第5章直流電動機的電力拖動電子課件

1、中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群第第 5 5 章章 直流電動機的電力拖動直流電動機的電力拖動結束結束中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群5.25.2他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件 5.35.3他勵直流電動機的起動他勵直流電動機的起動 結束結束5.15.1電力拖動基礎知識電力拖動基礎知識 5.45.4他勵直流電動機的調(diào)速他勵直流電動機的調(diào)速 5.55.5他勵直流電動機的制動他勵直流電動機的制動 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群5.1.1 電力拖動系統(tǒng)的

2、運動方程電力拖動系統(tǒng)的運動方程 電力拖動是用電動機帶動生產(chǎn)機械運動，以電力拖動是用電動機帶動生產(chǎn)機械運動，以完成一定的生產(chǎn)任務。完成一定的生產(chǎn)任務。電力拖動系統(tǒng)的組成電力拖動系統(tǒng)的組成電源電源控制設備控制設備電動機電動機傳動和工作機構傳動和工作機構上上 下下結束結束5.15.1電力拖動基礎知識電力拖動基礎知識 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群軋鋼機軋鋼機工廠轉運車工廠轉運車上上 下下結束結束5.15.1電力拖動基礎知識電力拖動基礎知識 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群觀光電瓶車觀光電瓶車上上 下下5.15.1電力拖動基礎知

3、識電力拖動基礎知識 直流電動機牽引的DF4D型鐵路機車中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群電動機電動機生產(chǎn)機械TemnTmT0 研究運動方程研究運動方程,以電動機的軸為研究對象，以電動機的軸為研究對象，電動機運行時的軸受力如圖示。電動機運行時的軸受力如圖示。軸TemTLn 電力拖動系統(tǒng)正方向的規(guī)定：電力拖動系統(tǒng)正方向的規(guī)定：先規(guī)定轉速先規(guī)定轉速n的正方向，然后規(guī)定電磁轉矩的正方向與的正方向，然后規(guī)定電磁轉矩的正方向與n的正的正方向相同，規(guī)定負載轉矩的正方向與方向相同，規(guī)定負載轉矩的正方向與n的正方向的正方向相反。相反。上上 下下結束結束5.15.1電力拖動基礎知

4、識電力拖動基礎知識 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群軸TTLn 電動機運行時的軸受力如電動機運行時的軸受力如圖示，由力學定律可知圖示，由力學定律可知,其必須其必須遵守下列動力學方程式遵守下列動力學方程式:Tem-TL=JddtTem：電磁轉矩；：電磁轉矩； TL：負載轉矩：負載轉矩,N.mJ：電動機軸上的總轉動慣量，：電動機軸上的總轉動慣量，kg.m2 ：電動機角速度電動機角速度,rad/s 在工程計算中在工程計算中,常用常用n代替代替 表示系統(tǒng)速度表示系統(tǒng)速度,用飛輪力矩用飛輪力矩GD2代替轉動慣量代替轉動慣量J表示系統(tǒng)機械慣表示系統(tǒng)機械慣性。性。5.15

5、.1電力拖動基礎知識電力拖動基礎知識 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群Tem-TL=Jddt =2 n/60J =m 2=(G/g) (D2 )/4=GD2/4gm：系統(tǒng)轉動部分的質(zhì)量，：系統(tǒng)轉動部分的質(zhì)量，KgG：系統(tǒng)轉動部分的重量，：系統(tǒng)轉動部分的重量，N ：系統(tǒng)轉動部分的轉動半徑，：系統(tǒng)轉動部分的轉動半徑，mD ：系統(tǒng)轉動部分的轉動直徑，：系統(tǒng)轉動部分的轉動直徑，mg ：重力加速度重力加速度=9.8m/s2Tem-TL=GD24gdndt2 60=GD2375dndt5.15.1電力拖動基礎知識電力拖動基礎知識 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎

6、電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群Tem-TL=GD2375dndtGD2：系統(tǒng)轉動部分的總飛輪慣量（：系統(tǒng)轉動部分的總飛輪慣量（飛輪矩飛輪矩）系數(shù)系數(shù)375具有具有m/min.s量綱量綱電力拖動系統(tǒng)的運動狀態(tài)（電力拖動系統(tǒng)的運動狀態(tài)（ T-TL為為動轉矩動轉矩）：）：當當Tem=TL，dndt=0 穩(wěn)態(tài)，勻速穩(wěn)態(tài)，勻速當當TemTL，dndt0暫態(tài)，加速暫態(tài)，加速當當TemTL，dndt0 ,T 0 阻轉矩阻轉矩下放時：下放時： n0 拖動轉矩拖動轉矩上上 下下結束結束5.15.1電力拖動基礎知識電力拖動基礎知識 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群TLTTemnT

7、0TL 由于存在傳動轉矩損耗由于存在傳動轉矩損耗T，因此提升因此提升系統(tǒng)中，提升和下放時，電機軸承受的負系統(tǒng)中，提升和下放時，電機軸承受的負載轉矩不等。載轉矩不等。提升時，提升時， T= T+TL=TL升升 。TL升升下放時，下放時， TL= T+T T=TL - T = TL下下。TL下下結束結束5.15.1電力拖動基礎知識電力拖動基礎知識 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群二、風機泵類負載機械特性二、風機泵類負載機械特性 負載轉矩與轉速成負載轉矩與轉速成平方關系平方關系T=knf2。nT0風力發(fā)電機風力發(fā)電機上上 下下結束結束5.15.1電力拖動基礎知識電

8、力拖動基礎知識 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群三、恒功率負載機械特性三、恒功率負載機械特性負載轉矩與轉速成反比關系負載轉矩與轉速成反比關系T=K/nfnT0負載功率負載功率P與與n無關，稱恒功率無關，稱恒功率負載。負載。下下上上結束結束P= T = T 2 n/60=K2 /60 實際的負載可能是以上某種典型為主或某幾種組合，實際的負載可能是以上某種典型為主或某幾種組合，分析電力拖動系統(tǒng)時，負載轉矩特性都作為已知量對待。分析電力拖動系統(tǒng)時，負載轉矩特性都作為已知量對待。5.15.1電力拖動基礎知識電力拖動基礎知識 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電

9、機與拖動基礎 孫冠群孫冠群研究條件：研究條件：U=UN， If=IfNn=UNCe RaCe IaTem=CT Ian=UNCe RaCT Ce 2Tem=n0-T由轉速和轉矩表達式：由轉速和轉矩表達式：推出機械特性表達式：推出機械特性表達式：nTem0n0TNnN5.2.2 固有機械特性固有機械特性T2NTemT0nEaIa+-UGIfI5.25.2他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群 在在U=UN， If=IfN，電樞回路不串電阻條電樞回路不串電阻條件下，得到的機械特性叫固有特性件下，

10、得到的機械特性叫固有特性(自然特性）自然特性） 以上三個條件以上三個條件(U/ If / Ra)只要改變其中一只要改變其中一個，得到的機械特性稱為人工機械特性。個，得到的機械特性稱為人工機械特性。上上 下下n=UNCe RaCT Ce 2Tem=n0- Tem結束結束5.25.2他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群特點特點: 上上 下下結束結束，下斜直線 nTem) 1 (0, 0)2(aNeNoemICUnnT為理想空載轉速。特性軟特性硬，大斜率，小)3(起動轉矩，數(shù)量級？起動電流，起動

11、時ssNTemsaNaaTICTIRUIEn0, 0)4(5.25.2他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件 n=UNCe RaCT Ce 2Tem=n0- Tem中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群5.25.2他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群5.25.2他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群5.25.2他勵直流電動機

12、機械特性和穩(wěn)定運行條件他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群1）電樞串電阻）電樞串電阻UEaIaK1Rc特性方程變?yōu)椋禾匦苑匠套優(yōu)椋簄=UNCe Ra+ RCCT Ce 2T=n0- Tn=UNCe RaCT Ce 2T=n0- T 串電阻特性與自然特性比較，串電阻特性與自然特性比較，斜率變大了，斜率變大了， n0未變未變nTem0n0TNnN自然特性自然特性上上 下下結束結束5.25.2他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件 5.2.3 人為機械特性人為機械特性中國計量大學中國計量大學 電機

13、與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群2）降低電樞端電壓）降低電樞端電壓Un=UCe RaCT Ce 2T=n0- TnTem0n0TNnN自然特性自然特性降低降低U ， n0減小減小不變，不變，特性向下平移特性向下平移上上 下下結束結束5.25.2他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群3）減小磁通）減小磁通 n=UNCe RaCT Ce 2T=n0- TnTem0n0TNnN自然特性自然特性減小減小 ， n0和和都增加，都增加，特性上移，且變軟特性上移，且變軟弱磁可以升速弱磁可以升速上上

14、下下結束結束5.25.2他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群v根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)估算機械特性根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)估算機械特性已知已知: UN ，IN ，nN，求兩點一線求兩點一線(n0，0)，(nN ,TN）1）估算）估算EaN =（0.93-0.97) UN或實測或實測Ra 上上 下下結束結束NeNCUn0)3NaNNNaNNenRIUnEC)2NNeNNTNICICT55. 9)45.25.2他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件 中國計量大學中國計量大學 電機與拖

15、動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群例.某他勵直流電動機的額定數(shù)據(jù)為：PN50kW，額定電壓UN220V，額定電流IN250A，額定轉速nN1150r/min，估算額定運行時的EaN，再計算CeN、CTN、TN、n0。0.950.95220209VaNvEU2090.1821150aNeNNECn9.559.55 0.1821.738TNeNCC1.738270469.3N mNTNNTCI02201208.8rpm0.182veNUnC1. 解：額定電磁轉矩TN 理想空載轉速n05.25.2他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件 中國計量大學中國計量大學 電機

16、與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群下下上上結束結束簡化的電力拖動系統(tǒng)簡化的電力拖動系統(tǒng)=電動機電動機+負載負載電動機的電磁轉矩與轉速之間的關系稱為電動機的電磁轉矩與轉速之間的關系稱為機械特性：機械特性：n=f(T) ATnn0穩(wěn)定運行工作點穩(wěn)定運行工作點A：Tem=TL0TL5.25.2他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件 5.2.4 電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行條件電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行條件中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群下下上上結束結束穩(wěn)定運行的充分必要條件是：穩(wěn)定運行的充分必要條件是： Tem=TL 在在Tem=TL處處T

17、0nAAn0n0BTbTaCTcABTaTbdndTemdndTL5.25.2他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件他勵直流電動機機械特性和穩(wěn)定運行條件 T中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群電動機的起動指接通電動機的起動指接通U N ，轉速，轉速從從n=0到到n=nN起動要求：起動要求： 1） Ts大大2） Is小小全壓起動時全壓起動時,NaNsasNeaIRUIRIUnCEn)3010(0,0,0上上 下下結束結束3） If= IfN ,不允許勵磁斷路不允許勵磁斷路?直接起動直接起動Is太大，必須限制太大，必須限制Is(1.11.2)TN5.35.3他勵直流電

18、動機的起動他勵直流電動機的起動 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群 限制限制Is的方法有：的方法有： 1)電樞回路串電阻起動電樞回路串電阻起動; 2)降壓起動；降壓起動；1） 電樞回路串電阻起動電樞回路串電阻起動電樞回路電樞回路串電阻串電阻R后，起動電流為：后，起動電流為：RRUIas上上 下下串的電阻可以是分級可切除的。串的電阻可以是分級可切除的。結束結束5.35.3他勵直流電動機的起動他勵直流電動機的起動 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群電樞回路串電阻起動電路圖電樞回路串電阻起動電路圖R1k1R2k2R3k3U+-Rst

19、3=R 3+R2+R1+RaRst2=R2+R1+RaRst1=R1+RanTemTLT2T1RaRst3Rst2Rst1Aabcdefgk3k2k1上上 下下5.35.3他勵直流電動機的起動他勵直流電動機的起動 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群2)降壓起動降壓起動UUfEaIaRrIfK2K1R需要可調(diào)壓的電源需要可調(diào)壓的電源起動過程起動過程:先建立勵磁先建立勵磁,再給電樞加再給電樞加低壓且低壓且R=0,并隨轉速逐漸加大并隨轉速逐漸加大U.nT0TN特點特點:能耗小能耗小,起動平滑起動平滑;但設備復雜但設備復雜,維修不便維修不便上上 下下結束結束5.35.

20、3他勵直流電動機的起動他勵直流電動機的起動 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群5.35.3他勵直流電動機的起動他勵直流電動機的起動 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群5.35.3他勵直流電動機的起動他勵直流電動機的起動 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群電動機生產(chǎn)機械TemnTL 調(diào)速的基本概念調(diào)速的基本概念電動機轉速由其機電動機轉速由其機械特性與負載轉矩械特性與負載轉矩特性的交點特性的交點(工作點工作點)決定決定R3nTemTLRaR2R1ADCB調(diào)速種類調(diào)速種類:A)機械調(diào)速機械調(diào)速 B)

21、電氣調(diào)速電氣調(diào)速上上 下下以恒轉矩負載為例以恒轉矩負載為例結束結束5.45.4他勵直流電動機的調(diào)速他勵直流電動機的調(diào)速 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群T不變時，改變不變時，改變U、 、電樞串電阻都可以調(diào)速、電樞串電阻都可以調(diào)速上上 下下emTeCaeNTCCRRCUn2結束結束5.45.4他勵直流電動機的調(diào)速他勵直流電動機的調(diào)速 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群1.電樞串電阻調(diào)速電樞串電阻調(diào)速BnTemTLRaR2R1ACD物理過程分析物理過程分析:串電阻瞬間串電阻瞬間n（Ea）不變）不變,但但Ia = (U N - E

22、a )/ (Ra+RC ) Tem TL n ,電機開始減速電機開始減速 .隨著隨著n減小減小,Ea Ia Tem ,UUfEaIaRrIfRcaaaRIEU 上上 下下emTeCaeNTCCRRCUn2直到直到Tem= TL電機轉速重新穩(wěn)定電機轉速重新穩(wěn)定結束結束調(diào)速方向是相對固有機械特性基速來說的。調(diào)速方向是相對固有機械特性基速來說的。5.45.4他勵直流電動機的調(diào)速他勵直流電動機的調(diào)速 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群nTemTLRaR2R1ACD調(diào)速特點：調(diào)速特點：A）串入電阻越大轉速越低）串入電阻越大轉速越低B)調(diào)速方向調(diào)速方向(結果結果):基速向

23、下調(diào)基速向下調(diào)C)TL=常數(shù)時常數(shù)時, Ia與與n無關無關D)轉速越低，損耗越大轉速越低，損耗越大(Rc大大)(2caacuaRRpI總E）電阻大，特性軟，低速時轉速穩(wěn)定性差）電阻大，特性軟，低速時轉速穩(wěn)定性差上上 下下結束結束F）分級調(diào)速，最多）分級調(diào)速，最多6級級(電阻容量大，不易連續(xù)電阻容量大，不易連續(xù))G）損耗大，應用于中、小電機）損耗大，應用于中、小電機5.45.4他勵直流電動機的調(diào)速他勵直流電動機的調(diào)速 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群2.降壓調(diào)速降壓調(diào)速B物理過程分析：物理過程分析：降壓降壓瞬間瞬間n（Ea）不變）不變,但但Ia = (U -

24、Ea )/ Ra T em TL ，電機開始加速電機開始加速隨著隨著n（Ea）增加，）增加，Ia（Tem）減小，直到減小，直到Tem= TL電機轉電機轉速重新穩(wěn)定速重新穩(wěn)定nTemTL N 1ACUUfEaIaRrIfRcaaaRIEU 上上 下下emTeaeTCCRCUn2結束結束5.45.4他勵直流電動機的調(diào)速他勵直流電動機的調(diào)速 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群調(diào)速特點：調(diào)速特點：A)調(diào)速方向調(diào)速方向(結果結果):基速向上調(diào)基速向上調(diào) B)PN=常數(shù)時常數(shù)時, Ia=IN與與n無關無關nTemTL N 1AC上上 下下結束結束F）設備投資?。┰O備投資小

25、C)勵磁回路損耗小勵磁回路損耗小D）n只能調(diào)高，受機械強度限制只能調(diào)高，受機械強度限制E）調(diào)速范圍小，）調(diào)速范圍小，1.1 1.5nN，特殊，特殊3-4nNG）調(diào)速平滑）調(diào)速平滑5.45.4他勵直流電動機的調(diào)速他勵直流電動機的調(diào)速 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群4.調(diào)速的性能指標調(diào)速的性能指標:1)調(diào)速范圍調(diào)速范圍 D 2)靜差率靜差率 %100nnn%00 nTemTLUNU1AC上上 下下結束結束Tem=TN時時, 調(diào)速范圍調(diào)速范圍D=nmax/nmin nmax-機械強度機械強度nmin -穩(wěn)定性穩(wěn)定性 小小,穩(wěn)定性好穩(wěn)定性好A）n0一定，機械特性硬

26、，一定，機械特性硬， 小，穩(wěn)定性好小，穩(wěn)定性好B）機械特性一定，）機械特性一定， n0高，高， 小，穩(wěn)定性好小，穩(wěn)定性好Tem=TN時，時，5.45.4他勵直流電動機的調(diào)速他勵直流電動機的調(diào)速 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群3)調(diào)速的平滑性調(diào)速的平滑性電動機和電源投資電動機和電源投資4)調(diào)速的經(jīng)濟性調(diào)速的經(jīng)濟性1iinn1,，調(diào)速平滑，無級，小i5.45.4他勵直流電動機的調(diào)速他勵直流電動機的調(diào)速 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群概念概念:電動機調(diào)速時允許電動機調(diào)速時允許輸出的轉矩和功率輸出的轉矩和功率電動機生產(chǎn)機械Te

27、mnTL 允許輸出的轉矩允許輸出的轉矩和功率表示和功率表示電動機帶電動機帶負載的能力負載的能力，超過該值電動機將被損壞。，超過該值電動機將被損壞。 該值由電動機的發(fā)熱決定，而發(fā)熱由該值由電動機的發(fā)熱決定，而發(fā)熱由Ia決決定定. IaN是電動機長期運行所允許的電流，對應的是電動機長期運行所允許的電流，對應的T2、 P2就是允許輸出的轉矩和功率就是允許輸出的轉矩和功率運行時應盡量使運行時應盡量使Ia=IaN, 使電動機得到充分利用使電動機得到充分利用上上 下下結束結束5.電動機的恒轉矩調(diào)速和恒功率調(diào)速電動機的恒轉矩調(diào)速和恒功率調(diào)速:5.45.4他勵直流電動機的調(diào)速他勵直流電動機的調(diào)速 中國計量大學

28、中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群a 恒轉矩調(diào)速恒轉矩調(diào)速 在用某種調(diào)速方法調(diào)速時，保持在用某種調(diào)速方法調(diào)速時，保持Ia=IN不變，不變，若電動機的電磁轉矩若電動機的電磁轉矩Tem=TN不變。該調(diào)速方法不變。該調(diào)速方法稱恒轉矩調(diào)速。稱恒轉矩調(diào)速。但但P2=Tem n 串電阻和降壓調(diào)速，保持磁通和串電阻和降壓調(diào)速，保持磁通和Ia為額定為額定值不變時，允許輸出值不變時，允許輸出Tem=CT Ia也不變。它們也不變。它們屬于恒轉矩調(diào)速方式屬于恒轉矩調(diào)速方式上上 下下結束結束5.45.4他勵直流電動機的調(diào)速他勵直流電動機的調(diào)速 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基

29、礎 孫冠群孫冠群b 恒功率調(diào)速恒功率調(diào)速 在某種調(diào)速方法中，保持在某種調(diào)速方法中，保持Ia=IN不變，若電不變，若電動機電磁功率動機電磁功率PM不變。該調(diào)速方法稱恒功率調(diào)不變。該調(diào)速方法稱恒功率調(diào)速。速。由由P2=T2 不變不變T2與與n成反比成反比 弱磁調(diào)速中，弱磁調(diào)速中，U不變，磁通減小，若保持不變，磁通減小，若保持Ia=IaN不變時，不變時， Tem=CT IaN會減小。會減小。ncncRIUeaNN1: 由由電電壓壓方方程程有有nCInCCTaNTem121屬屬于于恒恒功功率率調(diào)調(diào)速速常常數(shù)數(shù),602122 nnCTP 該方式只適合變轉矩該方式只適合變轉矩負載負載TL與與n成反比成反比

30、上上 下下結束結束5.45.4他勵直流電動機的調(diào)速他勵直流電動機的調(diào)速 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群6. 電動機調(diào)速方式與負載轉矩的配合電動機調(diào)速方式與負載轉矩的配合原則：恒轉矩負載配合恒轉矩調(diào)速方式原則：恒轉矩負載配合恒轉矩調(diào)速方式恒功率負載配合恒功率調(diào)速方式恒功率負載配合恒功率調(diào)速方式上上 下下結束結束5.45.4他勵直流電動機的調(diào)速他勵直流電動機的調(diào)速 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群電動機生產(chǎn)機械TemnTL電動機生產(chǎn)機械TemnTL 電動狀態(tài)電動狀態(tài) 制動狀態(tài)制動狀態(tài)電動機制動的目的：電動機制動的目的：停車；

31、限速停車；限速電動機制動的方法有：機械制動；電磁制動電動機制動的方法有：機械制動；電磁制動電磁制動分類：能耗制動；發(fā)電制動；反接制動電磁制動分類：能耗制動；發(fā)電制動；反接制動上上 下下電磁制動的概念：讓電動機產(chǎn)生一個與旋轉方電磁制動的概念：讓電動機產(chǎn)生一個與旋轉方 向相反的向相反的電磁力矩電磁力矩來實現(xiàn)制動。來實現(xiàn)制動。結束結束5.55.5他勵直流電動機的制動他勵直流電動機的制動 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群電動運行電動運行1)正向電動運行正向電動運行2)反向電動運行反向電動運行Tem0，n0 第第I象限象限Tem0，n0 第第III象限象限5.55.5

32、他勵直流電動機的制動他勵直流電動機的制動 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群6.5.1 能耗制動能耗制動1) 能耗制動過程能耗制動過程aaaRIEU UEaRrUfIfRcC1C1C2C2生產(chǎn)負載生產(chǎn)負載UEaRrUfIfRcC1C1C2C2生產(chǎn)負載生產(chǎn)負載TnTLIa)(0caaaRRIE 能耗時能耗時U=000aTcaaaICTRREITem與與TL都為制動轉矩，加快停車都為制動轉矩，加快停車UEaRrUfIfRcC1C1C2C2生產(chǎn)負載生產(chǎn)負載TemnTLIa電機變?yōu)榘l(fā)電機，將動能轉化為電能消耗電機變?yōu)榘l(fā)電機，將動能轉化為電能消耗在電阻上，當在電阻上，當

33、n=0時，時，Ea=0, Tem=0上上 下下結束結束5.55.5他勵直流電動機的制動他勵直流電動機的制動 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群機械特性機械特性caTTcaaTaTcaaaRRnCCRRECICTRREITem= -knnTemTLAB過原點的直線，過原點的直線，在第在第II象限象限上上 下下結束結束5.55.5他勵直流電動機的制動他勵直流電動機的制動 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群2)能耗制動運行能耗制動運行UEaRrUfIfRcC1C1C2C2TemnTLIa重物重物工作在發(fā)電狀態(tài)工作在發(fā)電狀態(tài)Tem=T

34、L 提升系統(tǒng)中提升系統(tǒng)中下放重物下放重物轉速穩(wěn)定需要一過程。轉速穩(wěn)定需要一過程。機械特性：機械特性：正方向是提升時的正方向正方向是提升時的正方向)(0caaaRRIE knRRnCCRRECICTRREIcaTTcaaTaTemcaaa上上 下下結束結束5.55.5他勵直流電動機的制動他勵直流電動機的制動 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群nTemTLAB能耗制動運行特性為過能耗制動運行特性為過原點的直線，在第原點的直線，在第IV象象限，限，n0上上 下下結束結束5.55.5他勵直流電動機的制動他勵直流電動機的制動 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機

35、與拖動基礎 孫冠群孫冠群5.5.2 反接制動過程（電壓反向的反接制動）反接制動過程（電壓反向的反接制動）0)(aTemcaaaICTRRIEU電壓反接瞬間電壓反接瞬間n不變，不變，Ea U, Ia很大，很大，因此需串大電阻以限制電流因此需串大電阻以限制電流 上上 下下結束結束5.55.5他勵直流電動機的制動他勵直流電動機的制動 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群n=-UCe Ra+ RcCT Ce 2Tem機械特性機械特性nTemTLAn0-n0B機械特性位于機械特性位于第第II、III象限象限功率分析：正方向為功率分析：正方向為電動時正方向電動時正方向Pem

36、=Tem 0 從電網(wǎng)吸收從電網(wǎng)吸收電能電能總銅耗總銅耗maaacacuaPPIEUIRRIap1)(25.55.5他勵直流電動機的制動他勵直流電動機的制動 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠群2、 n接近接近0時，應斷電，否則電動機可能反轉時，應斷電，否則電動機可能反轉1 、電壓反接制動時，電壓反接制動時，需串入大電阻需串入大電阻Rc以限以限制電流制電流 ， Rc 2UN/Iamax結論：結論：上上 下下nTemTLAn0-n0-TLB結束結束5.55.5他勵直流電動機的制動他勵直流電動機的制動 中國計量大學中國計量大學 電機與拖動基礎電機與拖動基礎 孫冠群孫冠

37、群 5.5.3倒拉反轉運行倒拉反轉運行（轉速反向的反接制動）（轉速反向的反接制動）UEaRrUfIfRcTemnTLIa重物重物用于下放重物用于下放重物電源接線與正轉電動一電源接線與正轉電動一樣，但電樞串大電阻。樣，但電樞串大電阻。啟動轉矩啟動轉矩TstTL反反向加速向加速n0, Ea 0,n0功率分析：正方向為電動時正方向功率分析：正方向為電動時正方向Pem=Tem 0 從電網(wǎng)吸收從電網(wǎng)吸收電能電能總銅耗總銅耗maaacacuaPPIEUIRRIap1)(2nTemTLAn0BnB0 。上上 下下結束結束平路時：平路時： TL1 為阻力，為阻力，T=TL10拖動，正向電動運行拖動，正向電動運行下坡時：下坡時： TL2 為動力，為動力，T=TL20制動，正向回饋制動制動，正向回饋制動運行運行2）反向回饋制動運行（位能性負載）反向回饋制動運行（位能性負載）運動舉例：小車反向運動下坡，運動舉例：小車反向運動下坡，n0