電機及拖動基礎(chǔ)4章

1、第第4章章 他勵直流電動機的運行他勵直流電動機的運行 他勵直流電動機的啟動 他勵直流電動機的調(diào)速 他勵直流電動機的電動與制動 *他勵直流電動機的過渡過程電樞回路串電阻啟動，降低電源電壓啟動。電樞串電阻調(diào)速，降低電源電壓調(diào)速，弱磁調(diào)速。電動運行，能耗制動，反接制動，倒拉反轉(zhuǎn)運行，回饋制動運行。4.1 他勵直流電動機的啟動他勵直流電動機的啟動 啟動：電機接上電源從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)動起來到達(dá)穩(wěn)態(tài)運行，這就是電動機的啟動過程。 電機直接加電壓在起動時，n=0,反電動勢Ea=0,起動電流NSNtSNaNsTICT,IRUI 可見，這種方法下的啟動電流很大，燒壞電機；啟動轉(zhuǎn)矩太大，易造成機械撞擊。因此，除了小容

2、量的電動機可采用直接加電壓啟動的方法外，一般直流電動機都不采用這種方法。4.1 他勵直流電動機的啟動他勵直流電動機的啟動電動機起動的一般要求：1）起動轉(zhuǎn)矩足夠大TsTL ；2）起動電流Is小于規(guī)定值；3）起動裝置簡單、可靠、經(jīng)濟、操作方便。為不使啟動轉(zhuǎn)速過高，應(yīng)滿磁通啟動，If為額定值。勵磁回路不能串電阻，不能斷路。直流電動機起動方法主要有，電樞回路串電阻起動和降壓起動。4.4.1 電樞回路串電阻啟動電樞回路串電阻啟動 電樞回路啟動電流為：IS=UN / R3 為了保持啟動轉(zhuǎn)矩較大，啟動電流較小，可用逐段切除啟動電阻，最后電動機穩(wěn)定運行在A點。MRa1 Ra2 Ra3R1R2R31KM2KM3

3、KM+-UNRaTn0RaR1R3TSTLAn0R2R3=Ra+Ra1+Ra2+Ra3 降低電壓U，啟動電流： IS=U/Ra開始時，降低端電壓， 使I1(2.02.5)IL； 隨著轉(zhuǎn)速的上升，反電勢增大，電樞電壓可連續(xù)升高，保證電樞電流為2.5IL，電動機將獲得最大的加速。4.1.2 降電壓啟動降電壓啟動 優(yōu)點：起動電流小，起動過程平滑、能量損耗少。 需要一套專用的直流發(fā)電機或整流電源，投資費用大。Ia(T)n0IS(TS)IL(TL)nNn0n0U4.2 他勵直流電動機的調(diào)速他勵直流電動機的調(diào)速 機械調(diào)速：改變傳動機構(gòu)的傳動比改變工作機構(gòu)的速度。機構(gòu)復(fù)雜，需停機，有級調(diào)速。 電氣調(diào)速：人為

4、改變電動機的參數(shù)（如端電壓、勵磁電流或電樞回路電阻）改變轉(zhuǎn)速。機構(gòu)簡單，無需停機，無級調(diào)速，且切易于實現(xiàn)電機的自動控制。4.2.1 他勵直流電動機的調(diào)速方法他勵直流電動機的調(diào)速方法根據(jù)他勵直流電動機的人為機械特性，有根據(jù)他勵直流電動機的人為機械特性，有3種種方法可以調(diào)速：方法可以調(diào)速：（1 1）電樞回路串電阻調(diào)速；）電樞回路串電阻調(diào)速；（2 2）降低電電源電壓調(diào)速；）降低電電源電壓調(diào)速；（3 3）弱磁調(diào)速。）弱磁調(diào)速。TCCRCUn2teae機械特性方程：機械特性方程：1. 電樞串電阻調(diào)速電樞串電阻調(diào)速 保持UUN且 N不變，電樞回路中串入調(diào)速電阻，使同一個負(fù)載得到不同轉(zhuǎn)速的方法， 稱為電樞串

5、電阻調(diào)速。 串入電樞回路的電阻越大， 轉(zhuǎn)速越低。 電機運行于固有機械特性上的轉(zhuǎn)速稱為基速。電樞回路串電阻調(diào)速的方， 只能從基速往下調(diào)。T0TLnRaAn0nn1n2Ra+R1Ra+R2A1A2R1R2TCCRCUn2teae1. 電樞串電阻調(diào)速電樞串電阻調(diào)速 電樞串電阻調(diào)速如拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，Ia與n無關(guān)( Ia=TL/CtN )。 轉(zhuǎn)速越低，串電阻越大，損耗越大（ Ia2Ra）。 串電阻越大，機械特性越軟。低速運行時，當(dāng)負(fù)載變動時，轉(zhuǎn)速變化大，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差。 Ia大，R容量大，不易實現(xiàn)R值連續(xù)調(diào)節(jié)。調(diào)速為多節(jié)調(diào)速，一般為六級調(diào)速。 2. 降低電源電壓調(diào)速降低電源電壓調(diào)速 保持勵磁電壓和電樞電阻

6、不變，在一定TL下，加不同的電壓可得到不同的轉(zhuǎn)速。UN突變?yōu)閁1的調(diào)速過程：當(dāng)電源為額定值時，轉(zhuǎn)速nN；降低至U1，機械特性變?yōu)閁1，速度不能突變，工作點移到A；TTL，減速，工作點沿機械特性曲線到A1點，T=TL，電動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在n1，n1U1U2 U3 U1n01U2n02U3n03A(n)TLA1(n1)A2(n2)A3(n3)A2. 降低電源電壓調(diào)速降低電源電壓調(diào)速 同理降低電源電壓調(diào)速如拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，Ia與n無關(guān)。 降低U，n0降低， Ia 與Ra不變，損耗不變。機械特性硬度不變。 低速運行時，轉(zhuǎn)速隨負(fù)載變化的幅度小，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好。 U連續(xù)變化時，轉(zhuǎn)速也連續(xù)變化，無級調(diào)速。比電樞串

7、電阻調(diào)速要平滑的多，是直流電力拖動系統(tǒng)廣泛采用的調(diào)速方式。3. 弱磁調(diào)速弱磁調(diào)速 保持U和Ra ，減弱磁通時，n0，n（斜率變大），弱磁時轉(zhuǎn)速升高。nnTCCRCUn02teaeNNn0T01n0110，n0，T與n同方向，T為拖動性轉(zhuǎn)矩。反向電動運行工作在第象限，T0，n0，T與n仍為同方向，T為拖動性轉(zhuǎn)矩。其功率關(guān)系與正向電動運行完全相同。4.3.2 能耗制動能耗制動1. 能耗制動過程 保持勵磁電流If 的大小及方向不變，將開關(guān)接至R，電樞從電網(wǎng)脫離經(jīng)制動電阻R閉合。 N， U0， 電樞回路總電阻RRaRf+ UN -REaIanK0ICT,0RREIaBNtBaaaB動轉(zhuǎn)矩TB-TL0，

8、n0，T與n方向相反，T為制動性轉(zhuǎn)矩，這種穩(wěn)定運行狀態(tài)就是能耗制動運行。 回路串電阻大，轉(zhuǎn)速絕對值也大。4.3.3 反接制動反接制動過程過程TCCRRCUn2teae 保持If 不變，將開關(guān)向右合閘，使電樞經(jīng)制動電阻Rad而反接于電網(wǎng)上。參數(shù)特點：，UU，R=Ra+Rad開關(guān)向左閉合，正向電動狀態(tài)反接制動機械特性：TCCRCUn2teae負(fù)載+ UN -RadEIanRaMTL4.3.3 反接制動反接制動過程過程 拖動反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載正向電動狀態(tài)在A點運行，反接電源瞬間n不能突變，運行在反接特性的B點；TCCRRCUn2teae-n0naATLT0n0nBC-TL 反接后電磁轉(zhuǎn)矩與n反向，和T

9、L共同作用下減速制動；到C點n=0，停車，斷電源。Ia2(Ra+R)|PM|P2|p0P1功率功率關(guān)系關(guān)系4.3.3 反接制動反接制動過程過程 同樣，應(yīng)該使起始制動電流|Ia|0，T0，T是制動性轉(zhuǎn)矩。U1UNnT0ABn0TLn01CD正向回饋制動過程 功率流程與發(fā)電機一樣，區(qū)別是機械能是動能的釋放，電功率是輸出給直流電源的。p0Ia2Ra|P2| |PM| |P1| “回饋”是指電動機把功率回饋給電源?！斑^程”是指沒有穩(wěn)定狀態(tài)，是變速過程。 1. 正向回饋制動運行正向回饋制動運行 電車在下坡時，TL20，加速，當(dāng)n超過n0后，T0，電動機為正向反饋運行。功率關(guān)系與正向反饋過程相同。 功率關(guān)系與發(fā)電機一致，由稱發(fā)電狀態(tài)。nT0ABn0TL1TL2正向電動運行正向反饋制動運行2. 反向回饋制動運行反向回饋制動運行 如果拖動位能