调速的主要性能指标

为生产机械选择调速方法必须做好技术经济比较。调速的技术指标主要有调速范围、静差率、平滑性和调速时的容许输出等。

1.调速范围

调速范围指电动机在额定负载下调节转速时，它的最高转速nmax与最低转速nmin之比，用D表示，如图3.4.1所示。

最高转速受电动机换向条件及机械强度的限制；最低转速则受生产机械对转速的相对稳定性要求限制。如果电动机实际运行时的静负载转矩不是额定值，调速范围应按实际计算。为了满足不同生产机械的要求，调速系统的调速范围必须大于生产机械所需要的调速范围。

2.静差率

机械特性上额定负载时的转速降落（n0－nN）与理想空载转速n0之比，用δ表示为

静差率越小，负载变动时转速的变化就越小，转速的相对稳定性也就越好。

由式（3－24）可知，静差率取决于理想空载转速及在额定负载下的转速降。在调速时，若n0不变，那么，机械特性越软，在额定负载下转速降就越大，静差率也大。例如在图3.4.1（a）中所示的他励直流电动机固有机械特性和电枢串电阻的人为机械特性，在T＝TN时，它们的静差率就不相同。前者静差率小，后者静差率则较大。所以，在电枢串电阻调速时，外串电阻越大，转速就越低，在T＝TN时的静差率也越大。如果生产机械要求静差率不能超过某一最大值δmax，那么，电动机在T＝TN时的最低转速nmin也就确定了。于是满足静差率要求的调整范围也就相应地被确定了。

图3.4.1　静差率及调速范围

如果在调速过程中理想空载转速变化，但机械特性的斜率不变，例如他励直流电动机改变电源电压调速时，由于各人为机械特性都与固有机械特性平行，T＝TN时转速降相等，都等于ΔnN。因此理想空载转速低，静差率就越大。当电动机电源电压最低的一条人为机械特性在T＝TN时的静差率能满足要求时，其他各条机械特性的静差率就都能满足要求。这条电压最低的人为机械特性在时的转速就是调速时的最低转速，于是调整范围也就被确定了，如图3.4.1（b）所示。

通过以上分析可以看出，调速范围D与静差率δ相互制约。当采用某种调速方法时，允许的静差率δ值大，可得到较大的调速范围；反之如果要求的静差率小，调速范围就不能太大。当静差率一定时，采用不同的调速方法，能得到的调速范围也不同。由此可见，对需要调速的生产机械，同时给出静差率和调速范围两项指标，这样才能合理地确定调速方法。

各种生产机械对静差率和调速范围的要求是不一样的，例如车床主轴要求δ≤30%，D＝10～40；龙门刨床δ≤10%，D＝10～40；造纸机δ≤0.1%，D＝3～20。

3.调速的平滑性

指调速时相邻两级转速中，高一级转速ni与底一级转速ni－1之比，用k表示k值越接近1，调速的平滑性就越好。在一定的调速范围内，调速级数越多，平滑性就越好。当k越近于1时为无级调速。

4.调速时电动机的容许输出和经济指标

容许输出是电动机在不同转速时轴上所能输出的功率和转矩。不同的调速方法，其允许输出也不同。另外，电机的实际输出是由负载决定的。因此，如何根据电机的负载性质来决定调速方法，使电动机能够得到充分的利用是个重要问题。

调速的经济指标决定于调速系统的设备投资及运行费用，而运行费用又决定于调速过程中的损耗，一般可用设备的效率η来说明。

式中，P2为电动机轴上的功率；ΔP为调速时的损耗功率。