常芳

摘 要：隨著現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制的發(fā)展，變頻調(diào)速逐步得到了應(yīng)用，有些院校認(rèn)為變頻調(diào)速逐步得到了應(yīng)用，就把直流調(diào)速這門課程（或教學(xué)章節(jié)）刪除，但是變頻調(diào)速只能應(yīng)用于調(diào)速，而對力矩是無法做到精確控制的，對于要求低速度、大力矩的場合，如軋機(jī)、造紙印刷、橡膠機(jī)械、光纜線纜設(shè)備等，直流調(diào)速的應(yīng)用還是具有廣泛性的，因而應(yīng)當(dāng)注重直流調(diào)速的教學(xué)。

關(guān)鍵詞：直流調(diào)速 教學(xué) 重點(diǎn)

隨著現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制和電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，變頻調(diào)速逐步得到了應(yīng)用，有些院校認(rèn)為，變頻調(diào)速具有調(diào)速的平滑性，且可實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，因此可以取代直流調(diào)速，于是就把直流調(diào)速這門課程（或章節(jié)內(nèi)容）刪除了?？墒亲鳛?0世紀(jì)60年代開始應(yīng)用的晶閘管整流裝置的直流調(diào)速系統(tǒng)，已向著大功率化、高頻化、集成化的方向發(fā)展，直流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用還是具有廣泛性的。

一、直流調(diào)速低頻啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩控制精度無法取代

變頻調(diào)速只能應(yīng)用于調(diào)速，而對力矩是無法做到精確控制的。其原因是變頻調(diào)速用在高精度的場合，必須要帶有一個(gè)脈沖編碼器，而編碼器的安裝就是個(gè)問題。變頻器拖動(dòng)的電動(dòng)機(jī)基本上都是鼠籠式的，一頭負(fù)載，一頭要有單獨(dú)的冷卻風(fēng)扇，編碼器一般要安裝在負(fù)載側(cè)，或是輸出軸側(cè)。由于減速機(jī)齒輪本身有間隙，就易產(chǎn)生檢測誤差，而在編碼器安裝時(shí)又產(chǎn)生一定的安裝誤差，這些都是不利于提高精度的影響因素。另外，變頻器在解耦建模時(shí)，在一些計(jì)算中已經(jīng)忽略了一些因素，變頻器在運(yùn)行時(shí)的某些狀況下可能導(dǎo)致這些因素不容忽略，這也是導(dǎo)致控制精度降低的一方面原因。

直流調(diào)速的電樞和勵(lì)磁不是耦合的，是分開的，這樣對電樞電流和勵(lì)磁電流能夠做到精確控制。而在交流調(diào)速時(shí)，電樞電流和勵(lì)磁電流是耦合的，是無法做到精確控制的，盡管目前的變頻調(diào)速具有矢量控制，也就是運(yùn)用現(xiàn)代控制理論，通過矢量轉(zhuǎn)換，將交流電動(dòng)機(jī)中耦合的電樞電流和勵(lì)磁電流解開，從而對其進(jìn)行控制，也就是仿真直流調(diào)速的原理，但是要做到相當(dāng)于直流調(diào)速的控制特性還是很困難的。因此在軋機(jī)、橡膠機(jī)械、光纜線纜設(shè)備等要求低速度、力矩很高的情況下，直流調(diào)速的應(yīng)用還是具有廣泛性的。特別是現(xiàn)在可以采用的擴(kuò)容技術(shù)，使得直流調(diào)速的應(yīng)用空間比較大。

二、直流調(diào)速具有無可比擬的優(yōu)越性

首先，調(diào)速性能好，調(diào)速范圍廣，易于平滑調(diào)節(jié)。直流電動(dòng)機(jī)具有響應(yīng)速度快，從零速度到額定速度能夠維持額定力矩的能力，所以能夠進(jìn)行從零速到額定速度無級調(diào)速（力矩不變），其范圍可達(dá)1：10000左右。而對于變頻調(diào)速而言，如果進(jìn)行無級調(diào)速其力矩是隨著電動(dòng)機(jī)的速度變化而變化的，一般當(dāng)?shù)陀?0Hz的時(shí)候運(yùn)行就不穩(wěn)定了。所以說直流調(diào)試比交流調(diào)速應(yīng)用范圍更廣。

其次，啟動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，易于快速啟動(dòng)、停車。直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩只與電樞電流和磁場有關(guān)，與轉(zhuǎn)速無關(guān)。而交流電動(dòng)機(jī)與電壓大小有關(guān)，與定子和轉(zhuǎn)子的間隙大小有關(guān)。

第三，過載能力強(qiáng)，能承受較頻繁的沖擊負(fù)荷。直流過載能力可達(dá)200%，而交流過載能力在120%。

第四，具有較強(qiáng)的機(jī)械特性，穩(wěn)定性好。交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速在低頻率的時(shí)候輸出轉(zhuǎn)矩很小，特性隨著頻率的降低逐漸變軟，無法適應(yīng)低轉(zhuǎn)速高輸出轉(zhuǎn)矩的要求，而直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，使用調(diào)壓調(diào)速固有的機(jī)械特性不變，可以依然保持較硬的機(jī)械特性曲線。

第五，線路簡單、控制方便。

第六，國內(nèi)外控制方案成熟。

第七，控制系統(tǒng)總體造價(jià)相對低廉，設(shè)計(jì)、制造、安裝調(diào)試周期短。

三、直流調(diào)速教學(xué)的重點(diǎn)

基于以上所述直流調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)，在軋機(jī)、橡膠機(jī)械、光纜線纜設(shè)備、碼頭起重、紡織印染、造紙印刷等行業(yè)還是具有較廣泛的應(yīng)用范圍的。因此，眾多的企業(yè)需要這方面的維護(hù)保養(yǎng)人員，而這些人員除具有必要的專業(yè)技能外，還需要較強(qiáng)的專業(yè)知識。這是因?yàn)殡S著電子技術(shù)的發(fā)展，直流調(diào)速系統(tǒng)從早期的分立電力電子元件結(jié)構(gòu)（如晶閘管），朝著大功率化、高頻化、集成化的方向發(fā)展（如MOS功率場效應(yīng)晶體管和功率集成電路），從單一的單結(jié)晶體管觸發(fā)電路，發(fā)展到集成觸發(fā)電路和數(shù)字觸發(fā)電路，無處不體現(xiàn)對維護(hù)人員的專業(yè)理論、專業(yè)技能的要求。因而在專業(yè)教學(xué)中，我們還應(yīng)當(dāng)注重直流調(diào)速的教學(xué)。

對于教學(xué)過程，筆者建議還是以簡單的分立原件系統(tǒng)電路著手，逐步遞進(jìn)到集成電路系統(tǒng)，從單一的單結(jié)晶體管觸發(fā)電路，逐步遞進(jìn)到集成觸發(fā)電路和數(shù)字觸發(fā)電路，使得學(xué)生循序漸進(jìn)地充分理解基礎(chǔ)原理，并把教學(xué)側(cè)重點(diǎn)放在維護(hù)保養(yǎng)及故障檢修環(huán)節(jié)，這樣有利于使學(xué)生與企業(yè)崗位實(shí)現(xiàn)無縫對接。

（作者單位：湖南瀟湘技師學(xué)院）