直流电动机转矩平衡与ASCS调速系统详解

电动机轴上转矩平衡是电力传动自动控制系统中的关键要素，特别是在直流电动机调速系统中。该讲座主要关注的是直流电动机的理论基础和实际应用，包括转矩方程以及负载转矩的分类。 首先，直流电动机的转矩方程涉及几个基本参数：电枢电压（Ud），电枢电流（Id），电枢回路总电阻（R），励磁磁通（Φ），电动势常数（Ce），以及转速（n）。这些参数共同决定了电机的运行状态。理想情况下，电动机的转速与其供电电压、电流和磁通之间的关系通过以下方程表示： n = Ce * Ud / (R * Id - Φ) 其中，电枢反电势（E）也会对转速产生影响。电动机轴上的转矩平衡则由以下公式描述，反映了转矩（TL）、电动机内部损耗（GD）、电枢反应转矩（Tc）和负载转矩（Tl）之间的动态关系： T = Tc + TL + Tl 负载转矩根据其与转速的关系可分为两类：恒转矩负载（如提升机），其转矩不随速度变化；变转矩负载（如风机、水泵），转矩随速度变化。此外，还区分了阻转矩（与速度方向相反的转矩）和位势转矩（与速度方向相同或成比例的转矩）。 直流调速方法主要包括变压（改变电压）、变阻（改变电阻）和变磁（改变磁通）。通常，由于调压可以实现无级平滑调速且调速范围大，所以在自动控制的直流调速系统中，调压调速是最常见的策略。然而，变阻和变磁调速也有其局限性，比如变阻调速只能实现有级调速，而变磁调速虽能提供平滑调速但调速范围有限。 在实际应用中，例如在V-M（晶闸管-电动机）系统中，采用晶闸管可控整流器供电，其特点是触发脉冲相位控制，电流可能存在脉动，并可能通过连续或断续模式来抑制脉动。V-M系统还涉及到电流波形的连续性和抑制措施，以及晶闸管-电动机系统的机械特性的设计，这些都是实现高效、稳定调速的关键技术。 电动机轴上转矩平衡方程和负载转矩分类是直流调速系统设计的基础，而不同的调速方法及其优缺点对于系统选择和控制策略具有重要意义。在实际工程实践中，根据具体应用场景和性能需求，会选择最合适的调速技术和控制系统配置。