第三章第六节 他励直流电动机的调速（课件）-《电机与电气控制技术》同步教学（机工版.第2版）

第六节 他励直流电动机的调速 CATALOGUE 目录 调速概述 调速原理 调速方法 调速比较 他励直流电动机的调速案例 他励直流电动机的调速发展趋势和未来挑战 参考文献 调速概述 01 01 02 调速的定义 调速方法可分为机械调速和电气调速两类。 调速是指改变电动机的转速，使其满足实际运行要求。 调速的必要性 在许多工业应用场景中，需要对电动机的转速进行精确控制，以满足生产工艺的要求。 调速可以优化生产过程，提高生产效率，降低能源消耗。 机械调速：通过改变传动装置的速比或采用液力耦合器等方法来改变电动机的转速。 电气调速：通过改变电动机的电源电压或频率来改变其转速。 他励直流电动机的调速方法主要包括电枢串电阻调速、降低电枢电压调速和弱磁调速等。 调速的方法 调速原理 02 通过调节电枢电压，可以在较大范围内实现平滑调速。 调速范围宽 控制简单 机械特性硬度高 通过调节电枢电压，可以直接控制电机的转速。 由于调速过程中电枢电压变化较小，因此机械特性硬度较高。 03 02 01 改变电枢电压调速 通过调节励磁电流，可以在较大范围内实现平滑调速。 调速范围广 在低速时减小励磁电流可以降低铁损和铜损，提高节能效果。 节能效果好 由于调速过程中励磁电流变化较大，因此机械特性硬度较低。 机械特性硬度低 改变励磁电流调速 通过调节电枢回路电阻，只能在较小范围内实现平滑调速。 调速效果有限 需要同时调节电枢电压和电枢回路电阻，控制较为复杂。 控制复杂 由于调速过程中电枢回路电阻变化较小，因此机械特性硬度较高。 机械特性硬度较高 改变电枢回路电阻调速 调速方法 03 晶闸管-电动机控制系统(V-M系统) 通过调节电枢电压实现调速，调速范围较宽。 采用相位控制，通过控制晶闸管的导通角实现电压调节。 结构简单，成本低，易于实现。 调速过程中存在转矩脉动，调速平滑性较差。 调速范围 控制方式 优点 缺点 调速范围 控制方式 优点 缺点 直流脉宽调制(PWM)调速系统 01 02 03 04 通过调节脉冲宽度实现调速，调速范围较宽。 采用脉宽调制技术，通过控制脉冲宽度实现电压调节。 调速平滑性好，转矩脉动小，可以实现精确的速度控制。 电路复杂，成本较高。 通过调节电源频率实现调速，调速范围较宽。 调速范围 采用交-直-交变换技术，将交流电源转换为直流电源，再通过逆变器将直流电源转换为交流电源。 控制方式 调速平滑性好，可以实现精确的速度控制，且具有节能效果。 优点 电路复杂，成本较高。 缺点 交流变频调速系统(VVVF) 调速比较 04 不同调速方法的性能比较 调速范围 不同的调速方法具有不同的调速范围，有些方法可以实现宽范围调速，而有些方法则只能在较小范围内进行调速。 调速平滑性 不同的调速方法在调速过程中对电动机的冲击程度不同，有些方法可以实现平滑调速，而有些方法则可能导致电动机受到较大冲击。 调速稳定性 不同的调速方法具有不同的稳定性，有些方法在调速过程中可能引起电动机转速波动较大，而有些方法则具有较好的稳定性。 设备成本 01 不同的调速方法需要不同的设备支持，因此设备成本是影响经济性的一个重要因素。一般来说，采用简单的调速方法可以降低设备成本，但可能会牺牲一些性能。 运行成本 02 不同的调速方法在运行过程中需要消耗的能源和原材料不同，因此运行成本也是影响经济性的一个重要因素。采用高效的调速方法可以降低运行成本，但可能会增加设备成本。 维护成本 03 不同的调速方法在维护方面也有所不同，因此维护成本也是影响经济性的一个因素。采用结构简单、易于维护的调速方法可以降低维护成本。 各种调速方法的经济性比较 恒定负载 对于恒定负载，可以采用简单的调速方法，如改变电源电压或电阻调速等。这些方法简单易行，但调速范围较小。 变化负载 对于变化负载，需要采用更复杂的调速方法，如变极调速、变频调速等。这些方法可以实现宽范围、平滑、稳定的调速，但需要较高的设备成本和运行成本。 高性能要求 对于高性能要求的场合，如高速电机、精密机床等，需要采用更先进的调速方法，如矢量控制、直接转矩控制等。这些方法可以实现高精度、高动态性能的调速，但需要较高的设备成本和维护成本。 各种调速方法的应用范围 他励直流电动机的调速案例 05 工业生产 在工业生产过程中，需要对直流电动机的速度进行精确控制，以满足生产线的各种需求。例如，在造纸、化工和金属加工等行业中，通过调速可以实现对生产线的精细化控制，提高产品质量和生产效率。 交通运输 在交通运输领域，直流电动机的调速技术广泛应用于地铁、轻轨和高铁等轨道交通系统中。通过调速技术，可以实现电车的平稳启动、加速、减速和停车，提高交通工具的安全性和舒适度。 机器人与自动化 在机器人与自动化领域，直流电动机的调速被广泛应用于机器