直流電機(jī)控制方式 直流電機(jī)調(diào)速三種方法

直流電機(jī)與交流電機(jī)一樣，也有兩種運(yùn)行方式:電動(dòng)運(yùn)行和制動(dòng)運(yùn)行。

如果再以正、反轉(zhuǎn)來(lái)分的話，則分為正轉(zhuǎn)運(yùn)行、正轉(zhuǎn)制動(dòng)運(yùn)行和反轉(zhuǎn)運(yùn)行、反轉(zhuǎn)制動(dòng)運(yùn)行四種運(yùn)行方式。

如果以坐標(biāo)形式來(lái)表示的話，則稱為電機(jī)的四象限運(yùn)行坐標(biāo)，當(dāng)電機(jī)正向運(yùn)行時(shí)，其機(jī)械特性是一條橫跨1、2、4象限的直線。

其中1象限為電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，電磁轉(zhuǎn)矩方向與旋轉(zhuǎn)方向相同，第2、4象限為制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，在此狀態(tài)內(nèi)是產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)向方向相反的阻力矩，以使拖動(dòng)系統(tǒng)迅速停車或限制轉(zhuǎn)速的升高。

制動(dòng)狀態(tài)下轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)速的方向相反，此時(shí)電機(jī)從軸上吸收機(jī)械能并轉(zhuǎn)化為電能消耗于電樞回路電路或回饋于電源。

第3象限為反向電動(dòng)運(yùn)行。

當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩TM與轉(zhuǎn)速n同方向，TM是拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)的，所以電機(jī)運(yùn)行曲線處于1、3象限，1象限為電機(jī)正向運(yùn)行，3象限為電機(jī)反向運(yùn)行;當(dāng)TM與轉(zhuǎn)速n的方向相反時(shí)，表示電機(jī)機(jī)處于制動(dòng)運(yùn)行方式，其機(jī)械特性曲線在坐標(biāo)的2、4象限內(nèi)，2象限內(nèi)為電機(jī)正向制動(dòng)，包含能耗制動(dòng)過(guò)程(OA線段)、電源反接制動(dòng)過(guò)程(-TMB線段)和正向回饋制動(dòng)過(guò)程(-n0C)線段;處于第四象限時(shí)為電機(jī)反向制動(dòng)，也包含能耗制動(dòng)過(guò)程(OD線段)、倒拉反接制動(dòng)過(guò)程(TME線段)和反向回饋過(guò)程(-n0F線段)。

直流電機(jī)調(diào)速有三種方法：
1)改變電區(qū)電壓U：由額定電壓向下調(diào)低，轉(zhuǎn)速也由額定轉(zhuǎn)速向下調(diào)低，調(diào)速范圍大。

2)改變磁通量Φ(即改變ke)：改變激磁回路的電阻可改變?chǔ)?。由于激磁回路電感大，電氣時(shí)間常數(shù)大，調(diào)速快速性差，轉(zhuǎn)速只能由額定轉(zhuǎn)速向上調(diào)高。

3)在電樞回路中串聯(lián)調(diào)節(jié)電阻。轉(zhuǎn)速只能調(diào)低，銅耗大，不經(jīng)濟(jì)。

直流電機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng)控制：
直流電機(jī)從接入電源開(kāi)始，電樞由靜止開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的過(guò)程，稱為啟動(dòng)過(guò)程。

要求啟動(dòng)時(shí)間短、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、啟動(dòng)電流小。

啟動(dòng)的要求是矛盾的，比如，用逐漸提升供電電壓實(shí)施軟起動(dòng)，來(lái)降低起動(dòng)電流，但啟動(dòng)時(shí)間又會(huì)加長(zhǎng);加大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，又勢(shì)必增大的啟動(dòng)電流等。

因而要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用和配置情況，對(duì)啟動(dòng)問(wèn)題綜合考慮。
1)啟動(dòng)方式:
a、直接啟動(dòng)。只適用于小型直流電機(jī)。啟動(dòng)方法是先給電機(jī)加勵(lì)磁，并調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流達(dá)到最大，當(dāng)勵(lì)磁磁場(chǎng)建立后，再使電樞繞組直接加上額定電壓，電機(jī)開(kāi)始啟動(dòng)。在啟動(dòng)過(guò)程中，電樞中最大沖擊電流，稱為啟動(dòng)電流。直流啟動(dòng)，因啟動(dòng)電流大，電氣和機(jī)械沖擊大等缺點(diǎn)，應(yīng)用較少;

b、早期采用變阻器啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)在電樞回路中串入變阻器，用接觸器觸點(diǎn)切換電阻只數(shù)，限制啟動(dòng)電流。將啟動(dòng)電流限制在2位額定電流以內(nèi)。后期采用晶閘管電子電力技術(shù)，用改變電樞電壓的方式實(shí)現(xiàn)了軟起動(dòng)。

2)停止方式:
a、自由停車。直流電機(jī)的電源關(guān)斷后，電機(jī)按運(yùn)轉(zhuǎn)慣性自由停車;
b、施加制動(dòng)(剎車)措施，如機(jī)械抱閘剎車、能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)等使其快速停車。

3)直流電機(jī)的制動(dòng)方式和方法:
電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩方向與旋轉(zhuǎn)方向相反時(shí)，就稱為電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)。
制動(dòng)的目的:使電動(dòng)機(jī)減速或停車、限制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高(如電車下坡)。
機(jī)械抱閘制動(dòng)也是一種制動(dòng)(剎車)方式，但不屬電機(jī)運(yùn)行特性的范疇。屬于電機(jī)運(yùn)行特性的制動(dòng)方式和方法有以下四種，有時(shí)也統(tǒng)稱為電磁制動(dòng)方式。

a、能耗制動(dòng)。指運(yùn)行中的直流電機(jī)突然斷開(kāi)電樞電源，然后在電樞回路串。
入制動(dòng)電阻，使電樞繞組的慣性能量消耗在電阻上，使電機(jī)快速制動(dòng)。由于電壓和輸入功率都為0，所以制動(dòng)平衡，線路簡(jiǎn)單;

b、反接制動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)快速停車，突然把正在運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)的電樞電壓反接，并在電樞回路中串入電阻，稱為電源反接制動(dòng)。制動(dòng)期間電源仍輸入功率，負(fù)載釋放的動(dòng)能和電磁功率均消耗在電阻上，適用于快速停轉(zhuǎn)并反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，對(duì)設(shè)備沖擊力大。

c、倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)適用于低速下放重物。制動(dòng)時(shí)在電路串入一個(gè)大電阻，此時(shí)電樞電流變小，電磁轉(zhuǎn)矩變小。由于串入電阻很大，可以通過(guò)改變串入電阻值的大小來(lái)得到不同的下放速度。
反接制動(dòng)時(shí)，切換極性相反的電源電壓，使電樞回路內(nèi)產(chǎn)生反向電流:反接制動(dòng)時(shí)，從電源輸入的電功率和從軸上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變成的電功率一起消耗在電樞回路制動(dòng)電阻上。

d、回饋制動(dòng)。電動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，在某種條件下會(huì)出現(xiàn)由負(fù)載拖動(dòng)電機(jī)運(yùn)行的情況，此時(shí)出現(xiàn)nn0、EaU、Ia反向，電機(jī)由驅(qū)動(dòng)變?yōu)橹苿?dòng)。從能量方向看，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)--回饋制動(dòng)狀態(tài)。正向回饋:當(dāng)電機(jī)減速時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)母叩降退尫诺膭?dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，一部分消耗在電樞回路的電阻上，一部分返回電? 反向回饋:電機(jī)拖位能負(fù)載(如下放重物)時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)這種狀態(tài)。重物拖動(dòng)電機(jī)超過(guò)給定速度運(yùn)行，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)。電磁功率反向，功率回饋電源。

在實(shí)際應(yīng)用中，很多情況下采用機(jī)械(抱閘)制動(dòng)結(jié)合電磁制動(dòng)的方法來(lái)進(jìn)行制動(dòng)，即先通過(guò)電磁制動(dòng)將電機(jī)轉(zhuǎn)速降到一個(gè)比較低的速度(接近零速)，然后再機(jī)械抱閘制動(dòng)，這樣既避免了機(jī)械沖擊又有比較好的制動(dòng)效果。