第2章直流電機(jī)電力拖動(dòng)

1、第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 2.1 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程和負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性 2.2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 2.3 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 本章主要介紹電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程、負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性、直本章主要介紹電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程、負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性、直 流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性、起動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)等方法和物理過(guò)程。流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性、起動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)等方法和物理過(guò)程。 2.4 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 2.5 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 2.6 串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 思考題與習(xí)題 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 2.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式和負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性 電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式描述了系統(tǒng)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式描述

2、了系統(tǒng)的 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)取決于作用在原運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)取決于作用在原 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的各種轉(zhuǎn)矩。動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的各種轉(zhuǎn)矩。 2.1.1 2.1.1 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式 一、運(yùn)動(dòng)方程式 M em T n L T U 根據(jù)如圖給出的系統(tǒng)（忽略空載轉(zhuǎn)矩），根據(jù)如圖給出的系統(tǒng)（忽略空載轉(zhuǎn)矩）， 可寫(xiě)出拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式：可寫(xiě)出拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式： emL d TTJ dt 其中其中 為系統(tǒng)的慣性轉(zhuǎn)矩。為系統(tǒng)的慣性轉(zhuǎn)矩。 dt d J 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 運(yùn)動(dòng)方程的實(shí)用形式：運(yùn)動(dòng)方程的實(shí)用形式： 2 375 emL GDdn TT dt 系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

3、的系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的三種狀態(tài)三種狀態(tài) 1)1)當(dāng)當(dāng) 或或 時(shí)時(shí), ,系統(tǒng)處于系統(tǒng)處于靜止靜止或或恒轉(zhuǎn)速恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行狀態(tài)，即處運(yùn)行狀態(tài)，即處 于穩(wěn)態(tài)。于穩(wěn)態(tài)。 Lem TT 0 dt dn 2)2)當(dāng)當(dāng) 或或 時(shí)時(shí), ,系統(tǒng)處于系統(tǒng)處于加速加速運(yùn)行狀態(tài)，即處于動(dòng)態(tài)。運(yùn)行狀態(tài)，即處于動(dòng)態(tài)。 Lem TT 0 dt dn 3)3)當(dāng)當(dāng) 或或 時(shí)時(shí), ,系統(tǒng)處于系統(tǒng)處于減速減速運(yùn)行狀態(tài)，即處于動(dòng)態(tài)。運(yùn)行狀態(tài)，即處于動(dòng)態(tài)。 Lem TT 0 dt dn 常把常把 或或 稱(chēng)為動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩稱(chēng)為動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩,把把 稱(chēng)為靜負(fù)載轉(zhuǎn)矩稱(chēng)為靜負(fù)載轉(zhuǎn)矩. dt dnGD 2 375 )T(T Lem L T 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的

4、電力拖動(dòng) 首先確定電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檗D(zhuǎn)速的正方首先確定電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檗D(zhuǎn)速的正方 向，然后規(guī)定：向，然后規(guī)定： 二、運(yùn)動(dòng)方程式中轉(zhuǎn)矩正、負(fù)號(hào)的規(guī)定二、運(yùn)動(dòng)方程式中轉(zhuǎn)矩正、負(fù)號(hào)的規(guī)定 （1 1）電磁轉(zhuǎn)矩）電磁轉(zhuǎn)矩 與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速 的正方向相同時(shí)為正，相反時(shí)為負(fù)。的正方向相同時(shí)為正，相反時(shí)為負(fù)。 em Tn （2 2）負(fù)載轉(zhuǎn)矩）負(fù)載轉(zhuǎn)矩 與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速 的正方向相同時(shí)為負(fù)，相反時(shí)為正。的正方向相同時(shí)為負(fù)，相反時(shí)為正。 L Tn em T L T(3)(3)慣性轉(zhuǎn)矩慣性轉(zhuǎn)矩 的大小和正負(fù)號(hào)由的大小和正負(fù)號(hào)由 和和 的代數(shù)和決定。的代數(shù)和決定。 dt dnGD 2 375 第

5、二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 2.1.2 2.1.2 負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性 一、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性 負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性，就是負(fù)載的機(jī)械特性，簡(jiǎn)稱(chēng)負(fù)載特性。負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性，就是負(fù)載的機(jī)械特性，簡(jiǎn)稱(chēng)負(fù)載特性。 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性是指生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性是指生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速 無(wú)關(guān)無(wú)關(guān) 的特性。分反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載兩種。的特性。分反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載兩種。 n L T 1.1.反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 T TL L n 2.2.位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 T TL L n 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 二、恒功率負(fù)載特性 恒功率負(fù)載特點(diǎn)

6、是：負(fù)載轉(zhuǎn)恒功率負(fù)載特點(diǎn)是：負(fù)載轉(zhuǎn) 矩與轉(zhuǎn)速的乘積為一常數(shù)，即矩與轉(zhuǎn)速的乘積為一常數(shù)，即 與與 成反比，特性曲線為一條雙成反比，特性曲線為一條雙 曲線。曲線。 n L T T TL L n 三、泵與風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載特性 負(fù)載的轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩 基本上與轉(zhuǎn)基本上與轉(zhuǎn) 速速 的平方成正比。負(fù)載特性的平方成正比。負(fù)載特性 為一條拋物線。為一條拋物線。 L T n T TL L n 理想的通理想的通 風(fēng)機(jī)特性風(fēng)機(jī)特性 實(shí)際通風(fēng)實(shí)際通風(fēng) 機(jī)特性機(jī)特性 TL0 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 2.2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 2.2.1 2.2.1 機(jī)械特性的表達(dá)式機(jī)械特性的表達(dá)式 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)在

7、電樞電壓、勵(lì)磁電流、直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)在電樞電壓、勵(lì)磁電流、 電樞回路電阻為恒值的條件下，即電動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)電樞回路電阻為恒值的條件下，即電動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電動(dòng) 機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系：機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系：)f(Tn em 2 em eeT 0em UR nT C C C nT 由電機(jī)的電路原理圖可得機(jī)械特性的表達(dá)式：由電機(jī)的電路原理圖可得機(jī)械特性的表達(dá)式： 0 n 0 n N n n em T N T0 T 0 n稱(chēng)為理想空載轉(zhuǎn)速。稱(chēng)為理想空載轉(zhuǎn)速。 實(shí)際空載轉(zhuǎn)速實(shí)際空載轉(zhuǎn)速 0 2 0 T CC R C U n Tee 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)

8、 2.2.2 2.2.2 固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性 一、固有機(jī)械特性 當(dāng)當(dāng) 時(shí)的機(jī)械特性稱(chēng)為固有機(jī)械特性：時(shí)的機(jī)械特性稱(chēng)為固有機(jī)械特性： aNN RR,UU 2 aN em eNeTN RU nT C C C 二、人為機(jī)械特性 當(dāng)改變當(dāng)改變 或或 或或 得到的機(jī)械特性稱(chēng)為人為機(jī)械特性。得到的機(jī)械特性稱(chēng)為人為機(jī)械特性。U a R 由于電樞電阻很小，特性曲線斜率很小，所以固有機(jī)械特性由于電樞電阻很小，特性曲線斜率很小，所以固有機(jī)械特性 是硬特性。是硬特性。 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 1 1、電樞串電阻時(shí)的人為特性、電樞串電阻時(shí)的人為特性 保持保持 不變不變, ,只在

9、電樞回路中串入電阻只在電樞回路中串入電阻 的人為的人為 特性特性 NN ,UU S R em NTe Sa Ne N T CC RR C U n 2 Sa RR 0 n n a R em T 特點(diǎn)：特點(diǎn)：1 1） 不變，不變， 變大；變大； 2 2） 越大，特性越軟。越大，特性越軟。 0 n 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 2 2、降低電樞電壓時(shí)的人為特性、降低電樞電壓時(shí)的人為特性 保持保持 不變，只改變電樞電壓時(shí)的人為特性：不變，只改變電樞電壓時(shí)的人為特性： Na ,RR 2 a em eNeTN RU nT C C C 1 U N UU 1 01 n 0 n n N U em T 特點(diǎn)：特點(diǎn)

10、：1)1) 隨 隨 變化變化, , 不變不變; ; 2) 2) 不同不同, ,曲線是一組平行線。曲線是一組平行線。 0 n U U 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 3 3、減弱勵(lì)磁磁通時(shí)的人為特性、減弱勵(lì)磁磁通時(shí)的人為特性 保持保持 不變，只改變勵(lì)磁回路調(diào)節(jié)電阻不變，只改變勵(lì)磁回路調(diào)節(jié)電阻 的人為特性：的人為特性： Na UU,RR Sf R 2 aN em eeT RU nT C C C 01 n 1 1k T 2 02 n 2k T N n 0 n em T k T N 12 特點(diǎn)：特點(diǎn)：1 1）弱磁，）弱磁， 增大；增大； 2 2）弱磁，）弱磁， 增大增大 0 n 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力

11、拖動(dòng) 2.2.3 2.2.3 機(jī)械特性求取機(jī)械特性求取 一、固有特性的求取一、固有特性的求取 )nn,(T em0 0)nn,T(T NNem 已知已知 ，求兩點(diǎn)，求兩點(diǎn):1:1）理想空載）理想空載 點(diǎn)點(diǎn) 和額定運(yùn)行和額定運(yùn)行 。 NNN,N n,IU,P 具體步驟：具體步驟： (1)(1)估算估算:R a 2 N NNN a I PIU )(R 3 2 2 1 (2)(2)計(jì)算計(jì)算:CC NTNe 和 N NNN Ne n PIU C NeNT CC9.55 (3)(3)計(jì)算理想空載點(diǎn)：計(jì)算理想空載點(diǎn)： Ne N em C U n,T 0 0 (4)(4)計(jì)算額定工作點(diǎn)：計(jì)算額定工作點(diǎn)： N

12、NNTN nn,ICT 二、人為特性的求取二、人為特性的求取 在固有機(jī)械特性在固有機(jī)械特性 方程方程 的基礎(chǔ)上，根據(jù)人為的基礎(chǔ)上，根據(jù)人為 特性所對(duì)應(yīng)的參數(shù)特性所對(duì)應(yīng)的參數(shù) 或或 或或 變化，重新變化，重新 計(jì)算計(jì)算 和和 ，然后得，然后得 到人為機(jī)械特性方程到人為機(jī)械特性方程 式式。 em0 Tnn S R U 0 n 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 2.2.4 2.2.4 電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件 處于某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的電力拖動(dòng)系統(tǒng)，由于受到某種擾動(dòng)，處于某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的電力拖動(dòng)系統(tǒng)，由于受到某種擾動(dòng)， 導(dǎo)致系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化而離開(kāi)原來(lái)的平衡狀態(tài)，如果系統(tǒng)能在導(dǎo)致系統(tǒng)的

13、轉(zhuǎn)速發(fā)生變化而離開(kāi)原來(lái)的平衡狀態(tài)，如果系統(tǒng)能在 新的條件下達(dá)到新的平衡狀態(tài)，或者當(dāng)擾動(dòng)消失后系統(tǒng)回到原來(lái)新的條件下達(dá)到新的平衡狀態(tài)，或者當(dāng)擾動(dòng)消失后系統(tǒng)回到原來(lái) 的轉(zhuǎn)速下繼續(xù)運(yùn)行，則系統(tǒng)是的轉(zhuǎn)速下繼續(xù)運(yùn)行，則系統(tǒng)是穩(wěn)定穩(wěn)定的，否則系統(tǒng)是的，否則系統(tǒng)是不穩(wěn)定不穩(wěn)定的。的。 n A em T L T A n 0 在在 點(diǎn)，系統(tǒng)平衡點(diǎn)，系統(tǒng)平衡A Lem TT A n 擾動(dòng)使轉(zhuǎn)速有微小增量，轉(zhuǎn)速由擾動(dòng)使轉(zhuǎn)速有微小增量，轉(zhuǎn)速由 上升到上升到 ， 。 A n A n Lem TT A 擾動(dòng)消失擾動(dòng)消失, ,系統(tǒng)減速，回到系統(tǒng)減速，回到 點(diǎn)運(yùn)行。點(diǎn)運(yùn)行。 LemA TT,n 擾動(dòng)使轉(zhuǎn)速有微小下降，由擾動(dòng)使

14、轉(zhuǎn)速有微小下降，由 下降下降 到到 。 A n A 擾動(dòng)消失擾動(dòng)消失, ,系統(tǒng)加速，回到系統(tǒng)加速，回到 點(diǎn)運(yùn)行。點(diǎn)運(yùn)行。 A n 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的充分必要條件充分必要條件是：是： B n n B em T L T B n 0 B n 在在 點(diǎn)，系統(tǒng)平衡點(diǎn)，系統(tǒng)平衡B Lem TT 擾動(dòng)使轉(zhuǎn)速有微小增量，轉(zhuǎn)速由擾動(dòng)使轉(zhuǎn)速有微小增量，轉(zhuǎn)速由 上升到上升到 ， , ,系統(tǒng)加速系統(tǒng)加速 。 B n B n Lem TT B即使擾動(dòng)消失即使擾動(dòng)消失, ,也不能回到也不能回到 點(diǎn)運(yùn)行。點(diǎn)運(yùn)行。 LemB TT,n 擾動(dòng)使轉(zhuǎn)速有微小下降，由擾動(dòng)使轉(zhuǎn)速

15、有微小下降，由 下降下降 到到 , ,系統(tǒng)減速系統(tǒng)減速。 B n B即使擾動(dòng)消失即使擾動(dòng)消失, ,也不能回到也不能回到 點(diǎn)運(yùn)行。點(diǎn)運(yùn)行。 (1)(1)必要條件必要條件: :電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性必須有交點(diǎn)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性必須有交點(diǎn), , 即存在即存在 Lem TT (2)充分條件充分條件:在交點(diǎn)處在交點(diǎn)處,滿足滿足: 。 或者說(shuō)或者說(shuō),在交點(diǎn)的轉(zhuǎn)速以上存在在交點(diǎn)的轉(zhuǎn)速以上存在 ,在交點(diǎn)的轉(zhuǎn)速以下存在交點(diǎn)的轉(zhuǎn)速以下存 在在 dn dT dn dT Lem Lem TT Lem TT 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 2.3 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)起動(dòng)是指

16、電動(dòng)機(jī)接通電源后，由靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)是指電動(dòng)機(jī)接通電源后，由靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn) 定運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)程。定運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)程。 stTst N st a TC I U I R 起動(dòng)瞬間，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流分別為起動(dòng)瞬間，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流分別為 為了限制起動(dòng)電流，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)通常采用為了限制起動(dòng)電流，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)通常采用電樞回路串電樞回路串 電阻電阻或或降低電樞電壓降低電樞電壓起動(dòng)。起動(dòng)。 起動(dòng)時(shí)由于轉(zhuǎn)速為零，電樞電動(dòng)勢(shì)為零，而且電樞電阻很起動(dòng)時(shí)由于轉(zhuǎn)速為零，電樞電動(dòng)勢(shì)為零，而且電樞電阻很 小，所以起動(dòng)電流將達(dá)很大值。小，所以起動(dòng)電流將達(dá)很大值。 過(guò)大的起動(dòng)電流將引起電網(wǎng)電壓下降、影響電網(wǎng)上其它用戶過(guò)

17、大的起動(dòng)電流將引起電網(wǎng)電壓下降、影響電網(wǎng)上其它用戶 的正常用電、使電動(dòng)機(jī)的換向惡化；同時(shí)過(guò)大的沖擊轉(zhuǎn)矩會(huì)損的正常用電、使電動(dòng)機(jī)的換向惡化；同時(shí)過(guò)大的沖擊轉(zhuǎn)矩會(huì)損 壞電樞繞組和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。一般直流電動(dòng)機(jī)不允許直接起動(dòng)。壞電樞繞組和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。一般直流電動(dòng)機(jī)不允許直接起動(dòng)。 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 一、起動(dòng)過(guò)程 2.3.1 2.3.1 電樞回路串電阻起動(dòng)電樞回路串電阻起動(dòng) 以三級(jí)電阻起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)為例以三級(jí)電阻起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)為例 331 RRRRR st2ststa L L I T 2 I T2 1 I T1 I Tem 0 n a b n 1 122astst RRRR 1 n c d 2 11a

18、st RRR I Tem e f 3 a R N n g h 3 n M a R S 1 S U 1st R 2st R 3st R 2 S 3 S 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 二、分組起動(dòng)電阻的計(jì)算 設(shè)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速設(shè)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速n n1 1、n n2 2、n n3 3時(shí)電勢(shì)分別為時(shí)電勢(shì)分別為E Ea1 a1、 、E Ea2 a2、 、E Ea3 a3，則有 ，則有： b b點(diǎn)點(diǎn) 123aN EUIR c c點(diǎn)點(diǎn) 1aN EUIR 12 d d點(diǎn)點(diǎn) 222aN EUIR e e點(diǎn)點(diǎn) 211aN EUIR f f點(diǎn)點(diǎn) 321aN EUIR g g點(diǎn)點(diǎn) 31aNa EUIR 比較以上各式得：比較以上各式

19、得： I I R R R R R R a 2 11 1 2 2 3 在已知起動(dòng)電流比在已知起動(dòng)電流比和電樞電和電樞電 阻前提下，經(jīng)推導(dǎo)可得各級(jí)串聯(lián)電阻前提下，經(jīng)推導(dǎo)可得各級(jí)串聯(lián)電 阻為阻為: : 1 2 2 3 12 1 1 1 1 1 stma 1m stm stast stast ast RR)(R RR)(R RR)(R R)(R 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) （6 6）計(jì)算各級(jí)起動(dòng)電阻。）計(jì)算各級(jí)起動(dòng)電阻。 （1 1）估算或查出電樞電阻）估算或查出電樞電阻 ； a R 1 T 1 I （2 2）根據(jù)過(guò)載倍數(shù)選取最大轉(zhuǎn)矩）根據(jù)過(guò)載倍數(shù)選取最大轉(zhuǎn)矩 對(duì)應(yīng)的最大電流對(duì)應(yīng)的最大電流 ； m（3

20、 3）選取起動(dòng)級(jí)數(shù)）選取起動(dòng)級(jí)數(shù) ； （4 4）計(jì)算起動(dòng)電流比：）計(jì)算起動(dòng)電流比： m a N RI U 1 取整數(shù)取整數(shù) m （5 5）計(jì)算轉(zhuǎn)矩）計(jì)算轉(zhuǎn)矩: : T T 1 2 ，校驗(yàn)校驗(yàn)： L T).(T3111 2 如果不滿足，應(yīng)另選如果不滿足，應(yīng)另選 或或 值并重新計(jì)算，直到滿足該條件為止值并重新計(jì)算，直到滿足該條件為止. . 1 Tm 計(jì)算各級(jí)起動(dòng)電阻的步驟：計(jì)算各級(jí)起動(dòng)電阻的步驟： 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 2.3.2 2.3.2 降壓起動(dòng)降壓起動(dòng) 當(dāng)直流電源電壓可調(diào)時(shí)，可采用降壓方法起動(dòng)當(dāng)直流電源電壓可調(diào)時(shí)，可采用降壓方法起動(dòng)。 起動(dòng)時(shí)，以較低的電源電壓起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)電流隨

21、電源起動(dòng)時(shí)，以較低的電源電壓起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)電流隨電源 電壓的降低而正比減小。隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的上升，反電動(dòng)勢(shì)逐電壓的降低而正比減小。隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的上升，反電動(dòng)勢(shì)逐 漸增大，再逐漸提高電源電壓，使起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩保持在漸增大，再逐漸提高電源電壓，使起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩保持在 一定的數(shù)值上，保證按需要的加速度升速。一定的數(shù)值上，保證按需要的加速度升速。 降壓起動(dòng)需專(zhuān)用電源，設(shè)備投資較大，但它起動(dòng)平穩(wěn)，起降壓起動(dòng)需專(zhuān)用電源，設(shè)備投資較大，但它起動(dòng)平穩(wěn)，起 動(dòng)過(guò)程能量損耗小，因此得到廣泛應(yīng)用。動(dòng)過(guò)程能量損耗小，因此得到廣泛應(yīng)用。 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 2.4 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩

22、的方向與轉(zhuǎn)速方向相同時(shí)當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)速方向相同時(shí), ,電機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)機(jī)狀電機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)機(jī)狀 態(tài)態(tài); ;當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反時(shí)當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反時(shí), ,電機(jī)運(yùn)行于制動(dòng)狀態(tài)。電機(jī)運(yùn)行于制動(dòng)狀態(tài)。 2.4.1 能耗制動(dòng) U 電動(dòng)電動(dòng) M a E a I n em T f I S 制動(dòng)制動(dòng) B R aB I emB T 電動(dòng)狀態(tài)，如圖所示。電動(dòng)狀態(tài)，如圖所示。 將開(kāi)關(guān)將開(kāi)關(guān)S S投向制動(dòng)電阻投向制動(dòng)電阻 上即實(shí)現(xiàn)制動(dòng)上即實(shí)現(xiàn)制動(dòng). . B R 由于慣性，電樞保持原來(lái)方向繼續(xù)旋由于慣性，電樞保持原來(lái)方向繼續(xù)旋 轉(zhuǎn)，電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)，電動(dòng)勢(shì) 方向不變。由方向不變。由 產(chǎn)生的電樞產(chǎn)生的電樞

23、電流電流 的方向與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的的方向與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的 方向相方向相 反反, ,對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩 與與 方向相反方向相反, ,為為 制動(dòng)性質(zhì)制動(dòng)性質(zhì), ,電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)。電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)。 a E a E aB I a I emB T em T 制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，電機(jī)靠生產(chǎn)機(jī)械的慣性力的制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，電機(jī)靠生產(chǎn)機(jī)械的慣性力的 拖動(dòng)而發(fā)電，將生產(chǎn)機(jī)械儲(chǔ)存的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電拖動(dòng)而發(fā)電，將生產(chǎn)機(jī)械儲(chǔ)存的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電 能，消耗在電阻上，直到電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。能，消耗在電阻上，直到電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 能耗制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性為：能耗制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性為： 2 0 aB emem eTN R

24、R nTT C C Ba RR C B n 0 n a R A 0 L T em T 電動(dòng)機(jī)狀態(tài)工電動(dòng)機(jī)狀態(tài)工 作作點(diǎn)點(diǎn) 制動(dòng)瞬間制動(dòng)瞬間 工作點(diǎn)工作點(diǎn) 制動(dòng)過(guò)程制動(dòng)過(guò)程 工作段工作段 電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)反抗性電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)反抗性 負(fù)載，電機(jī)停轉(zhuǎn)。負(fù)載，電機(jī)停轉(zhuǎn)。 若電動(dòng)機(jī)若電動(dòng)機(jī) 帶位能性帶位能性 負(fù)載負(fù)載, ,穩(wěn)穩(wěn) 定工作點(diǎn)定工作點(diǎn) 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 制動(dòng)電阻越小，制動(dòng)電流越大。制動(dòng)電阻越小，制動(dòng)電流越大。選擇制動(dòng)電阻的原則選擇制動(dòng)電阻的原則是是 22 5 a aBmaxN aB E II( . )I RR 能耗制動(dòng)操作簡(jiǎn)單能耗制動(dòng)操作簡(jiǎn)單, ,但隨著轉(zhuǎn)速下降但隨著轉(zhuǎn)速下降, ,電動(dòng)勢(shì)減小

25、電動(dòng)勢(shì)減小, ,制動(dòng)電流制動(dòng)電流 和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩也隨著減小和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩也隨著減小, ,制動(dòng)效果變差。若為了盡快停轉(zhuǎn)電機(jī)制動(dòng)效果變差。若為了盡快停轉(zhuǎn)電機(jī), ,可可 在轉(zhuǎn)速下降到一定程度時(shí)在轉(zhuǎn)速下降到一定程度時(shí), ,切除一部分制動(dòng)電阻切除一部分制動(dòng)電阻, ,增大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。增大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 改變制動(dòng)電阻改變制動(dòng)電阻 的大小可以改變能耗制動(dòng)特性曲線的斜率的大小可以改變能耗制動(dòng)特性曲線的斜率, , 從而可以改變制動(dòng)轉(zhuǎn)矩及下放負(fù)載的穩(wěn)定速度。從而可以改變制動(dòng)轉(zhuǎn)矩及下放負(fù)載的穩(wěn)定速度。 越小越小, ,特性曲特性曲 線的斜率越小線的斜率越小, ,起始制動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大起始制動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大, ,而下放負(fù)載的速度越小。而下放負(fù)載的

26、速度越小。 B R B R 22.5 a Ba N E RR ()I 其中其中 為制動(dòng)瞬間的電樞電動(dòng)勢(shì)。為制動(dòng)瞬間的電樞電動(dòng)勢(shì)。 a E 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 2.4.2 2.4.2 反接制動(dòng)反接制動(dòng) 電壓反接制動(dòng)時(shí)接線如圖所示。電壓反接制動(dòng)時(shí)接線如圖所示。 一、電壓反接制動(dòng) U 電動(dòng)電動(dòng) M a E a I n em T f I S 制動(dòng)制動(dòng) B RaB I emB T 開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)S S投向投向“電動(dòng)電動(dòng)”側(cè)時(shí)，電樞接正極側(cè)時(shí)，電樞接正極 電壓，電機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)。進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，開(kāi)電壓，電機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)。進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，開(kāi) 關(guān)投向關(guān)投向“制動(dòng)制動(dòng)”側(cè)，電樞回路串入制動(dòng)電阻側(cè)，電樞回路串入制動(dòng)電

27、阻 后，接上極性相反的電源電壓，電樞回路內(nèi)后，接上極性相反的電源電壓，電樞回路內(nèi) 產(chǎn)生反向電流：產(chǎn)生反向電流： B R aa aB aBaB UEUE I RRRR 反向的電樞電流產(chǎn)生反向的電磁轉(zhuǎn)矩，從反向的電樞電流產(chǎn)生反向的電磁轉(zhuǎn)矩，從 而產(chǎn)生很強(qiáng)的制動(dòng)作用而產(chǎn)生很強(qiáng)的制動(dòng)作用電壓反接制動(dòng)電壓反接制動(dòng)。 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 電壓反接制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性為：電壓反接制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性為： 0 2 aBN emem eNeTN RRU nTnT C C C 曲線如圖中曲線如圖中 所示。所示。BC Ba RR C B n 0 n a R A 0 L T em T L T 0 n D 工作點(diǎn)變化

28、為：工作點(diǎn)變化為： 。CBA 制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)過(guò)程中 、 、 均為負(fù)均為負(fù), ,而而 、 為正為正U a I em T n a E 1 0 a PUI表明電機(jī)從電源吸收電功率表明電機(jī)從電源吸收電功率 22 0 em PT T表明電機(jī)從軸上吸收機(jī)械功率表明電機(jī)從軸上吸收機(jī)械功率 0 emaa PE I 表明軸上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌谢芈冯姽β?。表明軸上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌谢芈冯姽β省?可見(jiàn)可見(jiàn), ,反接制動(dòng)時(shí)反接制動(dòng)時(shí), ,從電源輸入的電功率和從軸上輸入的機(jī)械從電源輸入的電功率和從軸上輸入的機(jī)械 功率轉(zhuǎn)變成的電功率一起消耗在電樞回路電阻上。功率轉(zhuǎn)變成的電功率一起消耗在電樞回路電阻上。 第二章

29、 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 二、倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng) 倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)只適用于倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)只適用于位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 Ba RR C B n 0 n a R A 0 L T em T B T D K T 電樞回路串入較大電電樞回路串入較大電 阻阻 后特性曲線后特性曲線 B R 正向電動(dòng)狀態(tài)提正向電動(dòng)狀態(tài)提 升重物升重物(A(A點(diǎn)點(diǎn)) ) 負(fù)載作用下負(fù)載作用下 電機(jī)反向旋電機(jī)反向旋 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)( (下放重物下放重物) ) 電機(jī)以穩(wěn)電機(jī)以穩(wěn) 定的轉(zhuǎn)速定的轉(zhuǎn)速 下放重物下放重物D D 點(diǎn)點(diǎn) 在電樞回路中串聯(lián)一個(gè)較大的電阻在電樞回路中串聯(lián)一個(gè)較大的電阻,即可實(shí)即可實(shí) 現(xiàn)制動(dòng)現(xiàn)制動(dòng). 工作點(diǎn)由工作點(diǎn)

30、由A-B-A-B- C-DC-D,CD,CD段為制段為制 動(dòng)段動(dòng)段 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性方程就是電動(dòng)狀態(tài)時(shí)電倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性方程就是電動(dòng)狀態(tài)時(shí)電 樞串電阻時(shí)的人為特性方程。由于串入電阻很大，有樞串電阻時(shí)的人為特性方程。由于串入電阻很大，有 0 aB 0L 2 eTN RR nnT C C 倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性曲線就是電動(dòng)狀態(tài)時(shí)電樞時(shí)的機(jī)械特性曲線就是電動(dòng)狀態(tài)時(shí)電樞 串電阻時(shí)的人為特性在串電阻時(shí)的人為特性在第四象限第四象限的部分的部分。 倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)時(shí)的能量關(guān)系和電壓反接制動(dòng)時(shí)相同倒拉反轉(zhuǎn)反

31、接制動(dòng)時(shí)的能量關(guān)系和電壓反接制動(dòng)時(shí)相同。 思考思考 題題 位能性以外的負(fù)載能否實(shí)現(xiàn)倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)位能性以外的負(fù)載能否實(shí)現(xiàn)倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)? ? 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 2.4.3 2.4.3 回饋制動(dòng)回饋制動(dòng) 回饋制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性方回饋制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性方 程與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)相同。程與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)相同。 電動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，在某種條件下會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，在某種條件下會(huì)出現(xiàn) 情況，情況， 此時(shí)此時(shí) ， 反向，反向， 反向，由驅(qū)動(dòng)變?yōu)橹苿?dòng)。從能量方向看，反向，由驅(qū)動(dòng)變?yōu)橹苿?dòng)。從能量方向看， 電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)回饋制動(dòng)狀態(tài)。回饋制動(dòng)狀態(tài)。 0 nn UEa a I em

32、 T 穩(wěn)定運(yùn)行有穩(wěn)定運(yùn)行有 兩種情況兩種情況: : B n 0 n A 0 L T em T L T 0 n 當(dāng)電車(chē)下當(dāng)電車(chē)下 坡時(shí)，運(yùn)坡時(shí)，運(yùn) 行轉(zhuǎn)速可行轉(zhuǎn)速可 能超過(guò)理能超過(guò)理 想空載轉(zhuǎn)想空載轉(zhuǎn) 速速, ,進(jìn)入第進(jìn)入第 二象限二象限 電壓反電壓反 接制動(dòng)接制動(dòng) 帶位能帶位能 性負(fù)載性負(fù)載 進(jìn)入第進(jìn)入第 四象限四象限 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 發(fā)生在動(dòng)態(tài)過(guò)程中的回饋制動(dòng)過(guò)程有以下兩種情況發(fā)生在動(dòng)態(tài)過(guò)程中的回饋制動(dòng)過(guò)程有以下兩種情況: : 1 1、降壓調(diào)速時(shí)產(chǎn)、降壓調(diào)速時(shí)產(chǎn) 生的回饋制動(dòng)生的回饋制動(dòng) B n 02 n A 0 L T em T 1 U 01 n C n A n 2 U C

33、12 UU 制動(dòng)過(guò)程為制動(dòng)過(guò)程為 線段線段 02 Bn 2 2、增磁調(diào)速時(shí)產(chǎn)、增磁調(diào)速時(shí)產(chǎn) 生的回饋制動(dòng)生的回饋制動(dòng) B n 02 n A 0 L T em T 1 01 n C n A n 2 C 12 制動(dòng)過(guò)程為制動(dòng)過(guò)程為 線段線段 02 Bn 回饋制動(dòng)時(shí)由于有功率回饋到電網(wǎng)，因此與能耗和反接制回饋制動(dòng)時(shí)由于有功率回饋到電網(wǎng)，因此與能耗和反接制 動(dòng)相比，回饋制動(dòng)是比較經(jīng)濟(jì)的。動(dòng)相比，回饋制動(dòng)是比較經(jīng)濟(jì)的。 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 2.5 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)速可以采用機(jī)械調(diào)、電氣調(diào)速或二者配合電力拖動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)速可以采用機(jī)械調(diào)、電氣調(diào)速或二者配合 調(diào)速。通過(guò)改變傳動(dòng)機(jī)

34、構(gòu)速比進(jìn)行調(diào)速的方法稱(chēng)為調(diào)速。通過(guò)改變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)速比進(jìn)行調(diào)速的方法稱(chēng)為機(jī)械調(diào)速機(jī)械調(diào)速；通；通 過(guò)改變電動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行調(diào)速的方法稱(chēng)為過(guò)改變電動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行調(diào)速的方法稱(chēng)為電氣調(diào)速電氣調(diào)速。 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為 aas e UI (RR ) n C 電氣調(diào)速方法電氣調(diào)速方法: :1.1.調(diào)壓調(diào)速調(diào)壓調(diào)速; ;2.2.電樞串電阻調(diào)速電樞串電阻調(diào)速; ;3.3.調(diào)磁調(diào)速調(diào)磁調(diào)速。 改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù)就是人為地改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，使改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù)就是人為地改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，使 工作點(diǎn)發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。調(diào)速前后，電動(dòng)機(jī)工作在不工作點(diǎn)發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。調(diào)速前后，電動(dòng)機(jī)工

35、作在不 同的機(jī)械特性上。同的機(jī)械特性上。 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 2.5.1 2.5.1 評(píng)價(jià)調(diào)速的指標(biāo)評(píng)價(jià)調(diào)速的指標(biāo) 一、調(diào)速范圍一、調(diào)速范圍: min max n n D 二、靜差率（相對(duì)穩(wěn)定性）二、靜差率（相對(duì)穩(wěn)定性） %越小，相對(duì)穩(wěn)定性越好；越小，相對(duì)穩(wěn)定性越好；%與機(jī)械特性硬度和與機(jī)械特性硬度和n n0 0有關(guān)有關(guān)。 % n n % n nn % NN 100100 00 0 指負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化的程度，轉(zhuǎn)速變化小，穩(wěn)定性好。指負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化的程度，轉(zhuǎn)速變化小，穩(wěn)定性好。 )(1n n n n n nn n n n D N max N N max Nmin max mi

36、n max 0 D D與與%相互制約相互制約: :越小越小,D,D越小越小, ,相對(duì)穩(wěn)定性越好相對(duì)穩(wěn)定性越好; ;在保證一定在保證一定 的的指標(biāo)的前提下指標(biāo)的前提下, ,要擴(kuò)大要擴(kuò)大D,D,須減少須減少n,n,即提高機(jī)械特性的硬度。即提高機(jī)械特性的硬度。 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 三、調(diào)速的平滑性三、調(diào)速的平滑性 1 i i n n 越接近越接近1 1，平滑性越好，當(dāng)，平滑性越好，當(dāng) 時(shí)，稱(chēng)為無(wú)級(jí)調(diào)速，即轉(zhuǎn)時(shí)，稱(chēng)為無(wú)級(jí)調(diào)速，即轉(zhuǎn) 速可以連續(xù)調(diào)節(jié)。調(diào)速不連續(xù)時(shí)，級(jí)數(shù)有限，稱(chēng)為有級(jí)調(diào)速。速可以連續(xù)調(diào)節(jié)。調(diào)速不連續(xù)時(shí)，級(jí)數(shù)有限，稱(chēng)為有級(jí)調(diào)速。 1 四、調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性 在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級(jí)數(shù)

37、越多，調(diào)速越平滑。相在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級(jí)數(shù)越多，調(diào)速越平滑。相 鄰兩級(jí)轉(zhuǎn)速之比，為平滑系數(shù)鄰兩級(jí)轉(zhuǎn)速之比，為平滑系數(shù) 主要指調(diào)速設(shè)備的投資、運(yùn)行效率及維修費(fèi)用等主要指調(diào)速設(shè)備的投資、運(yùn)行效率及維修費(fèi)用等。 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 2.5.2 2.5.2 調(diào)速方法調(diào)速方法 一、電樞回路串電阻調(diào)速一、電樞回路串電阻調(diào)速 未串電阻時(shí)未串電阻時(shí) 的工作點(diǎn)的工作點(diǎn) 串電阻后串電阻后, , 工作點(diǎn)由工作點(diǎn)由 AABAAB 0 a R n 0 n N n L T em T A 1Sa RR 1 n A B 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 調(diào)速過(guò)程電流變調(diào)速過(guò)程電流變 化曲線化曲線:調(diào)速前、調(diào)速前

38、、 后電流不變后電流不變 調(diào)速過(guò)程轉(zhuǎn)速調(diào)速過(guò)程轉(zhuǎn)速 變化曲線變化曲線 結(jié)論：帶恒轉(zhuǎn)矩結(jié)論：帶恒轉(zhuǎn)矩 負(fù)載時(shí)負(fù)載時(shí), ,串電阻越串電阻越 大大, ,轉(zhuǎn)速越低。轉(zhuǎn)速越低。 調(diào)速過(guò)程中電流和轉(zhuǎn)速的變化情況調(diào)速過(guò)程中電流和轉(zhuǎn)速的變化情況 a in aN I N n 1 n 0t t 0 a i n 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：電樞串電阻調(diào)速設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。電樞串電阻調(diào)速設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。 2 2）低速時(shí)特性曲線斜率大）低速時(shí)特性曲線斜率大, ,靜差率大靜差率大, ,所以轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定性差所以轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定性差 3 3）輕載時(shí)調(diào)速范圍小，額定負(fù)載時(shí)調(diào)速范圍一般為）輕載時(shí)調(diào)速范圍小，額

39、定負(fù)載時(shí)調(diào)速范圍一般為D2D2； 4 4）損耗大，效率低，不經(jīng)濟(jì)。對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速前、后因）損耗大，效率低，不經(jīng)濟(jì)。對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速前、后因 增通不變而使電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電流不變，輸入功率不變，輸出增通不變而使電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電流不變，輸入功率不變，輸出 功率卻隨轉(zhuǎn)速的下降而下降，減少的部分被串聯(lián)電阻消耗了。功率卻隨轉(zhuǎn)速的下降而下降，減少的部分被串聯(lián)電阻消耗了。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 1 1）由于電阻只能分段調(diào)節(jié)，所以調(diào)速的平滑性差；）由于電阻只能分段調(diào)節(jié)，所以調(diào)速的平滑性差； 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 二、降低電源電壓調(diào)速二、降低電源電壓調(diào)速 Tem 0 n n N U TL N n A 1 U

40、 01 n A B 1 n 調(diào)速壓前調(diào)速壓前 工作點(diǎn)工作點(diǎn)A A 降壓瞬間降壓瞬間 工作點(diǎn)工作點(diǎn) 穩(wěn)定后工穩(wěn)定后工 作點(diǎn)作點(diǎn) 降壓調(diào)速降壓調(diào)速 過(guò)程與電樞串過(guò)程與電樞串 電阻調(diào)速過(guò)程電阻調(diào)速過(guò)程 相似，調(diào)速過(guò)相似，調(diào)速過(guò) 程中轉(zhuǎn)速和電程中轉(zhuǎn)速和電 樞電流（或轉(zhuǎn)樞電流（或轉(zhuǎn) 矩）隨時(shí)間變矩）隨時(shí)間變 化的曲線也相化的曲線也相 似似。 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 1 1）電源電壓能夠平滑調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。）電源電壓能夠平滑調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。 2 2）調(diào)速前后的機(jī)械特性的斜率不變，硬度較高，負(fù)載變化時(shí)）調(diào)速前后的機(jī)械特性的斜率不變，硬度較高，負(fù)載變化時(shí) 穩(wěn)定性好。穩(wěn)定性好。 3

41、 3）無(wú)論輕載還是負(fù)載，調(diào)速范圍相同，一般可達(dá)）無(wú)論輕載還是負(fù)載，調(diào)速范圍相同，一般可達(dá) D=2.5D=2.51212。 4 4）電能損耗較?。╇娔軗p耗較小。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)： 需要一套電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)的直流電源需要一套電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)的直流電源。 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 三、減弱磁通調(diào)速三、減弱磁通調(diào)速 調(diào)節(jié)磁場(chǎng)前調(diào)節(jié)磁場(chǎng)前 工作點(diǎn)工作點(diǎn) 弱磁瞬間工作弱磁瞬間工作 點(diǎn)點(diǎn)AAAA 弱磁穩(wěn)定后的弱磁穩(wěn)定后的 工作點(diǎn)工作點(diǎn) N n 0 n A N n em T L T 01 n 1 1 n B A 減弱磁通后，減弱磁通后， 理想空載轉(zhuǎn)速理想空載轉(zhuǎn)速 上升上升, 曲線的曲線的 斜率值增大。斜率值增大。

42、第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 弱磁調(diào)速前、后的電樞電流和轉(zhuǎn)速的變化情況弱磁調(diào)速前、后的電樞電流和轉(zhuǎn)速的變化情況 減弱磁通調(diào)速減弱磁通調(diào)速 前、后轉(zhuǎn)速變前、后轉(zhuǎn)速變 化曲線化曲線 減弱磁通前、減弱磁通前、 后的電樞電流后的電樞電流 變化曲線變化曲線 結(jié)論結(jié)論：磁場(chǎng)越弱，：磁場(chǎng)越弱， 轉(zhuǎn)速越高。因此電轉(zhuǎn)速越高。因此電 機(jī)運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁回路機(jī)運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁回路 不能開(kāi)路。不能開(kāi)路。 aN I n N n 1 n 1a I a i a i t 0t n 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 由于在電流較小的勵(lì)磁回路中進(jìn)行調(diào)節(jié)，因而控制方便，由于在電流較小的勵(lì)磁回路中進(jìn)行調(diào)節(jié)，因而控制方便， 能量損耗小，

43、設(shè)備簡(jiǎn)單，調(diào)速平滑性好。弱磁升速后電樞電流能量損耗小，設(shè)備簡(jiǎn)單，調(diào)速平滑性好。弱磁升速后電樞電流 增大，電動(dòng)機(jī)的輸入功率增大，但由于轉(zhuǎn)速升高，輸出功率也增大，電動(dòng)機(jī)的輸入功率增大，但由于轉(zhuǎn)速升高，輸出功率也 增大，電動(dòng)機(jī)的效率基本不變，因此經(jīng)濟(jì)性是比較好。增大，電動(dòng)機(jī)的效率基本不變，因此經(jīng)濟(jì)性是比較好。 2 2）轉(zhuǎn)速的升高受到電動(dòng)機(jī)換向能力和機(jī)械強(qiáng)度的限制，升速范）轉(zhuǎn)速的升高受到電動(dòng)機(jī)換向能力和機(jī)械強(qiáng)度的限制，升速范 圍不可能很大，一般圍不可能很大，一般 D2D2； 為了擴(kuò)大調(diào)速范圍，通常把降壓和弱磁兩種調(diào)速方法結(jié)合起為了擴(kuò)大調(diào)速范圍，通常把降壓和弱磁兩種調(diào)速方法結(jié)合起 來(lái)，在額定轉(zhuǎn)速以上，采

44、用弱磁調(diào)速，在額定轉(zhuǎn)速以下采用降壓來(lái)，在額定轉(zhuǎn)速以上，采用弱磁調(diào)速，在額定轉(zhuǎn)速以下采用降壓 調(diào)速。調(diào)速。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 1 1）機(jī)械特性的斜率變大，特性變軟；）機(jī)械特性的斜率變大，特性變軟； 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 2.5.3 2.5.3 調(diào)速方式與負(fù)載類(lèi)型的配合調(diào)速方式與負(fù)載類(lèi)型的配合 容許輸出容許輸出：指電動(dòng)機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下長(zhǎng)期可靠工作時(shí)所能輸出的：指電動(dòng)機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下長(zhǎng)期可靠工作時(shí)所能輸出的 最大轉(zhuǎn)矩和功率。最大轉(zhuǎn)矩和功率。 充分利用充分利用：指在一定的轉(zhuǎn)速下電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩和功率達(dá)：指在一定的轉(zhuǎn)速下電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩和功率達(dá) 到它的容許值，即電樞到它的容許值，即電樞 電流達(dá)到

45、額定值。電流達(dá)到額定值。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)，在不同的轉(zhuǎn)速下，電樞電流能否總保持當(dāng)電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)，在不同的轉(zhuǎn)速下，電樞電流能否總保持 為額定值，即電動(dòng)機(jī)能否在不同轉(zhuǎn)速下都得到充分利用，這個(gè)為額定值，即電動(dòng)機(jī)能否在不同轉(zhuǎn)速下都得到充分利用，這個(gè) 問(wèn)題與問(wèn)題與調(diào)速方式調(diào)速方式和和負(fù)載類(lèi)型負(fù)載類(lèi)型的配合有關(guān)的配合有關(guān)。 以電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速都能得到充分利用為條件，他勵(lì)直流電以電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速都能得到充分利用為條件，他勵(lì)直流電 動(dòng)機(jī)的調(diào)速可分為動(dòng)機(jī)的調(diào)速可分為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和和恒功率調(diào)速恒功率調(diào)速。 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) nC Tn PCICTT NNTem1 9550 電動(dòng)機(jī)的容許輸出功率與轉(zhuǎn)速成

46、正比，而容許輸出轉(zhuǎn)矩為電動(dòng)機(jī)的容許輸出功率與轉(zhuǎn)速成正比，而容許輸出轉(zhuǎn)矩為 恒值恒值-恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 電樞串電阻調(diào)速電樞串電阻調(diào)速和和降壓調(diào)速降壓調(diào)速時(shí)，磁通時(shí)，磁通 保持不變，若保持不變，若 在不同轉(zhuǎn)速下保持電流在不同轉(zhuǎn)速下保持電流 不變，即電機(jī)得到充分利用，容不變，即電機(jī)得到充分利用，容 許輸出轉(zhuǎn)矩和功率分別為：許輸出轉(zhuǎn)矩和功率分別為： N Na II 減弱磁通調(diào)速減弱磁通調(diào)速時(shí)，磁通時(shí)，磁通 是變化的，在不同轉(zhuǎn)速下若保持是變化的，在不同轉(zhuǎn)速下若保持 電流電流 不變，即電機(jī)得到充分利用，容許輸出轉(zhuǎn)矩和功不變，即電機(jī)得到充分利用，容許輸出轉(zhuǎn)矩和功 率別為：率別為： Na II 9550

47、95509550 222 e aNN TNTem Cn n CTn P n C nC RIU CICTT 電動(dòng)機(jī)的容許輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比，而容許輸出功率為恒電動(dòng)機(jī)的容許輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比，而容許輸出功率為恒 值值-恒功率調(diào)速恒功率調(diào)速。 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 為了使電動(dòng)機(jī)得到充分利用，為了使電動(dòng)機(jī)得到充分利用，拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，應(yīng)采用拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，應(yīng)采用 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。拖動(dòng)恒功率負(fù)載時(shí)，應(yīng)采用恒功率調(diào)速方式。拖動(dòng)恒功率負(fù)載時(shí)，應(yīng)采用恒功率調(diào)速方式。 對(duì)風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載，三種方式都不是十分適合，但采用串電阻或降對(duì)風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載，三種方式都不是十分適合，但采用串電阻或降 壓調(diào)速比弱磁調(diào)速合適一些壓調(diào)速比弱磁調(diào)速合適一些。 思考題思考題 他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的降壓調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的降壓調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式， 因此只能拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，這種說(shuō)法是否正確？因此只能拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，這種說(shuō)法是否正確？ 為什么？為什么？ 第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖