1、子領域一子領域一 直流電動機的啟動調速技術直流電動機的啟動調速技術1.5 1.5 直流電動機的調速中的常用電力電子元件直流電動機的調速中的常用電力電子元件1.6 1.6 直流電動機的調速概念直流電動機的調速概念1.7 1.7 直流電動動機的調速直流電動動機的調速1.8 1.8 直流電動機調速的常用控制電路直流電動機調速的常用控制電路學習情境學習情境1.2 1.2 直流電動機的調速技術直流電動機的調速技術1.5 直流電動機的調速中直流電動機的調速中常用的電力電子元件常用的電力電子元件一、一、 功率二極管功率二極管二、二、 晶閘管晶閘管一、功率二極管一、功率二極管 典型的正導游通壓降是 1.0V。

2、 該壓降會引起導通損耗 ,故必需用適當的散熱片對器件進展冷卻以限制結溫。假設反向電壓超越一個閥值 ,器件就會發生雪崩式的擊穿 ,這時反向電流變大 ,二極管由于結內的大量功率損耗而過熱毀壞 ,這個闕值稱為擊穿電壓。圖1.14 a)功率二極管符號 b)伏安特性 c)理想特性1 1、伏安特性、伏安特性開關特性開關特性 反映通態和斷態之間的轉換過程1須經過一段短暫的時間才干重新獲得反向阻斷才干，進入截止形狀。 2在關斷之前有較大的反向電流出現，并伴隨有明顯的反向電壓過沖。2 2、動態特性、動態特性因結電容的存在，三種形狀之間的轉換必然有一個過渡過程，此過程中的電壓電流特性是隨時間變化的。開經過程開經過

3、程1電力二極管的正向壓降先出現一個過沖電力二極管的正向壓降先出現一個過沖UFP，經過一段時間才趨于接近穩態壓降的某個值如經過一段時間才趨于接近穩態壓降的某個值如 2V。這一動態過程時間被稱為正向恢復時間。這一動態過程時間被稱為正向恢復時間tfr。2電導調制效應起作用需一定的時間來儲存大量電導調制效應起作用需一定的時間來儲存大量少子，到達穩態導通前管壓降較大。少子，到達穩態導通前管壓降較大。3正向電流的上升會因器件本身的電感而產生較正向電流的上升會因器件本身的電感而產生較大壓降。電流上升率越大，大壓降。電流上升率越大，UFP越高越高 。3 3、功率二極管的參數、功率二極管的參數 1 1 正向平均

4、電流正向平均電流IF(AV)IF(AV) 額定電流額定電流在指定的管殼溫度簡稱殼溫，用在指定的管殼溫度簡稱殼溫，用TCTC表示和散熱條件下，其允許流過的最大工頻正弦半表示和散熱條件下，其允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值波電流的平均值 正向平均電流是按照電流的發熱效應來定義的，因此正向平均電流是按照電流的發熱效應來定義的，因此運用時應按有效值相等的原那么來選取電流定額，并運用時應按有效值相等的原那么來選取電流定額，并應留有一定的裕量。應留有一定的裕量。 當用在頻率較高的場所時，開關損耗呵斥的發熱往往當用在頻率較高的場所時，開關損耗呵斥的發熱往往不能忽略不能忽略 當采用反向漏電流較大的電力二

5、極管時，其斷態損耗當采用反向漏電流較大的電力二極管時，其斷態損耗呵斥的發熱效應也不小呵斥的發熱效應也不小2 2 正向壓降正向壓降UFUF 指電力二極管在指定溫度下，流過某一指定的穩態指電力二極管在指定溫度下，流過某一指定的穩態正向電流時對應的正向壓降正向電流時對應的正向壓降 有時參數表中也給出在指定溫度下流過某一瞬態正有時參數表中也給出在指定溫度下流過某一瞬態正向大電流時器件的最大瞬時正向壓降向大電流時器件的最大瞬時正向壓降3 3 反向反復峰值電壓反向反復峰值電壓URRMURRM指對電力二極管所能反復施加的反向最頂峰值電壓指對電力二極管所能反復施加的反向最頂峰值電壓通常是其雪崩擊穿電壓通常是其

6、雪崩擊穿電壓UBUB的的2/32/3運用時，往往按照電路中電力二極管能夠接受的反向運用時，往往按照電路中電力二極管能夠接受的反向最頂峰值電壓的兩倍來選定最頂峰值電壓的兩倍來選定 4 4 最高任務結溫最高任務結溫TJMTJM結溫是指管芯結溫是指管芯PNPN結的平均溫度，用結的平均溫度，用TJTJ表示。表示。最高任務結溫是指在最高任務結溫是指在PNPN結不致損壞的前提下所能接受結不致損壞的前提下所能接受的最高平均溫度。的最高平均溫度。TJMTJM通常在通常在125175125175C C范圍之內。范圍之內。5 5 反向恢復時間反向恢復時間trrtrrtrr= td+ tf trr= td+ tf

7、，關斷過程中，電流降到零起到恢復反響，關斷過程中，電流降到零起到恢復反響阻斷才干止的時間。阻斷才干止的時間。6 6 浪涌電流浪涌電流IFSMIFSM指電力二極管所能接受最大的延續一個或幾個工頻周指電力二極管所能接受最大的延續一個或幾個工頻周期的過電流。期的過電流。 二、晶閘管二、晶閘管晶閘管的常見封裝外形有螺栓型和平板型兩種封裝：引出陽極A、陰極K和門極控制端G三個聯接端；對于螺栓型封裝，通常螺栓是其陽極，能與散熱器緊密聯接且安裝方便；平板型封裝的晶閘管可由兩個散熱器將其夾在中間。AAGGKKb)c)a)AGKKGAP1N1P2N2J1J2J3圖1.15 晶閘管的外形、構造和電氣圖形符號a)

8、外形 b) 構造 c) 電氣圖形符號Ic1=1 IA + ICBO1Ic2=2 IK + ICBO2IK=IA+IGIA=Ic1+Ic2 )(121CBO2CBO1G2AIIII外加反向電壓UA UK1 1、晶閘管的任務原理、晶閘管的任務原理圖1.16晶體管的特性是：在低發射極電流下晶體管的特性是：在低發射極電流下 是很小的，而是很小的，而當發射極電流建立起來之后，當發射極電流建立起來之后， 迅速增大。迅速增大。 外加正向電壓外加正向電壓UA UK門極未加電門極未加電壓，壓，IG=0，1+2很小。流過晶閘管的很小。流過晶閘管的漏電流稍大于兩個晶體管漏電流之和，漏電流稍大于兩個晶體管漏電流之和，

9、晶閘管正向阻斷形狀。晶閘管正向阻斷形狀。)(121CBO2CBO1G2AIIII開通門極觸發：在晶閘管門極加正向觸發脈沖。圖1.172 2、晶閘管的根本特性、晶閘管的根本特性正向導通雪崩擊穿O+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM第第I I象限的是正向特性象限的是正向特性第第IIIIII象限的是反向特性象限的是反向特性 1 晶閘管的伏安特性晶閘管的伏安特性圖1.182 門極伏安特性： 門極電流 IG 與門極和陰 極之間電壓UGK的關系。 晶閘管的門極和陰極之 間是PN結J3，其伏安特 性稱為門極伏安特性。 門極觸發電流也往往是經過觸發電路在門極和陰

10、極之間施 加觸發電壓而產生的圖1.19調速：為了提高消費效率或滿足消費工藝的要求，許多消費 機械在任務過程中都需求調速。 電力拖動系統的調速可以采用： 機械調速：改動傳動機構速比。 電氣調速：改動電動機參數。即人為的改動電 動機的機械特性。 注：由負載變化引起的電機速度變化不稱為速度調理， 而稱為速度變化。 1.6 直流電動機的調速概念直流電動機的調速概念1.7 直流電動機的調速直流電動機的調速一、一、 調速的目的調速的目的二、二、 調速的方法調速的方法三、三、 調速的方式與負載類型的配合調速的方式與負載類型的配合一、評價調速的目的一、評價調速的目的調速目的：為了評價各種調速方法的優缺陷，對調

11、速 方法提出的一定的技術經濟目的。1、調速范圍 2、靜差率 minmaxnnD %100%100%000nnnnnNN)1 ()1 ()1 (maxmax00max0maxminmaxNNNNnnnnnnnnnnnnnD4、調速的經濟目的,經濟目的包含三個方面：a、調速設備初投資的大小，b、運轉過程中能量損耗的多少，c、維護費用的高低，三者總和較小者經濟目的均較好。1iinn可見：消費機械允許的最低轉速時的靜差率越大，電動機允 許的調速范圍D越大。3、平滑性二、調速方法二、調速方法一電樞回路串電阻調速 0aRn0nNnLTemTA1SaRR1nA B特點：只能將轉速往下調，且靜差率明顯增大，所

12、以調速范圍D較小，平滑性差，損 耗大，設備簡單，投資少，屬恒轉矩調速。適用于：容量不大，低速運轉時間不長，對調速性能要求不高的場所。圖1.20二降低電源電壓調速 zTT0nnNUTLNnA1U01nAB1n特點：特性平行下移，變化不明顯，調速范圍D較大，平滑性好，損耗小，需可調 直流電源，初投資大。適用于：對調速性能要求較高的中大容量拖動系統，例如重型機床(龍門刨)、精細機床和軋鋼機等。圖1.21三弱磁調速 。 01n11nBANn0nANnemTLT特點：只能向上調，受換向和機械強度限制，調速范圍不大，但靜差率小，平滑性 好，設備簡單，損耗小，屬恒功率調速。常與調壓調速結合運用,以擴展調速范

13、圍。圖1.22三、調速方式與負載類型的配合三、調速方式與負載類型的配合正確的運用電機：既滿足負載的要求又要使其得到充分的利用。電樞電流到達額定值當電動機調速時，能否得到充分利用，與調速方式和負載類型的配合有關。調速方式：恒轉矩調速:負載轉矩不隨轉速變化而堅持恒定。 包括：電樞串電阻調速、降壓調速 恒功率調速：調速過程中負載功率不變。 包括：弱磁調速 調速方式與負載類型的配合： 恒轉距性質的調速方法運用于恒轉距負載； 恒功率的負載應采用恒功率的調速方法； 風機類負載三種調速方法都不適宜，但采用電樞串電 阻調速、降壓調速比弱磁調速適宜一些。 亦即調速方法的性質必需與負載性質相匹配。假設不匹配，就會呵斥投資或運費用的浪費。1.8 直流電動機調速的常用控制電路直流電