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如何评价电动机调速性能的好坏?
2016-11-08
如何评价电动机调速性能的好坏?他励直流电动机的调速在生产过程中,许多生产机械往往有调速的要求。例如,车床切削工件时,精加工时用高转速,粗加工时用中低转速。这就是说,系统运行的速度能根据生产工艺要求而改变,即调节转速,简称调速。调速主要有机械调速和电气调速两种基本的形式。改变传动机构速比的调速方法称为机械调速,通过改变电动机参数而改变系统运行转速的调速方法称为电气调速。本节主要介绍他励直流电动机的电气调速方法以及调速的性能。
调速指标评价电动机调速性能的好坏,主要依据以下四个性能指标。
1.调速范围
调速范围是指电动机在额定负载下调速时,其最高转速与最低转速之比,即不同的生产机械要求不同的调速范围。例如普通车床D=20~120,龙门刨床D=10~40。由上式可见,要扩大调速范围,应设法提高nmax,降低nmin。但电动机的最高转速受电动机的换向及机械强度限制,最低转速受生产机械对转速相对稳定性的限制。
2.静差率
静差率是指电动机由理想空载到额定负载时转速的变化率,用δ表示为静差率δ越小,转速的相对稳定性越好;负载波动时,转速变化也越小。因此,拖动系统常要求δ小于一定值。例如,普通车床要求δ<30%,高精度造纸机要求δ<0.1%。从式(3-34)可以看出,当n0一定时,机械特性越硬,额定转矩时的转速降落ΔnN越小,静差率δ就越小。机械特性硬度一定时,理想空载转速n0越高,δ就越小。分析后可知,对他励直流电动机电枢串电阻调速,空载转速n0相同,所串电阻越大,转速降落ΔnN也大,静差率δ越大;当降低电源电压调速时,机械特性的硬度相同,转速降落ΔnN相同,空载转速n0随电压下降而下降,静差率δ跟着增大。因此,在低速时的静差率δ满足要求时,其他各条特性上的静差率便都能满足要求。可见,调速范围与静差率这两项性能指标是互相制约的,可参考图3-13。采用同一种方法调速时,δ数值较大即静差率要求较低,则可以得到较宽的调速范围;如果静差率δ一定,采用不同的调速方法,其调速范围D是不同的。降低电源电压调速比电枢串电阻调速的调速范围大。
3.调速的平滑性
所谓调速的平滑性,是指相邻两级转速中,高一级转速ni与低一级转速ni-1之比,即K越接近1,说明调速的平滑性越好。通常所说的无级调速,是指级数接近无穷大,平滑性很好。而有级调速的平滑程度,可用具体的平滑系数K值表示。
4.调速的经济性
调速的经济性主要考虑的是调速设备的初期投资、调速时电能的损耗、运行时的维修费用等。调速时电能的损耗除了要考虑电动机本身的损耗外,还要考虑电源的效率。调速设备初投资应该考虑电动机和电源两方面:专门设计的改变磁通调速的电动机成本较普通直流电机为高;降压调速的大功率可调压电源,成本也较高;调磁通调速一般也要专门配一可调压电源,但容量要小,成本也低些。这样综合起来考虑,电枢串电阻调速设备成本最低,而改变电源电压调速设备成本最高。
调速指标评价电动机调速性能的好坏,主要依据以下四个性能指标。
1.调速范围
调速范围是指电动机在额定负载下调速时,其最高转速与最低转速之比,即不同的生产机械要求不同的调速范围。例如普通车床D=20~120,龙门刨床D=10~40。由上式可见,要扩大调速范围,应设法提高nmax,降低nmin。但电动机的最高转速受电动机的换向及机械强度限制,最低转速受生产机械对转速相对稳定性的限制。
2.静差率
静差率是指电动机由理想空载到额定负载时转速的变化率,用δ表示为静差率δ越小,转速的相对稳定性越好;负载波动时,转速变化也越小。因此,拖动系统常要求δ小于一定值。例如,普通车床要求δ<30%,高精度造纸机要求δ<0.1%。从式(3-34)可以看出,当n0一定时,机械特性越硬,额定转矩时的转速降落ΔnN越小,静差率δ就越小。机械特性硬度一定时,理想空载转速n0越高,δ就越小。分析后可知,对他励直流电动机电枢串电阻调速,空载转速n0相同,所串电阻越大,转速降落ΔnN也大,静差率δ越大;当降低电源电压调速时,机械特性的硬度相同,转速降落ΔnN相同,空载转速n0随电压下降而下降,静差率δ跟着增大。因此,在低速时的静差率δ满足要求时,其他各条特性上的静差率便都能满足要求。可见,调速范围与静差率这两项性能指标是互相制约的,可参考图3-13。采用同一种方法调速时,δ数值较大即静差率要求较低,则可以得到较宽的调速范围;如果静差率δ一定,采用不同的调速方法,其调速范围D是不同的。降低电源电压调速比电枢串电阻调速的调速范围大。
3.调速的平滑性
所谓调速的平滑性,是指相邻两级转速中,高一级转速ni与低一级转速ni-1之比,即K越接近1,说明调速的平滑性越好。通常所说的无级调速,是指级数接近无穷大,平滑性很好。而有级调速的平滑程度,可用具体的平滑系数K值表示。
4.调速的经济性
调速的经济性主要考虑的是调速设备的初期投资、调速时电能的损耗、运行时的维修费用等。调速时电能的损耗除了要考虑电动机本身的损耗外,还要考虑电源的效率。调速设备初投资应该考虑电动机和电源两方面:专门设计的改变磁通调速的电动机成本较普通直流电机为高;降压调速的大功率可调压电源,成本也较高;调磁通调速一般也要专门配一可调压电源,但容量要小,成本也低些。这样综合起来考虑,电枢串电阻调速设备成本最低,而改变电源电压调速设备成本最高。