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直流電動機的調速方法

直流電動機與交流異步電動機相比，雖然結構複雜，價格高，維修也不方便，但是在調速性能上有其獨特的優點。因為鼠籠式電動機在一般情況下是不能調速的，更不能無級調速，因此，對調速要求高的設備，均采用直流電動機。這是因為直流電動機能無級調速，機械傳動機構比較簡單。

由直流電動機的轉速公式：

　   n=（U-IaRa）/KEΦ

　  可知，Ra、Φ和U中的任意一個值，都可使轉速改變，改變電樞電路中外電阻的方法也可進行調速。但其缺點是耗電多，電機機械特性軟，調速範圍小，且隻能進行有級調速，故這種方法目前已較少采用。現常用的對直流電動機調速的方法有調磁法和調壓法。

（1）調磁法

　 即改變磁通量Φ。當保持電源電壓U為額定值時，調節Rf，改變勵磁電流If以改變磁通量，如圖13所示。由於

　n=U/KEΦ-Ra/KTKEΦ·T

　 可知磁通Φ減少時，n0升高，轉速降△n增大，但後者與Φ2成反比，所以磁通愈小，機械特性曲線愈陡，但仍具有一定硬度，如圖14所示。在一定負載下，Φ愈小，則n愈高。由於電動機在額狀態運行時，它的磁路已接近飽和，所以通常都是減小磁通（Φ＜Φn），將轉速往上調（n＞nn）。

　  快速卷門電機調速的過程是：當電壓U保持恒定時，減小磁通Φ。由於機械慣性，轉速產立即發生變化，於是反電動勢E=KE·Φ·n就減小，Ia隨之增加。由於Ia增加的影響超過Φ減小的影響，所以轉矩T=KTΦIa也就增加。如果阻轉矩Tc未變，則T＞Tc轉速n上升。隨著n的升高，反電動勢E增大，Ia和T也著減小，直到T=Tc時為止。但這時轉速已比原來升高了。

必須指出，若快速門電動機在額定狀態下運行，則電樞電流Ia為額定值，如果調速時負載轉矩仍舊保持不變（為額定值），由於T=KTΦIa，故減小磁通量Φ後Ia必然超過額定值，因此調速後負載轉矩必須減小。這種調速方法適用於轉矩與轉速成反比而輸出功率基本不變（恒功率調速）的場合。

這種快速卷門調速方法有3個優點：

（1）調速平滑，可無級調速；

（2）調速經濟，控製方便；

（3）機械特性較硬，穩定性較好。

這種調速方法的局限是轉速隻能升高，即調速後的轉速要超過額定轉速。因為電機不允許超速太多，因此限製了它的調速範圍。在實際工作中，這種方法常作為電壓調速的一種補充手段。

（2）調壓法

　 即改變電壓U。當保持他勵電動機的勵磁電流If為額定值時，降低電樞電壓U，則由

　n=U/KT·Φ-Ra/KE·KT·Φ2·T

　可見，n0變低了，但△n未改變。因此改變U可得出一組平行的機械特性曲線。在一定負載下，U愈低，則n愈低。由於改變電樞電壓隻能向小於電動機額定電壓的方向改變，所以轉速將下調(nn)。

　  調速的過程是：當磁通Φ保持不變時，減小電壓U由於轉速不立即發生變化，反電動勢E便暫不變化，於是電流Ia減小，轉矩T也減小。如果阻轉矩Tc未變，則T＜Tc，轉速n下降。隨著n的降低，反電動勢E減小，Ia和T增大，直到T=Tc時為止。但這時轉速已比原來降低了。

　  由於調速時磁通不變，如在一定的額定電流下調速，則電動機的輸出轉矩便是一定的（恒轉矩調速）。

　  這種快速門調速方法有下列優點：

　（1）機械特性較硬，並且電壓降低後硬度不變，穩定性較好；

　（2）調速幅度大；

　（3）可均勻調節電樞電壓；得到平滑的無級調速。

　這種調速方法的缺點是調壓需用專門的設備，投資較高。近年來由於采用了可控矽整流電源對電動機進行調壓和調速，使這種方法得到了廣泛應用。印刷設備及工業門中直流電動機的調速多采用這種方法。