直流电动机调速原理及特性

　　直流电动机调速是指电动机在一定负载的条件下，根据需要，人为地改变电动机的转速。直流电动机调速调速性能好。

　　所谓“调速性能”，是指电动机在一定负载的条件下，根据需要，人为地改变电动机的转速。直流电动机可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的无级调速，而且调速范围较宽。

　　要使电枢受到一个方向不变的电磁转矩，关键在于：当线圈边在不同极性的磁极下，如何将流过线圈中的电流方向及时地加以变换，即进行所谓“换向”。为此必须增添一个叫做换向器的装置，换向器配合电刷可保证每个极下线圈边中电流始终是一个方向，就可以使电动机能连续的旋转。

　　（一）调速性能好。所谓“调速性能”，是指电动机在一定负载的条件下，根据需要，人为地改变电动机的转速。直流电动机可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的无级调速，而且调速范围较宽。

　　（二）起动力矩大。可以均匀而经济地实现转速调节。因此，凡是在重负载下起动或要求均匀调节转速的机械，例如大型可逆轧钢机、卷扬机、电力机车、电车等，都用直流电动机拖动。

　　本文介绍的小功率直流电机调速电路具有电路新颖、调试方便、调速范围宽及转差率低等特点。适合各种要求调速精度较高的生产机械设备用。电路如图1所示。

　　图1：一款新颖的小功率直流电机调速电路

　　电路工作原理

　　主电路直接输人220V交流，经晶闸管半控桥整流后供给电机电枢。整流后的电压较高，适合额定电压为150至180V功率小于2kw的直流电机。这里晶闸管T1和二极管v3及T2和v4采用电力半导体半臂电桥模块。

　　直流电机的励磁绕组L2由二极管V1、V2及借用电枢回路的V3、V4组成的整流桥供电，节省了两只二极管。为确保晶闸管关断时，电枢电流连续且平滑，

　　在主电路中接入了续流二极管V5及平波电抗器L1。

　　（1）同步电压的获取及脉冲触发电路：一般单相半控桥整流电路均采用单结晶体管触发方式，同步信号采用稳压二极管稳压后的削波电压，缺点是触发脉冲的移相范围减小。本电路采用电源的过零点时刻作为同步信号，同步范围可达170°以上。由二极管V1、V2、V3、V4整流桥输出的单相脉动直流电压一路经电阻R12、R13分压，ZD2稳压获得22V的直流电压作为触发电路等的工作电源，另一路经R21、R22分压送至三极管BG6的基极。每当电源过零时BG6吼截止，而BG4、BG5饱合导通，BG4将电容c12短接以保证在任意电源半周都是从零点开始充电，B炕集电极输出的低电平信号使IC1复位，其（3）脚输出低电平以保证晶闸管的触发信号在任意电源半周期内都以电源过零点作为基准。三极管BG3的集电极电流为C12充电，当BG1管导通时C12放电使三极管BG2饱和导通，集电极输出的低电平使IC1置位，其（3）脚输出高电平，经沧电藕合器输出触发脉冲送至晶闸管的门极。这里时基电路SE555的作用是加大脉冲宽度，脉冲宽度值由R6、C7的充电时间常数决定。光电祸合器的作用是增大脉冲幅度，以确保晶闸管可靠触发导通。

　　（2）给定和反馈控制：为提高电机的机械特性硬度和减小转差率，该电路增加了电压负反馈和电流正反馈控制，给定电位器RP3和电压取样电位器RP1、电流取样电位器RP2共同控制三极管BG3的导通程度，从而控制BG3的集电极电流，使负载发生变化时触发脉冲的相位随之变化，电机转速得以基本恒定。