直流调速技术 教学课件 作者 李国伟第一章.ppt

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1、1.了解直流调速的含义及其应用。2.掌握直流调速的方法及分类。直流调速技术是一门专业课，是前面学习的《模拟电子技术》、《电力电子变流技术》和《电机变压器原理与维修》的后续课程，与《变频技术》《PLC应用技术》等课程有着横向的联系。本门课程在维修电工高级的职业技能鉴定标准（2009年修订）中占有很高的比重。在理论知识考试部分和技能操作考核部分，交直流传动系统装调维修均占25%。其中直流传动系统的装调维修比重约占交直流传动系统装调维修的一半左右。直流调速技术是现代自动控制系统中发展较早的技术之一。交直流调速

2、系统的功能现代自动控制系统从生产机械要求控制的物理量来看，分为调速系统、位置随动系统（伺服系统）、张力控制系统、多电动机同步控制系统等多种类型。调速系统根据驱动电动机类型的不同，主要分为直流调速系统和交流调速系统两大类。现代自动控制系统调速系统直流调速系统交流调速系统位置随动系统（伺服系统）张力控制系统多电机同步控制系统两种调速系统性能的对比表直流调速系统的应用实例a)龙门刨床b)轧钢机c)地铁d)电车一、直流电动机的调速方式定义：对直流电动机进行启动、制动、调速的系统，称为直流调速系统。分类：直流电动

3、机根据励磁方式的不同，可分为他励电动机、并励电动机、串励电动机、复励电动机和永磁电动机。直流电动机从原理上看，具有两个独立的电路：一个是电枢回路，另一个是励磁回路，其等效电路图如图所示。直流电动机电路图当电动机稳定运行起来时，直流电动机各物理量间的基本关系式如下：Te—电磁转矩；TL—摩擦和负载阻力矩；KT—转矩常数；Ke—电动势常数。从上式中可以得出，直流电动机的转速和其他量之间的稳态关系为：要想改变直流电动机的转速n，有以下三种调速方法：调压调速弱磁升速串电阻调速1．调压调速通过调节电枢供电电压，调

4、节电动机的转速n。电枢电压只能在额定电压以下进行调节。三种调速方式的机械特性曲线a)调压调速的机械特性曲线b)弱磁升速的机械特性曲线c)串电阻调速的机械特性曲线2．弱磁升速即通过减弱励磁磁通，提高电动机的转速n。优点：在电流较小的励磁回路中进行调节，其控制方便、能量损耗小、设备简单，并且调速平滑性好。缺点：①机械特性会变软，转速受负载波动影响较大；②最高转速受到电机换向能力和机械强度的限制，调速范围不是很大。3．串电阻调速通过改变电枢回路电阻R，改变电动机的转速n。优点：设备简单，操作方便。缺点：①切换

5、电阻调速属于有级调速，调速平滑性差；②机械特性变软，转速稳定性差；③轻载时调速范围小；④损耗较大，效率较低，经济性差。结论：对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调压调速方式为最好。减弱磁通调速往往只是配合调压方案，在基速（额定转速）以上作小范围的弱磁升速。自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。（1）实验器材直流电动机、固定和可调直流电源、两个可变电阻器，测功机及转速表。直流电动机三种调速方式的实验演示（2）实验步骤1）按图示电路原理图将电路连接好。直流电动机三种调速方式电路图演示电路接线2

6、）通电前检查3）通电实验①调压调速实验演示②弱磁升速实验演示③串电阻调速实验演示④在以上三种调速实验演示时，增加电动机所带负载，观察转速的变化。并比较三种调速方式下，增加相同负载时，转速变化的大小。4）断电操作（3）实验演示结论直流电动机三种调速方式的实验现象及特点比较调速方式调压调速弱磁升速串电阻调速实验操作Ua↑Rf↑Ra↑实验现象n↑n↑n↓增加相同负载时转速的变化转速下降较小转速下降较大转速下降较大调速平滑性无级平滑调速无级平滑调速无级或有级调速机械特性较硬变软变软调速范围调速范围大调速范围小轻

7、载调速范围小二、调压调速用的可控直流电源旋转变流机组（G-M系统）静止式可控整流器（V-M系统）直流斩波器（脉宽调制变换器）1．旋转变流机组（G-M系统）定义：指由交流电动机拖动直流发电机实现变流，由直流发电机给需要调速的直流电动机供电，调节直流发电机的励磁电流并改变其输出电压，从而调节直流电动机的转速。旋转变流机组优点：容易实现电动机的正反转；在停车或改变转向时，可以实现回馈制动。缺点：系统至少需要两台发电机组，还要一台励磁发电机，设备多、体积大、费用高、损耗大、效率低，安装需打地基，运行有噪声，维护

8、不方便。2．静止式可控整流器第一阶段：采用闸流管或汞弧整流器的离子拖动变流装置。第二阶段：用晶闸管整流装置给直流电动机提供可调的直流电压，从而调节直流电动机的转速，这种调速方式称为晶闸管-电动机调速系统（简称V-M系统）。由V-M系统构成的直流调速柜优点：调速范围宽、工作可靠、效率高、经济性好。缺点：（1）晶闸管具有单向导电性，如要实现电动机的正反转运行，需要两套晶闸管变流装置，主电路元器件多、结构较为复杂。（2）晶闸管对过电压、过电流和过