调速方法比较

他励直流电动机电枢回路串电阻调速和降低电源电压调速属于恒转矩调速方式。因为Φ＝ΦN不变，在Ia＝IN条件下，电磁转矩T＝CTΦNIN＝TN也不变，稳态时与n无关，所以属于恒转矩调速方式。此时电动机功率为P＝TNn／9.55与转速成正比。

在他励直流电动机弱磁调速方法中，U＝UN，Φ是变化的，保持Ia＝IN不变时，允许输出的转矩T＝CTΦIN。Φ与n有如下关系：

式中，C1＝（UN－INRa）／Ce为比例常数。电磁转矩可表示为

式中，C2＝C1CTIN为常数。

上式表明T与n成反比变化，电动机输出的功率为

可见，弱磁调速时电动机允许输出的功率为常数，与转速无关；允许输出的转矩则与n成反比变化，属恒功率调速方式。

直流电动机的正转和反转是根据电磁转矩T＝CTΦNIN方向决定的。改变电枢电流方向或改变磁通方向，可以改变电磁转矩方向，也就改变了电动机转速方向，即改变了电动机的旋转方向。电枢电流方向或磁通方向同时改变，电磁转矩方向不变，转速方向也不变。

例4－3　一台他励直流电动机的铭牌数据为PN＝22kW，UN＝220V，IN＝115A，nN＝1500r／min。已知Ra＝0.1Ω。该电动机拖动额定负载运行，要求把转速降低到1000r／min，不计电动机的空载转矩T0，试计算：（1）采用电枢串电阻调速时需串入的电阻值；（2）采用降低电源电压调速时需把电源电压降低到多少伏；（3）上述两种情况下拖动系统输入电功率和输出的机械功率；（4）采用弱磁调速Φ＝0.8ΦN时，如果不使电动机超过额定电枢电流，则电动机能输出的最大转矩与功率是多少？

解 1.采用电枢串电阻调速时需串入的电阻值

（4）在人为机械特性上运行时的转速降

（5）

以上计算是应用转速降与电阻成正比的方法。也可以用其他方法，例如将要求的转速直接代入串电阻人为机械特性公式计算，算法如下：

2.降低电源电压的计算

（1）降压后的理想空载转速

（2）降低后的电源电压

也可以将要求的转速直接代入降压人为机械特性公式的方法，计算所需电压U1。

3.降速后系统输出功率与输入功率的计算

（1）输出转矩

（2）输出功率

（3）电枢串电阻调速时系统输入的电功率

（4）降低电源电压调速时系统输入的电功率

4.弱磁调速时的输出转矩与功率

（1）Φ＝0.8ΦN、Ia＝IN时允许输出的转矩

T2＝CTΦIN＝9.55×0.8CeΦNIN＝9.55×0.8×0.139×115＝122N·m

（2）电动机的转速

（3）电动机输出功率

可见，弱磁调速时，若保持Ia＝IN不变，则电动机输出的功率接近恒定。弱磁调速属于恒功率调速。

例4－4　一台他励直流电动机的铭牌数据为PN＝60kW，UN＝220V，IN＝350A，nN＝1000r／min。已知Ra＝0.04Ω。生产机械要求的静差率δ≤20%，调速范围D＝4，最高转速nmax＝1000r／min，试问采用哪种调速方法能满足要求？

解 调速方法如下

由于是向下调速，所以只能采用降低电源电压及电枢串电阻两种调速方法。

3.采用电枢串电阻调速方法

不能满足要求。

4.采用降低电源电压调速方法

（1）额定转速降

（2）最低转速时的理想空载转速

（3）最低转速

（4）调速范围

可以满足要求，应采用降低电源电压调速。