两种调速系统的比较及优化建议

6.4.2.1 直流调速系统

1.直流调速系统的构成

刨台的原拖动系统如图6-15b所示，由直流电动机MD拖动，MD由直流发电机G₁供电，G₁的原动机是三相交流异步电动机MA，MA还同时拖动一台励磁发电机G₂。G₂发出的电，一方面为DM和G₁提供励磁电流，同时也为控制电路提供电源。

2.直流电动机的调速

直流电动机DM是通过调节电枢电压来调速的，电枢电压是由直流发电机DG提供的，直流发电机的励磁电流又是由交磁放大机KG提供的。交磁放大机是一种具有放大作用，反映十分灵敏的特殊发电机。调节电位器RP₁，就调节了DG的励磁电流，也就调节了主回路的电压U_G，从而调节了电动机的转速，如图6-17a所示。

电动机的硬机械特性是依靠电压负反馈和电流正反馈进行补偿而得到的。

当负载增大，电动机的电枢电流必增大，而电压U_G必有所下降，这些变化将改变交磁放大机的补偿绕组QF₁和QF₂的电流，最终将使电动机的转速降落得到补偿，从而得到十分硬的机械特性曲线，如图6-17b所示。

十分明显的是，上述的电压负反馈和电流正反馈的作用，将不可能对电动机的励磁电流发生影响。所以，直流电动机在额定转速以上调速时，其机械特性将变软，如图6-17b的上部所示。因此，直流电动机在额定转速以上的恒功率区实际上是不能用于刨削工件的。所以，其额定转速应和低速档的最高速（45m/min）相等。

图6-17 刨台的直流调速系统简图

a）直流调速系统主电路 b）调速机械特性

3.有效转矩线

电动机折算到负载轴上的有效转矩线如图6-18所示，图中，曲线①是低速档的负载机械特性，曲线②是高速档的负载机械特性。曲线③是低速档直流电动机的有效转矩线，由于传动机构的传动比较大，故折算到负载轴上的电动机转矩也较大；曲线④是高速档直流电动机的有效转矩线，由于传动机构的传动比较小，故折算到负载轴上的电动机转矩也较小。

图6-18 原拖动特性

4.电动机的容量

（1）负载所需容量

由图6-18可知，负载所需容量发生在以最大切削力切削，和以计算转速运行之时：

式中 P_L———负载所需功率，kW；

T_Lmax———负载在恒转矩区的最大转矩，N·m；

n_D———计算转速，r/min。

（2）电动机的容量(www.xing528.com)

电动机的额定转矩必须大于负载的最大转矩：

T_MN≥T_Lmax

而电动机的额定转速应该等于低速档的最高转速：

n_MN=n_mid

所以，电动机的额定功率应该满足：

式中 P_MND———直流电动机的额定功率，kW；

n_mid———负载的中间转速，r/min。

两者比较的结果：

或P_MND=1.8P_L

可见，在多数情况下，电动机处于大马拉小车的状态。

6.4.2.2 变频调速系统

1.变频调速的拖动特性

异步电动机变频调速后和直流电动机的主要区别是：在额定频率以上的恒功率区也能得到硬机械特性，是可以利用的。令电动机的额定频率对应于30r/min，则在45r/min时的工作频率为75Hz，电动机在低速档的有效转矩线如图6-19中之曲线③所示；高速档的有效转矩线如曲线④所示。由图可知，电动机的有效转矩线十分接近于刨台的机械特性。

图6-19 变频调速的拖动特性

2.电动机的容量

比较图6-18和6-19可知，直流电动机额定转矩上限转速是n_mid，而异步电动机在变频调速时，额定转矩的上限转速是0.67n_mid。所以，异步电动机的容量也将是直流电动机的67%：

P_MNA=0.67P_MND=0.67×60=40.2kW

选 P_MNA=45kW