弱磁调速
什么是恒转矩调速？什么是恒功率调速？
什么是恒转矩调速？什么是恒功率调速？1、变频调速、直流调压调速，都是恒转矩调速；2、所谓恒转矩调速的特征如下：1）频率电压（或直流电压）下降，额定电流不变，额定转矩不变，额定速度下降；2）由于额定转矩不变，额定速度下降，额定功率下降；3）就是说交流电机低频低速运行，直流电机低压低速运行，都是功率正比下降，额定速度下降，转矩不变；3、什么是恒功率调速，恒功率调速的特征如下：1）机械调速，是恒功率调速；2）机械调速时，通过改变传动比，改变负载的速度，而电机的额定转矩、额定速度不变；3）机械调速时，电机的额定转矩、额定速度不变，即电机的额定功率不变，所以称为恒功率调速；4）恒功率调速时，负载可以获得成千成百倍的力矩或动力！1、我们说交流电机变频调速，直流电机调压调速，都属于恒转矩调速；2、但是交流电机变频调速、直流电机调压调速，在额定电压以上的调速，称弱磁调速；3、弱磁调速，速度升高，转矩减小，电机功率不变；4、所以我们说，若磁调速，是恒功率调速；1、我们说机械调速属恒功率调速，是对负载而言的；2、从电机调速的角度看，电机并没有调速，电机的额定状态不变；3、所以当负载需要调速时，我们可以选择电机调速，也可以选择机械调速，机械调速应该是首选方式；4、不能用电机调速代替机械调速，机械调速可以放大机械力或力矩，是负载需要巨大动力、力矩的最好调速方式；1、机械调速，虽不是连续调速，实际上也不需要连续调速，汽车变速装置大家没感觉不够用吧？！2、但是机械调速，改变的是负载转速，原动机的功率、转矩、速度都不用变；3、机械调速可以成百成千的放大力矩或动力，适应负载动力矩的需要，而不用改变电机，这是机械调速的最大优势；4、在对负载调速时，首选应是机械调速，然后才是电机调速；5、不能用电机调速代替机械调速，有些人一味要求电机调速是个误区！。
电力拖动自动控制系统-运动控制系统课后参考答案第二章
第二章作业思考题：2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？1.电枢回路串电阻调速特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。
反之机械特性的硬度变硬。
2.调节电源电压调速特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。
不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范围。
3.弱磁调速特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。
调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。
2-2简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。
IGBT，电容，续流二极管，电动机。
2-3直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么？直流电压2-4为什么直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统能够获得更好的动态性能？直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
2-5在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。
电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。
2-6直流PWM变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？反并联二极管是续流作用。
若没有反并联二极管，则IGBT的门极控制电压为负时，无法完成续流，导致电动机电枢电压不近似为零。
2-7直流 PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？不是越高越好，因为太高的话可能出现电容还没充完电就IGBT关断了，达不到需要的输出电压。
运动控制系统思考题参考答案(_阮毅_陈伯时) (7)
第二章思考题：2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？1.电枢回路串电阻调速特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。
反之机械特性的硬度变硬。
2.调节电源电压调速特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。
不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范围。
3.弱磁调速特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。
调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。
2-2简述直流PWM 变换器电路的基本结构。
IGBT，电容，续流二极管，电动机。
2-3直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？直流电压2-4为什么直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统能够获得更好的动态性能？直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
2-5在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。
电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。
2-6直流PWM变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？反并联二极管是续流作用。
若没有反并联二极管，则IGBT的门极控制电压为负时，无法完成续流，导致电动机电枢电压不近似为零。
2-7直流PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？不是越高越好，因为太高的话可能出现电容还没充完电就IGBT关断了，达不到需要的输出电压。
(完整版)运动控制系统思考题参考答案(_阮毅_陈伯时)(7)
过高的泵升电压将超过电力电子器件的耐压限制值。
选取电容量较大且合适的电容。
2-9在晶闸管整流器-电动机开环调速系统中，为什么转速随负载增加而降低？
负载增加，负载转矩增大，电动机转速下降直到电磁转矩等于负载转矩时速度就不变了，达到稳态。T-TL=J*dn/dt
2-10静差率和调速范围有何关系？静差率和机械特性硬度是一回事吗？举个例子。
2-13为什么用积分控制的调速系统是无静差的？在转速单闭环调速系统中，当积分调节器的输入偏差电压△U=0时，调节器的输出电压是多少？它决定于哪些因素？
比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状，而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史。虽然到稳态时，只要历史上有过，其积分就有一定的数值，足以产生稳态运行所需要的控制电压UC。
2-5在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？
电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。
电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。
2-6直流PWM变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？
（2）供电电网电压Ud发生变化时系统有调节作用，因为Ud发生变化时，会使Ks变化，进而改变输出电压和转速，反馈电压随之改变，改变电压偏差进一步调节输出电压和转速达到调节作用。
（3）电枢电阻Ra发生变化时系统有调节作用，因为Ra发生变化时，会使电枢电路总电阻变化，使得转速改变，反馈电压随之改变，改变电压偏差进一步调节输出电压和转速达到调节作用。
第二章
思考题：
2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？
1.电枢回路串电阻调速
直流电动机的起动、调速和制动解读
3.1 直流电动机的起动
3.3.3 降压起动
当直流电源电压可调时，可采用降压方法起动。
起动时，以较低的电源电压起动电动机，起动电流随电源电 压的降低而正比减小。随着电动机转速的上升，反电动势逐渐增 大，再逐渐提高电源电压，使起动电流和起动转矩保持在一定的 数值上，保证按需要的加速度升速。
TL
Tem
3.2 直流电动机的调速
3.2 .2 改变电枢电源电压调速
优点： 1）电源电压能够平滑调节，可实现无级调速。
2）调速前后的机械特性的斜率不变，硬度较高，负载变化时 稳定性好。
3）无论轻载还是负载，调速范围相同，一般可达 D=2.5〜12。 4）电能损耗较小。 缺点： 需要一套电压可连续调节的直流电源。
指负载变化时，转速变化的程度，转速变化小，稳定性好。
%
n0 n N n N 100% 100% n0 n0
δ %越小，相对稳定性越好；δ %与机械特性硬度和n0有关。
D nmax nmax nmax nmax n N nmin n0 min n N n N (1 ) n N
4. 经济性
在考虑技术指标的同时，还应考虑设备投资、电能消耗、 运行费用等。
3.2 直流电动机的调速
直流电动机的起动、 调速和制动
第三章 直流电动机的起动、调速和制动
主要内容
3.1 直流电动机的起动 3.2 直流电动机的调速 3.3 直流电动机的制动 3.4 直流电动机的各种运行状态 3.5 电力拖动系统的过渡过程
共5节
3.1 直流电动机的起动
3.1 直流电动机的起动 起动：指电动机从静止状态转动起来。 起动过程：电动机从静止运转到某一稳态转速的过程叫起 动过程。 系统对起动的要求 (1)起动转矩Tst足够大， Tst>（1.1～1.2)TL (2) Ist不能太大，一般为（1.5～2)IN (3) 起动设备要简单、可靠、经济
a他励直流电动机调速过程及其特点的分析
《电机学》研究性报告他励直流电动机调速过程及其特点的分析学院：电气工程学院姓名：李静怡学号：11291240班级：电气1108班指导老师：郭芳目录一、训练载体研究内容.................................... ３二、生产机械负载类型的种类和特点........................ ３（一）恒转矩负载特性................................. ３（二）恒功率负载特性................................. ４（三）通风机类负载特性............................... ４三、基于他励直流电动机的三种调速方法.................... ５（一）电枢回路串电阻调速............................. ５（二）降低电源电压调速............................... ６（三）弱磁调速....................................... ７四、他励直流电动机调速过程对电磁转矩和电磁功率的限制 .... ８（一）电枢回路串电阻调速............................. ８1、改变0R对电磁转矩的影响..................... ８2、改变0R对电磁功率的影响..................... ９（二）降低电源电压调速............................. １０1、改变0U对电磁转矩的影响................... １０2、改变0U对电磁功率的影响................... １２（三）弱磁调速..................................... １３1、改变励磁电流f I对电磁转矩的影响............ １３2、改变励磁电流f I对电磁功率的影响............ １４五、调速方法与负载类型的配合.......................... １５六、对本次研究性训练的总结分析........................ １６一、训练载体研究内容1 查阅资料，了解生产机械负载类型的种类和特点。
电机拖动第3章3
1．调速范围 2．静差率（或称转速变化率） ——转速相对稳定性 3．调速的平滑性 4．恒转矩调速方式和恒功率调速方式 5．调速的经济性
n n0
1．调速范围
nN = nmax
1
定义 nN1 = nmin 指电动机在额定负载下调速时 2 TL = TN T 其最高转速 nmax 与最低转速 nmin 之比 0 用 D 表示调速范围 表达式 注意：不是[nmin, nmax] nmax D= (3 − 1) nmin T =T L N 说明 电动机 nmax 受电动机的换向及机械强度限制 nmin 受转速相对稳定性（即静差率）要求的限制
n nmax
②恒功率调速方式
nN nmin
弱磁调速时，磁通 Φ 是变化的 0 Tr , Pr 在不同转速下若保持电流 Ia = IN 不变，即电机得到充 分利用 容许输出转矩和功率别为： U − I N Ra 1 C3 1 = CT I N N Tr ≈ T = CT ΦI a = ⇒ Tr ≈ T ∝ CE n n n
1．调速范围
不同的生产机械对调速范围要求也不相同
例如： 龙门刨床：D = 10~40 ；车床：D = 20~120 轧钢机：D = 3~120 ；造纸机：D = 3~20 机床进给机构：D = 5~200
对于一些经常轻载运行的生产机械
例如精密机床等 可用实际负载时的最高转速和最低转速之比 计算调速范围 D
C3 PM Tr n = ⇒ P = C4 T = 9.55 ⇒ Pr = 9.55 n 9.55
电动机的容许输出转矩与转速成反比 而容许输出功率为恒值——恒功率调速
他励直流电动机调速时 允许输出的转矩与功率图
基速以下
变频器基础知识
4、参数设置说明
A 环境参数 A1-00语言选择（日、英、法、德） A1-01访问等级 A1-02控制方式（V/F、矢量） A1-03初始化
B1-01（0-4）频率指令输入方法
字操作器 拟量端子 EMOBUS传送（SI-K2）与GEPLC以及其他厂家PLC 择卡（CP-216） MEMOBUS传送
E2-01～E2-10电机动态参数
单击此处可添加副标题
F任选功能参数
F1-01～F1-14 PG F1-01 PG constant F1-02 operation selection at PG open circuit(0-3) 减速停止 1、自由滑行停止 非常停止 3、继续运行 F1-03 operation selection at over speed 减速停止 1、自由滑行停止 非常停止 3、继续运行
PG-B2， PG-X2
速度控制范围
1：40
1：40
1：100
1：100
启动转矩
150%/3HZ
150%/3HZ
150%/1HZ
150%/0г/min
速度控制精度
±2%～±3%
±0.3%
±0.2%
±0.2%
转矩控制
不可
不可
不可
可以
适用用途
同时驱动多台电机，电机参数不知道，不能做Autotuning
变频器基础培训
PART 1
6 、维修与保养
3 、 维修注意事项
2 、变频器主回路及控制回路构成
1 、 一般变频器的基本构成与功能
二、变频器的结构形式
3、 V/F矢量控制调速方式
2、 交流电机弱磁调速的概念
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交直流复习材料填空1直流电动机的三种调速方法中能获得高于额定值转速的是（弱磁调速），调速过程中机械特性的硬度不变的（调压调速），理想空载转速不变的是（串电阻调速），最常用的调速方式是（调压调速）。
2直流电动机的机械特性方程（※）3某调速系统的调速范围是（150-1500）r/min，静差率10％，则系统的调速范围D=（10）4直流调速经历的3个发展阶段是（G-M）调速系统，（V-M）调速系统，以及（PWM）调速系统5测试电动机的开环机械特性时，给定电压应取（正）电压6转速负反馈单闭环调速系统由（给定电路），转调调节器，触发器与整流电路，电动机主回路，转速检测与反馈电路等几部分构成7具有-积分-调速器的转速单闭环调速系统为有静差调速系统8实现无静差调速的条件是1采用转速负反馈2转速调节器采用PI或PID调节器9有静差调速系统，当开环放大系数K提高时，系统的稳态性能变-强-，即调速范围增大，静差率减小，硬度变硬，但系统的稳定性下降10双闭环调速系统，转速调节器和电流调节器呈串联连接，均采用PI调节器，都有输出限幅值11双闭环调速系统中，转速调器的输出限幅值决定主回路的最大允许电流12外环又称转速环，其主要调节作用，内环又称电流环，器输出调节作用13双闭环调速系统的电流反馈系数β=0.2，当电枢回路电流为20A时，转速调节器的输出为4V14双闭环调速系统，对电网电压波动起调节作用的是电流调节器，对负载电流变化起调节作用的是转速调节器15转速调节器不饱和时，双闭环系统主要表现为恒转速调节，转速调节器饱和时，主要表现为恒电流调节16双闭环调速系统的启动过程分为电流上升降段，恒流开速阶段和转速调节阶段17双闭环调速系统的启动过程是饱和非线性控制，准时间最优控制和转速超调18三相异步电动机的转速除了与电源频率，转差率有关，还与定子绕组的磁极对数有关19目前，在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件是G TO20变频器是把电压频率固定的工频交流电为电压和频率都可以变化的交流电的变换器21变频器具有多种不同的类型，按变换环节可分为交--交变频器和交--直--变变频器，按变频器输出电压的方法可分为PAM 和PWM型，按用途可分为专用型变频器和通用型变频器22正弦波脉冲宽度调节制英文缩写是SPWM23变频调速时，基频以下的调速属于恒转矩调速，基频以上的调速属于恒电压调速24在U/f控制方式下，当输出频率比较低时，会出现输出转矩不足的情况，要求变频器具有转矩补偿功能25串级调速属于变转差率调速的调速方式26变频器通信接口是CPU224简答题1什么是调速范围？额定负载下，生产机械要求电动机提供的最高转速与最低转速之比称为调速范围，用大写字母D表示2什么是静差率？当系统在某一机械特性下运行时，电动机的负载由理想空载加到额定负载时所对应的转速降△nN与理想空载转速n0之比，称为静转差率，用小写字母s表示3铜开环调速相比，转速负反馈调速系统有何优点？（1闭环系统静特性比开环机械特性硬很多，负载电流相等时※（2闭环系统静差率要小得多，理想空载转速相等时，※（3闭环系统可比开环系统由更大的调速范围，当静差率相等时※（4闭环系统比开环系统的抗干扰性能好4闭环调速系统的基本特性是什么？(1转速调节器为比例调节器时，闭环调速系统是有静差的(2被控量总是跟随给定量变化，电动机的转度总是随着给定电压Un*变化而变化(3闭环系统对作用于闭环内前向通道上的干扰有调节作用5实验时，如果将转速负反馈接成正反馈，会出现什么现象？如何改正?因为给定电压为负值，若为正反馈，即反馈电压也为负值，那么转速的变化使AU一直变大，造成系统过控改正：应重新接成负反馈6双闭环直流调速系统中，电流调节器的作用是什么？（1使电枢电流Id跟随给定电压Ui*变化，稳态无静差（2对电网电压波动起及时抗干扰作用（3在启动过程中，保证获得允许的最大电流，在过载甚至堵转时，起自动过电流保护作用7双闭环直流调速系统中，转速调节器的作用是什么？(1使转速n跟随给定电压Un*变化，稳态无静差(2对负载电流变化起抗干扰作用(3其结构输出限幅值决定了最大电枢电流Idm8交流异步电动机有哪些调速方式？并比较其优缺点（1三相异步电动机有变极调速，变转差率调速和变频调速三种调速方式（2变极调速是有极调速，调速的级数很少，只适用于特制的笼型异步电动机，这种电动机结构复杂，成本高。
他励直流电机的调速
DPL min
显然，这种配合将造成电动机容量的浪费。
19
他励直流电动机的调速
4、恒功率负载配恒转矩调速
1 负载转矩 TL n n n max
nmin TL
电动机容许输出转矩 T C 只有在最低转速时才有：
P PL
T T
T TL
Ia I N
电机得到了充分利用。 在高于最低转速时： 电机未被充分利用。
16
T TL
Ia I N
他励直流电动机的调速
2、恒功率负载配恒功率调速
T PL和 P 均为常数， L 和 T 均与 n 成反比，只 要选择 P 与 PL 相等， 在任何转速下均有：
n
T
TL
P PL
这是一种理想的配合，转速 电机既满足了负载要求， 是从额定转速向上调，所以 又得到了充分利用。 额定转速为系统的最低转速。
9
他励直流电动机的调速
n02
3、减弱磁通调速 n
C
B A TL
n
iaHale Waihona Puke ian2 n01 n1
nN
n0
I a1
I aN
A’
2 1 N
n1
nN
Tem t=0
n t
10
他励直流电动机的调速
优点： 由于在电流较小的励磁回路中进行调节，因而
控制方便，能量损耗小，设备简单，调速平滑性好。 弱磁升速后电枢电流增大，电动机的输入功率增大， 但由于转速升高，输出功率也增大，电动机的效率 基本不变，因此经济性是比较好。
3
他励直流电动机的调速
D与δ%相互制约：
nmax nmax nmax nmax D nmin n0 min n N n N n N (1 ) n N
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何为弱磁调速
1、在直流电机理论中，改变直流电机转速的方法有：改变电枢电压调速，减小电枢电阻、减弱主极磁通Φ调速；
2、在变频器对异步电机的调速中，当变频器的输出频率高于电机额定频率时，电机铁芯磁通Φ开始减弱，电机转速高于额定转速，此时我们称电机进入弱磁调速；
3、变频器对异步电机调速时，一旦进入弱磁调速，变频器输出电压不再改变，一般为电机额定电压。
而电机电流增大，超过额定电流，速度增大时电磁转矩减小，电机功率为恒功率，所以有人把弱磁调速又叫做恒功率调速。
弱磁调速的目的与方法
1、在额定转速以上，为了不产生过流或过载；
2、电机在弱磁调速运行时，只有保证转矩M与转速n成反比，即恒功率P运行，电流才基本不变保持额定电流；
因为：U = 4.44fNΦ , M ≈IΦ ，M = P/n ；
如：f增大2倍，Φ缩小1/2，M缩小1/2 ，n增大2倍，这个过程中电压U不变，电流I 不变，频率f增大2倍，n增大2倍，Φ缩小1/2，M缩小1/2，功率P不变。
弱磁调速注意点
理论情况是，进入弱磁调速，电机电流变化情况与负载性质有关，恒功率P运行，电流基本不变保持额定电流何为弱磁调速
因为：U = 4.44fNΦ , M ≈IΦ ，M = P/n ；
如：f增大2倍，Φ缩小1/2，M缩小1/2 ，n增大2倍，这个过程中电压U不变，电流I 不变，频率f增大2倍，n增大2倍，Φ缩小1/2，M缩小1/2，功率P不变。
弱磁调速注意点
理论情况是，进入弱磁调速，电机电流变化情况与负载性质有关，恒功率P运行，电流基本不变保持额定电流。