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直流电机调速有哪几种方式

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  直流电机调速,往往说的是他励有刷直流电机调速,根据直流电机的转速方程,转速 n=(电 枢电压 U-电压电流 Ia*内阻 Ra)÷(常数 Ce*气隙磁通Φ),因为电枢的内阻 Ra 非常小,所以电 压电流 Ia*内阻 Ra≈0,这样转速 n=(电枢电压 U)÷(常数 Ce*气隙磁通Φ),只要在气隙磁通Φ 恒定下调整电枢电压 U,就可以调整直流电机的转速 n;或者在电枢电压 U 恒定下调整气隙磁 通Φ,同样可以调整电机的转速 n,前者叫恒转矩调速,后者称之为恒功率调速。 直流电机恒转矩调速方式 恒转矩模式下,要先保持气隙磁通Φ恒定,直流电机的定子和转子磁场是正交状态的,互相没有 影响。要保持Φ恒定,只要保证励磁线圈的电流稳定在一个值就可以了。理论上给一个恒流源来 控制励磁线圈的电流是比较完美的,但是因为电流源不好找,而一般给励磁线圈施加一个稳定的 电压值,也可以近似让励磁电流稳定,进而让气隙磁通Φ恒定。如果是永磁直流电机,用永磁铁 来替代了励磁线圈,磁通是永久恒定的,所以不用操这个心了。 简单的调整电压,并不能满足负载波动比较厉害的场合,所以引进了串级调速系统,通过检 测电机的电流和转速,分别弄出电流环内环和速度环外环了,使用 PID 算法,有效的满足了负 载波动状况下的调速,让直流电机的调速工作特性非常“硬”,也就是最大转矩不会受到转速的 波动而变化,实现了真正的恒扭矩输出。这种调速方式,一直是交流调速系统的模仿对方,比如 变频器矢量控制,就是模仿这种方式而实现的。如果只用电流环内环,还可以直接控制电机输出 一定的扭矩,满足不同的拉伸和卷曲等控制要求。 电枢电压控制,在晶闸管和 IGBT 这些没有被发明前,控制起来也不是容易的事情了,毕竟 功率比较大,早期是通过一台发电机直流发电来控制的,通过调整发电机的磁通就可以控制发电 机的输出电压,进而调整了电枢电压大小的。 在晶闸管可控硅被发明出来以后,通过给可控硅施加交流输入电压,利用移相触发技术控制可控 硅的导通角,就可以把交流电整流成一定脉动的直流电,因为直流电机是大感性负载,脉动直流 电会被大电感缓冲稳定下来。这个直流电的电压是可以调整的,和可控硅的导通角成一定的比例 关系。这种调速技术是非常成熟可靠的,在上个世纪中后期得到了广泛的工业应用。 另外场效应管和 IGBT 之类的器件出现以后,直流电机调速还可以做得更加精密了,可以利用 PWM 斩波技术,让输出的直流电压非常稳定,这样直流电机的转速波动非常小,如果让电机 的转子变长点,转动惯量变小了,外加了位置环进去,还可以实现精确的定位控制,这个就是 所谓的直流伺服系统了。 直流电机恒功率调速方式 就是所谓的弱磁调速,这种调速方式,本质是恒转矩调速方式的一种补充,主要是有些场合, 需要比较宽的调速范围,比如有些龙门床,需要电机加工时候进刀非常慢,扭矩要很高;而退 回来时候扭矩很轻看是要跑非常快,这时候进刀时候用恒转矩调速模式,而退回来时候用弱磁 调速方式,这时候电机的最大功率是不变的。 以上内容由南昌联控自动化设备有限公司提供,本公司是一家从事工厂自动化控制产品销 售、维修、系统成套的专业技术型公司。公司的经营项目主要是交流变频器、伺服驱动器、直流 调速器、可编程控制器(PLC)、控制元器件以及电气自动化成套设备的设计开发、系统集成、 现场调试等。

时间:2020-05-18 10:17