2022-2023学年高二物理竞赛课件：直流电动机的调速

直流电动机的调速 2 直流电动机的调速 采用一定的方法来改变生产机械的工作速度，以满足生产的需要，这种方法通常称为调速。电力拖动系统的调速可以采用机械调速、电气调速或二者配合调速。通过改变传动机构的速比进行调速的方法称为机械调速；通过改变电动机参数进行调速的方法称为电气调速。 电气调速方法：1.调压调速---降压降速； 2.电枢串电阻调速---降速； 3.调磁调速----弱磁升速。 注意： 调速与因电动机负载发生变化而引起的转速变化是不同的。调速是改变电动机的参数就是人为地改变电动机的机械特性，使工作点发生变化，转速发生变化。调速前后，电动机工作在不同的机械特性上。如果机械特性不变，因负载变化而引起转速的变化，则不能称为调速。 3 转速反向反接制动只适用于位能性恒转矩负载。 电枢回路串入较大电阻 后特性曲线 正向电动状态提升重物(A点) 负载作用下电机反向旋转(下放重物) 电机以稳定的转速下放重物D点 转速反向反接制动 4 转速反向的反接制动 制动过程中, 、 的方向与电动状态时相同，而 的方向与电动状态时相反。 ,表明电机从电源吸收电功率； ,表明轴上输入的机械功率（来自重物势能）转 变为电枢回路电功率。 反接制动时,从电源输入的电功率和从轴上输入的机械功率转变成的电功率一起消耗在电枢回路电阻上。 5 三 回馈制动（再生制动） 回馈制动时的机械特性方程与电动状态时相同。 电动状态下运行的电动机，在某种条件下会出现 情况，此时 ， 反向， 反向，由驱动变为制动。从能量方向看，电机处于发电状态——回馈制动状态。 （一）位能负载拖动电动机 位能负载带动电动机，当电机的转速高于理想空载转速时，电流反向，由电枢向电源正端流出，电枢将轴上输入的机械功率变为电磁功率 后，大部分回馈给电网（ ），小部分变为电枢回路的铜耗 。电动机变为一台与电网并联运行的发电机。 6 电动机改变电枢电压调速 在降低电压的降速过程中，当突然降低电枢电压，感应电动势还来不及变化时，就会发生 的情况，电枢电流反向，电磁转矩变为制动性质，来自转子的机械能变为电能回馈电网。一旦转速低于理想空载转速，电机又恢复到电动机状态运行。 回馈制动时由于有功率回馈到电网，因此与能耗和反接制动相比，回馈制动是比较经济的。前提是电机的转速大于理想空载转速。 7 一、调速指标 调速方法最主要的有两大指标：即技术指标与经济指标 （一）调速的技术指标 调速范围 拖动系统运行的最高转速（或线速度）与最低转速（或线速度）之比 不同生产机械要求的调速范围是不同的，例如车床D＝20～120，龙门刨床D＝10～40，机床的进给机构D＝5～200，轧钢机D＝3～120，造纸机D＝3～20等 8 不同机械特性下的静差率 2．静差率（转速变化率） 理想空载与加到额定负载所出现的转速降与理想空载转速的百分比。 表征负载变化时，转速变化的程度，机械特性硬，转速变化小，则静差率愈小，稳定性好。 生产机械调速时要求静差率小于某允许值。 9 不同机械特性下的静差率 2．静差率（转速变化率） 当理想空载转速一定时，机械特性越硬静差率越小。对实际拖动系统而言，如果电枢回路外串电阻最大时的静差率能够满足要求 ，则其余情况下的静差率自然也满足要求。 当机械特性硬度一定时，随着理想空载转速的提高静差率减小。对于电力拖动系统而言，只要低速时满足静差率的要求，高速时的静差率自然满足要求。因此静差率的计算应按低速进行。 10 调速范围D与低速静差率 间的关系 不同机械特性下的静差率 允许的转速降 与 相互制约： 不变， 越小, 越小,调速范围小； 在保证一定的 指标的前提下,要扩大 ,须减少 ,即提高机械特性的硬度。 11 3．平滑性 在一定的调速范围内，调速的级数愈多则认为调速愈平滑。 值愈接近于1，则平滑性愈好。时称为无级调速，即转速连续可调，级数接近无穷多，此时调速的平滑性最好。 调速不连续时，级数有限，称为有级调速。 4．调速时的容许输出（或调速时的功率与转矩） 容许输出是指电动机在得到充分利用的情况下， （电动机在不同转速下都能保持电流为额定电流）在调速过程中轴上所能输出的功率和转矩。 12 （二）调速的经济指标 调速的经济指