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直流电力拖动调速技术

[拼音]:zhiliu dianli tuodong tiaosu jishu

[外文]:speed control technology of D.C.drive

通过改变电气参数,使直流电动机在不同转速下运行的技术。简称直流调速。

根据直流电动机的机械特性方程式

式中kE、kM、Rs、Rc、M、n、n0、Δn、U、φ之含义,见电动机机械特性。直流电动机有串电阻调速、调磁调速和调压调速3种。

串电阻调速

改变电动机电枢电路外串电阻的调速方法。由直流电动机机械特性方程式可知,电动机的理想空载转速n0与外串电阻Rc无关,而其负载转速降Δn与Rc成正比变化。所以改变Rc可得到不同斜率的人为机械特性(图1)。

在一定的负载转矩ML)下,改变Rc可使电动机获得不同的运行速度n1、n2、n3……。这种调速方法在空载与轻载时调速范围不大,调速效果不显著。在低速时,由于电动机的人为机械特性很软,使拖动电动机运行转速不易稳定。此外,它还有调速不平滑和低速时能耗大的缺点。

调磁调速

改变电动机励磁电流的调速方法。调节电动机励磁电流,即可改变磁通φ。由于直流电动机的额定磁通是设计在接近磁化曲线的饱和段附近,所以只能从额定值向下减小磁通。磁通φ的减小,使直流电动机的理想空载转速n0上升,转速降Δn增大,其调速特性见图2。

这种调速方法只能在基速(额定转速)以上进行调节,故通常与其他调速方法配合使用,借以扩大电力拖动系统的调速范围。

调压调速

改变电动机电枢电压的调速方法。由于电动机的理想空载转速n0与电枢电压U成正比,而电动机的转速降Δn与电枢电压无关,因此改变电枢电压时的调速特性曲线是互相平行的(图3),图中Ux是额定电压。

这种方法的调速范围比前述2种方法要大得多,调速的稳定性也相对较高,是目前直流调速的主要方式。

要进行直流电动机的调压调速,必须有可调节电压的直流电源。它可以是专门的直流发电机,也可以采用晶闸管整流装置,从而构成以下调速系统。

(1)直流发电机-电动机系统:直流电动机由直流发电机供电,直流发电机则由交流电动机恒速拖动运行。调节发电机励磁电路中的变阻器,可改变发电机输出电动势,从而使电动机转速改变。

这种系统有原动机、发电机和执行电动机的三重能量变换,因而效率低,设备容量大,占地面积大,并且噪声大,目前已逐渐被晶闸管-直流电动机系统所取代。

(2)晶闸管-直流电动机系统:以晶闸管元件组成的可控整流装置作为可调直流电源,供电给直流电动机。用于直流调速系统的晶闸管整流装置,主要有单相全控桥式整流装置、三相半波(又称三相零式)可控整流装置和三相全控桥式整流装置等。在小功率调速系统中,应用单相桥式可控整流装置;在中、大功率的调速系统中,应用三相或多相可控整流装置。

与直流发电机-电动机调速系统相比,晶闸管-直流电动机调速系统具有体积小、成本低、直流电源无旋转部分、控制功率小和工作可靠等优点,加上这种调速系统的调压电源是由电力电子器件所组成,放大倍数大,控制方便等,20世纪60年代以来广泛用于直流调速系统中。但这种系统存在功率因数较低,对交流电网有非正弦波的污染等问题。

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