Ra R1 R2
R3
O
IL
调阻调速特性曲线
I
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23
3）调磁调速
工作条件：
n
保持电压 U =UN ； 保持电阻 R = Ra ； 调节过程： 减小励磁 N n ， n0 调速特性： 转速上升，机械特性曲线 变软。
n0
n3 n2 n1 nN
N
1 2
3
适合于起、制动快速性要求不高的设备的
传动控制。
三种调速方法的性能比较

对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来 说，以调节电枢供电电压的方式为最好，无级调速， 并且调速范围大。 改变电阻只能实现有级调速；
减弱磁通也能够实现平滑调速，但调速范围不 大，往往只是配合调压方案，在基速（额定转速）以 上作小范围的弱磁升速。 因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速 为主，最为常见。
第一章 电气传动系统的基础
第一节 直流调速的一般基础
第二节 交流调速的一般基础
第一节 直流调速的一般基础
1.1 直流电动机
1.2 可控直流电源 1.3 调速方式及机械特性
1.4 对调速系统的控制要求及调速指标
为什么分析直流电机调速系统？
优点：
直流电机调速系统有着成熟的数学模型，调速精度 高、应用范围广。 具有极好的运行性能和控制特性，良好的起、制动性 能，易于在广范围内平滑调速。
调压调速
调压调速的特点：
机械特性较硬，负载不变时，转速降△n不变
由于容许的输出转矩恒定，对于恒转矩性负载的拖动调 速，能充分利用电动机的容量 由于电枢回路时间常数小，系统的动态响应快，适合于 要求快速起、制动的设备的传动系统中，如初轧机、龙 门刨电枢回路电阻的调速方法就是在电枢回路中 串接附加电阻R1、R2……来改变电动机电枢端电 压，从而实现调速的目的。
VT1 Ug1 VT2 Ug2
1 VD1
4
3 VD3
VT3 Ug3
A VD2 2
M
B VD4 VT4 Ug4
PWM调速系统特点
电源采用不控整流源； 系统频带宽，响应速度快，动态抗扰能力强； 低速性能好，稳态精度高，调速范围宽，电动 机损耗和发热较小； 电网功率因数高，效率高； 电路简单，控制方便。 受器件容量限制，只用于中、小功率的系统。
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n
n0 nN
UN U1
n1
n2 n3 O IL
调压调速特性曲线
U2
U3
I
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2）调阻调速
工作条件： 保持励磁 = N ； 保持电压 U =UN ； 调节过程： 改变增加电阻 Ra R R n ，n0不变； 调速特性： 转速下降，机械特性曲线 变软。
n n0 nN n1 n2 n3
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V-M系统
Ud0 E Id R CeΦn Id R
1.3 直流调速系统的调速方式及机械特性
机械特性表达式
U d 0 I d R n n 0 n op C eΦ
n0 Ud0 AU 2 cos C eΦ C eΦ
n — 电动机转速（r/min）； Ud0 — 空载整流电压（V）； Id — 电枢电流（A）； R — 电枢回路总电阻（ ）； — 励磁磁通（Wb）； Ce— 由电机结构决定
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1.2 可控直流电源
G-M系统
直流调速系统
PWM系统
V-M系统
G-M系统 即旋转变流机组，工作过程如下：
改变发电机励磁电压 发电机输出电压 直流电动机电枢电压 改变电动机转速
旋转变流机组－－用交流电动机和直流发电机 组成机组， 以获得可调的直流电压。上世纪40～60年代广泛应用。
特点： 适用于对调速性能 要求不高的场合； 且一套系统至少包 括两台电机和一台 励磁发电机，设备 多、体积大、效率 低、维护不方便。 目前很少采用。
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PWM-M系统
交-直型电力机车
VT1
VD1
VT3
VD3
~
Us
C
M
VT2 VD2 VT4 VD4
PWM-M系统信号流动过程：
+Us
O
TL
调磁调速特性曲线
直 流 电 动 机
串励电动机
自励直流电动机
并励电动机 复励电动机
3. 直流电动机的调速方式
调节电枢供电电压U
U d 0 I d R n C e
改变电枢回路电阻R 减弱励磁磁通Φ
调压调速
改变Ud0就得到一组相互平行的机械特性曲线
如果连续改变可控电源电压，电动机转速就可以平滑连续地 调节。
改变电动机励磁调速
当负载电流不变时，改变可控电压Uf，也就是说 改变电动机励磁磁通量Ф时，电动机的理想空载转 速和转速降都在变化，随着磁通量的减少，转速 降就越来越大，机械特性也就越软。
改变电动机励磁调速
改变励磁调速的特点： （1）机械特性软，负载变化时转速的波动较大； （2）可控电源容量小，一般为电动机容量的 10%以下，电源设备造价低； （3）磁场的时间常数大，系统的动态响应慢，
b
a
n2
c
n2<n1
改变电枢回路电阻调速
改变电枢回路电阻调速的
特点
（1）系统的结构简单；
（2）调速不连续，不平稳；
（3）机械特性软，从而影响调速范围； （4）电动机速度的改变是靠改变电枢回路串接 电阻大小来实现的，调速范围越大，串入 的电阻就越大，相应地电阻上消耗的能量 就越大，这是很不经济的。
Δnop
I d RΣ CeΦ
的电动势常数； no — 理想空载转速（r/min）； nop — 开环转速降（r/min）； U2— 整流变压器副边相电压有 效值（V） 。
对三相零式整流电路，A=1.17； 对三相全控桥式整流电路，A=2.34；
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V-M系统调速的三种方式
1）调压调速
工作条件： 保持励磁 = N ； 保持电阻 R = Ra 调节过程： 改变电压 UN U U n ， n0 调速特性： 转速下降，机械特性曲 线平行下移。
应用：
在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、金属 切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控电 力拖动的领域中得到广范应用。
1.1 直流电动机
1.直流电动机的工作原理
换向器/电刷
电枢绕组
磁场电极
注意: 电枢和磁场电流总是相差90°
直流电动机工作原理演示 电动机模型演示
2.直流电动机的分类
他励直流电动机