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论交流调速与直流调速

丁山传（）

研电子1班

摘要

本文主要阐述了当今正在使用和不断发展的直流调速系统

和交流调速系统，并具体分析了调速系统发展和现状，并对他们

的调速方式进行了简单说明，最后对直流调速系统与交流调速系

统的一些性能进行了对比。

关键词直流调速交流调速

引言

直流电动机拖动和交流电动机拖动先后诞生与19世纪，距

今已有100多年的历史，并已成为动力机械的主要驱动装置。但

是，由于技术上的原因，在很长一段时期内，占整个电力拖动系

统80%左右的不变速拖动系统中采用的是交流电动机（包括异步

电动机和同步电动机），而在需要进行调速控制的拖动系统中则

基本上采用的直流电动机。这一格局应用至今并将持续一段时

间。

第一章直流调速系统

第一节直流调速系统的现状和发展

直流电动机是最早出现的电动机，也是最早能实现调速的电

动机。长期以来，直流电动机一直占据着调速控制的统治地位。

由于它具有良好的线性调速特性，简单的控制性能，高的效率，

优异的动态特性；尽管近年来不断受到其他电动机(如交流变频

电机、步进电机等)的挑战，但到目前为止，它仍然是大多数调

速控制电动机的优先选择。

五十多年来，直流电气传动经历了重大的变革。首先，实现

了整流器件的更新换代，从50年代的使用已久的直流发电机—电

动机组(简称G．M系统)及水银整流装置，到60年代的晶闸管—电

动机调速系统(简称V-M系统)，使得变流技术产生了根本的变革。

再到脉宽调制(PWM)变换器的产生，不仅在经济性和可靠性上有

所提高，而且在技术性能上也显示了很大的优越性，使电气传动

完成了一次大的飞跃。另外，集成运算放大器和众多的电子模块

的出现，不断促进了控制系统结构的变化。随着计算机技术和通

信技术的发展，数字信号处理器DSP应用于控制系统，控制电路

已实现高集成化，小型化，高可靠性及低成本。以上技术的应用，

使系统的性能指标大幅度提高，应用范围不断扩大。由于系统的

调速精度高，调速范围广，所以，在对调速性能要求较高的场合，

一般都采用直流电气传动。技术迅速发展，走向成熟化、完善化、

系统化、标准化，在可逆、宽调速、高精度的电气传动领域中一

直居于垄断地位。

第二节直流调速系统的调速方式

根据直流电机的工作基本原理，由直流电机的机械特性方程

UR

naT

KKK

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可知直流调速方法有三种：

（1）改变电枢回路电阻。该方法的优点是系统结构简单；缺

点是效率低。因此，该方法适于小功率直流电机、开环控制且仅

能有级调速。一般应用于电动玩具中。

（2）改变电动机主磁通。该方法的优点是能够实现平滑调



速；缺点是调速范围小而且通常是配合调压调速在基速以上作小

范围的升速。现已很少单独使用，通常以非独立控制励磁的方式

出现。

（3）调节电枢供电电压U。改变电枢电压主要从额定电压往

下降低电枢电压，从电动机额定向下变速，属于恒转矩调速方法。

对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，这种方法最

好。

比较上面三种直流调速方法可看出，改变电阻调速缺点很多，

目前很少使用，仅在一些起重机、卷扬机及电车等调速性能要求

不高或低速运转时间不长的传动系统中采用。弱磁调速范围不

大，往往是和调压调速配合使用，做额定转速以上作小范围升速。

因此自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主，必要时把调

压调速和弱磁调速配合使用。

在调压调速系统中调节电动机的电枢供电电压需要专门的可

控直流电源，可调的直流电源有以下三种：

①旋转变流机组：用交流电动和直流发电机组成机组以获得

可调的电源。这种方法的优点是可以在准许的转矩范围内四象限

运行，缺点是设备多、体积大、费用高、效率低安装须打地基、

运行有噪声、维护不方便，50