的输入功率增大，但由于转速升高，输出功率也增大，电动机的效率基本不变，因此经济性是比较好。 11 以电机在不同转速都能得到充分利用为条件，他励直流电动机的调速可分为恒转矩调速和恒功率调速。 充分利用：电动机在不同转速下都能保持电流为额定电流。 四、调速时的功率与转矩 容许输出：指电动机在某一转速下长期可靠工作时所能输出的最大 转矩和功率。 在调速过程中，只要在不同转速下电流不超过额定值，电动机长时运行，其发热不会超过容许的限度。 12 电动机的容许输出功率与转速成正比，而容许输出转矩为恒值----恒转矩调速。 电枢串电阻调速和降压调速时，磁通 保持不变，若在不同转速下保持电流 不变，即电机得到充分利用，容许输出转矩和功率分别为： 对于他励直流电动机，转矩与功率的关系为： 式中 $