从直流调速系统的发展过程看机电产品的设计思想

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1、制造中国科技信息2007年第3期CHINASCIENCEANDTECHNOLOGYINFORMATIONFeb.2007从直流调速系统的发展过程看机电产品的设计思想刘广瑞郑州大学机械工程学院450001直流电动机的调速有以下三种途径：（1）汞弧整流器（大容量时）摘要在简单介绍了直流调速的基本原理之后，详（1）改变电枢回路电阻R和闸流管（小容量时）形成的离子拖细回顾了直流调速的发展过程。在认真分析该方法的优点是系统结构简单；动系统。该调速方法克服了旋转变流和总结这个发展过程的基础上，提出了机电缺点是效率低。因此，该方法适于小机组的缺点，但是造价较高、维护麻产品的设计思想，并

2、对创新设计提出了看功率直流电机、开环控制且仅能有级烦、污染环境，现已很少采用。法。关键词调速。一般应用于电动玩具中。（2）晶闸管-电动机系统已成为直流调速；发展过程；设计思想；创新设（2）减弱励磁磁通直流调速系统的主要形式。它的优点计该方法的优点是能够实现平滑调是经济性、可靠性提高，功率放大倍速；缺点是调速范围小而且通常是配数10000以上，可以直接用晶体三极管合调压调速在基速以上作小范围的升来控制。它的缺点是：①可逆运行困速。现已很少单独使用，通常以非独难，需要正反两组可控整流装置；②直流调速系统的发展过程是一个从立控制励磁的方式出现。元器件对过压、过流敏感，易损坏；简

3、单到复杂、从开环到闭环、从单环（3）调节电枢供电电压U③深调速时系统功率因数低，且产生到多环、从单向调速到可逆调速的不这是自动控制直流调速系统的主要谐波电流，引起电网电压波形畸变。断丰富完善的过程。回顾这个过程,从途径。可调的直流电源有以下三种：但以上缺点都可以设法克服。中可以得到关于机电产品设计的有益启①旋转变流机组：用交流电动机1.3直流斩波器和脉宽调制变换器示。和直流发电机组成机组以获得可调的直该方法中，功率开关器件的通、1、直流调速的基本原理流电源。这种方法的优点是可以在允断时间调节控制方式有三种：脉冲宽直流电动机具有良好的起、制动许的转矩范围内四象限运行，缺点是

4、度调制（PWM）、脉冲频率调制、性能，易于在大范围平滑调速，在金设备多、体积大、费用高、效率低、两点式控制。PWM系统的优点有：属切削机床、轧钢机、矿井卷扬机、安装须打地基、运行有噪声、维护不①低速稳定性好、调速范围宽、损耗海洋钻机、高层电梯等需要高性能电方便，50年代广泛使用，今天很少使发热小；②频带宽、快速性好、抗力拖动中得到了广泛应用。用。干扰能力强；③主电路损耗小，效率直流电机的转速表达式:②静止式可控整流器：用静止式高。缺点是：受到器件容量限制，目（1）可控整流器，如晶闸管可控整流器，前只用于中小功率系统。该系统中的式中，U为直流电动机电枢两端以获得可控直流电压

5、。脉宽调制变换器有两种类型：不可逆的电压，I通过电枢的电流，R式电③直流斩波器和脉宽调制变换PWM变换器和可逆PWM变换器。其枢回路的电阻，Φ为励磁磁通，K是器：以恒定直流电源供电，用直流斩中，可逆PWM变换器又有三种类型：e励磁常数。波器和脉宽调制变换器获得可控的平均双极式可逆PWM变换器、单极式可1.1直流电动机的调速原理电压。逆PWM变换器、受限单极式可逆由直流电机的转速表达式(1)可知,1.2静止式可控整流器PWM变换器。-62-2、直流调速的发展过程另外反馈信号中含有交流成分，会给在双闭环调速系统的基础上，在对一些今天已很少使用的直流调速调试和运行带来麻烦。对调

6、速指标要电流环内再加电流变化率内环或电压内方法，下文不再述及。下文述及的是求不高的系统，可以考虑电压负反馈环构成两种三环调速系统。增加了电当今正在使用和不断发展的直流电机的代替转速负反馈。流变化率内环，提高了电流环的响应主流调速方法—晶闸管电动机调速系（3）以电压负反馈加电流补偿控速度，使起动过程的转速和电流更接统。制代替转速负反馈的单闭环直流调速系近理想波形，进一步改善了电机的起2.1开环晶闸管电动机系统统动性能。原理如图1所示。速度指令电位器电压负反馈代替转速负反馈的单闭2.5晶闸管电动机系统的可逆线路发出的指令，经过脉冲触发生成电路环直流调速系统的调速性能不如转速负

7、前面的调速系统均未考虑电机可逆产生晶闸管整流器的调相信号，改变反馈的单闭环直流调速系统的性能，运转问题。考虑可逆问题使晶闸管电直流电机电枢端电压，达到调节电机若采取一些措施，如增加电流正反馈动机系统进一步完善。电动机可逆运速度的目的。优点是结构简单，缺点补偿控制，可以使该系统调速性能接转的实现方法有两种：电枢反接可逆是不能同时满足调速范围和静差率的要近转速负反馈的单闭环直流调速系统的线路和励磁反接可逆线路。其中，电求，机械特性软，调速范围窄。应性能。枢反接可逆线路有如下三种实现方用于静差率要求不高的无级调速场合。2.3转速、电