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直流电机调速系统详解

直流电机调速系统

回帖（1）

江松洁

2021-1-22 16:32:38


直流电机调速系统
这里说到的直流电机，当然说的是有刷直流电机，因为电机的磁场和电枢线圈是分开独立控制的，而且正交90°，并没有耦合问题，当励磁电流保持恒定的时候，定子励磁绕组磁链是不变的，

电机扭矩=励磁绕组磁链*电枢电流
所以只要调整电枢电流的大小，就可以直接实现对电机精确的转矩控制，能轻易满足恒转矩的控制要求，这也是直流电机调速系统低速扭矩非常良好的根本原因。
对于直流电机的调速，转速n=（电枢电压U-电枢电流I*电枢内阻R）/常数Kφ，
因为直流电机的内阻R非常小，所以转速n≈电枢电压U/常数

电枢电压U几乎和转速n成正比例关系，这也是直流电机调速通过发电机调压都能满足控制重要原因。
后来可控硅等器件发明出来了，通过全控桥或者半控桥，直接可以让交流电变成可控的直流电，电压大小可以任意快速可调，这样用来控制控制直流电机的电枢电压大小，从而改变电机的转速。

控制理论发展起来后，还对直流电机使用了串级系统来调速，也就是速度环在外边，速度偏差作为电流环的给定，电流环做为内环，两个环都使用PID调节器来完成控制，响应快，精度高，扭力大，调速范围宽。

除了恒扭矩调速外，还可以通过减少励磁电流来降低励磁磁通的方法来让直流电机运行在恒功率区域，这样扭矩是随着转速的增加而减少，功率不变，但是可以扩宽调速范围。
实际上，今天的变频器调速的矢量控制模式，就是模仿直流电机的调速方法来进行的，而且效果还没有直流调速系统的理想。
只是因为有刷直流电机碳刷磨损厉害，维护麻烦，而且电机制造成本贵等因素，才逐步让有刷直流电机调速系统退出了市场。即使这样，很多小功率的电机依然使用直流调速系统，毕竟价格有优势，而且性能比较好。
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