直流电机和交流电机调速方法的不同

直流电机和交流电机调速方法的不同

编者摘要：将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机我们叫做直流电机。

一、直流电机调速:

1、直流电机是指将直流电送到直流电动机，把直流电动机的电能转换成机械能。这里首先要介绍如何将市电的交流电转换成需要的直流电。六十年代以前采用的是发电机--电动机系统（F-D），这种方法只有在电动机由专用的发电机供电时才有可能。

2、另一种是可控硅--电动机系统（SCR-D）。

直流电机的调速还比较方便，可以通过调节电枢供电电压，电枢中串联电阻，激磁回路串联电阻来实现。

可见直流电机调速有三种方法，而且调节电枢供电电压的方法容易实现平滑、无级、宽范围、低损耗的要求。尽管直流电机调速就其性能而言，可以相当满意，但因其结构夏杂，惯量大，维护麻烦，不适宜在恶劣环境中运行，不易实现大容量化、高压化、高速化，而且价格昂贵。

二、交流电机调速:

交流电机刚好相反。电动机结构简单、惯量小、维护方便，可在恶劣环境中运行，容易实现大容量化，高压化、高速化，而且价格低廉。

1、从节能的角度看，交流电机的调速装置可以分为高效调速装置和低效调速装置两大类。高效调速装置的特点是：调速时基本保持额定转差，不增加转差损耗，或可以将转差动率回馈至电网。

2、低效调速装置的特点是：调速时改变转差，增加转差损耗。

（一）具体的交流调速装置有：

高效调速方法包括：改变极对数调速——鼠笼式电机变频调速——鼠笼式电机串级调速——绕线式电机换向器电机调速——同步电机

低效调速方法包括：定子调压调速——鼠笼式电机电磁滑差离合器调速——鼠笼式电机转子串电阻调速——绕线式电机

（二）调节电动机的转速的方法及各种调速装置的特点：

（1）改变极对数调速：

优点：

①无附加转差损耗，效率高；

②控制电路简单，易维修，价格低；

③与定子调压或电磁转差离合器配合可得到效率较高的平滑调速。

缺点：

有级调速，不能实现无级平滑的调速。且由于受到交流电机结构和制造工艺的限制，通常只能实现2～3种极对数的有级调速，调速范围相当有限。

（2）变频调速：

优点：

①无附加转差损耗，效率高，调速范围宽；

②对于低负载运行时间较长，或起、停较频繁的场合，可以达到节电和保护电机的目的。缺点：

技术较复杂，价格较高。

（3）换向器电机调速：

优点：

①具有交流同步电动机结构简单和直流电动机良好的调速性能；

②低速时用电源电压、高速时用电机反电势自然换流，运行可靠；

③无附加转差损耗，效率高，适用于高速大容量同步电动机的启动和调速。

缺点：

过载能力较低，原有电机的容量不能充分发挥。

（4）串级调速：

优点：

①可以将调速过程中产生的转差能量加以回馈利用。效率高；

②装置容量与调速范围成正比，适用于70％～95％的调速。

缺点：

功率因素较低，有谐波干扰，正常运行时无制动转矩，适用于单象限运行的负载。（5）定子调压调速：

优点：

①线路简单，装置体积小，价格便宜；

②使用、维修方便。

缺点：

①调速过程中增加转差损耗，此损耗使转子发热，效率较低；

②调速范围比较小；

③要求采用高转差电机，比如特殊设计的力矩电机，所以特性较软，一段适用于55kW 以下的异步电动机。

（6）电磁转差离合器调速：

优点：

①结构简单，控制装置容量小，价值便宜。

②运行可靠，维修容易。③无谐波干扰。

缺点：

①速度损失大，因为电磁转差离合器本身转差较大，所以输出轴的最高转速仅为电机同步转速的80％～90％；

②调速过程中转差功率全部转化成热能形式的损耗，效率低。

（7）转子串电阻调速：

优点：

①技术要求较低，易于掌握；

②设备费用低；

③无电磁谐波干扰。

缺点：

①串铸铁电阻只能进行有级调速。若用液体电阻进行无级调速，则维护、保养要求较高；

②调速过程中附加的转差功率全部转化为所串电阻发热形式的损耗，效率低。

③调速范围不大。

综上所述，交流电机最理想的调速方法应该是改变电动机供电电源的频率，这就是变频调速。随着电力电子技术的飞速发展，变频调速的性能指标完全可以达到甚至超过直流电机调速系统。

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