电机拖动之变极调速

问：1、并励电动机的速率特性n＝f（Ia）为什么是略微下降？是否会出现上翘现象？为什么？上翘的速率特性对电动机运行有何影响？2、当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端电压，为什么会引起电动机转速降低？3、当电动机的负载转矩和电枢端电压不变时，减小励磁电流会引起转速的升高，为什么？4、并励电动机在负载运行中，当磁场回路断线时是否一定会出现“飞车”？为什么？答：分析直流并励电机必须考虑“反电动势”。

只要把握住这一点，你的四个问题迎刃而解了。

1。

励磁电流不变，电枢端电压不变，转速下降之后，反电动势减小，电枢电流会变大，电磁转矩变大。

也可以这样分析，负载转矩变大，电机转速下降，反电动势减小，电枢电流变大，电磁转矩变大，电机在比较低的速度下保持恒速运行。

2。

电磁转矩与电枢电流成正比，减小电枢端电压，电枢励磁电流也会下降，电动机在新的转速下保持恒速运行。

3。

转速不变时，反电动势与励磁电流成正比，减小励磁电流，反电动势会减小，电枢电流变大，电动机会加速，直到比较高的转速，保持恒速运行。

4。

不一定，如果励磁回路断线，电磁转矩立即减小，如果电机在负载运行，因为没有足够的电磁转矩，电机会停转，电枢电流立即上升，超过额定值，长时间之后电枢绕组烧坏。

空载运行时，因为铁芯剩磁的存在，电枢会转动，但是因为磁场弱，反电动势太小，所以转速会一直上升，电枢高速运行，导致“飞车”事故。

1.并励电动机的速率特性为什么是略微下降？是否会出现上翘现象？为什么？上翘的速率特性对电动机的运行有何影响2..当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端压，为什么会硬起电动机转速降低？3..当电动机的负载转矩和电枢端电压不变时，减小励磁电流会引起转速的升高，为什么？4.并励电动机在负载运行中，当磁场回路断线时是否一定会出现“飞速”，为什么问题补充：分析一下在改变电枢电压的调速和和改变励磁电流的调速电枢电流的变化规律以及比较两种调速方法的优缺点1、由于负载、阻尼的阻碍影响，曲线肯定是下降的；上翘的那是对串励电机才是；上翘的曲线（串励）适用于电钻类设备；2、直流电动机转速公式中，N与电枢电压成正比、与磁通量成反比，所以降低电压转速下降（直流电动机调速的最普遍方法就是调压）；3、道理同上，转速与磁通量成反比；4、理论上是，但由于负载、阻尼的存在，实际上不一定飞车，最多的可能是堵转。

三相电机七种调速方式一、变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：具有较硬的机械特性，稳定性良好；无转差损耗，效率高；接线简单、控制方便、价格低；有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。

本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。

二、变频调速方法变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。

变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流－直流－交流变频器和交流－交流变频器两大类，目前国内大都使用交－直－交变频器。

其特点：效率高，调速过程中没有附加损耗；应用范围广，可用于笼型异步电动机；调速范围大，特性硬，精度高；技术复杂，造价高，维护检修困难。

本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。

三、串级调速方法串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。

大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。

根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速，其特点为：可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速70－90的生产机械上；调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产；晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。

本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。

四、绕线式电动机转子串电阻调速方法绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。

串入的电阻越大，电动机的转速越低。

此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。

交流与直流电机调速方法分类原理优缺点应用三相交流电机调速有哪些方法1 变极调速。

2变频调速。

3变转差率调速.。

三相交流电机有很多种。

1。

普通三相鼠笼式。

这种电机只能通过变频器改变电源频率和电压调速（F/U)。

2.三相绕线式电机，可以通过改变串接在转子线圈上的电阻改变电机的机械特性达到调速的目的。

这种方式常用在吊车上。

长时间工作大功率的绕线式电机调速不用电阻串接,因为电阻会消耗大量的电能。

通常是串可控硅，通过控制可控硅的导通角控制电流。

相当于改变回路中的电阻达到同上效果。

转子的电能经可控硅组整流后，再逆变送回电网。

这种方式称为串级调速。

配上好的调速控制柜，据说可以和直流电机调速相比美。

3.多极电机.这种电机有一组或多组绕组.通过改变接在接线合中的绕组引线接法，改变电机极数调速.最常见的4/2极电机用(角/双Y）接。

4.三相整流子电机。

这是一种很老式的调速电机，现在很用了。

这种电机结构复杂,它的转子和直流电机转子差不多，也有换向器，和电刷.通过机械机构改变电刷相对位置，改变转子组绕组的电动势改变电流而调速。

这种电机用的是三相流电，但是，严格上来说，其实它是直流机.原理是有点象串砺直流机。

5.滑差调速器。

这种方式其实不是改变电机转速。

而是改变和是电机轴相连的滑差离合器的离合度，改变离合器输出轴的转速来调速的.还有如,硅油离合器，磁粉离合器，等等，一此离合机械装置和三相电机配套，用来调速的方式。

严格上来说不算是三相电机的调还方式.但是很多教材常常把它们算作调速方式和一种。

直流电机的调速方法一是调节电枢电压，二是调节励磁电流,而常见的微型直流电机，其磁场都是固定的，不可调的永磁体，所以只好调节电枢电压，要说有那几种调节电枢电压方法，常用的一是可控硅调压法,再就是脉宽调制法(PWM)。

PWM的H型属于调压调速。

PWM的H桥只能实现大功率调速。

国内的超大功率调速还要依靠可控硅实现可控整流来实现直流电机的调压调速。

直流电机部分一．填空题1.直流电机电枢绕组元件流过的电流是___________电流,流过正负电刷的电流是_________电流，直流发电机中电枢绕组产生的电磁转矩是_____ __性质的转矩,直流电动机电枢绕组电势的方向与电枢电流的方向__________。

2.直流电机的____________损耗等于___________损耗时效率最高。

3.他励直流发电机的外特性下降的原因有___________和__________，与之相比并励直流发电机的外特性，并励直流发电机电压变化率他励直流发电机。

4.并励直流发电机自励建压的条件有三个,它们是____ ___,________ __和_____________。

5. 一台并励直流电机Ea＞U时运行于_____ ____状态，此时电机I、Ia和If 之间的关系_____________， Ea＜U时运行在_____ ___状态，电机I、Ia和I之间的关系_____________。

f6. 直流电机空载时气隙磁密分布波形为___________波,电枢磁势分布的波形为___________波,电枢磁场空间分布波形为____________波。

7. 直流电机的电枢反应是，电刷放在几何中性线上，磁路处于饱和状态时,电枢反应的影响为(1)_________ _(2)__________。

8.按负载转矩的大小随转速变化的规律分类,负载可以分为_________,__________和________三类；位能性负载的机械特性位于____ _象限,反抗性负载的机械特性位于_________象限。

9.他励直流电动机恒转矩调速的方法有___________________,恒功率调速方法有________________。

10.他励直流电动机的励磁和负载转矩不变时,如降低电枢电压,则稳定后电枢电流将_________,电磁转矩将_________,转速将__________。

电工培训题库第五章电机拖动与变频器编写：王松一、填空1.机电传动系统的发展经历了（成组拖动）、（单电动机拖动）和（多电动机拖动）三个阶段。

2.生产机械的机械特性指电动机轴上的（负载转矩）和（转速）之间的函数关系。

3.直流电动机的结构包括 (定子) 和 ( 转子) 两部分。

4.直流发电机按励磁方法来分类，分为 (他励 ) 、(并励)、(串励)和(复励) 四种。

5.直流发电机的重要运行特性是 (空载特性) 和 ( 外特性) 。

6.直流他励电动机的制动状态分为 ( 反馈制动 ) 、(反接制动)和 ( 能耗制动) 三种形式。

7.直流他励电动机的反接制动分为(电源反接制动)和( 倒拉反接制动)两种。

8.直流电动机的启动方法有(降压启动)和( 电枢电路外串启动电阻) 。

9.要有效地缩短过渡过程的时间，应设法( 减少GD)2和 ( 加大动态转矩T d ) 。

10.常用的交流电动机有(三相异步电动机) 和( 同步电动机) 。

11.三相鼠笼式异步电动机的启动方式有(全压启动)和( 降压启动) 。

12.三相鼠笼式异步电动机常用的调速方式(变极调速)和(变频调速) 。

13.直流电动机常用的调速方法有(改变电枢电路外串电阻)、 ( 改变电枢电压)和(改变主磁通)。

14.电气控制系统中常设的保护环节是（短路保护）、（过电流保护）、长期过载保护、零电压与欠电压保护和弱励磁保护。

15.晶闸管的导通条件是（阳极加正向电压）与（控制极加正向电压）。

16.晶闸管由导通转变为阻断的条件是（阳极电压降到零或向），阻断后它所承受的电压大小决定于（电源电压）。

17.我国规定的标准短时工作制运行时间是（10min）、（30min）、60min及90min。

18.我国对专顶供重复短时工作制的标准暂载率为（ 15%）、（25%）、40%及60%。

19.交流异步电动机常用的调速方法有（调压）、（改变极对数）、（变频）。

20.异步电动机，现运行在正向电动状态，现采用电源反接制动停车，则应把电动机三相电源的（相序）改变，当转速接近零时，应（将电源切断）。

变极对数调速方法原理
 三相异步电动机转速公式为：n=60f/p(1-s) 从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可达到改变转速的目的。

从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转两种。

在生产机械中广泛使用不改变同步转速的调速方法有绕线式电动机的转子串电阻调速、斩波调速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力偶合器、油膜离合器等调速。

改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机，改变定子电压、频率的变频调速有能无换向电动机调速等。

 一、变极调速概述
 变级调速其实是变级多速电动机又称双速电动机、三速电动机、四速电动机。

标示为YD/YZD/YDT系列电机是靠转换电动机接线方式来调整转速的，引出线有可能6根、9根、12根。

 这种电机在高速切换为低速时，必须在切断电源的同时，断开2Y接线的中性点，以避免在低速绕组接通时引起电源短路。

在高速切换低速的过程中，必须待电动机停转后，才能接通多速绕组电源，以减少对电动机及负载冲击。

转速切换要注意电动机转向。

《电机拖动与变频调速》复习题一.单项选择题1.他励直流电动机的人为特性与固有特性相比，其理想空载转速和斜率均发生了变化，那么这条人为特性一定是（）A.串电阻的人为特性B.降压的人为特性C.弱磁的人为特性D.A和C2.直流电动机采用降低电压的方法起动，其目的是（）A.为了使起动过程平稳B.为了减小起动电流C.为了减小起动转矩D.为了增大起动转矩3.当电动机处于制动状态时，（）A.电磁转矩为零B．Ｔm 与n方向相同C.T m与n方向相反D.n=04.直流发电机主磁极磁通产生感应电动势存在与（）中Ａ.电枢绕组Ｂ.励磁绕组C.电刷中D.电枢绕组和励磁绕组5.如果并励直流发电机的转速上升20%，则空载时发电机的端电压U 升高（）A.20%B.大于20%C.小于20%D.10%6.当电动机处于制动状态时，（）A.电磁转矩为零B．Ｔ与n方向相同C.T 与n方向相反D.n=07.电力拖动系统运动方程式中的GD反映了（）A.旋转体的功率B.机械惯性，是一个整体的物理量C.重量与直径的平方，没有物理意义D.系统储能，不是一个整体物理量8.三相绕线转子异步电动机拖动起重机，提升时电动机运行与电动状态，当转子回路串接三相电阻下放重物时，电动机的运行状态是（）A.能耗制动运行B.反向回馈制动运行C.倒拉反转运行D.正常串电阻运行9.三相异步电动机的调速发展方向是（）A.变转差率调速B.变频调速C.变极调速D.电磁调速10.一台直流发电机由额定运行状态转速下降为原来的50%，而励磁电流和电枢电流保持不变，则（）A.电枢电势下降50％B.电磁转矩下降50%C.电枢电势和电磁转矩都下降50%D.端电压下降50%11.一台四级直流电机电枢绕组为单叠绕组，其并联支路数和电枢电流分别为（）A.并联支路数为4，电枢电流等于每条支路电流B.并联支路数为4，电枢电流等于各支路电流之和C.并联支路数为2，电枢电流等于每条支路电流D.并联支路数为2，电枢电流等于各支路电流之和12.他励直流电动机拖动恒转距负载进行串电阻调速，设调速前后的电枢电流分别为I1，I2那么（）A.I1 1/I2B.I1>I2C.I1<I2D.I1=I213.三相异步电动机的空载电流比同容量变压器大的原因是（）A.异步电动机是旋转的B.异步电动机的损耗大C.异步电动机有气隙D.异步电动机有漏抗14.变频调速过程中，为了保持磁通恒定，必须保持（）A.输出电压U不变B.频率f不变C.U/F不变D.Ｕ·f不变15.变频器的基本频率是指输出电压达到（）值时输出的频率值A.UNB.UN/2C.UN/3D.UN/416.三相异步电动机的定子绕组方式不正确的是（）A.双层链式B.双层叠绕组式C.单层交叉式D.单层同心式17.电力拖动系统运动方程式中的GD反映了（）A.旋转体的功率B.机械惯性，是一个整体的物理量C.重量与直径的平方，没有物理意义D.系统储能，不是一个整体物理量18.三相异步电动机的调速发展方向是（）A.变转差率调速B.变频调速C.变极调速D.电磁调速19.他励直流电动机拖动恒转距负载进行串电阻调速，设调速前后的电枢电流分别为I1，I2那么（）A.I1&1/I2B.I1>I2C.I1<I2D.I1=I220.下列四种情况，（）不会造成电源接通后电动机不起动A.定子绕组断线B.转子绕组断线C.电源电压过高D.负载重或传动卡住21.异步电动机等效电路中的电阻（1-s/s*r2）上消耗的功率为（）A.转子铜损耗B.总机械功率C.电磁功率D.轴端输出的机械功率22.当直流电动机定子与电枢之间的空气隙增大时，直流电机的（）A.磁阻减少B.磁阻增大C.磁阻不变D.电流减少，转矩增大23.某直流电机2P=4，S=K=Z=17，那么它的合成节距Y=（）A.4B.2C.6D.824.一台单相变压器，如果它的变压比为20，当它正常工作时，副边电流为100A，那么它的原边绕组中的电流应为（）安A.5B.0.2C.50D.2.525.改变三相异步电动机转向的方法是（）A.改变电源频率B.改变电源电压C.改变定子绕组中电流的相序D.改变电机的工作方式二.判断题1.一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变（×）2.直流电动机串多级电阻起动，起动过程中，每切除一级启动电阻时电枢电流都将突变（√）3.一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变（×）4.使用电压互感器时其二次侧不允许短路，使用电流互感器时其二次侧不允许开路（√）5.改变电流相序，可以改变三相旋转磁动势的转向（√）6.直流电动机的电磁转矩是驱动性质的，因此稳定运行时，大的电磁转矩对应的转速就高。

到改变换向的作用。

（）2、2.2KW的三相异步电动机允许直接起动。

（）3、转子绕组串接频敏变阻器，起动过程中频敏变阻器的阻值是由大变小的。

（）4、电动机的额定功率，既表示输入功率也表示输出功率。

（）5、三相异步电动机定子串联电阻降压起动的目的是提高功率因数。

（）6、直流电机的电枢铁芯由于在直流状态下工作，通过的磁通是不变的，因此可以用整块导磁材料制造，不必用硅钢片叠成。

（）7、异步电动机的转子旋转速度总是小于旋转磁场的速度。

( )8、直流电机的电刷因磨损而需要更换时，应选用与原电刷相同的电。

（）9、单相电机一般需借用电容分相方能起动。

起动后电容可要可不要。

（）10、异步是指转子转速与磁场转速存在差异。

（）11、三相交流电机在缺相后仍可继续运行。

（）12、电动机稳定运行时，其电磁转矩与负载转矩基本相等。

（）13、直流电动机反接制动时，当电动机转速接近于零时，就应立即切断电源，防止电动机过载。

（）14、直流电机的电刷因磨损而需要更换时，应选用与原电刷相同的电刷。

（）15、伺服电机的工作原理和结构类似单相电机。

不同处在于是否有“自转”。

（）三、选择题（将正确答案的序号填在括号中）（每小题1分，共30分）1、直流电机U=220V. Ea=240V, 则此直流电机为（）。

A、电动机状态B、发电机状态2、三相异步电动机的气隙圆周上形成的磁场为，直流电动机气隙磁场为，单绕组异步电动机内部气隙磁场为。

A、恒定磁场、脉振磁场、旋转磁场；B、旋转磁场、恒定磁场、旋转磁场；C、旋转磁场、恒定磁场、脉振磁场；3、不能轻载、空载运行的直流电机是（）A、他励B、并励C、串励D、复励4、三相异步电动机在电动状态稳定运行时的转差率S的范围是。

A 0<S<SmB S N<S<1C S>1D Sm<S<15、采用星—三角降压起动的电动机，正常工作时定子绕组接成（）。

A、三角形B、星形C、星形或三角形D、定子绕组中间带抽头6、直流电动机中，电动势的方向与电枢电流方向；直流发电机中，电动势的方向与电枢电流方向。

直流电动机调速系统设计直流电动机直流电机是生产和使用直流电能的机电能量转换机械;直流电动机是将直流电能转换为机械能的旋转机械;它与交流电动机如三相异步电动机相比,虽然因结构比较复杂、生产成本较高、故障较多等,目前已不如交流电动机应用普遍,但由于它具有优良的调速性能和较大的启动转矩,得到广泛应用;本节仅就直流电动机的结构与工作原理、直流电动机的分类及在印刷设备中的应用、直流电动机的启动与调速做一简单介绍;下图为直流电动机的结构原理图,图中的N和S是一对固定不动的磁极,用以产生所需要的磁场;容量较大一些的电机,磁场都是由直流励磁电流通过绕在磁极铁心上的励磁绕组产生;为了清晰,图中只画出了磁极的铁心,没有画出励磁绕组;在N极和S极之间有一个可以绕轴旋转的绕组;直流电机这部分称为电枢,而实际电机的电枢绕组嵌在铁心槽内,电枢绕组的电流称为电枢电流;线圈两端分别与两个彼此绝缘而且与线圈同轴旋转的铜片连接,铜片上有各压着一个固定不动的电刷;在直流电动机中,为了产生方向始终如一的电磁转矩,外部电路中的直流电流必须改变成电机内部的交流电流,这一过程称为电流的换向;换向的铜片称为换向片;互相绝缘的换向片组合的总体称为换向器;图1：直流电动机原理图一、直流电动机的结构与工作原理直流电动机的结构直流电动机主要由磁极、电枢、换向器三部分组成;1磁极;磁极是电动机中产生磁场的装置,如图2所示;它分成极心1和极掌2两部分;极心上放置励磁绕组3,极掌的作用是使电动机空气隙中磁感应强度的分布最为合适,并用来挡住励磁绕组；磁极是用钢片叠成的,固定在机座4即电机外壳上,机座也是磁路的一部分;机座常用铸钢制成;图2直流电动机的磁极及磁路1-极心 2-极掌 3-励磁绕组 4-机座2电枢;电枢是电动机中产生感应电动势的部分;直流电动机的电枢是旋转的,电枢铁心呈圆柱状,由硅钢片组成,表面冲有槽,槽中放有电枢绕组;3换向器整流子;换向器是直流电动机的一种特殊装置,其外形如图3所示,主要由许多换向片组成,每两个相邻的换向片中间是绝缘片;在换向器的表面用弹簧压着固定的电刷,使转动的电枢绕组得以同外电路联结;换向器是直流电动机的结构特征,易于识别;图3：换向器1—换向片 2—连接部分图4 直流电机装配结构图图5 直流电机纵向剖视图1—换向器 2—电刷装置 3—机座 4—主磁极 5—换向极6—端盖 7—风扇 8—电枢绕组 9—电枢铁心直流电动机的工作原理U + -ABNSII FFCabd图6 直流电动机原理图图6是直流电动机的示意图;若在A、B之间外加一个直流电压,A接电源正极,B接负极,则线圈中有电流流过;当线圈处于图5所示位置时,有效边ab在N 极下,cd在s极上,两边中的电流方向为a→b,c→d;由安培定律可知,ab边和cd 边所受的电磁力为：F=BIL式中,I为导线中的电流,单位为安A;根据左手定则知,两个F的方向相反,如图6所示,形成电磁转矩,驱使线圈逆时针方向旋转;当线圈转过180°时,cd边处于N极下,ab边处于S极上;由于换向器的作用,使两有效边中电流的方向与原来相反,变为d→c、b→a,这就使得两极面下的有效边中电流的方向保持不变,因而其受力方向、电磁转矩方向都不变;由此可见,正是由于直流电动机采用了换向器结构,使电枢线圈中受到的电磁转矩保持不变,在这个电磁转矩作用下使电枢按逆时针方向旋转;这时电动机可作为原动机带动生产机械旋转,即由电动机向机械负载输出机械功率;在直流电动机中,除了必须给电枢绕组外接直流电源外,还要给励磁绕组通以直流电流用以建立磁场;电枢绕组和励磁绕组可以用两个电源单独供电,也可以由一个公共电源供电;按励磁方式的不同,直流电动机可以分为他励、并励、串励和复励等形式;由于励磁方式不同,它们的特性也不用;他励电动机的励磁绕组和电枢绕组分别由两个电源供电,如图7所示;他励电动机由于采用单独的励磁电源,设备较复杂;但这种电动机调速范围很宽,多用于主机拖动中;图7 他励电动机二、 他励直流电动机的调速与交流电动机相比,直流电动机具有较好的调速性能,它能在宽广的范围内平滑而经济的调速,因此多用于调速要求较高的场合;根据直流电动机调速公式n=ψ+-Ce Rpa Ra Ia U )(可见,当电枢电流不变时即负载不变,只要在电枢电压U 、电枢电路附加电阻和每极磁通ф三个参数中,任意改变一个,都能引起转速的变化;因此,他励直流电动机可以有三种调速方法;为了评价各种调速方法的优缺点,对对调速方法提出了一定的技术经济指标,通常称为调速指标;下面下面对调速指标做一简要说明;调速指标1调速范围调速范围是只指电动机在额定负载下调素时,其最高转速与最低转速之比,用D 表示,即 D=m in m axn n不同的生产机械对对调速范围的要求不同,如车床D=20~100,龙门刨床D=10~40,扎钢机D=~3等;电动机最高转速nmax 受电动机的换向及机械强度限制,最低转速相对稳定即静差率要求的限制;2静差率调速的相对稳定性静差率或转速变化率是指电动机在一条机械特性上额定负载时的转速降落△n 与该机械特性的理想空载转速n0之比,用表示,即σ=0n n∆=00n n n -式中,n 为额定负载转矩Tem=TL 时的转速图8从上式可以看出,在△n相同时,机械特性越“硬”,额定负载时转速降越小,静差率σ越小,转速的相对稳定性越好,负载波动时,转速变化也越小;图3-1中机械特性1比机械特性2“硬”;静差率除了与机械特性硬度有关外,还与理想空载转速n0成反比;对于同样“硬度”的特性,如图3-2中特性1和特性3,虽然转速将相同,但其静差率却不同;为了保证转速的相对稳定性,常要求静差率应不大于某一允许值允许值;图9调速范围D与静差率σ两项性能指标是相互制约的,当采用同一种方法调速时,静差率要求较低时,则可以得到较低的调速范围；反之,静差率要求较高时,则调速范围小;如果静差率要求一定时,采用不同的调速方法,其调速范围不同,如果改变电枢电压调速比电枢串电阻调速的调速范围大;调速范围与静差率是相互制约的,因此需要调速生产机械,必须同时给出静差率与调速范围这两项指标,以便选择适当的调速方法;3调速的平滑性调速的平滑性是指相邻两级转速的接近程度,用平滑系数ψ表示,即Ψ=1 i inn平滑系数Ψ越接近1,说明调速的平滑性越好;如果转速连续可调,其级数趋于无穷多,称为无级调速,Ψ=1,其平滑性最好；调速不连续,级数有限,称为有级调速;4调速的经济性经济性包含两方面的内容,一是指调速所需的设备和调速过程中的能量损耗,另一方面是指电动机调速时能否得到充分的利用;一台电动机当采用不同的调速方法时,电动机容许输出的功率和转矩随转速变化的规律是不同的,但电动机实际输出的功率和转矩是有负载需要所决定的,而不同的负载,其所需要的功率和转矩随转速的变化的规律也是不同的,因此在选择调速方法时,既要满足伏在要求,又要尽可能是电动机得到充分利用;经分析可知,电枢回路串电阻调速以及降低电枢电压调速适用于恒转矩负载的调速,而若此调速适用于恒功率负载的调速;电枢串电阻调速他励直流电动机拖动负载运行时,保持电源电压及励磁电流为额定值不变,在电枢回路中串入不同阻值的电阻,电动机将运行于不同的转速,如图3—3所示,图中的负载为恒转矩负载;从图10可以看到,当电枢回路串入电阻R时,电动机的机械特性的斜率将增大,电动机和负载的机械特性的交点将下移,即电动机稳定运行转速降低;nnT L T em a +R 1图10电枢串电阻调速机械特性如图10中传入的电阻2R >1R ,交点2A 的转速2n 低于交点1A 的转速1n ,它们都比原来没有外串电阻的交点A 的转速n 低;电枢回路串电阻调速方法的优点是设备简单,调节方便,缺点是调速范围小,电枢回路串入电阻后电动机的机械特性变“软”,使负载变动时电动机产生较大的转速变化,即转速稳定性差,而且调速效率较低改变电枢电源电压调速他励直流电动机的电枢回路不串接电阻,由一可调节的直流电源向电枢供电,最高电压不应超过额定电压;励磁绕组由另一电源供电,一般包保持励磁磁通为额定值;电枢电压不同时,电动机拖动负载将运行于不同的转速上从图11中可以看出,当电枢电源电压为额定值时,电动机和负载的机械特性的交点为A,转速为n ；电压降到1U 后,交点为1A ,转速为`1n ；电压为2U ,交点为2A ,转速为2n ；电压为3U ,交点为3A ,转速为3n ；电枢电源电压越低,转速也越低;同样,改变点数电源电压调速方法的范围也只能在额定转速与零转速之间调节;改变电枢电源电压调速时,电动机机械特性的“硬度”不变,因此,集市电动机在低速运行时,转速随附在变动而变化的幅度较小,即转速稳定性好;当电枢电源电压连续调节时,转速变化也是连续的,所以这种调速称为无级调速;n0nn nU1U23U NT L T em 图11改变电枢电源电压调速方法的有电视调速的平滑性好,即可实现无级调速,调速效率高,转速稳定性好,缺点是所需的可调电源设备投资较高;这种调速方法在直流电力拖动系统中被广泛使用;弱磁调速励直流电机电枢电流电压不变,电枢回路也不串接电阻,在电动机拖动负载转矩不很大小于额定转矩时,减少直流电动机的励磁磁通,可使电动机的转速提高;他励直流电动机带恒转矩负载时弱磁调速,如图12所示;从图12中可以看出,当励磁磁通为额定值ΦN时,电动机和负载的机械特性的交点为A,转速为n:励磁磁通减少为Φ2时,理想空载转速增大,同时机械特性斜率也变大,交点为A1,转速为n1;励磁电流减少为Φ1,交点为A2,转速为n2;弱磁调速的范围是在额定转速与电动机的所允许最高转速之间进行调节,至于电动机所允许最高转速值是受换向与机械强度所限制,一般约为1.2m左右,特殊设计的调速电动机,可达3 nN或更高;弱磁调速的优点是设备简单,调节方便,运行效率也较高,适用于恒功率负载,缺点是励磁过弱时,机械特性的斜率大,转速稳定性差,拖动恒转矩负载时,可能会使电枢电流过大;在实际的电力拖动系统中可以将几种调速方法结合起来,这样,可以得到较宽的调速范围,电动机可以在调速范围之内任何转速上运行,而且调速时的损耗较小,运行效率较高,能很好的满足各种生产机械对调速的要求;n o2n o1n oT L T em图12弱磁调速机械特性三、课程设计内容第四章课程设计内容一台他励直流电动机,参数如下：P N=6KWU aN=200VI aN=42An N=1500r/minR L=Ω1. 用其拖动通风机负载运行,若采用电枢串电阻调速时,要使转速降至200r/min,试设计电枢电路中的调速电阻;2. 用其拖动恒转矩负载运行,负载转矩等于电动机的额定转矩,采用改变电枢电压调速时,要使转速降至1000r/min,试设计电枢电压值;3. 用其拖动恒功率负载运行,采用改变励磁电流调速,要使转速增至1800r/min,试设计CeΦ的值;内容解析：1.采用电枢串电阻调速：电动机的电枢电阻Ra=U aN - P N I aN/ I aN =200-6000/42/42Ω=Ω在额定状态运行时E= U aN -R a I aN =×42V=CeΦ=E/ n N =1500=C TΦ=60CeΦ/2π=60/2××=T N=60 P N /2πn N =60/2××6000/=. m由于通风机负载的转矩与转速的平方成反比,故n=1200r/min时的转矩为T=n/ n N2T N=1200/1500 2×n0= U aN/ CeΦ=200/min=2100r/min∆n= n0-n=2100-1500r/min =600r/min由于∆n= Ra +RrT/ C T CeΦ2由此求得Rr=∆n CT CeΦ2/T- Ra =600××采用电枢电压调速：由上题求得：Ra=ΩCeΦ=C TΦ=T N =电枢电压减小后∆n=Ra T N / C T CeΦ2=××r/min=minn0=n+∆n=1000+r/min=min由此求得Ua= CeΦn0=×=3.采用改变励磁电流调速由上求得R a=ΩT N=由于恒功率负载的转矩与转速成正比关系,故忽略空载转矩时,调速后的电磁转矩为T= n N T N /n=1500×= 1800=200/ CeΦ×C T CeΦ2得CeΦ=或结论三种调速方法各有优缺点,改变电枢电阻调速的缺点较多,所以只适用于调速范围不大,调速时间不长的小容量电动机中；改变电枢电压调速是一种性能优越的调速方法,被广泛应用于对调速性能要求较高的电力拖动系统中；改变励磁电流调速通常与改变电枢电压同时应用于对调速要求很高的电力拖动系统中,来扩大调速范围和实现双向调速;对容量较大的直流电动机,通常采用降电压起动;即由单独的可调压直流电源对电机电枢供电,控制电源电压既可使电机平滑起动,又能实现调速;此种方法电源设备比较复杂;本设计采用增加电枢电阻启动非常简单,设备轻便,广泛应用于各种中小型直流电动机中;设计体会经过一周的奋战,课程设计完成了,在没有做课程设计之前觉得课程设计只是对这个学科所学知识的总结,但通过这次课程设计发现自己的看法片面;课程设计不仅是对所学知识的一种检验,而且也是对自己能力的提高;通过课程设计,让我更加明白学习是一个长期的积累过程,经后的工作、生活中应该不段的学习,努力提高知识和综合能力;设计过程中,我查阅了大量的有关资料,并与同学交流,学到了不少知识,也经历了不少艰辛,但收获还是很多的;在设计中培养了我独立工作的能力,树立了对自己工作能力的信心;让我充分体会到在创造过程中探索的艰辛和成功的喜悦;经过对这些资料的整理、理解和消化,使我对直流电机的调速尤其是对他励直流电动机的串电阻调速有了更深一层的理解;这次课程设计也许会又很多不足的地方,希望老师多多批评,我也会在以后的日子里不断学习提高自己动手的能力,使以后的设计会更好,也使自己得到更全面的提高参考文献1.唐介. 电机与拖动. 北京：高等教育出版社.2.唐介. 控制微电机. 北京：高等教育出版社.3.周绍英.电机与拖动.中国广播电视大学出版社1995年出版4.李海发. 电机学.科学出版社2001年出版5.刘起新. 电机与拖动基础. 中国电力出版社2005年出版。

变极调速的方法一、前言变极调速是一种常用的调速方法，它可以通过改变电机的极数来达到调速的目的。

在实际应用中，变极调速具有精度高、可靠性强、适应性广等优点，因此被广泛应用于各种场合。

下面将详细介绍变极调速的方法。

二、基本原理变极调速是利用电动机转子上的电刷与定子上的接触器配合工作，使电动机在运行过程中改变磁通分布而实现调速。

当电动机转子上的电刷与定子上的接触器配合时，会使得定子上产生不同数量和方向的磁通，从而改变了转矩和转速之间的关系。

三、具体步骤1. 准备工作首先需要准备好所需材料和工具，包括电动机、控制器、接线盒等。

然后根据需要进行安装和连接。

2. 连接控制器将控制器与电源连接，并将控制器输出端口与电动机连接。

此时需要注意控制器输出端口与电动机相应端口之间的正负极性。

3. 设置参数根据需要设置控制器参数，包括最大转速、最小转速、加速度、减速度等。

这些参数设置的好坏直接影响到电动机的运行效果。

4. 启动电动机启动电动机后，根据需要进行调速。

如果需要升高转速，则可以增加控制器输出端口的电压；如果需要降低转速，则可以减少控制器输出端口的电压。

5. 调整极数当需要进一步调整转速时，可以通过改变电机的极数来实现。

具体方法是在运行过程中切换不同数量和方向的磁通，从而改变了转矩和转速之间的关系。

6. 停止电动机当完成调节后，将控制器输出端口的电压降至零，并关闭电源，停止电动机运行。

四、注意事项1. 在进行变极调速时，应该确保控制器和电动机之间的连接正确无误，并且正负极性不能颠倒。

2. 在调节过程中应该逐步增加或减少控制器输出端口的电压，避免突然增加或减少造成损坏。

3. 调节过程中应该注意观察电动机运行状态，如有异常情况及时停止并检查原因。

4. 在进行变极调速时，应该根据实际需要选择合适的极数，避免过度调节造成损坏。

五、总结变极调速是一种精度高、可靠性强、适应性广的调速方法，在实际应用中具有重要的意义。

通过以上介绍，我们可以了解到变极调速的基本原理和具体步骤，以及需要注意的事项。

《电机与电力拖动》（第三版）习题参考答案第1章思考题和习题一、填空题1．直流电动机主磁极的作用是产生，它由和两大部分组成。

气隙磁场、主磁极铁心和主磁极绕组2．直流电动机的电刷装置主要由、、、和等部件组成。

电刷、刷握、刷杆、刷杆架、弹簧、铜辫3．电枢绕组的作用是产生或流过而产生电磁转矩实现机电能量转换。

感应电动势、电枢电流4．电动机按励磁方式分类，有、、和等。

他励、并励、串励、复励5．在直流电动机中产生的电枢电动势Ea方向与外加电源电压及电流方向，称为，用来与外加电压相平衡。

相反、反电势6．直流电动机吸取电能在电动机内部产生的电磁转矩，一小部分用来克服摩擦及铁耗所引起的转矩，主要部分就是轴上的有效转矩，它们之间的平衡关系可用表示。

输出、电磁转矩=损耗转矩+输出转矩二、判断题(在括号内打“√”或打“×”)1．直流发电机和直流电动机作用不同，所以其基本结构也不同。

（×）2．直流电动机励磁绕组和电枢绕组中流过的都是直流电流。

（×）3．串励直流电动机和并励直流电动机都具有很大的启动转矩，所以它们具有相似的机械特性曲线。

（×）4．电枢反应不仅使合成磁场发生畸变，还使得合成磁场减小。

（√）5．直流电机的电枢电动势的大小与电机结构、磁场强弱、转速有关。

（×）6．直流电动机的换向是指电枢绕组中电流方向的改变。

（√）三、选择题(将正确答案的序号填入括号内)1．直流电动机在旋转一周的过程中，某一个绕组元件(线圈)中通过的电流是( B )。

A．直流电流B．交流电流C．互相抵消，正好为零2．在并励直流电动机中，为改善电动机换向而装设的换向极，其换向绕组( B )。

A．应与主极绕组串联B．应与电枢绕组串联C．应由两组绕组组成，一组与电枢绕组串联，另一组与电枢绕组并联3．直流电动机的额定功率P N是指电动机在额定工况下长期运行所允许的( A )。

A．从转轴上输出的机械功率B．输入电功率C．电磁功率4．直流电动机铭牌上的额定电流是。

直流电机的调速方法有哪些直流电机的调速方法有许多种，以下是一些常见的调速方法：1. 电压调速方法：通过改变电源电压的大小来调整电机的转速。

这种方法简单可行，但对电机的负载能力影响较大，不适用于需要大范围调速的场合。

2. 变极调速方法：利用电枢绕组和磁场绕组之间的电磁耦合原理，通过调节电枢绕组的绕组连接方式，改变电机的磁通量，从而实现调速。

这种调速方法的优点是结构简单，速度调节范围较大，但调速性能较差。

3. 变频调速方法：利用频率变换器将交流电源转换为不同频率的交流电源供给直流电机，通过改变频率来控制电机的转速。

这种调速方法具有调速范围广、调速性能好等优点，但设备价格较高。

4. 串电阻调速方法：通过在电枢电路中串联电阻，降低电枢电压，从而调速。

这种调速方法简单易行，适用于轻载和小功率的直流电机调速。

5. 并电阻调速方法：通过在电枢电路中并联电阻，降低电枢回路的电阻，从而调节电枢电流和转速。

这种调速方法比串电阻调速方法具有调速范围广、对电机性能影响较小等优点。

6. 脉宽调制（PWM）调速方法：利用脉冲宽度调制技术，调节电机的平均电压值，控制电机的转速。

这种调速方法具有调速范围广、调速稳定等优点，被广泛应用于直流电机调速控制系统中。

7. 电流反馈调速方法：通过测量电机的电流信号，对电机控制系统进行反馈控制，使得输出速度与设定速度保持一致。

这种调速方法具有调速精度高、控制稳定等优点，适用于对速度要求较高的场合。

8. 矢量控制调速方法：利用矢量控制技术，对电机的磁场和电压进行分别控制，使电机既能调速，又能提供较大的转矩。

这种调速方法具有快速响应、控制精度高等优点，被广泛应用于高性能调速系统中。

总之，直流电机的调速方法有电压调速、变极调速、变频调速、串电阻调速、并电阻调速、脉宽调制调速、电流反馈调速和矢量控制调速等多种。

不同的调速方法适用于不同的场合，根据实际需要选择合适的调速方案。

变级调速的变极原理及应用1. 介绍变级调速（也称为多电平调速）是一种控制电机转速的技术，其基本原理是通过改变电机的工作电压，实现对电机转速的调节。

变级调速技术在许多应用领域中得到广泛的应用，包括工业生产、交通运输和能源领域等。

2. 变极原理变级调速的基本原理是通过将电机的多个磁极进行切换，改变电阻和电抗的连接方式，从而改变电机的运行状态和性能。

这种变化可以通过不同的工作模式来实现，包括串联、并联和星形连接等。

2.1 串联变级调速串联变级调速是通过将电机的多个极连接在串联位置上，改变电机的等效绕组长度，以调节转速和负载能力。

串联变级调速适用于低速高转矩的应用场景。

2.2 并联变级调速并联变级调速是通过将电机的多个极连接在并联位置上，改变电机的等效绕组截面积，以调节转速和输出功率。

并联变级调速适用于高速低转矩的应用场景。

2.3 星形连接变级调速星形连接变级调速是通过将电机的多个极以星型连接起来，改变电机的绕组连接方式，以调节转速和电流。

星形连接变级调速适用于中速中转矩的应用场景。

3. 应用变级调速技术广泛应用于各个行业和领域，以下是一些典型的应用案例：3.1 工业生产在工业生产中，电机通常是关键的动力设备。

变级调速技术可以满足不同的生产需求，如调节转速、控制负载和提高效率等。

例如，在生产线上，通过变级调速实现对输送带的速度控制，可以使生产过程更加平稳和高效。

3.2 交通运输交通运输领域广泛应用变级调速技术，如电车、地铁和高铁等。

变级调速可以实现对车辆的速度控制和运行平稳性的提高，同时也能减少能量消耗和提高能源利用率。

3.3 能源领域在能源领域，变级调速技术可以应用于风力发电和水力发电等设备中。

通过调节电机的转速，可以使发电设备适应不同的风速或水流条件，提高发电效率和稳定性。

3.4 其他应用除了上述应用领域之外，变级调速技术还可以在许多其他领域得到应用，如食品加工、纺织工业和制药等。

通过调节电机的转速，可以满足不同的生产要求，提高产品质量和生产效率。

变极调速方法一、变极调速方法原理。

变极调速方法基于电机的运行原理，即旋转磁场与固定磁场相互作用产生转矩。

电机的旋转磁场是由定子绕组产生的。

旋转磁场的频率与定子电源的频率相同，但是它的旋转速度可以通过改变电机的极数来调整。

变极调速方法就是通过改变电机的绕组电气连接方式，从而改变电机的极数，以调节电机的转速。

具体来说，电机一般有固定极数，比如说三相异步电机通常有固定的6极、8极或12极。

在启动时，定子绕组通常是以星型连接的，此时的绕组阻抗最小，电机的起动转矩也最大。

当电机达到额定转速后，可以通过切换绕组的连接方式，改变定子绕组的极数，从而改变电机的转速。

例如，对于一个三相六极异步电机，在启动时定子绕组的连接为星型，当电机正常运行后，可以通过切换绕组连接为三角形，从而将电机的极数从6极变为3极，实现电机的调速。

同时，变极调速方法也可以通过更换外加电阻、变压器、转子波形调制等措施进一步提高电机的调速性能。

二、变极调速方法的优缺点。

变极调速方法的优点是调速范围广、调速性能稳定、传动效率高、运行可靠性高。

因为变极调速方法只需要改变电机的绕组连接方式，而不需要对电机进行大幅度改装，所以成本相对较低，易于实现。

另外，变极调速方法可以在较大的转速范围内实现调速，调速性能更稳定、精确，比起其他调速方式更加可靠。

三、变极调速方法的应用领域。

变极调速方法是比较常用的调速方式之一，其应用领域非常广泛。

特别是在输送机、风机、水泵、炮仗机等场合经常使用，这些设备需要根据不同的负载情况进行调速控制，以达到最佳工作效果。

此外，在一些研究型机构，变极调速方法也有一定的应用，尤其是在需要对电机的转速进行持续和精确的调整时，变极调速方法的优点就得到了更大的体现。

总之，变极调速方法是一种非常实用的调速方式，可以帮助电机实现较广泛的调速范围，具备调速性能稳定、传动效率高、运行可靠性高等优点，因此在许多领域得到了广泛使用。