沒有變頻器的時(shí)候，基本上是DC電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的天下。阿波羅登月時(shí)，必須使用精確的速度控制系統(tǒng)，甚至需要位置控制。當(dāng)時(shí)，DC伺服也被用來完成它。

在20世紀(jì)60年代之前，當(dāng)晶閘管還沒有誕生時(shí)，DC電動(dòng)機(jī)由發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行調(diào)速。通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，可以控制發(fā)電機(jī)的輸出電壓，從而控制DC電機(jī)的速度。

這個(gè)調(diào)速系統(tǒng)在早期的教材《電機(jī)拖動(dòng)》中可以看到，但這只是一個(gè)比較蠢的點(diǎn)。但調(diào)速范圍廣，扭矩大，穩(wěn)定可靠。此外，DC速度控制的理論已經(jīng)非常成熟，早期的電動(dòng)汽車都采用這種速度控制系統(tǒng)。

直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)

這里說的DC電機(jī)，當(dāng)然是有刷DC電機(jī)。因?yàn)殡姍C(jī)的磁場和電樞線圈是分開獨(dú)立控制的，相互之間90正交，所以不存在耦合問題。當(dāng)勵(lì)磁電流保持恒定時(shí)，定子勵(lì)磁繞組的磁鏈也是恒定的。

電機(jī)扭矩=勵(lì)磁繞組磁鏈*電樞電流

因此，只要調(diào)節(jié)電樞電流，就可以直接實(shí)現(xiàn)電機(jī)的精確轉(zhuǎn)矩控制，很容易滿足恒轉(zhuǎn)矩的控制要求，這也是DC電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)低速轉(zhuǎn)矩非常好的根本原因。

對(duì)于DC電機(jī)的調(diào)速，轉(zhuǎn)速n=(電樞電壓U-電樞電流I*電樞內(nèi)阻R)/常數(shù)K，

因?yàn)镈C電機(jī)的內(nèi)阻R很小，所以轉(zhuǎn)速n電樞電壓U/常數(shù)

電樞電壓u幾乎與轉(zhuǎn)速n成正比，這也是DC電機(jī)調(diào)速能通過發(fā)電機(jī)調(diào)壓滿足控制要求的重要原因。

后來又發(fā)明了晶閘管等器件。通過全控橋或半控橋直接將交流電變?yōu)榭煽氐腄C，電壓可以任意快速調(diào)節(jié)，用來控制DC電機(jī)的電樞電壓，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

控制理論發(fā)展后，采用串級(jí)系統(tǒng)調(diào)節(jié)DC電機(jī)的速度，即速度環(huán)在外，速度偏差給定為電流環(huán)，電流環(huán)為內(nèi)環(huán)。兩個(gè)回路均采用PID調(diào)節(jié)器控制，響應(yīng)快、精度高、轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速范圍寬。

除了恒定轉(zhuǎn)矩速度調(diào)節(jié)之外，通過減小勵(lì)磁電流以降低勵(lì)磁通量，DC電機(jī)可以在恒定功率區(qū)域運(yùn)行。這樣，轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速的升高而降低，功率不變，但可以拓寬調(diào)速范圍。

實(shí)際上，今天的變頻調(diào)速矢量控制方式是模仿DC電機(jī)的調(diào)速方式，效果還不如DC調(diào)速系統(tǒng)。

只是因?yàn)橛兴C電機(jī)的碳刷磨損嚴(yán)重，維修麻煩，電機(jī)制造成本昂貴，有刷DC電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)才逐漸退出市場。盡管如此，許多小功率電機(jī)仍然使用DC調(diào)速系統(tǒng)。畢竟價(jià)格優(yōu)越，性能更好。

丨變極調(diào)速

異步電機(jī)除了變頻調(diào)速，其實(shí)還有一種調(diào)試方法，就是改變極數(shù)來實(shí)現(xiàn)變速。例如，當(dāng)四極電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)時(shí)，八極電機(jī)的轉(zhuǎn)速僅為750轉(zhuǎn)。

這種調(diào)速方式局限性很大，一般稱為雙速電機(jī)，往往只有兩個(gè)速度段，但轉(zhuǎn)矩比較大，比較穩(wěn)定。在一些只需要兩個(gè)速度段的場合，采用這種調(diào)速方式是非常理想的。

比如在一些攪拌系統(tǒng)上，有這樣的調(diào)速系統(tǒng)，低速運(yùn)行一段時(shí)間后，切換到高速模式。這種控制系統(tǒng)非常簡單，有點(diǎn)類似于星三角切換，所以成本低。直到今天，即使變頻很普及，這種調(diào)速方式仍然在很多場合使用。

異步電機(jī)轉(zhuǎn)速n=60f/p，除了改變頻率可以改變轉(zhuǎn)速n，調(diào)整極對(duì)p也可以改變轉(zhuǎn)速。

丨滑差調(diào)速

這種調(diào)速，顧名思義就是“溜”來調(diào)節(jié)速度。實(shí)際電機(jī)轉(zhuǎn)速在啟動(dòng)后沒有變化，但它通過電機(jī)和負(fù)載之間的“滑動(dòng)頭”滑動(dòng)，因此t

這個(gè)滑動(dòng)頭也可以理解為電磁離合器。這種離合器可以采取多種形式，但都是利用電磁效應(yīng)形成阻力。這里就簡單說明一下磁粉離合器的原理。

比如這個(gè)離合器，線圈里裝了很多磁粉。當(dāng)線圈通電時(shí)，由于線圈的磁場，磁粉會(huì)粘在一起。電流越大，磁場越強(qiáng)，磁粉結(jié)合到一定程度就越緊密，可以變成剛性的東西。輸出軸和輸出軸可以直接連接，保持同速輸出，使負(fù)載和電機(jī)轉(zhuǎn)速一樣快。

當(dāng)完全沒有電流時(shí)，磁場消失，磁粉就會(huì)變成一盤散沙。輸出軸和輸入軸之間沒有磁粉連接。雖然電機(jī)仍在運(yùn)行，但負(fù)載速度可能會(huì)變?yōu)榱恪?/p>

如果磁場電流在一定值，磁粉有一定的附著力，但剛性不夠，就會(huì)往里滑，在輸入輸出軸之間形成一定的速差。通過控制磁場電流的值，可以控制速度差，從而改變負(fù)載的速度。

因?yàn)槭谴蚧?，肯定?huì)摩擦發(fā)熱，這樣會(huì)浪費(fèi)一部分電能，調(diào)速效率低。當(dāng)然也有它的好處。它可用于速度閉環(huán)控制。低速時(shí)，轉(zhuǎn)矩比變頻器更理想。