電動機的速度控制
王季秩（電子工業(yè)部第21研究所）
【摘 要】隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國防工業(yè)的發(fā)展，電動機的調(diào)速技術(shù)已成為專門的研究課題。文中介紹電動機調(diào)速的要求，并著重對直流電動機、交流電動機、步進電動機、開關(guān)磁阻電動機的調(diào)速電路作了分析，指出調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字化是發(fā)展方向。
【敘 詞】直流電動機交流電動機步進電動機／開關(guān)磁阻電動機速度控制調(diào)速系統(tǒng)電路
數(shù)字化
1概述
電動機的速度控制（文中簡稱電機調(diào)速）是伴隨電機的誕生而出現(xiàn)，隨著工農(nóng)業(yè)和國防的發(fā)展，電機的速度控制技術(shù)已成為專門研究課題，并擺到十分重要地位。
從電機發(fā)展歷史來看，首先誕生的是直流電機，它可以較方便地利用調(diào)節(jié)電樞電壓或激磁電流，實現(xiàn)電機調(diào)速。交流感應(yīng)電動機的出現(xiàn)，給調(diào)速增加困難，因沒有激磁電路，無法調(diào)節(jié)激磁，調(diào)節(jié)電樞電壓也難以調(diào)速。交流同步電動機雖有激磁電路，但調(diào)激磁難實現(xiàn)調(diào)速。因此，交流電機的調(diào)速是電機界面臨的難題。電子學(xué)的興起與發(fā)展，現(xiàn)代控制理論的誕生及電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，促使電機、電子、計算機、自動控制等學(xué)科相互結(jié)合，使電機調(diào)速技術(shù)進入嶄新階段。尤其當(dāng)數(shù)字控制的產(chǎn)生、發(fā)展和應(yīng)用，電機的控制面貌就大大改觀了。因此，調(diào)速技術(shù)促使宇航、海洋、她面、家電等所有領(lǐng)域中控制技術(shù)的飛躍發(fā)展。
電動機的速度控制是采用電氣或電子方式使電機的速度變化或保持電機速度為恒定的控制技術(shù)。速度控制的對象是電動機，控制的內(nèi)容不僅僅是速度，還涉及驅(qū)動對象的有關(guān)參數(shù)，如通過調(diào)速實現(xiàn)功率、力矩控制等。
2電機調(diào)速的要求
電機調(diào)速的要求涉及機、電、熱、光、聲等多方面的技術(shù)，不同的應(yīng)用場合、不同的時期，調(diào)速要求是不完全一致的�，F(xiàn)在，就當(dāng)前應(yīng)用的系統(tǒng)與裝備的主要要求進行討論。
2.1調(diào)速比
調(diào)速比是指電動機的速度在滿足一定的精度下，電機的****和****運行速度的比值。電機速度變化有連續(xù)均勻、間斷、多檔次等變化類型。近代，連續(xù)的調(diào)速比可達1：100000。
2.2速度精度
速度精度是電動機在一定的輸入和負載的條件下，其速度隨負載或環(huán)境等而變的相對比值。速度精度通常是指靜態(tài)誤差，有些場合還有動態(tài)誤差要求，它稱為瞬時速度精度。
2.3力矩波動
在一定條件下，電機一轉(zhuǎn)內(nèi)輸出力矩的變化常用力矩變化的峰一峰值與平均值之比表示。電機在低速下將產(chǎn)生較大的力矩波動。
2.4起停時間
起停時間是起動電機或停止電機的時間，前者電機在負載下從起動到穩(wěn)定速度所需時間。后者是指電機在負載下從運行到停止不轉(zhuǎn)的時間。以計算出一些常數(shù)，如喀l勢常數(shù)、****加速度等與上述參數(shù)列在一起作為電機應(yīng)用的重要數(shù)據(jù)。
除了上述！要求外，系統(tǒng)的可靠性、安全工作區(qū)、噪聲振動和抗彳二擾性能等要求均是非常重要的。
2.5力能參數(shù)
電機的力能參數(shù)有輸出力矩、轉(zhuǎn)速、輸入功率、功率因數(shù)、電流、電壓、溫升、轉(zhuǎn)動慣量等，這些參數(shù)除額定值之外，還包括起動、制動和逆轉(zhuǎn)等條件下的允許值。由力能參數(shù)可以計算出一些常數(shù)，如電勢常數(shù)，****加速度等與上述參數(shù)列在一起，作為電機應(yīng)用的重要數(shù)據(jù)。
除了上述要求外，系統(tǒng)的可靠性、安全工作區(qū)、噪聲振動和抗干擾性能等要求均是非常重要的。
3 電機調(diào)速的分類與組成
電機調(diào)速可按直流電機、交流電機、步進電機和開關(guān)磁阻電機分為4類，但從本質(zhì)上來看，可分為頻率和轉(zhuǎn)矩的控制技術(shù)。
從圖1可知，速度控制是由速度比較、檢測、校正、控制、電流檢測、比較、校正、控制以及功率驅(qū)動等組成�，F(xiàn)就常用電機調(diào)速技術(shù)作分析。
3.1直流電動機的調(diào)速
3.1.1橋式電路的調(diào)速
該法懸利用永磁式電機電樞組成橋式伺服電路來檢測和比較速度。根據(jù)電橋平衡原理：
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