直流电机的速度控制

下面给出的关系式给出了直流电机的转速

由上式可知，转速取决于电源电压V，电枢回路电阻R_一个，以及由磁场电流产生的磁场通量Ф。在实际中，这三个因素的变化被用于速度控制。因此，直流电机的速度控制一般有三种方法。

1. 电枢电路中的电阻变化:这种方法称为电枢电阻控制或变阻器控制。
2. 场通量的变化Ф
   这种方法称为磁场磁通控制。
3. 外加电压的变化。
   这种方法也称为电枢电压控制。

1.电枢电阻控制(变阻器控制):

图:(a)用电枢电阻控制直流并联电动机的速度。
(b)通过电枢电阻控制直流串联电机的速度控制。

在这种方法中，一个可变的串联电阻R_e是放在电枢电路中。上图(a)为并联电机的连接过程。在这种情况下，磁场直接通过电源连接，因此通量Ф不受R变化的影响_e。

外电阻R的连接方法如图(b)所示_e在直流串联电动机的电枢电路中。在这种情况下，电流和磁通受到电枢回路电阻变化的影响。

R中的电压降_e降低施加到电枢的电压，因此速度降低。

这种方法有以下缺点:

1. 外部电阻R_e大量的电力被浪费了。
2. 该方法控制速度限制在正常速度以下，不能实现速度的提高。
3. 对于给定的R_e，减速不是恒定的，而是随着电机负载的变化而变化。

这种方法只适用于小型电机。

2.场磁变化Ф(场磁控制):

因为磁场电流产生磁通，如果我们控制磁场电流，那么速度就可以控制。在并联电动机中，可以通过连接可变电阻R来控制速度_c与并联磁场绕组串联。在下图中，电阻R_c叫做并联励磁调节器。

图:(a)利用磁场磁通的变化控制直流并联电动机的转速。
(b)与直流电机串联并联的分流器。

给出分流场电流

任意一种方法都可以改变串联电机的励磁电流:

• 可变电阻R_d与串联励磁绕组并联。并联连接的电阻器称为分流器。一部分主电流通过R分流_d。
• 第二种方法使用抽头场控制。

在这里，安培匝数随磁场匝数的变化而变化。这种布置用于电力牵引。

图:直流电机上的抽头串联磁场

现场控制的优点如下:

• 这是一种简便易行的方法。
• 由于分流场电流为1，分流场的功率损耗小_上海非常小。

3.电枢电压控制:

我们可以通过改变施加在电枢上的电压来控制直流电动机的速度。沃德-伦纳德速度控制系统的工作原理是电枢电压控制。在本系统中，M为需控制转速的直流主电机，G为分励直流发电机。发电机G由三相驱动电动机驱动，该三相驱动电动机可以是感应电动机，也可以是异步电动机。交流驱动电机和直流发电机的组合称为电机-发电机(M-G)机组。

图:Ward-Leonard drive

Ward-Leonard驱动的优点:

1. 该驱动器具有直流电机在两个方向的宽范围内的平稳速度控制。
2. 它具有固有的再生制动能力。
3. 采用过励磁同步电机作为直流发电机的驱动，对电厂的滞后无功伏安进行补偿。因此，提高了电站的整体功率因数。

经典Ward-Leonard系统的缺点:

1. 它的初始成本很高，因为使用了与主直流电机相同额定值的两台附加机器(M-G组)。
2. 它的体积和重量都很大。
3. 它需要更大的占地面积和昂贵的基础。
4. 需要非常频繁的维护。
5. 由于效率较低，损失较大。
6. 它的驱动产生更大的噪音。