专题四十三 直流电动机的调速（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

专题四十三 直流电动机的调速（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

一、考纲解读

1.能准确识别改变电枢回路电阻、改变电枢端电压、改变励磁回路电阻三种调速方式的核心调节变量。

2.完整对比三种调速方式的核心特性，并能根据电机容量、调速需求，精准匹配适用场景。

3.能针对典型调速故障，快速分析原因。

4.牢记三种调速方式的关键操作逻辑，并能规范表述每种方式的操作要点与注意事项。

二、知识点梳理

一、改变电枢回路电阻调速

对已经出厂的电动机,它的电枢电阻Ra是一定的,但是可以在电枢回路中串联一个可变电阻RR来调速。原理接线图参见图7-40,与电枢回路串联电阻器RST启动原理接线图相同。但有一点要注意,调速变阻器可以作为启动变阻器用,相反,启动变阻器却不能作为调速用。原因是启动变阻器按短时间接通工作设计的,不能长时间通电使用。

根据并励和串励电动机的自然和人工机械特性曲线可知,当负载一定时,在电枢回路串联不同的附加电阻RR能使转速下降,但此法只能分挡将转速调低,是有级调速,如采取滑动变阻器,可实现无级调速。

改变电枢回路电阻调速方法的特点是:

(1)电动机只能得到比自然机械特性更陡的机械特性,即转速只能调低,且为恒转矩调速。

(2)低速时,调速电阻RR上通过较大的电流,使电动机效率降低。

(3)如果负载稍有变动,电动机的转速就会有较大的变化,对于要求恒转速的负载不利。

这种调速方法的优点是设备简单,多用于负载对转速的稳定性要求不高的设备中,如起重机、电车等。

二、改变电枢端电压调速

从电动机的机械特性方程可知,提高或降低电枢的端电压,也可相应地提高或降低直流电动机的转速。采用

这种方式调速时,应注意保持励磁电流不变,变电枢电压。因此需要可变电压的直流电源。近年来,晶闸管整流设备作为可调电压的直流电源已经普遍使用,采用这种方法调速比较方便。改变电枢电压的机械特性曲线如图7-43 所示。

改变电枢端电压调速方法的特点是:

(1)可以平滑调速,且调速范围宽,但构成系统的设备较复杂。

(2)机械特性较硬,转速稳定。

(3)转速只能调低,不能调高,也是恒转矩调速。

三、改变励磁回路电阻调速

从电动机的机械特性方程可知,当U为恒值时,调节励磁电流改变主磁通Φ,也可以调节转速。变磁通调速一般是增大励磁回路电阻,使磁通减小,就使得转速上升。励磁回路串联调速电阻原理图如图7-44所示。

在励磁回路中串联一只调速电阻Rp1,当电枢回路附加电阻Rp2=0时,调节励磁回路电阻Rp1，调节转速,其固有(自然)机械特性如图7-45中直线1所示。调速后的直线2、3比自然机械特性升高,可见转速是上升的。

从转矩 T=C1ΦIa来看，当转矩T不变，其中Φ减小，则电流Ia必然增大,若调速前Ia已达到额定值，则降低Φ后，Ia就超过额定值，这是不允许的。若调速前Ia低于额定值，当Φ减小时Ia增大，转速升高，输入和输出的功率同时增加，机械效率几乎不变。

励磁回路串联电阻调速方法的特点是：

(1)可得到无级平滑调速。

(2)励磁电流小能量消耗少,调速范围大,高速等于3~4倍低速。

(3)调速后的机械特性较硬,转速较稳定,属恒功率调速。

缺点是：只能使转速升高,不能获得低于自然机械特性以下的转速。

如果改变电枢电压和改变励磁回路串联电阻调速法配合使用,可以得到很广的调速范围。在调速性能要求较高的机械设备上多采用这种方法。

三、真题练讲

1.（2021年河北省统一考试）改变励磁回路电阻调速时，若要降低转速，应（ ）

A. 增大励磁回路电阻

B. 减小励磁回路电阻

C. 增大电枢端电压

D. 增大电枢回路电阻

答案：B

解析：减小励磁回路电阻→励磁电流增大→磁通Φ增大；由转速公式可知，Φ增大时，转速降低；A会使转速升高，C、D与该调速方式无关。

2.（2023年山西省统一考试）下列调速方式中，不适用于需要转速稳定的场合的是（ ）

A. 改变电枢回路电阻调速

B. 改变电枢端电压调速

C. 改变励磁回路电阻调速

D. 以上三种均适用

答案：A

解析：改变电枢回路电阻调速时，转速随负载变化明显（转速降落大），稳定性差，不适用于转速稳定的场合；B、C稳定性较好。

3.（2024年河北省统一考试）改变电枢端电压调速的主要应用场景是（ ）

A. 小型电机小范围调速

B. 大容量电机基速以下大范围调速

C. 所有电机基速以上调速

D. 家用小功率电机调速

答案：B

解析：该调速方式损耗小、调速范围大且平滑，适合大容量电机在基速以下实现大范围调速，如机床、轧钢机等设备；A、D适合改变电枢回路电阻调速，C适合改变励磁回路电阻调速。

4.（2021年河北省统一考试）改变励磁回路电阻调速时，若励磁回路开路，会导致（ ）

A. 转速急剧升高

B. 转速急剧降低

C. 电流为0，电机停转

D. 转矩增大