chap4他勵直流電動機(jī)的運(yùn)行.ppt

第四章 他勵直流電動機(jī)的電力拖動 結(jié)束 他勵電機(jī)的起動和反轉(zhuǎn) 他勵電機(jī)的機(jī)械特性 他勵電機(jī)的調(diào)速 他勵電機(jī)的制動 他勵直流電動機(jī)的電力拖動 結(jié)束 第六章直流電動機(jī)的電力拖動 本章要求 結(jié)束 第一節(jié)他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性 一 一般概念 電動機(jī)的機(jī)械特性指 電壓 磁通 電樞回路總電阻均為常數(shù) Tem與n的關(guān)系 即n f Tem 有自然特性和人工特性兩種 上 下 特性仿真 結(jié)束 二電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件 穩(wěn)定運(yùn)行必須滿足Tem TL 且能抗干擾 B 判斷電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定工作點(diǎn)的條件 1 電動機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載機(jī)械特性的交點(diǎn) 2 在交點(diǎn)處必須滿足 上 下 負(fù)載瞬間波動 結(jié)束 第二節(jié)他勵直流電動機(jī)的起動和正反轉(zhuǎn) 一 直流電動機(jī)的起動 電動機(jī)的起動指接通UN 轉(zhuǎn)速從n 0到n nN 起動要求 1 Tst大 2 Ist小 滿足Tst足夠大的條件下 盡量減少Ist 全壓Ist 上 下 結(jié)束 直接起動Ist太大 須限制Ist 1 5 2 IN 限制Ist的方法有 降壓起動 電樞回路串電阻起動 一 電樞回路串電阻起動 1概念 串電阻Rst起動后 起動電流為 上 下 串的電阻是分級的 結(jié)束 電樞回路串電阻起動電路圖 上 下 2起動電阻的計算 計算原則 保持起動最大電流I1和切換電流I2不變 取I1 1 5 2 IN I2 1 1 1 2 IN 圖中bc兩點(diǎn)電壓方程為 I2Rst3 I1Rst2 于是 Rst3 Rst2 同理 d e點(diǎn)有Rst2 Rst1 同理 f g點(diǎn)有Rst1 Ra 上 下 結(jié)束 結(jié)論 若起動級數(shù)為m 則 1 起動級數(shù)m不確定 起動電阻計算 1 估算Ra 2 確定 計算總電阻Rstm I1 I2 Rstm UN I1 3 計算m 取整m 4 由m 修正 上 下 結(jié)束 5 計算各段起動電阻 上 下 結(jié)束 2 起動級數(shù)m已知 起動電阻的計算 1 估算Ra 2 確定I1 計算總電阻Rstm Rstm UN I1 3 校核I2 4 按 1 中步驟計算各級起動電阻 滿足 I2 I1 1 1 1 2 IN 串電阻起動特點(diǎn) 起動設(shè)備簡單 但損耗大 上 下 結(jié)束 二 降壓起動 需要可調(diào)壓的電源 起動過程 先建立勵磁 再給電樞加低壓且RC 0 并隨轉(zhuǎn)速逐漸加大U 特點(diǎn) 能耗小 起動平滑 但設(shè)備復(fù)雜 維修不便 上 下 結(jié)束 二他 并 勵直流電動機(jī)的反轉(zhuǎn) Tem CT Ia 改變 If 或Ia U 的方向 可改變轉(zhuǎn)向 上 下 啟動特性仿真 結(jié)束 第三節(jié)他勵電動機(jī)的調(diào)速 一 調(diào)速的基本概念 電動機(jī)轉(zhuǎn)速由機(jī)械特性交點(diǎn) 工作點(diǎn) 決定 調(diào)速要求 1 調(diào)速范圍D nmax nmin大 2 調(diào)速平滑 3 能耗小 上 下 以恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載為例 結(jié)束 二他勵電動機(jī)的調(diào)速方法 Tem不變時 改變U 電樞串電阻都可以調(diào)速 要求 1 計算轉(zhuǎn)速 2 分析調(diào)速物理過程 計算調(diào)速瞬間物理量 3 計算功率 上 下 結(jié)束 一 電樞串電阻調(diào)速 B 物理過程分析 串電阻瞬間n Ea 不變 但I(xiàn)a UN Ea Ra RC Tem TLn 電機(jī)開始減速 隨著n減小 EaIaTem 上 下 直到Tem TL電機(jī)轉(zhuǎn)速重新穩(wěn)定 結(jié)束 調(diào)速后功率變化情況 TL Tem CT Ia不變 調(diào)速前后 Ia不變 P1 UIa不變 P2 TL 特點(diǎn) 1 調(diào)速范圍小 D 2 3 2 調(diào)速不平滑 3 特性變軟 4 能耗大 5 設(shè)備簡單 上 下 結(jié)束 二 降壓調(diào)速 B 物理過程分析 降壓瞬間n Ea 不變 但I(xiàn)a U Ea Ra Tem TLn 電機(jī)開始減速 隨nEa IaTem 直到Tem TL電機(jī)轉(zhuǎn)速重新穩(wěn)定 上 下 結(jié)束 調(diào)速后功率變化情況 TL Tem CT Ia不變 調(diào)速前后 Ia不變 P1 UIa P2 TL 特點(diǎn) 1 調(diào)速范圍大 D 4 8 2 調(diào)速平滑 3 能耗小 4 設(shè)備投資大 不變 上 下 結(jié)束 三 減少磁通調(diào)速 B 物理過程分析 減少磁通瞬間n不變 Ea減小 Ia增加 Tem CT Ia TL 電機(jī)開始加速 隨著n Ea 增加 Ia T 減小 直到Tem TL電機(jī)轉(zhuǎn)速重新穩(wěn)定 上 下 結(jié)束 調(diào)速后功率變化情況 TL Tem CT Ia不變 調(diào)速前后 CT Ia CT Ia Ia Ia P1 UIa P2 TL 特點(diǎn) 1 調(diào)速范圍小 D 1 1 2 2 調(diào)速平滑 3 能耗小 4 設(shè)備投資小 5 n只能調(diào)高 上 下 結(jié)束 三 調(diào)速的性能指標(biāo) 1 調(diào)速范圍D nmax nmin 3 調(diào)速平滑 2 靜差率 4 經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 上 下 結(jié)束 四 電動機(jī)調(diào)速時允許輸出的轉(zhuǎn)矩和功率 允許輸出的轉(zhuǎn)矩和功率表示電動機(jī)帶負(fù)載的能力 超過該值電動機(jī)將被損壞 該值由電動機(jī)的發(fā)熱決定 而發(fā)熱由Ia決定 IaN是電動機(jī)長期運(yùn)行所允許的電流 對應(yīng)的T2 P2就是允許輸出的轉(zhuǎn)矩和功率 電動機(jī)運(yùn)行時應(yīng)盡量使Ia IaN 上 下 結(jié)束 電動機(jī)調(diào)速時分恒轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速 一 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 在用某種調(diào)速方法調(diào)速時 若保持Ia IaN不變時 則電動機(jī)允許輸出的Tem TN不變 該調(diào)速方法稱恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 但P2 Tem n 串電阻和降壓調(diào)速 保持磁通和Ia為額定值不變時 允許輸出Tem CT Ia也不變 它們屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式 上 下 結(jié)束 二 恒功率調(diào)速 在用某種調(diào)速方法調(diào)速時 若保持Ia IaN不變時 則電動機(jī)允許輸出的P2不變 該調(diào)速方法稱恒功率調(diào)速 由P2 T2 不變 T2與n成反比 弱磁調(diào)速中 U不變 磁通減小 若保持Ia IaN不變時 Tem CT IaN會減小 該方式只適合變轉(zhuǎn)矩負(fù)載TL與n成反比 上 下 結(jié)束 五 電動機(jī)調(diào)速方式與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的配合 原則 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載配合恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式 恒功率負(fù)載配合恒功率調(diào)速方式 上 下 調(diào)速特性仿真 結(jié)束 第四節(jié)他勵直流電動機(jī)的制動 電動狀態(tài) 制動狀態(tài) 電動機(jī)制動的目的 停車 限速 電動機(jī)制動的方法有 機(jī)械制動 電磁制動 電磁制動分類 能耗制動 發(fā)電制動 反接制動 上 下 電磁制動的概念 讓電動機(jī)產(chǎn)生一個與旋轉(zhuǎn)方向相反的電磁力矩來實(shí)現(xiàn)制動 結(jié)束 一 能耗制動 一 能耗制動過程 能耗時U 0 Tem與TL都為制動轉(zhuǎn)矩 加快停車 電機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī) 將動能轉(zhuǎn)化為電能消耗在電阻上 當(dāng)n 0時 Tem 0 上 下 結(jié)束 機(jī)械特性 Tem kn B 過原點(diǎn)的直線 在第二象限 上 下 結(jié)束 二 能耗制動運(yùn)行 工作在發(fā)電狀態(tài)Tem TL 提升系統(tǒng)中下放重物轉(zhuǎn)速穩(wěn)定需要一過程 機(jī)械特性 正方向是提升時的正方向 上 下 結(jié)束 能耗制動運(yùn)行特性為過原點(diǎn)的直線 在第四象限 n0 上 下 結(jié)束 二 反接制動 一 電壓反接制動 電壓反接瞬間n不變 Ea U Ia很大 因此需串大電阻以限制電流 上 下 結(jié)束 機(jī)械特性 B 機(jī)械特性位于第二 三象限 功率分析 正方向?yàn)殡妱訒r正方向 Pem Tem 0機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能 P1 UIa 0從電網(wǎng)吸收電能 總銅耗 上 下 結(jié)束 2 n接近0時 應(yīng)斷電 否則電動機(jī)可能反轉(zhuǎn) 1 電壓反接制動時 需串入大電阻Rc以限制電流 Rc 2UN Iamax 結(jié)論 上 下 B 結(jié)束 二 電動勢反接制動 用于下放重物 電源接線與正轉(zhuǎn)電動一樣 但電樞串大電阻 Tst TL反向加速n 0 Ea 0 隨著n Ea Ia T CT Ia T TL穩(wěn)定 上 下 結(jié)束 機(jī)械特性 機(jī)械特性位于第四象限 T 0 n 0 功率分析 正方向?yàn)殡妱訒r正方向 Pem T 0機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能 P1 UIa 0從電網(wǎng)吸收電能 總銅耗 nB 0 該制動也稱倒拉反轉(zhuǎn)制動運(yùn)行 上 下 結(jié)束 三 回饋發(fā)電制動運(yùn)行 用于高速下放重物 通電后 為電動 Tst和TL都為拖動轉(zhuǎn)矩 很快加速 隨著n Ea Ia T CT Ia 當(dāng)n Ea U時 Ia 0 T 0 n Ea U Ia 0 T 0 隨著n Ea T CT Ia Ia T TL穩(wěn)定 上 下 結(jié)束 機(jī)械特性 機(jī)械特性位于第二象限 Tn0 功率分析 Pem T 0機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能 P1 UIa 0向電網(wǎng)回送電能 銅耗 上 下 正方向 下放n為正 結(jié)束 四 他勵電動機(jī)四象限機(jī)械特性 上 下 制動和四象特性仿真 結(jié)束 1 他勵直流電動機(jī) PN 1325KW UN 750V IN 1930A nN 200rpm ra 0 0161 U 2V 帶額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩運(yùn)行時 1 電樞串電阻Rc 0 0743 串電阻瞬間和最后穩(wěn)定時I和n 2 降低10 最后穩(wěn)定時I和n 上 下 直流電力拖動習(xí)題課 結(jié)束 上 下 解 額定運(yùn)行時 1 串電阻調(diào)速瞬間B點(diǎn) n 200不變 調(diào)速前后穩(wěn)定時T不變 Ia也不變 調(diào)速前A點(diǎn) 調(diào)速后C點(diǎn) C點(diǎn)電壓方程 結(jié)束 2 降低10 最后穩(wěn)定于D點(diǎn) 此時T TN不變 D點(diǎn)電壓方程 調(diào)速前A點(diǎn) 調(diào)速后D點(diǎn) 上 下 結(jié)束 2 一他勵直流電動機(jī) PN 22KW UN 220V IN 115A nN 1500rpm Ra 0 1 該電動機(jī)帶額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩運(yùn)行時 要求把轉(zhuǎn)速從額定降到1000rpm 試計算 1 采用電樞串電阻 需要RC 串電阻瞬間Ea Ia T 各為多少 P1 P2 2 采用降低U U 降壓瞬間Ea Ia T 各為多少 P1 P2 上 下 結(jié)束 上 下 解 額定運(yùn)行時 1 串電阻調(diào)速 調(diào)速前后T不變 Ia也不變 115A 調(diào)速前A點(diǎn) 調(diào)速后C點(diǎn) C點(diǎn)電壓方程 結(jié)束 上 下 串電阻瞬間n nN 1500 Ea EaN 208 5V 串電阻瞬間電壓方程為 結(jié)束 上 下 功率 調(diào)速前后I不變 輸入功率相等 2 降壓調(diào)速 調(diào)速前后T不變 Ia也不變 115A 調(diào)速前A點(diǎn) 調(diào)速后C點(diǎn) C點(diǎn)電壓方程 結(jié)束 上 下 串電阻瞬間n nN 1500 Ea EaN 208 5V 串電阻瞬間電壓方程為 功率 結(jié)束 3 起重用并勵直流電動機(jī) UN 220V 起重時IN 350A nN 795rpm Ra 0 032 RfN 275 1