直流電機的基本原理是將直流能量轉換為機械能的設備。當載流電樞通過注釋器段連接到電源端時,將電刷放置在永久性或電磁性的南北極內。通過使用這些電磁體,其工作原理取決于弗萊明的左手定則,以確定作用在直流電機電樞導體上的力的方向。
直流電機的速度可以通過改變磁通量,電樞電阻或施加的電壓來改變。存在用于不同直流并聯的不同速度控制方法和串聯方法。直流電機速度控制使電動機能夠適應負載的變化。設計經常是有損的,或者它們只能提供受控參數的粗略增量。
直流電機速度控制
在串聯直流電機中通過三種方式來實現速度調節(jié):助焊劑控制方式,電壓控制和電樞電阻控制。
1、助焊劑控制方式
在助焊劑控制方式中,變阻器與勵磁繞組串聯連接。此組件的目的是增加繞組中的串聯電阻,這將減小磁通量,從而提高電機的速度。電機的速度與磁通量成反比。因此,通過減小通量和速度,反之亦然。為了控制磁通量,將變阻器與勵磁繞組串聯添加會提高速度(N),因為該磁通量會減小。因此,勵磁電流相對較小,因此降低了I2R損耗。
助焊劑控制方式因此,在上述的這種方式中,可以通過減小磁通量來提高速度,因此提出了一種用該方式減小磁通量的方法,而在最大速度下采用了一種方式,因為磁通量的弱化將超出限制,對換向器產生不利影響。
2、電壓調整方式
可變調節(jié)方式通常用于并聯直流電機中。也兩種方式可以實現電壓調節(jié)控制:將并聯磁場連接到固定的勵磁電壓,同時為電樞提供不同的電壓(也稱為多電壓控制)改變提供給電樞的電壓。
在這種方法中,將外部電阻添加到電樞電路中。勵磁繞組直接與電源相連。因此,勵磁電流將保持不變。而且,如果外部電阻變化,通量將保持不變。
根據速度方程,電樞電流與電動機速度成正比。如果外部電阻值增加,則電樞電流減小。因此,速度降低。
3、電樞電阻控制方式
電樞電阻控制基于電機的速度與反電動勢成正比。如果電源電壓和電樞電阻保持恒定值,則電機的速度將與電樞電流成正比。在電樞控制方式中,直流電機的速度與反電動勢(Eb)成正比,并且Eb = V-IaRa。當電源電壓(V)和電樞電阻Ra保持恒定時,轉速與電樞電流(Ia)成正比。如果我們添加與電樞串聯的電阻,則電樞電流(Ia)減小,因此速度降低。
電樞電阻控制方式該電樞電阻控制方式基于以下事實:通過改變所需電壓兩端的電壓??梢愿碾姍C反電動勢(Eb)和電動機速度。上述方式是通過將可變電阻(Rc)與電樞串聯插入來完成的。
電樞電阻控制方式的基本公式N與V-ia(Ra + Rc)成正比,其中Rc是控制器電阻,Ra是電樞電阻。由于控制器電阻中的回電壓,反電動勢降低了。由于N與Eb成正比。
本文主要介紹了直流電機速度控制的三種方式,通過本文可以了解到直流電機的速度可以通過改變磁通量,電樞電阻或施加的電壓來改變。存在用于不同直流并聯的不同速度控制方法和串聯方法。直流電機速度控制,使電動機能夠適應負載的變化。設計經常是有損的,或者它們只能提供受控參數的粗略增量。
能將直流電能轉換稱機械能的電動機就叫做直流電動機,直流電動機的調速性能比較好,所以在電力拖動這方面得到了廣泛的應用。那么直流電動機調速方法有哪幾種呢?下面我們一起來了解一下吧。
直流電動機調速方法一共有3種,分別是:
降低電樞電壓的調速
電樞電路串電阻調速
弱磁調速,基速以上調速
1.降低電樞電壓的調速
電樞回路會有能夠調壓的直流電流,電樞回路和勵磁回路電阻越小越好,電壓降低的轉速下降,其他的不變,運行的轉速保持穩(wěn)定,能夠無級調速。負載的大小影響著調速范圍,負載越大的話調速范圍會越廣,反之一樣。
2.電樞電路串電阻調速
串的電阻越來,機械柔性就會越來越軟,轉速越不穩(wěn)定,低速的時候串會電阻大,并且能量損耗會多,效率貶低。
3.弱磁調速
通過減小勵磁電流來實現轉速上升,特點是理想空載轉速會隨著磁通的減小而上升,機械特性會變軟。
直流電機的轉速計算公式為n=(U-IR)/Kφ
其中U為電樞端電壓
I為電樞電流
R為電樞電路總電阻
φ為每極磁通量
K為電動機結構參數
相對于直流電機,交流電源的頻率,直接影響或決定著電機的轉速;電源頻率與電機極對數,將電機轉速控制在一個非常小或非常大的范圍。工頻電機的轉速范圍很小,空載和負載狀態(tài)下轉速差別不是很大;但變頻電機轉速,可以按照電源的頻率變化區(qū)間,達成大范圍的速度變化。
那么,直流電機的速度又是如何實現的呢?鑒于大家溝通的需求,本文將定性進行描述,不涉及專業(yè)公式推導。
直流電機轉速調整的最常用的方法包括改變勵磁電流、改變電樞電壓和改變電樞電路共三種方法。
第一:降電壓調速。在生活中一些采用干電池的旋轉電機,就是典型的小型直流電機,當電池電量不足時開啟,明顯可以發(fā)現轉速變小的情況,這是一種比較典型的改變電樞電壓的調速方式,即下降電樞電壓調速,電壓下降轉速也下降。
第二種:改變電流。在電樞回路中串入電阻調速,串接電阻越大,機械特性越軟、轉速越不穩(wěn)定;低速時串接電阻大,損耗能量多,功率會變低。調速范圍受負載大小的影響,負載越大調速范圍越廣,輕載狀態(tài)調速范圍較小。
第三種:弱磁調速。即保持電樞電壓為額定值,改變電樞使勵磁電流和磁通減小,電動機轉速升高,機械特性變軟。當轉速升高時,若負載轉矩仍為額定值,電動機功率將大于額定功率,電動機處于過載狀態(tài),電動機將面臨被燒毀的危險;因而,弱磁調速時,電動機轉速升高的同時應降低負載轉矩,按照恒功率調速運行。為防止磁路過飽和,一般直流電動機只能弱磁而不能強磁。