直流电动机的速度控制

本文概述

• 1.电枢电阻控制（变阻器控制）
• 2.磁场通量Ф的变化（磁场通量控制）
• 3.电枢电压控制

下面给出的关系给出了直流电动机的速度

上式显示速度取决于电源电压V, 电枢电路电阻Ra和由励磁电流产生的励磁通量Ф。实际上, 这三个因素的变化用于速度控制。因此, 存在直流电动机速度控制的三种通用方法。

1. 电枢电路中的电阻变化：此方法称为电枢电阻控制或变阻器控制。
2. 磁场通量的变化Ф这种方法称为磁场通量控制。
3. 施加电压的变化。这种方法也称为电枢电压控制。

1.电枢电阻控制（变阻器控制）

图：（a）直流电的速度控制。通过电枢电阻控制并联电动机。 （b）通过电枢电阻控制来控制D.C.系列电动机的速度。

在这种方法中, 将可变串联电阻Re放入电枢电路中。上图（a）显示了并联电动机的连接过程。在这种情况下, 磁场直接跨电源连接, 因此磁通Ф不受Re变化的影响。

图（b）示出了直流串联电动机的电枢电路中的外部电阻Re的连接方法。在这种情况下, 电流以及因此的通量都受到电枢电路电阻变化的影响。

Re中的电压降降低了施加到电枢上的电压, 因此降低了速度。

此方法具有以下缺点：

1. 在外部电阻Re中浪费了大量功率。
2. 控制被限制为使速度低于正常值, 并且通过这种方法无法获得速度的增加。
3. 对于给定的Re值, 减速速度不是恒定的, 而是随电动机负载而变化的。

此方法仅用于小型电动机。

2.磁场通量Ф的变化（磁场通量控制）

由于励磁电流会产生磁通量, 因此, 如果我们控制励磁电流, 则可以控制速度。在并联电动机中, 可以通过在并联励磁绕组上串联一个可变电阻器Rc来控制速度。在电阻下图中, Rc称为并联励磁调节器。

图：（a）通过改变磁场通量来控制直流并联电动机的速度。 （b）与直流电动机系列并联的分流器。

给出分流场电流

任何一种方法都可以改变串联电动机的励磁电流：

• 可变电阻Rd与串联励磁绕组并联连接。并联的电阻称为分流器。主电流的一部分通过Rd分流。
• 第二种方法使用抽头字段控件。

这里, 通过改变励磁匝数来改变安培匝数。该布置用于电力牵引。

图：直流电动机上的分接系列字段

现场控制的优点如下：

• 这是一种简便的方法。
• 并联场中的功率损耗很小, 因为并联场电流Ish非常小。

3.电枢电压控制

我们可以通过改变电枢施加的电压来控制直流电动机的速度。 Ward-Leonard速度控制系统基于此电枢电压控制原理工作。在该系统中, M是要控制其速度的主直流电动机, 而G是单独励磁的直流发电机。发电机G由三相驱动电动机驱动, 该三相驱动电动机可以是感应电动机或异步电动机。交流驱动电机和直流发电机的组合称为电动发电机（M-G）组。

图：Ward-Leonard驱动器

Ward-Leonard驱动器的优点：

1. 该驱动器可在两个方向的大范围内对直流电动机进行平稳的速度控制。
2. 它具有固有的再生制动能力。
3. 通过使用过励磁同步电动机作为直流发电机的驱动器, 可以补偿电厂的无功伏安。因此, 工厂的整体功率因数得以提高。

经典Ward-Leonard系统的缺点：

1. 由于使用了两台额定值与主直流电动机相同的附加机器（M-G组）, 其初始成本很高。
2. 它具有较大的尺寸和重量。
3. 它需要更多的占地面积和昂贵的基础。
4. 需要非常频繁的维护。
5. 由于效率较低, 损耗较高。
6. 其驱动器产生更多的噪音。