直流電力拖動調速技術

通過改變電氣參數，使直流電動機在不同轉速下運行的技術。簡稱直流調速。

根據直流電動機的機械特性方程式

式中kE、kM、Rs、Rc、M、n、n0、Δn、U、φ之含義，見電動機機械特性。直流電動機有串電阻調速、調磁調速和調壓調速3種。

串電阻調速 改變電動機電樞電路外串電阻的調速方法。由直流電動機機械特性方程式可知，電動機的理想空載轉速n0與外串電阻Rc無關，而其負載轉速降Δn與Rc成正比變化。所以改變Rc可得到不同斜率的人為機械特性（圖1）。在一定的負載轉矩ML)下，改變Rc可使電動機獲得不同的運行速度n1、n2、n3……。這種調速方法在空載與輕載時調速範圍不大，調速效果不顯著。在低速時，由於電動機的人為機械特性很軟，使拖動電動機運行轉速不易穩定。此外，它還有調速不平滑和低速時能耗大的缺點。

調磁調速 改變電動機勵磁電流的調速方法。調節電動機勵磁電流，即可改變磁通φ。由於直流電動機的額定磁通是設計在接近磁化曲線的飽和段附近，所以只能從額定值向下減小磁通。磁通φ的減小，使直流電動機的理想空載轉速n0上升，轉速降Δn增大，其調速特性見圖2。這種調速方法只能在基速（額定轉速）以上進行調節，故通常與其他調速方法配合使用，藉以擴大電力拖動系統的調速範圍。

調壓調速 改變電動機電樞電壓的調速方法。由於電動機的理想空載轉速n0與電樞電壓U成正比，而電動機的轉速降Δn與電樞電壓無關，因此改變電樞電壓時的調速特性曲線是互相平行的（圖3），圖中Ux是額定電壓。

這種方法的調速範圍比前述2種方法要大得多，調速的穩定性也相對較高，是目前直流調速的主要方式。

要進行直流電動機的調壓調速，必須有可調節電壓的直流電源。它可以是專門的直流發電機，也可以採用晶閘管整流裝置，從而構成以下調速系統。

①直流發電機-電動機系統：直流電動機由直流發電機供電，直流發電機則由交流電動機恆速拖動運行。調節發電機勵磁電路中的變阻器，可改變發電機輸出電動勢，從而使電動機轉速改變。

這種系統有原動機、發電機和執行電動機的三重能量變換，因而效率低，設備容量大，佔地面積大，並且雜訊大，目前已逐漸被晶閘管-直流電動機系統所取代。

②晶閘管-直流電動機系統：以晶閘管元件組成的可控整流裝置作為可調直流電源，供電給直流電動機。用於直流調速系統的晶閘管整流裝置，主要有單相全控橋式整流裝置、三相半波（又稱三相零式）可控整流裝置和三相全控橋式整流裝置等。在小功率調速系統中，應用單相橋式可控整流裝置；在中、大功率的調速系統中，應用三相或多相可控整流裝置。

與直流發電機-電動機調速系統相比，晶閘管-直流電動機調速系統具有體積小、成本低、直流電源無旋轉部分、控制功率小和工作可靠等優點，加上這種調速系統的調壓電源是由電力電子器件所組成，放大倍數大，控制方便等，20世紀60年代以來廣泛用於直流調速系統中。但這種系統存在功率因數較低，對交流電網有非正弦波的污染等問題。