直流電機(jī)的調(diào)速專項(xiàng)課題研究分析

1、直流電機(jī)的調(diào)速直流電機(jī)直流電機(jī)指能將直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能（直流電動(dòng)機(jī)）或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換成直流電能（直流發(fā)電機(jī)）的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。它是能實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的電機(jī)。當(dāng)它作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)是直流電動(dòng)機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；作發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)是直流發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。直流電機(jī)的用途把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔艿碾姍C(jī)是直流發(fā)電機(jī)；反之，把直流能能電機(jī)是直流電動(dòng)機(jī)。在電機(jī)的發(fā)展史上，直流電機(jī)發(fā)明得較早，它的電源是電池。后來才出現(xiàn)了交流電機(jī)。當(dāng)發(fā)明了三相交流電以后，交流電機(jī)得到迅速的發(fā)展。但是，迄今為止，工業(yè)領(lǐng)域里仍有使用直流電動(dòng)機(jī)的，這是由于直流電動(dòng)機(jī)具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)：(1)調(diào)速范圍廣，易于平滑調(diào)速；(2)

2、啟動(dòng)、制動(dòng)和過載轉(zhuǎn)矩大；(3)易于控制，可靠性較高。直流電動(dòng)機(jī)多用于對(duì)調(diào)速要求較高的生產(chǎn)機(jī)械上，如軋鋼機(jī)、電車、電氣鐵道牽引、挖掘機(jī)械、紡織機(jī)械等。直流發(fā)電機(jī)可用來作為直流電動(dòng)機(jī)以及交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁直流電源。直流電機(jī)的主要缺點(diǎn)是換向問題，它限制了直流電機(jī)的極限容量，又增加了維護(hù)的工作縫，為了究服這個(gè)缺點(diǎn)，許多人在研究交藺電動(dòng)機(jī)的調(diào)連，也取得了一定的效果，在某世面遞場(chǎng)合可以代替直流電動(dòng)機(jī)，這是發(fā)展的方向，但好，反過來由于利用了可控硅整就港亞，使宜夜電動(dòng)機(jī)的及用增加了一個(gè)有利因家，目前使用直後電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)合也很多。直流電機(jī)的調(diào)速3.1直流電機(jī)調(diào)速以直流電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的電力拖動(dòng)系統(tǒng)稱為直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)。

3、其中的直流電動(dòng)機(jī)有他勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)三種，最主要的是他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，本章介紹的都是他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電力拖動(dòng)系統(tǒng)。許多生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)行時(shí)，對(duì)拖動(dòng)它的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有不同的要求。例如，車床切削工件時(shí)，精加工用高轉(zhuǎn)速，粗加工用低轉(zhuǎn)速。龍門刨床刨切時(shí)，刀具切入和切出工件用較低速度，中間一段切削用較高速度，而工作臺(tái)返回時(shí)用高速度。這就是說，系統(tǒng)運(yùn)行的速度需要根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械工藝要求而進(jìn)行人為調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速簡(jiǎn)稱為調(diào)速。通過改變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)速比的調(diào)速方法稱為機(jī)械調(diào)速，通過改變電動(dòng)機(jī)參數(shù)而改變系統(tǒng)運(yùn)行轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法稱為電氣調(diào)速。3.1直流電機(jī)的直接啟動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流很大，可以達(dá)到額定電流的10-20倍，由

4、此產(chǎn)生很大的沖擊轉(zhuǎn)矩。適用Simulink 對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)過程建立仿真模型，通過仿真獲得直流電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)電流和電磁轉(zhuǎn)矩的變化過程。直接啟動(dòng)電樞電壓240V，勵(lì)磁電壓240V。直接啟動(dòng)接線圖直流電機(jī)參數(shù)定時(shí)模塊直接啟動(dòng)波形圖轉(zhuǎn)速電流比（y軸為轉(zhuǎn)速）3.2直流電機(jī)電樞串電阻調(diào)速他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，保持電源電壓及磁通為額定值不變，在電樞回路中串入不同電阻時(shí)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于不同的轉(zhuǎn)速。當(dāng)串入的電阻越大時(shí)，電機(jī)運(yùn)行的轉(zhuǎn)速也就越低。通常將電動(dòng)及運(yùn)行于固有機(jī)械特性上的轉(zhuǎn)速稱為基速度。串電阻調(diào)速的方向只能從基速向下調(diào)節(jié)。電樞回路串電阻調(diào)速時(shí)，所串的調(diào)速電阻R，R等通過很大的電樞電流I，會(huì)產(chǎn)

5、生很大的損耗，轉(zhuǎn)速越低，損耗越大。電樞回路串電阻的人為機(jī)械特性，是一組過理想空載點(diǎn)n的直線，串入的調(diào)速電阻越大，機(jī)械特性越軟。在低速運(yùn)行時(shí)，不大的負(fù)載變動(dòng)，就會(huì)引起轉(zhuǎn)速較大的變化，即轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性較差。 由于Ia較大，調(diào)速電阻的容量也較大，體積大，不易做到電阻值連續(xù)調(diào)節(jié)，因而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也不能連續(xù)調(diào)節(jié)，一般最多分為六級(jí)。 盡管電樞串電阻調(diào)速所需設(shè)備簡(jiǎn)單，但由于上述功率損耗大，低速時(shí)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，不能連續(xù)調(diào)速等缺點(diǎn)，只應(yīng)用于調(diào)速性能要求不高的中、小電動(dòng)機(jī)上，大容量電動(dòng)機(jī)不采用 在直接啟動(dòng)的電路基礎(chǔ)之上，進(jìn)行串電阻調(diào)速的仿真，在電路中串接一個(gè)0.125歐姆的電阻后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，符合串電阻調(diào)速的相應(yīng)情

6、況與特點(diǎn)。串電阻調(diào)速電流轉(zhuǎn)速的對(duì)比圖3.2直流電機(jī)降低電源電壓調(diào)速保持他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)磁通為額定值，電樞回路不串電阻，減低電樞電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行于不同的轉(zhuǎn)速，改變電源電壓，電壓越低轉(zhuǎn)速越低，調(diào)速方向從基速向下調(diào)節(jié)。降低電源電壓，電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的硬度不變。低速運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速隨負(fù)載變化的幅度較小，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性較好。當(dāng)電源電壓連續(xù)變化時(shí)，轉(zhuǎn)速也連續(xù)變化，稱為無級(jí)調(diào)速與串電阻調(diào)速(有級(jí)調(diào)速)相比，其速度調(diào)節(jié)要平滑得多，因此，直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)廣泛采用降低電源電壓的調(diào)速方法。在直接啟動(dòng)的基礎(chǔ)之上，將電樞電壓從240V改變?yōu)?00V后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，符合降低電源電壓調(diào)速的相應(yīng)情況與特點(diǎn)。降低電源電壓調(diào)速電流轉(zhuǎn)速的對(duì)比圖3.2直流電機(jī)弱磁調(diào)速保持他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電源電壓不變，電樞回路也不串電阻，在電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩不過分大時(shí)，降低他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的磁通，可以使電動(dòng)機(jī)n轉(zhuǎn)速升高，弱磁調(diào)速是從基速向上調(diào)的方法。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁電流與電樞電流相比要小得多。因此，調(diào)速時(shí)，勵(lì)磁回路所串電阻消耗的功率較小，控制方便。連續(xù)調(diào)節(jié)其電阻值，即可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。弱磁升速中，最高轉(zhuǎn)速受換向能力及其機(jī)械強(qiáng)度限制，一般電機(jī)以不超過1.2n為宜，改變勵(lì)磁回路電壓，改變勵(lì)磁電流進(jìn)而改變磁通大小，可適當(dāng)轉(zhuǎn)速上升，符合弱磁調(diào)速的相應(yīng)情況與特點(diǎn)。弱磁調(diào)速電流轉(zhuǎn)速的對(duì)比圖他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電力拖