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直流電力拖動調速技術

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直流電力拖動調速技術,簡稱直流調速。是通過改變電氣參數,使直流電動機在不同轉速下運行的技術。

1 直流電力拖動調速技術 -直流電力拖動調速技術

 

2 直流電力拖動調速技術 -正文

  通過改變電氣參數,使直流電動機在不同轉速下運行的技術。簡稱直流調速。
  根據直流電動機的機械特性方程式

直流電力拖動調速技術

式中kEkMRsRcMnn0、ΔnUφ之含義,見電動機機械特性。直流電動機有串電阻調速、調磁調速和調壓調速3種。
  串電阻調速  改變電動機電樞電路外串電阻的調速方法。由直流電動機機械特性方程式可知,電動機的理想空載轉速n0與外串電阻Rc無關,而其負載轉速降ΔnRc成正比變化。所以改變Rc可得到不同斜率的人為機械特性(圖1)。直流電力拖動調速技術在一定的負載轉矩ML)下,改變Rc可使電動機獲得不同的運行速度n1n2n3……。這種調速方法在空載與輕載時調速範圍不大,調速效果不顯著。在低速時,由於電動機的人為機械特性很軟,使拖動電動機運行轉速不易穩定。此外,它還有調速不平滑和低速時能耗大的缺點。
  調磁調速  改變電動機勵磁電流的調速方法。調節電動機勵磁電流,即可改變磁通φ。由於直流電動機的額定磁通是設計在接近磁化曲線的飽和段附近,所以只能從額定值向下減小磁通。磁通φ的減小,使直流電動機的理想空載轉速n0上升,轉速降Δn增大,其調速特性見圖2。直流電力拖動調速技術這種調速方法只能在基速(額定轉速)以上進行調節,故通常與其他調速方法配合使用,藉以擴大電力拖動系統的調速範圍。
  調壓調速  改變電動機電樞電壓的調速方法。由於電動機的理想空載轉速n0與電樞電壓U成正比,而電動機的轉速降Δn與電樞電壓無關,因此改變電樞電壓時的調速特性曲線是互相平行的(圖3),圖中Ux是額定電壓。

直流電力拖動調速技術直流電力拖動調速技術

  這種方法的調速範圍比前述2種方法要大得多,調速的穩定性也相對較高,是目前直流調速的主要方式。
  要進行直流電動機的調壓調速,必須有可調節電壓的直流電源。它可以是專門的直流發電機,也可以採用晶閘管整流裝置,從而構成以下調速系統。
  ①直流發電機-電動機系統:直流電動機由直流發電機供電,直流發電機則由交流電動機恆速拖動運行。調節發電機勵磁電路中的變阻器,可改變發電機輸出電動勢,從而使電動機轉速改變。
  這種系統有原動機、發電機和執行電動機的三重能量變換,因而效率低,設備容量大,佔地面積大,並且雜訊大,目前已逐漸被晶閘管-直流電動機系統所取代。
  ②晶閘管-直流電動機系統:以晶閘管元件組成的可控整流裝置作為可調直流電源,供電給直流電動機。用於直流調速系統的晶閘管整流裝置,主要有單相全控橋式整流裝置、三相半波(又稱三相零式)可控整流裝置和三相全控橋式整流裝置等。在小功率調速系統中,應用單相橋式可控整流裝置;在中、大功率的調速系統中,應用三相或多相可控整流裝置。
  與直流發電機-電動機調速系統相比,晶閘管-直流電動機調速系統具有體積小、成本低、直流電源無旋轉部分、控制功率小和工作可靠等優點,加上這種調速系統的調壓電源是由電力電子器件所組成,放大倍數大,控制方便等,20世紀60年代以來廣泛用於直流調速系統中。但這種系統存在功率因數較低,對交流電網有非正弦波的污染等問題。

 

3 直流電力拖動調速技術 -配圖

 

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