直流电动机的调速方法

直流电动机与交流异步电动机相比，虽然结构复杂，价格高，维修也不方便，但是在调速性能上有其独特的优点。因为鼠笼式电动机在一般情况下是不能调速的，更不能无级调速，因此，对调速要求高的设备，均采用直流电动机。这是因为直流电动机能无级调速，机械传动机构比较简单。

由直流电动机的转速公式：

　   n=（U-IaRa）/KEΦ

　  可知，Ra、Φ和U中的任意一个值，都可使转速改变，改变电枢电路中外电阻的方法也可进行调速。但其缺点是耗电多，电机机械特性软，调速范围小，且只能进行有级调速，故这种方法目前已较少采用。现常用的对直流电动机调速的方法有调磁法和调压法。

（1）调磁法

　 即改变磁通量Φ。当保持电源电压U为额定值时，调节Rf，改变励磁电流If以改变磁通量，如图13所示。由于

　n=U/KEΦ-Ra/KTKEΦ·T

　 可知磁通Φ减少时，n0升高，转速降△n增大，但后者与Φ2成反比，所以磁通愈小，机械特性曲线愈陡，但仍具有一定硬度，如图14所示。在一定负载下，Φ愈小，则n愈高。由于电动机在额状态运行时，它的磁路已接近饱和，所以通常都是减小磁通（Φ＜Φn），将转速往上调（n＞nn）。

　  快速卷门电机调速的过程是：当电压U保持恒定时，减小磁通Φ。由于机械惯性，转速产立即发生变化，于是反电动势E=KE·Φ·n就减小，Ia随之增加。由于Ia增加的影响超过Φ减小的影响，所以转矩T=KTΦIa也就增加。如果阻转矩Tc未变，则T＞Tc转速n上升。随着n的升高，反电动势E增大，Ia和T也着减小，直到T=Tc时为止。但这时转速已比原来升高了。

必须指出，若快速门电动机在额定状态下运行，则电枢电流Ia为额定值，如果调速时负载转矩仍旧保持不变（为额定值），由于T=KTΦIa，故减小磁通量Φ后Ia必然超过额定值，因此调速后负载转矩必须减小。这种调速方法适用于转矩与转速成反比而输出功率基本不变（恒功率调速）的场合。

这种快速卷门调速方法有3个优点：

（1）调速平滑，可无级调速；

（2）调速经济，控制方便；

（3）机械特性较硬，稳定性较好。

这种调速方法的局限是转速只能升高，即调速后的转速要超过额定转速。因为电机不允许超速太多，因此限制了它的调速范围。在实际工作中，这种方法常作为电压调速的一种补充手段。

（2）调压法

　 即改变电压U。当保持他励电动机的励磁电流If为额定值时，降低电枢电压U，则由

　n=U/KT·Φ-Ra/KE·KT·Φ2·T

　可见，n0变低了，但△n未改变。因此改变U可得出一组平行的机械特性曲线。在一定负载下，U愈低，则n愈低。由于改变电枢电压只能向小于电动机额定电压的方向改变，所以转速将下调(nn)。

　  调速的过程是：当磁通Φ保持不变时，减小电压U由于转速不立即发生变化，反电动势E便暂不变化，于是电流Ia减小，转矩T也减小。如果阻转矩Tc未变，则T＜Tc，转速n下降。随着n的降低，反电动势E减小，Ia和T增大，直到T=Tc时为止。但这时转速已比原来降低了。

　  由于调速时磁通不变，如在一定的额定电流下调速，则电动机的输出转矩便是一定的（恒转矩调速）。

　  这种快速门调速方法有下列优点：

　（1）机械特性较硬，并且电压降低后硬度不变，稳定性较好；

　（2）调速幅度大；

　（3）可均匀调节电枢电压；得到平滑的无级调速。

　这种调速方法的缺点是调压需用专门的设备，投资较高。近年来由于采用了可控硅整流电源对电动机进行调压和调速，使这种方法得到了广泛应用。印刷设备及工业门中直流电动机的调速多采用这种方法。