电梯原理、使用与维护：直流曳引电动机转速调节方案

从前面所述的直流他励或并励电动机的机械特性方程式（3⁃21）中了解到，其转速的调节方法有改变电动机进线端的电压、改变磁通量、外串电阻等几种。但较为广泛使用的方法是改变电压和电枢分流，而改变磁通量的方法在电梯调速领域很少应用。一般总希望满励磁状态，这样可获得较大的电磁转矩。

（1）改变电动机定子端的电压的转速调节特性

假定磁通量保持不变，无外串电阻，仅有电枢绕组的电阻，电压的变化范围是在额定电压以下，负载转矩或电流不变。这样从式（3⁃27）可以得出：

1）当电压连续向下变化时，直流电动机的转速也将连续向下成比例地变化，其机械特性曲线仍为直线。

2）其转速降Δn始终不受影响，即

也就是改变电压后的机械特性曲线的斜率不变，也即新的机械特性曲线是一簇平行于直流电动机原有的或称自然的机械特性曲线。

3）由于Δn是恒值，其特性硬度β保持不变，这一点在电梯主驱动系统中是至关重要的。

4）当电压U的极性改变时，则电动机的转向也将改变，即其机械特性处于第三象限内。

（2）改变直流电动机励磁电流

假设电动机进线端的电压U不变，为恒值；电动机的负载转矩不变；电动机的电枢电阻不变；磁通量的改变只能从额定量向下减少，进行弱磁调速。这样从式（3⁃27）中可得出：

l）当磁通量减少时，n₀＝U／C_eΦ将随Φ的减少而增大，磁通量减少得越多，则转速升高得越多。但是磁通量不能无限制地减少，一般最多只能减少至额定状态的70％左右。

2）当磁通量减少时，Δn也将随磁通量的减少而增大，磁通量减少得越多，则Δn也将增大得越多，这在电梯系统中是不允许的，一般至多减少至额定的70％左右。

3）由于Δn随着磁通量的减少而成反比例增大，因此其机械特性曲线的硬度β将大大减少。(www.xing528.com)

4）当磁通量的极性改变时，将使直流电动机的转向反向，使其机械特性曲线处于第三象限中。

从上述分析中可以看出，直流电动机改变磁通量的调速方法，比原来没有调速的情况更差，因此在直流电梯中一般不采用调磁通量的方法，因为弱磁方法使电动机的机械特性变软。同时，由于磁通量的减少，使直流电动机的电磁转矩减小，这一点是与恒转矩负载相矛盾的。仅仅当电梯停运时，为了减少直流曳引电动机中励磁绕组的发热损耗，在励磁绕组中串入适当的外接电阻以减少磁通。但当电梯准备开始运行时，应立即将此电阻短接，保持直流电动机趋于满励磁状态，以保证电梯获得足够的电磁转矩。

（3）直流他励电动机的电枢分流调速方法及其转速调节特性

这种调速方法的原理示意图如图3⁃21所示。在电动机的电枢回路中串有电阻R₁的情况下，只要调节与电动机电枢相并联的电阻R₂，即可使直流电动机的转速发生变化，但一般只能在额定速度以下的范围内调节，其调速原理简述如下。

1）当电阻R₂减少时，回路的总电流增加，这样使R₁电阻上的电压降增加，也即使施加于直流电动机的电枢端电压减少，也就是使n₀减少，电动机的转速降低。

2）由于R₂的减少，使流经R₂电阻的电流增大。但流经电动机电枢的电流由于其内阻没有变化而基本保持不变，即图3⁃21中的I₁基本不变，所以其机械特性硬度β稍稍减少，其机械特性曲线如图3⁃22所示。

图3⁃21 电枢分流调速原理图

这种调速电路的另一特点是：当电动机停止运转时，电动机所具有的能量全部经电阻R₂而实施能耗制动停车。若R₂很小，则能使电动机迅速停车，故这种系统电动机的停车可以不用机械制动器，这样就大大简化了这种电动机的机械传动系统。在电梯的自动开关门系统中就运用了这一最佳的调速控制方法，使电梯的门机系统结构简单、控制方便、工作可靠，因此广泛地应用于各类电梯的直流门机控制。

从上述的调速方法中可以看到，电阻R₁是十分重要的，若R₁＝0，则改变R₂就不能调节直流电动机的转速。若R₂＝∞，则就相当于串接电阻的调速方法。因此从图3⁃22中可以看出，电枢分流法的转速调节的机械特性曲线介于自然特性和串接电阻特性之间。

图3⁃22 直流电动机电枢分流的机械特性曲线