他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)

1、2.4 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速逐漸上升，最后達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過程稱為啟動(dòng)。電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過程中，電樞電流 、電磁轉(zhuǎn)矩 、轉(zhuǎn)速n都隨時(shí)間變化，是一個(gè)過渡過程。開始啟動(dòng)的一瞬間，轉(zhuǎn)速等于零，這時(shí)的電樞電流稱為啟動(dòng)電流，用 表示，對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩稱為啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，用 表示。一般對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)有如下要求。 （1）啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩足夠大（ 電動(dòng)機(jī)才能順利啟動(dòng)）。 （2）啟動(dòng)電流 要限制在一定的范圍內(nèi)。 （3）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。 aIemTstIstTstTLTstI2.4.1 直接啟動(dòng)直接啟動(dòng) 直接啟動(dòng)就是在他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電樞

2、上直接加以額定電壓的啟動(dòng)方式，如圖2.17所示。啟動(dòng)時(shí)，先合Q1建立磁場(chǎng)，然后合Q2全壓?jiǎn)?dòng)。 啟動(dòng)開始瞬間，由于機(jī)械慣性，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 ，電樞繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ，由電動(dòng)勢(shì)平衡方程式 可知 啟動(dòng)電流 （2-12） 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 （2-13） 0n0CenEaaaaRIEU 圖2.17 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 的全壓?jiǎn)?dòng)aNstRUI ststITTC直接啟動(dòng)直接啟動(dòng)(續(xù)續(xù)1） 顯然直接啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流將達(dá)到很大的數(shù)值，將出現(xiàn)強(qiáng)烈的換向火花，造成換向困難，還可能引起過流保護(hù)裝置的誤動(dòng)作或引起電網(wǎng)電壓的下降，影響其他用戶的正常用電；啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也很大，造成機(jī)械沖擊，易使設(shè)備受損。因此，除個(gè)別容量很小的電動(dòng)機(jī)外，一般直流

3、電動(dòng)機(jī)是不容許直接啟動(dòng)的。 對(duì)于一般的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，為了限制啟動(dòng)電流，可以采用電樞回路串聯(lián)電阻或降低電樞電壓?jiǎn)?dòng)的啟動(dòng)方法。 2.4.2 電樞回路串電阻啟動(dòng) 電樞回路串電阻啟動(dòng)即啟動(dòng)時(shí)在電樞回路串入電阻，以減小啟動(dòng)電流 ,電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，再逐漸切除電阻，以保證足夠的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。圖2.18為三級(jí)電阻啟動(dòng)控制接線和啟動(dòng)工作特性示意圖。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前，應(yīng)使勵(lì)磁回路附加電阻為零，以使磁通達(dá)到最大值，能產(chǎn)生較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 stI圖2.18 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)串電阻啟動(dòng)的機(jī)械特性電樞回路串電阻啟動(dòng)（續(xù)1） 啟動(dòng)開始瞬間，電樞電路中接入全部啟動(dòng)電阻，啟動(dòng)電流 達(dá)到最大值，隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的不斷增加，電樞電流和電磁轉(zhuǎn)

4、矩將逐漸減小，電動(dòng)機(jī)沿著曲線1的箭頭所指的方向變化。當(dāng)轉(zhuǎn)速升高至 ，電流降至 （圖中b點(diǎn)）時(shí)，接觸器 觸頭閉合，將電阻 短接，由于機(jī)械慣性轉(zhuǎn)速不能突變，電動(dòng)機(jī)將瞬間過渡到特性曲線2上的c點(diǎn)（c點(diǎn)的位置可由所串電阻的大小控制），電動(dòng)機(jī)又沿曲線2的箭頭繼續(xù)加速。當(dāng)轉(zhuǎn)速升高至 電流又降至 （圖中d點(diǎn)）時(shí)，接觸器 觸頭閉合，將電阻 短接，由于機(jī)械慣性轉(zhuǎn)速不能突變，電動(dòng)機(jī)將瞬間過渡到特性曲線3上的e點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)又沿曲線3的箭頭繼續(xù)加速。 321RRRRUIaNst1n2stI1KM1R2n2stI2KM2R電樞回路串電阻啟動(dòng)（續(xù)2） 當(dāng)轉(zhuǎn)速升高至 電流又降至 （圖中f點(diǎn)）時(shí)，接觸器 觸頭閉合，將電阻 短接

5、，由于機(jī)械慣性轉(zhuǎn)速不能突變，電動(dòng)機(jī)將瞬間過渡到固有特性曲線4上的g點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)又沿曲線4的箭頭繼續(xù)加速，最后穩(wěn)定運(yùn)行在固有特性曲線上的h點(diǎn)，啟動(dòng)過程結(jié)束。電樞串電阻啟動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，但能耗較大，它不宜用于頻繁啟動(dòng)的大、中型電動(dòng)機(jī)，可用于小型電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)。 3n2stI3KM3R2.4.3 降低電樞電壓?jiǎn)?dòng) 降低電樞電壓?jiǎn)?dòng)，即啟動(dòng)前將施加在電動(dòng)機(jī)電樞兩端的電源電壓降低，以減小啟動(dòng)電流 ，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，再逐漸提高電源電壓，使啟動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩維持在一定數(shù)值，保證電動(dòng)機(jī)按需要的加速度升速，其接線原理和啟動(dòng)工作特性如圖2.19所示。較早采用發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)組實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)，現(xiàn)已逐步被晶閘管可控整流電源所取

6、代。這種啟動(dòng)方法需要專用電源，投資較大，但啟動(dòng)電流小，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩容易控制，啟動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)能耗小，是一種較好的啟動(dòng)方法。 stI圖2.19 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)降壓時(shí)的機(jī)械特性 2.4.4 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn) 要使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，必須改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向，而電磁轉(zhuǎn)矩的方向由磁通方向和電樞電流的方向決定。所以，只要將磁通 或任意一個(gè)參數(shù)改變方向，電磁轉(zhuǎn)矩即可改變方向。在控制時(shí)，通常直流電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)方法有兩種：（1）改變勵(lì)磁電流方向 保持電樞兩端電壓極性不變，將勵(lì)磁繞組反接，使勵(lì)磁電流反向，磁通即改變方向。（2）改變電樞電壓極性 保持勵(lì)磁繞組兩端的電壓極性不變，將電樞繞組反接，電樞電流即改變方向。 aI他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)（續(xù)1） 由于他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組匝數(shù)多，電感大，勵(lì)磁電流從正向額定值變到反向額定值的時(shí)間長(zhǎng)，反向過程緩慢，而且在勵(lì)磁繞組反接斷開瞬間，繞組中將產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì)，可能