第2章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)

1、第第2章章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)一、直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性一、直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 二、直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與制動(dòng)二、直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與制動(dòng)三、直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速三、直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的4個(gè)基本問(wèn)題啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)、制動(dòng)、調(diào)速啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)、制動(dòng)、調(diào)速 2.1 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 研究運(yùn)動(dòng)方程式的目的研究運(yùn)動(dòng)方程式的目的用以分析電動(dòng)機(jī)特性與外部負(fù)責(zé)之間的關(guān)系用以分析電動(dòng)機(jī)特性與外部負(fù)責(zé)之間的關(guān)系拖動(dòng)系統(tǒng)的類型：拖動(dòng)系統(tǒng)的類型：?jiǎn)屋S拖動(dòng)系統(tǒng)多軸拖動(dòng)系統(tǒng)單軸拖動(dòng)系統(tǒng)多軸拖動(dòng)系統(tǒng)單軸拖動(dòng)系統(tǒng)牛頓第二定律：直線運(yùn)動(dòng)時(shí)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)J拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性JmaFFL

2、mFFLtvddJTTLemt ddg42GDGD2轉(zhuǎn)動(dòng)物體的飛輪矩（轉(zhuǎn)動(dòng)物體的飛輪矩（Nm2）它是電動(dòng)機(jī)飛輪矩和生產(chǎn)機(jī)械飛輪矩之和，它是電動(dòng)機(jī)飛輪矩和生產(chǎn)機(jī)械飛輪矩之和，可在相應(yīng)的產(chǎn)品目錄中查到可在相應(yīng)的產(chǎn)品目錄中查到 602 nLemTTtnGDdd3752運(yùn)動(dòng)方程式中正、負(fù)號(hào)的規(guī)定 先選定順時(shí)針或逆時(shí)針中的某一個(gè)方向?yàn)橐?guī)先選定順時(shí)針或逆時(shí)針中的某一個(gè)方向?yàn)橐?guī)定定正方向正方向轉(zhuǎn)速的方向與規(guī)定正方向相同時(shí)為正，相反轉(zhuǎn)速的方向與規(guī)定正方向相同時(shí)為正，相反時(shí)為負(fù)時(shí)為負(fù) 電磁轉(zhuǎn)矩的方向與規(guī)定正方向相同時(shí)為正，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與規(guī)定正方向相同時(shí)為正，相反時(shí)為負(fù)。相反時(shí)為負(fù)。負(fù)載轉(zhuǎn)矩與規(guī)定正方向相反時(shí)為

3、正，相同時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩與規(guī)定正方向相反時(shí)為正，相同時(shí)為負(fù)為負(fù) 拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 1.Tem=TL 時(shí) 恒速2.TemTL 時(shí) 加速3.TemTL2. 限制啟動(dòng)電流。限制啟動(dòng)電流。3. 啟動(dòng)設(shè)備操作方便，啟動(dòng)時(shí)間短，運(yùn)行可啟動(dòng)設(shè)備操作方便，啟動(dòng)時(shí)間短，運(yùn)行可靠，成本低廉?？?，成本低廉。一. 直接啟動(dòng) eCaaNRIUn通電順序：先合Q1建立磁場(chǎng)，然后合Q2全壓?jiǎn)?dòng) 。啟動(dòng)時(shí)n=0 則STaUIRststITTC直接啟動(dòng)的不良后果1.啟動(dòng)電流很大。啟動(dòng)電流很大。2.出現(xiàn)強(qiáng)烈的換向火花，造成換向困難出現(xiàn)強(qiáng)烈的換向火花，造成換向困難 。3.引起電網(wǎng)電壓的下降引起電網(wǎng)電壓的下降 。4.啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩很大，造成機(jī)

4、械沖擊。啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩很大，造成機(jī)械沖擊。 二. 電樞回路串電阻啟動(dòng) STaUIR321RRRRUIaNst啟動(dòng)過(guò)程如上圖啟動(dòng)過(guò)程如上圖例題例題 一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的額定功率一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的額定功率PN55kW，額定電壓額定電壓UN220V，額定電流，額定電流IN287A，額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN1500 rmin，電樞回路總電，電樞回路總電阻阻Ra0.0302，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)額定恒轉(zhuǎn)矩負(fù)，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)額定恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。若采用電樞回路串電阻起動(dòng)，要求將起載。若采用電樞回路串電阻起動(dòng)，要求將起動(dòng)電流限制在動(dòng)電流限制在1.8IN以內(nèi)、求應(yīng)串入的電阻值以內(nèi)、求應(yīng)串入的電阻值和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。解解 應(yīng)串入的電

5、阻值應(yīng)串入的電阻值起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩)(396. 00302. 02878 . 12208 . 1aNNRIUR14089. 015000302. 0287220NaNNNenRIUC9.551.8stTNseNNTCICI )(6952878 . 114089. 055. 9mN 三、降低電樞電壓?jiǎn)?dòng) 降壓方式：降壓方式：1.發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)2.可按硅變頻調(diào)速可按硅變頻調(diào)速STaUIR降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)的變化過(guò)程降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)的變化過(guò)程要求：?jiǎn)?dòng)瞬間電流不應(yīng)超過(guò)要求：?jiǎn)?dòng)瞬間電流不應(yīng)超過(guò)1.52IN ，在，在調(diào)節(jié)電源電壓時(shí)，不能升得太快，否則會(huì)引調(diào)節(jié)電源電壓時(shí)，不能升得太快，否則會(huì)引起過(guò)大的沖擊。

6、起過(guò)大的沖擊。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1. 能量損耗小能量損耗小 。 2.啟動(dòng)平穩(wěn)，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化啟動(dòng)平穩(wěn)，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 缺點(diǎn)：需要一套可調(diào)節(jié)的直流電源，初期投缺點(diǎn)：需要一套可調(diào)節(jié)的直流電源，初期投 資大。資大。 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn) 方法：方法：1 .改變勵(lì)磁電流方向改變勵(lì)磁電流方向好處：電流小，所需控制電器容量小，費(fèi)用低好處：電流小，所需控制電器容量小，費(fèi)用低壞處：反向過(guò)程緩慢壞處：反向過(guò)程緩慢 ，產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì)， 2 .改變電樞電壓極性改變電樞電壓極性好處：反應(yīng)快，不產(chǎn)生高反電動(dòng)勢(shì)。好處：反應(yīng)快，不產(chǎn)生高反電動(dòng)勢(shì)。壞處：要求控制電器容量大，造成控制設(shè)備費(fèi)用壞處：要求控

7、制電器容量大，造成控制設(shè)備費(fèi)用高。出故障的可能性增大高。出故障的可能性增大 。2.5 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電氣制動(dòng)制動(dòng)方式：機(jī)械制動(dòng)制動(dòng)方式：機(jī)械制動(dòng) 電氣制動(dòng)電氣制動(dòng)電氣制動(dòng)電氣制動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相反，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相反，阻礙電機(jī)負(fù)載的運(yùn)轉(zhuǎn)。阻礙電機(jī)負(fù)載的運(yùn)轉(zhuǎn)。包括包括 減速停車（制動(dòng)過(guò)程）減速停車（制動(dòng)過(guò)程） 和穩(wěn)定運(yùn)行（制動(dòng)運(yùn)行）位能性負(fù)載和穩(wěn)定運(yùn)行（制動(dòng)運(yùn)行）位能性負(fù)載電氣制動(dòng)方法：能耗制動(dòng)、電氣制動(dòng)方法：能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)反接制動(dòng) 回饋制動(dòng)?；仞佒苿?dòng)。 一. 能耗制動(dòng)1實(shí)現(xiàn)方法2制動(dòng)原理HaaNaRREUIHaaRRE3能耗制動(dòng)的機(jī)械特性二. 反接制動(dòng) 1電樞電壓反向反接

8、制動(dòng)（1）實(shí)現(xiàn)方法及制動(dòng)原理）實(shí)現(xiàn)方法及制動(dòng)原理FaaNaRREUIFaaNRREU2倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)（1）實(shí)現(xiàn)方法與制動(dòng)原理問(wèn)題：串入電阻值的大小對(duì)下放速度的影響？三. 回饋制動(dòng) 1實(shí)現(xiàn)方法與原理電機(jī)拖動(dòng)位能負(fù)載下放，當(dāng)nU電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行。向電網(wǎng)反送能量2. 回饋制動(dòng)的機(jī)械特性 2.6 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速一一. 調(diào)速性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)：調(diào)速性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)：1.調(diào)速范圍：調(diào)速范圍：電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下調(diào)速時(shí)，其最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比 車床D20100 軋鋼機(jī)D1.203 2靜差率：靜差率：在一條機(jī)械特性上額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速降落與該機(jī)械特性的理想空載轉(zhuǎn)速之比（轉(zhuǎn)差率） minmaxnnD 00

9、0nnnnn3調(diào)速的平滑性是指相鄰兩級(jí)轉(zhuǎn)速的接近程度 平滑系數(shù)表示有級(jí)調(diào)速 無(wú)級(jí)調(diào)速4調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性所需的設(shè)備投資 能量損耗 1iinn二. 調(diào)速方法 1. 電樞串電阻調(diào)速電樞串電阻調(diào)速 eC)(paaaRRIUn2. 改變電樞電源電壓調(diào)速（降壓調(diào)速）改變電樞電源電壓調(diào)速（降壓調(diào)速） eC)(paaaRRIUn3. 弱磁調(diào)速弱磁調(diào)速其它參數(shù)保持額定值不變，其它參數(shù)保持額定值不變，在負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小時(shí)，減小在負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小時(shí)，減小勵(lì)磁電流。勵(lì)磁電流。問(wèn)題：為什么不采用增加勵(lì)磁方法調(diào)速問(wèn)題：為什么不采用增加勵(lì)磁方法調(diào)速?eC)(paaaRRIUn三種調(diào)速方式的比較1. 串電阻調(diào)速：調(diào)速范圍較小，平滑性差，低速轉(zhuǎn)差率大，耗能，2. 降壓調(diào)速：調(diào)速范圍寬，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，轉(zhuǎn)差率小，穩(wěn)定性好。3. 弱磁調(diào)速：能量消耗少，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍小（只能向上調(diào)，只適用于輕載拖動(dòng)系統(tǒng)）2.7 串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)（自學(xué)）( 阿而法阿而法) ( 貝塔貝塔) (伽馬）伽馬） （德?tīng)査ǖ聽(tīng)査?（艾普西龍）（艾普西龍） （截塔）（截塔） （艾塔）（艾塔） （西塔