第二章直流電機(jī)拖動(dòng)_第1頁(yè)
第二章直流電機(jī)拖動(dòng)_第2頁(yè)
第二章直流電機(jī)拖動(dòng)_第3頁(yè)
第二章直流電機(jī)拖動(dòng)_第4頁(yè)
第二章直流電機(jī)拖動(dòng)_第5頁(yè)
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1、第二章第二章 直流電機(jī)的電力拖動(dòng)直流電機(jī)的電力拖動(dòng)v 生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性v 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性v 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)v 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)v 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速21 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程 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。MTnZTU 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

2、轉(zhuǎn)矩),可寫(xiě)出單軸系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程:可寫(xiě)出單軸系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程:一、一、 單軸系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程單軸系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) tJTTzddT:電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩Tz:總負(fù)載轉(zhuǎn)矩(阻轉(zhuǎn)矩)總負(fù)載轉(zhuǎn)矩(阻轉(zhuǎn)矩)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 gGDmJ422單位為單位為 2mkg602 ntnGDTTzdd37522mN2GD式中式中 稱為飛輪矩稱為飛輪矩 ( ),), gJGD42其中其中 為系統(tǒng)的慣性轉(zhuǎn)矩。為系統(tǒng)的慣性轉(zhuǎn)矩。dtdJ注意:注意:1.飛輪矩是一個(gè)表征系統(tǒng)慣性的物理量,是一個(gè)完整的符號(hào);飛輪矩是一個(gè)表征系統(tǒng)慣性的物理量,是一個(gè)完整的符號(hào);2.飛輪矩的使用應(yīng)注意單位換算。飛輪

3、矩的使用應(yīng)注意單位換算。1、當(dāng)、當(dāng)zTT 0ddtn電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)靜止靜止或或恒轉(zhuǎn)速恒轉(zhuǎn)速,系統(tǒng)處于穩(wěn),系統(tǒng)處于穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。2、當(dāng)、當(dāng)zTT 0ddtn電力拖動(dòng)系統(tǒng)處于電力拖動(dòng)系統(tǒng)處于加速加速狀態(tài)狀態(tài) 3、當(dāng)、當(dāng)zTT 0ddtn電力拖動(dòng)系統(tǒng)處于電力拖動(dòng)系統(tǒng)處于減速減速狀態(tài)狀態(tài) 運(yùn)動(dòng)方程式中轉(zhuǎn)矩的正負(fù)符號(hào)分析運(yùn)動(dòng)方程式中轉(zhuǎn)矩的正負(fù)符號(hào)分析運(yùn)動(dòng)方程式的一般形式運(yùn)動(dòng)方程式的一般形式 tnGDTTzdd375)(2規(guī)定某個(gè)電動(dòng)狀態(tài)時(shí)規(guī)定某個(gè)電動(dòng)狀態(tài)時(shí)n的方向?yàn)檎较?,則轉(zhuǎn)矩的方向?yàn)檎较?,則轉(zhuǎn)矩T 正向取正,反向正向取正,反向取負(fù);阻轉(zhuǎn)矩取負(fù);阻轉(zhuǎn)矩Tz 正向取負(fù),反向取正。正向取負(fù),反

4、向取正。 負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性 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。nLT2 22 2 生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性一一 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性1 1 反抗反抗性恒轉(zhuǎn)性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載矩負(fù)載2 2 位能位能性恒轉(zhuǎn)性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載矩負(fù)載二二 恒功率負(fù)載特性恒功率負(fù)載特性三三 通風(fēng)機(jī)負(fù)載特性通風(fēng)機(jī)負(fù)載特性第二節(jié)第二節(jié) 他

5、勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性一一 直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的一般形式直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的一般形式定義:電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速定義:電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩與電磁轉(zhuǎn)矩T 的關(guān)系的關(guān)系 n=f(T)稱為稱為電動(dòng)機(jī)機(jī)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性。械特性。nCEea)(RRIEUaaaeaaCRRIUn)(aMICTTCCRRCUnMeae2二二 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性當(dāng)當(dāng) 時(shí)的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性。時(shí)的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性。aNNRRUU,TnTCCRCUnNNMeaNeN02他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)固有特性他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)固有特性理想空載轉(zhuǎn)速理想空載轉(zhuǎn)速 eNCUn0電動(dòng)機(jī)實(shí)際空載轉(zhuǎn)速電

6、動(dòng)機(jī)實(shí)際空載轉(zhuǎn)速 0200TCCRnnNMea額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速NNNTnn0電樞反應(yīng)對(duì)機(jī)械特性的影響電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載后的轉(zhuǎn)速降電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載后的轉(zhuǎn)速降 TTCCRnNNMea2當(dāng)電樞電流較大時(shí),由于飽和的影響,產(chǎn)生去磁作用。當(dāng)電樞電流較大時(shí),由于飽和的影響,產(chǎn)生去磁作用。磁通降低,轉(zhuǎn)速就要回升,機(jī)械特性在負(fù)載大時(shí)呈上翹磁通降低,轉(zhuǎn)速就要回升,機(jī)械特性在負(fù)載大時(shí)呈上翹現(xiàn)象?,F(xiàn)象。二二 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性三、人為機(jī)械特性三、人為機(jī)械特性TCCRRCUnMeae2人為機(jī)械特性:當(dāng)人為改變?nèi)藶闄C(jī)械特性:當(dāng)人為改變 或或 或或 得到的得到的機(jī)械特性。機(jī)械特性。UR(一)電樞串

7、聯(lián)電阻時(shí)的人為機(jī)械特性(一)電樞串聯(lián)電阻時(shí)的人為機(jī)械特性 TCCRRCUneae2NMNN他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性電樞串聯(lián)電阻時(shí)的人為機(jī)械特性總結(jié):總結(jié):1 是通過(guò)同一理想空載點(diǎn)的一是通過(guò)同一理想空載點(diǎn)的一束直線;束直線;2 特性變軟。特性變軟。(二)改變電壓時(shí)的人為機(jī)械特性(二)改變電壓時(shí)的人為機(jī)械特性 TCCRCUneae2NMN電壓不同時(shí)的人為機(jī)械特性21NUUU總結(jié):總結(jié):1 一般為降壓人為特性;一般為降壓人為特性;2 理想空載轉(zhuǎn)速降低,理想空載轉(zhuǎn)速降低,U 則則n0 ;3 特性硬度不變。特性硬度不變。(三)減弱電動(dòng)機(jī)磁通時(shí)的人為機(jī)械特性(三)減弱電動(dòng)機(jī)磁通時(shí)的人為機(jī)械特性 TCCR

8、CUneae2MTn 021N總結(jié):總結(jié):1 N,理想空載轉(zhuǎn)速升高;理想空載轉(zhuǎn)速升高;2 特性較固有特性軟;特性較固有特性軟;練習(xí)題練習(xí)題某他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)額定功率某他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)額定功率PN22kW,額定電壓額定電壓UN220V,額定電流額定電流IN115A,額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN1500r/min,電樞回路總電阻電樞回路總電阻Ra0.1 ,忽略空載轉(zhuǎn)矩忽略空載轉(zhuǎn)矩T0,電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載TL0.85TN(TN為額定電磁轉(zhuǎn)矩)運(yùn)行,求穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)為額定電磁轉(zhuǎn)矩)運(yùn)行,求穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,電樞電流及電樞電動(dòng)勢(shì)。轉(zhuǎn)速,電樞電流及電樞電動(dòng)勢(shì)。 處于某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的電力拖動(dòng)

9、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。nATzTAn0在在 點(diǎn),系統(tǒng)平衡點(diǎn),系統(tǒng)平衡AzTT An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 , 。AnAnTTzA擾動(dòng)消失擾動(dòng)消失, ,系統(tǒng)減速,回到系

10、統(tǒng)減速,回到 點(diǎn)運(yùn)行。點(diǎn)運(yùn)行。An ,TTZ擾動(dòng)使轉(zhuǎn)速有微小下降,由擾動(dòng)使轉(zhuǎn)速有微小下降,由 下降下降到到AnA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。An (四)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行條件(四)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行條件定義:電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡狀態(tài)定義:電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡狀態(tài)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:BnnBTzTBn0Bn 在在 點(diǎn),系統(tǒng)平衡點(diǎn),系統(tǒng)平衡BzTT 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 。BnBnzTT B即使擾動(dòng)消失即使擾動(dòng)消失

11、, ,也不能回到也不能回到 點(diǎn)運(yùn)行。點(diǎn)運(yùn)行。ZTT,nB 擾動(dòng)使轉(zhuǎn)速有微小下降,由擾動(dòng)使轉(zhuǎn)速有微小下降,由 下降下降到到 , ,系統(tǒng)減速系統(tǒng)減速。BnB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ZTT (2)充分條件充分條件: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)速以下存在在交點(diǎn)的轉(zhuǎn)速以下存在ZTT ZTT 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)接通電源后,由靜止?fàn)顟B(tài)加速到是指電動(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)

12、的過(guò)程。穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)程。)(RRIEUaaaRREUIaaa起動(dòng)瞬間:起動(dòng)瞬間:UUN;Ea0;R 0aNaRUI NI )2010(引起電網(wǎng)電壓波動(dòng);引起電網(wǎng)電壓波動(dòng);使電動(dòng)機(jī)的換向惡化;使電動(dòng)機(jī)的換向惡化;損壞電樞繞組和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。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)。一般直流電動(dòng)機(jī)不允許直接起動(dòng)。第三節(jié)第三節(jié) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法起動(dòng)要求:起動(dòng)要求:1 啟動(dòng)初瞬啟動(dòng)初瞬 2 滿勵(lì)磁起動(dòng)滿勵(lì)磁起動(dòng)NaII)0 . 25 . 1 (fNfII起動(dòng)方法:降壓起動(dòng);電樞回路串電阻。起動(dòng)方法:降壓起動(dòng);電樞回路串

13、電阻。一、一、 電樞回路串電阻起動(dòng)電樞回路串電阻起動(dòng)11RRRa212RRRRa二、二、 降壓起動(dòng)降壓起動(dòng) 以較低的電源電壓起動(dòng)電動(dòng)機(jī),隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的上升,反以較低的電源電壓起動(dòng)電動(dòng)機(jī),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)矩保持在一定的數(shù)值上,保證按需要的加速度升速。保持在一定的數(shù)值上,保證按需要的加速度升速。 降壓起動(dòng)需專用電源,設(shè)備投資較大,但它起動(dòng)平穩(wěn),起動(dòng)降壓起動(dòng)需專用電源,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。過(guò)程能量損耗小,因此得到廣泛應(yīng)用。某他勵(lì)直流電動(dòng)

14、機(jī)額定功率某他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)額定功率PN29kW,額定電壓額定電壓UN440V,額定電流額定電流IN76A,額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN1000r/min,電樞繞組電阻電樞繞組電阻Ra0.377 ,試計(jì)算四級(jí)起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電阻。試計(jì)算四級(jí)起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電阻。第五節(jié)第五節(jié) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速調(diào)速方法:調(diào)速方法:機(jī)械調(diào)速機(jī)械調(diào)速改變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)速比改變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)速比電氣調(diào)速電氣調(diào)速調(diào)壓調(diào)速;電樞串電阻調(diào)速;調(diào)磁調(diào)速。調(diào)壓調(diào)速;電樞串電阻調(diào)速;調(diào)磁調(diào)速。機(jī)械電氣配合機(jī)械電氣配合一、調(diào)速指標(biāo)一、調(diào)速指標(biāo) 調(diào)速方法最主要的有兩大指標(biāo):即技術(shù)指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)調(diào)速方法最主要的有兩大指標(biāo):即技術(shù)指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

15、 不同生產(chǎn)機(jī)械要求的調(diào)速范圍是不同的,例如車(chē)床不同生產(chǎn)機(jī)械要求的調(diào)速范圍是不同的,例如車(chē)床D20120,龍門(mén)刨床龍門(mén)刨床D1040,機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)D5200,軋鋼機(jī)軋鋼機(jī)D3120,造紙機(jī)造紙機(jī)D320等等 1. 調(diào)速范圍調(diào)速范圍 minmaxnnD (在額定負(fù)載下)(在額定負(fù)載下) 2靜差率(或稱相對(duì)穩(wěn)定性)靜差率(或稱相對(duì)穩(wěn)定性) %100%100000nnnnnNN總結(jié):總結(jié):1 當(dāng)當(dāng)n0一定時(shí),機(jī)械特性越硬,一定時(shí),機(jī)械特性越硬, 越小;越??;2機(jī)械特性硬度一定時(shí),當(dāng)機(jī)械特性硬度一定時(shí),當(dāng)n0越越高,高, 越??;越??;3 D與與 相互制約,采用同一方法相互制約,采用同一方

16、法調(diào)速時(shí),調(diào)速時(shí), (靜差率要求越低)(靜差率要求越低)D ,反之,反之 D 。課堂練習(xí):課堂練習(xí):1.P60,例2-9題題2.某他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)有關(guān)數(shù)據(jù)為: PN60kW, UN220V,IN305A, nN1000r/min,電樞回路總電阻Ra0.04,求下列各種情況下電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍。(1)靜差率 ,電樞串電阻調(diào)速;(2)靜差率 ,電樞串電阻調(diào)速;(3)靜差率 ,降低電源電壓調(diào)速;%30%20%203平滑性平滑性 一、調(diào)速指標(biāo)一、調(diào)速指標(biāo) 在一定的調(diào)速范圍內(nèi),調(diào)速的級(jí)數(shù)愈多則認(rèn)為調(diào)速愈平滑。在一定的調(diào)速范圍內(nèi),調(diào)速的級(jí)數(shù)愈多則認(rèn)為調(diào)速愈平滑。 1iinn 值愈接近于值愈接近于1,則平滑性愈

17、好。時(shí)稱為無(wú)級(jí)調(diào)速,即轉(zhuǎn)速連續(xù),則平滑性愈好。時(shí)稱為無(wú)級(jí)調(diào)速,即轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào),級(jí)數(shù)接近無(wú)窮多,此時(shí)調(diào)速的平滑性最好??烧{(diào),級(jí)數(shù)接近無(wú)窮多,此時(shí)調(diào)速的平滑性最好。4、調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性主要指調(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。二、調(diào)速方法二、調(diào)速方法(一)(一)電樞回路串電阻調(diào)速電樞回路串電阻調(diào)速nTTzRan0nNA0ABn1Ra+Rs1未串電阻時(shí)的工作點(diǎn)串電阻Rs1后,工作點(diǎn)由AAB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

18、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、后因磁通不變而使磁通不變而使T T和和I Ia a不變,輸入功率不變,輸出功率卻隨轉(zhuǎn)速的不變,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。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,有級(jí)調(diào)速;)由于電阻只能分段調(diào)節(jié),所以調(diào)速的平滑性差,有級(jí)調(diào)速;(一)(一

19、)電樞回路串電阻調(diào)速電樞回路串電阻調(diào)速(二(二) ) 降低電源電壓調(diào)速降低電源電壓調(diào)速調(diào)速方法調(diào)速方法T0nnNUTzNnA1U01nAB1n調(diào)速壓前工作點(diǎn)A降壓瞬間工作點(diǎn)穩(wěn)定后工作點(diǎn)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))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。載變化時(shí)穩(wěn)定性好。3 3)無(wú)論輕載還是負(fù)載,調(diào)速范圍相同)無(wú)論輕載還是負(fù)載,調(diào)速范圍相同。 4 4)電能損耗較小。)電能損耗較小。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

20、源。(二(二) ) 降低電源電壓調(diào)速降低電源電壓調(diào)速調(diào)速方法調(diào)速方法( (三三) ) 減弱磁通調(diào)速減弱磁通調(diào)速調(diào)速方法調(diào)速方法01n1A1nBNTnTz0nANn調(diào)節(jié)磁場(chǎng)前工作點(diǎn)弱磁瞬間工作點(diǎn)AA弱磁穩(wěn)定后的工作點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):優(yōu)點(diǎn):1)1)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,設(shè)備簡(jiǎn)單,調(diào)速平滑性好能量損耗小,設(shè)備簡(jiǎn)單,調(diào)速平滑性好, ,可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。 2) 2)弱磁升速后電樞電流增大,電動(dòng)機(jī)的輸入功率增大,但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)的效率基本不變,因

21、此由于轉(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。經(jīng)濟(jì)性是比較好。 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)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,采用弱磁調(diào)速,在額定轉(zhuǎn)速以下采用合起來(lái),在額定轉(zhuǎn)速以上,采用弱磁調(diào)速,在額定轉(zhuǎn)速以下采用降壓降壓 調(diào)速。調(diào)速。缺點(diǎn):缺點(diǎn):1 1)機(jī)械特性變軟;)機(jī)械特性變軟; 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,)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,一般升速范圍不可能很大,一般 D2D2;( (三三) ) 減弱磁通調(diào)速減弱磁通調(diào)速課堂作業(yè):1.P58,

22、例2-82. 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)額定數(shù)據(jù):PN5.6kW,UN220V,IN30A,nN1000r/min, 電樞回路總電阻Ra0.4, TZ=0.8TN.試求:(1)如果電樞回路中串入電阻Ra0.8, 求穩(wěn)定后的轉(zhuǎn)速和電流;(2)采用降壓調(diào)速使轉(zhuǎn)速降為500r/min,端電壓應(yīng)降為多少?穩(wěn)定后電流為多少?(3)如將磁通減少15, 穩(wěn)定后的轉(zhuǎn)速與電流;(4)如果端電壓與磁通都降低10, 求穩(wěn)定后的轉(zhuǎn)速與電流。解: 額定運(yùn)行時(shí), )(2084 . 030220VRIUnCEaaNeaN(1)串入電阻RZ0.8(), TZ=0.8TN穩(wěn)定后, 因電磁轉(zhuǎn)矩不變, 所以Ia10.8IN=24(A)min)

23、/(919208. 0)8 . 04 . 0(24220/111rnERIUCEnNaNaaNea(2)n2500r/min, 因負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變,所以穩(wěn)定后電流不變,Ia20.8IN=24(A) )(6 .1134 . 024500208. 0222VRIEUaaaN3 0.85 )3(因負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變, 穩(wěn)定后電流)(2 .2885. 0/308 . 08 . 033AIINNamin)/(1180208. 085. 04 . 02 .28220333rCeEna(4)U40.9UN, N4 0.9穩(wěn)定后電流:)(67.269 . 0/308 . 08 . 044AIINNamin)/(7 .1

24、000208. 09 . 04 . 067.269 . 0220444rCeEna3. 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)與題222相同, 該機(jī)采用調(diào)壓調(diào)速, 試問(wèn):(1)若該機(jī)帶動(dòng)TZTN的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載, 當(dāng)端電壓降為U1/3UN時(shí), 電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定電流與轉(zhuǎn)速為多少?能否長(zhǎng)期運(yùn)行?(2)若該機(jī)帶動(dòng)PZ1/2PN的恒功率負(fù)載, 當(dāng)U1/3UN時(shí), 電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定電流與轉(zhuǎn)速為多少?能否長(zhǎng)期運(yùn)行?解: (1) Tz=TN, 所以IaIN30(A)min)/(295208.04.0303/220rCeEan能長(zhǎng)期運(yùn)行。(2) 9550emMaPTCIn150001000305 . 0 ,212222nInInIaN

25、aNaaaaRIEU222224 .0208.03 .73aIn1500022nIa解得:min)/(3 .129);(116)1()1(22rnAIamin)/( 1 .223);(25.67)2()2(22rnAIa都處于過(guò)載, 不能長(zhǎng)期運(yùn)行。4. 作圖:一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī),已知其固有機(jī)械特性如下圖所示,現(xiàn)在將電源電壓降為額定電壓的0.75倍,試在下圖中畫(huà)出該情況下的人為機(jī)械特性,要求標(biāo)出該情況下的理想空載轉(zhuǎn)速及額定轉(zhuǎn)矩所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速。min/1100min;/12000rnrnN課后練習(xí)題課后練習(xí)題: :1.某他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)有關(guān)數(shù)據(jù)為:UN220V,IN41.4A, nN1500r/min

26、,電樞回路總電阻Ra0.4,當(dāng)額定負(fù)載時(shí):(1)如果在電樞電路中串入R1.65,求串接電阻后的轉(zhuǎn)速;(2)如果電源電壓下降為110 V,求電樞內(nèi)無(wú)串接電阻時(shí)的轉(zhuǎn)速;(3)若減弱勵(lì)磁使磁通減小10,求電樞不串接電阻時(shí)的轉(zhuǎn)速(調(diào)整前后轉(zhuǎn)矩不變)。2.作業(yè):作業(yè):2-10 , 2-22 , 2-26(1)第四節(jié)第四節(jié) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)1)電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)速的方向相同,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)速的方向相同,此時(shí)電網(wǎng)向電動(dòng)機(jī)輸入電能,并變?yōu)闄C(jī)械能以帶動(dòng)負(fù)載。此時(shí)電網(wǎng)向電動(dòng)機(jī)輸入電能,并變?yōu)闄C(jī)械能以帶動(dòng)負(fù)載。 2) 制動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)制動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的

27、方向相反,此時(shí),用電電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的方向相反,此時(shí),用電動(dòng)機(jī)吸收機(jī)械能并轉(zhuǎn)化為電能。動(dòng)機(jī)吸收機(jī)械能并轉(zhuǎn)化為電能。 一、能耗制動(dòng)一、能耗制動(dòng) U電動(dòng)MaEaInTfIS制動(dòng)BRaBIBT電機(jī)從軸上輸入的機(jī)械能(釋放出的動(dòng)能)電機(jī)從軸上輸入的機(jī)械能(釋放出的動(dòng)能)轉(zhuǎn)換為電能,全部消耗在電樞回路電阻上。轉(zhuǎn)換為電能,全部消耗在電樞回路電阻上。N0UzaRRR制動(dòng)參數(shù):制動(dòng)參數(shù):他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)制動(dòng)過(guò)程中的電樞電流制動(dòng)過(guò)程中的電樞電流)(0zaaaRRIEzaaaRREIzaNeRRnC制動(dòng)初瞬電流制動(dòng)初瞬電流zaANeRRnCI1NI2aNazRIER2NaN

28、NAURIUEaNNzRIUR2他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)TCCRRCUnMeae2TTCCRRnzNMeza2能耗制動(dòng)的機(jī)械特性能耗制動(dòng)的機(jī)械特性n0naRA0zTT電動(dòng)機(jī)狀態(tài)工作點(diǎn)zaRR CB制動(dòng)瞬間工作點(diǎn)制動(dòng)過(guò)程工作段電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)反抗性負(fù)載,電機(jī)停轉(zhuǎn)。若電動(dòng)機(jī)帶位能性負(fù)載,穩(wěn)定工作點(diǎn)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)位能性負(fù)載會(huì)反向起動(dòng),且將以穩(wěn)速下放,位能性負(fù)載會(huì)反向起動(dòng),且將以穩(wěn)速下放,下放速度下放速度zNezazNMezazICRRTCCRRn2例題:例題:P52,例,例2-5能耗制動(dòng)的特點(diǎn)能耗制動(dòng)的特點(diǎn):(1)操作簡(jiǎn)單,停車(chē)準(zhǔn)確(2)能耗制動(dòng)產(chǎn)

29、生的沖擊電流不會(huì)影響電網(wǎng);(3)低速時(shí)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩小,停轉(zhuǎn)慢;(4)動(dòng)能大部分都消耗在制動(dòng)電阻上。制動(dòng)初瞬的最大電流:TaANBRRnCeI制動(dòng)電阻:aNNTRIUR2他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)NNUUzaRRR制動(dòng)參數(shù):制動(dòng)參數(shù):制動(dòng)過(guò)程中的電樞電流制動(dòng)過(guò)程中的電樞電流)(zaaaNRRIEUzaaNaRREUIzaNeNRRnCU制動(dòng)初瞬電流制動(dòng)初瞬電流zaANeNRRnCUI1NI2aNaNzRIEUR2NaNNAURIUEaNNzRIUR221.電壓反向的反接制動(dòng)電壓反向的反接制動(dòng)二、反接制動(dòng)二、反接制動(dòng) TCCRRCUnMeae2電壓反向的反接制動(dòng)的機(jī)械特性電壓反向的反接制

30、動(dòng)的機(jī)械特性TCCRRCUnMezaeN2與固有機(jī)械特性相比:與固有機(jī)械特性相比:1 理想空載轉(zhuǎn)速理想空載轉(zhuǎn)速00nn2 特性變軟特性變軟位能性負(fù)載終止在E點(diǎn)反抗性負(fù)載終止在D點(diǎn)制動(dòng)狀態(tài):制動(dòng)狀態(tài):1 反接制動(dòng)停機(jī)反接制動(dòng)停機(jī)2 反向電動(dòng)反向電動(dòng)3 回饋制動(dòng)(回饋制動(dòng)( )00nn 適用于快速停機(jī)并反向起動(dòng)的場(chǎng)合。適用于快速停機(jī)并反向起動(dòng)的場(chǎng)合。aNezaICRRn0電壓反向的反接制動(dòng)電壓反向的反接制動(dòng)特點(diǎn):(1)可以很快使機(jī)組停機(jī)。(2) 需要加入足夠的電阻, 限制電樞電流;(3)轉(zhuǎn)速至零時(shí), 需切斷電源。2.電動(dòng)勢(shì)反向的反接制動(dòng)(用于位能性負(fù)載穩(wěn)定低速下放)電動(dòng)勢(shì)反向的反接制動(dòng)(用于位能性

31、負(fù)載穩(wěn)定低速下放)NNUU zaRRR制動(dòng)參數(shù):制動(dòng)參數(shù):zaRR CBn0naRA0zTTBTDKT正向電動(dòng)狀態(tài)提升重物(A點(diǎn))電樞回路串入較大電阻 后特性曲線BR電機(jī)以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速下放重物D點(diǎn)負(fù)載作用下電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)(下放重物)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)電動(dòng)勢(shì)反向的反接制動(dòng)的機(jī)械特性電動(dòng)勢(shì)反向的反接制動(dòng)的機(jī)械特性TCCRRCUnMeae2NNUU zRR aNezaNMezaNeNICRRnTCCRRCUn02穩(wěn)定下放速度穩(wěn)定下放速度zNMezaNeNTCCRRCUn2(負(fù)值)(負(fù)值)zNezaICRRn0轉(zhuǎn)速反向的反接制動(dòng)能量關(guān)系:aaaTaaIEIURRI)(2U及Ia的方向

32、與電動(dòng)狀態(tài)相同,UIa表示由電網(wǎng)輸入的功率;Ea 的方向與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)相反, EaIa表示輸入的機(jī)械功率在電樞內(nèi)變成電磁功率;UIa與EaIa兩者之和消耗在電樞電路的電阻RaRT上。三、回饋制動(dòng)三、回饋制動(dòng) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)電壓反向的回饋制動(dòng)電壓反向的回饋制動(dòng)(同反接制動(dòng))(同反接制動(dòng))電壓不反向的回饋制動(dòng)電壓不反向的回饋制動(dòng)n0nA0LTemTLT 當(dāng)電車(chē)下坡時(shí),運(yùn)行轉(zhuǎn)速可能超過(guò)理想空載轉(zhuǎn)速,進(jìn)入第二象限(1) 電車(chē)下坡電車(chē)下坡機(jī)械特性不變!機(jī)械特性不變!Memn0電動(dòng)下固有AnAEnEBCD串RTn0他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)(2) 降低端電壓時(shí)的降速過(guò)

33、程降低端電壓時(shí)的降速過(guò)程他勵(lì)電動(dòng)機(jī)降壓、減速過(guò)程中回饋制動(dòng)特性回饋制動(dòng)回饋制動(dòng)過(guò)程中,有功功率U Ia回饋電網(wǎng)。從電能消耗看, 回饋制動(dòng)是最經(jīng)濟(jì)的一種制動(dòng)方式。 轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速是回饋制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)的重要特點(diǎn)。2-162-16 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)額定數(shù)據(jù):PN12kW,UN220V,IN64A,nN700r/min, 電樞回路總電阻Ra0.25。試問(wèn):(1)額定工況下采用電壓反接制動(dòng)使之快速停機(jī), 制動(dòng)時(shí)電樞中串入RZ6 的制動(dòng)電阻, 問(wèn)最大制動(dòng)電流及電磁轉(zhuǎn)矩為多少?停機(jī)時(shí)電流及電磁轉(zhuǎn)矩為多少?如果負(fù)載為反抗性且停機(jī)時(shí)不切斷電源, 系統(tǒng)是否會(huì)反向起動(dòng)?為什么?(2)采用反接制動(dòng)使TZ0.8TN的位能負(fù)載以300r/min的速度穩(wěn)速下放, 求制動(dòng)電阻值。解: 根據(jù)電壓方程aNaNRIEU29.0700204 ),(20425.064220nEaCeVEa電壓反接制動(dòng)時(shí):)(84.6725. 06204220ARREUITaaNT).(9 .18884.6729. 0260260mNICICMaeaMem停機(jī)時(shí),n0).(5 .972 .3529. 0260)(2 .3525. 6220mNICMARRUIaMemZaNa反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載, 負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小與速度無(wú)關(guān), 方向與轉(zhuǎn)向相反。).(7 .16370

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