第三章直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)課件

1、1第三章 直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)2直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能的基本要求必須產(chǎn)生足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 （ ,電動(dòng)機(jī)方能迅速啟動(dòng) )啟動(dòng)電流 不能太大；啟動(dòng)時(shí)間 要短（實(shí)際啟動(dòng)時(shí)間只有幾秒至幾十秒）；啟動(dòng)設(shè)備要簡(jiǎn)單、可靠，便于操作。 啟動(dòng)瞬間， ， ，此時(shí)流過電動(dòng)機(jī)中的電流稱為啟動(dòng)電流 ，對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩稱為啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 。為使電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能達(dá)到最佳狀態(tài)，要求：0n 0aE sIsTsTsLTTsIst3啟動(dòng)方法 全壓?jiǎn)?dòng)全壓?jiǎn)?dòng)就是直流電動(dòng)機(jī)的電樞直接加以額定電壓（ ）的啟動(dòng)方式。NUU并勵(lì)電動(dòng)機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)啟動(dòng)時(shí)合上 ,即首先

2、接通 ，將 調(diào)至零，使 等于最大，然后再將 閉合，此時(shí)瞬間，由于機(jī)械慣性的原因，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 , ，這時(shí)流過電樞的啟動(dòng)電流 ，即為堵轉(zhuǎn)電流 。 1QSfIpfR2QS0n 0aE sIKIasKaaUEUIIRR由于電樞電阻 很小， 的數(shù)值可達(dá)(1050) 。 aRsINI4全壓?jiǎn)?dòng)過大的啟動(dòng)電流將造成：電網(wǎng)波動(dòng)過大，影響接在同一電網(wǎng)的其他用電設(shè)備正常 工作。使電動(dòng)機(jī)換向惡化，在換向器與電刷之間產(chǎn)生強(qiáng)烈的火花或環(huán)火，同時(shí)電流過大還造成電樞繞組易燒毀。啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 （ ）過大，使生產(chǎn)機(jī)械和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)受到強(qiáng)烈的沖擊而損壞。sTsTsTCI結(jié)論：除了極小容量的直流電機(jī)（如家用電器，采用某些直流電機(jī)）外，不允

3、許全壓?jiǎn)?dòng)。一般規(guī)定啟動(dòng)電流 不得超過額定電流 的1.52.5倍。 sINI5降壓?jiǎn)?dòng)啟動(dòng)瞬時(shí)，將加在電動(dòng)機(jī)電樞兩端的電壓降低，以限制啟動(dòng)電流 ,從而獲得足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩（ ）。原理：隨著 的升高，電動(dòng)勢(shì) 逐漸增大， 下降， 下降，為保證 足夠大，啟動(dòng)過程中，電壓必須隨 的上升而逐漸增大，直到 ，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，啟動(dòng)結(jié)束。 目前多采用晶閘管整流裝置自動(dòng)實(shí)現(xiàn)電壓的控制。如何控制電壓 ？1.5 2.5sNIIa(U R )sLTTnaEsIsTsTnNUUU6電樞回路串電阻啟動(dòng)原理：當(dāng)勵(lì)磁電流 常數(shù)時(shí)，外加電壓 （恒定），在電樞回路中串入一適當(dāng)電阻 以限制啟動(dòng)電流，使得ff NIINUUs

4、R1.5 2.5sNII啟動(dòng)過程中，由 產(chǎn)生 ， ，從而 ，電機(jī)加速作用逐漸減慢，延長(zhǎng)了啟動(dòng)時(shí)間。為了使啟動(dòng)時(shí)保持恒加速，這就要求在啟動(dòng)過程中，啟動(dòng)電流 和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 保持不變，為此，隨著 ，啟動(dòng)電阻 應(yīng)均勻減少。但在實(shí)際中，難以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)電阻 均勻減少，常將啟動(dòng)電阻 分成24段逐漸切除。sIsTsLTTnaEsIsTsIsTnsRsRsR啟動(dòng)機(jī)械特性7電樞回路串電阻啟動(dòng)aAcegbdfhOLT1sT2sTTn0n分級(jí)啟動(dòng)機(jī)械特性轉(zhuǎn)速 從a b c d e f g h，既保證了電機(jī)有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，又限制了啟動(dòng)電流，從而保證了良好的啟動(dòng)性能。n8直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速機(jī)械特性方程機(jī)械特性

5、方程2eeTURnTCC C 電動(dòng)機(jī)調(diào)速，是指在負(fù)載轉(zhuǎn)矩 不變的情況下，根據(jù)機(jī)械特性方程，人為地改變 ， 中任意一參數(shù)值，從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。RU調(diào)速指標(biāo)調(diào)速指標(biāo)調(diào)速范圍D：當(dāng) 時(shí)， 。若要增大調(diào)速范圍，只有設(shè)法提高 或減小 。調(diào)速的相對(duì)穩(wěn)定性（靜差率 ）：指電動(dòng)機(jī)在某一機(jī)械特性上運(yùn)行時(shí)，從理想空載 增至額定負(fù)載 所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速降 與理想空載轉(zhuǎn)速 之比，即：LNTTmaxminDnnmaxnminn%0LT LNTTn0n000%100%100%Nnnnnn平滑系數(shù) ： 。在調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級(jí)越多級(jí)差就越小， 就越接近1，平滑性就越好，就是無極調(diào)速1iin n調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性：是指經(jīng)濟(jì)效果的綜合

6、評(píng)價(jià)。9dc并（他）勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電樞串電阻調(diào)速并（他）勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電樞串電阻調(diào)速電樞串電阻調(diào)速接線圖nT0nOaR1atRR2atRR電樞回路串電阻調(diào)速電樞回路串電阻調(diào)速機(jī)械特性LT1123abbT結(jié)論：負(fù)載（ ）不變時(shí)，調(diào)速前后（穩(wěn)定時(shí)）電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩不變，電樞電流也保持不變。電樞串電阻調(diào)速，轉(zhuǎn)速只能從額定轉(zhuǎn)速往下調(diào)，所以 其調(diào)速范圍 ，一般 。LTmaxNnnminNDnn2D 10 設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便； 串入電阻值越大，機(jī)械特性越軟，穩(wěn)定性越差； 空載或輕載時(shí)幾乎沒有什么調(diào)速作用； 低速時(shí)串入電阻 值越大，損耗越大，不經(jīng)濟(jì)； 串入電阻 中流過的電流 大，只能分段有級(jí)變化，調(diào)速平滑性差。

7、tRtRaI電樞回路串電阻調(diào)速的特點(diǎn)：nT0nOaR1atRR2atRR電樞回路串電阻調(diào)速電樞回路串電阻調(diào)速機(jī)械特性LT1123acdbbT11c（2）當(dāng)電源電壓從 突然降至 ，特性曲線平行下移，因機(jī)械原因 瞬時(shí)保持不變， 不變，工作點(diǎn)從a過渡到b，此時(shí)（1）調(diào)速前 ， ， 。電動(dòng)機(jī)工作于固有機(jī)械特性曲線1的a點(diǎn)， ，轉(zhuǎn)速 ，電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)降壓調(diào)速機(jī)械特性nT02nO01n03nNU2U3U23NUUULT123ab降低電源電壓調(diào)速降低電源電壓調(diào)速NaRRNUULTTannNU2UnaEaabLaUEITTTR 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n aanEITcLTTT（3）隨著 ，直至 ，電動(dòng)機(jī)以較

8、低轉(zhuǎn)速 穩(wěn)定運(yùn)行于人為特性曲線2的c點(diǎn)。cnn說明：受到電動(dòng)機(jī)絕緣限制，調(diào)壓只能從額定轉(zhuǎn)速向下調(diào)速，即12 平滑性好，可實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速； 轉(zhuǎn)速降 不變， 變小，特性硬度大，穩(wěn)定性好； 改變電壓電壓調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速； 損耗小，經(jīng)濟(jì)性好； 需專用的可變電源，價(jià)格較貴，目前多采用輸出電壓連續(xù)可調(diào)的晶閘管整流電路。降壓調(diào)速的特點(diǎn)：c他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)降壓調(diào)速機(jī)械特性nT02nO01n03nNU2U3U23NUUULT123abnn0n13改變磁通調(diào)速改變磁通調(diào)速并勵(lì)電動(dòng)機(jī)不同磁通的人為機(jī)械特性nTO02n0nN1112abc 調(diào)速平滑，可實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速； 弱磁調(diào)速是在勵(lì)磁回路中調(diào)節(jié)，功率損耗小，控制方便；

9、一般從額定轉(zhuǎn)速往上調(diào)速 ，而上限又受機(jī)械強(qiáng)度限制，因而調(diào)速范圍不大，一般 ；弱磁調(diào)速的特點(diǎn)：minNnn12D LT14直流并（他）勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)直流并（他）勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)電動(dòng)狀態(tài)制動(dòng)狀態(tài)能量轉(zhuǎn)換電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)速方向同與轉(zhuǎn)速反向相反T的作用拖動(dòng)作用制動(dòng)作用機(jī)械特性所在象限一、三象限二、四象限制動(dòng)與電動(dòng)的區(qū)別 在許多生產(chǎn)機(jī)械中，為提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，保證設(shè)備和人身安全，常需要電動(dòng)機(jī)迅速準(zhǔn)確地停轉(zhuǎn)或迅速反轉(zhuǎn)，或從高速降為低速。若斷開電源，電動(dòng)機(jī)就會(huì)慢下來，最后停車，但停車時(shí)間較長(zhǎng)。如電車的迅速剎車，起重機(jī)吊起重物的平穩(wěn)下放等，都需要電機(jī)能進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)才能完成。1

10、5O0nLT能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)nTabc123能耗制動(dòng)機(jī)械特性制動(dòng)時(shí)，將拖動(dòng)系統(tǒng)中貯存的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能，消耗在電樞回路的電阻上，直到電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)為止，故稱做能耗制動(dòng)。機(jī)械特性方程為：220azazeNeTNeTNRRRRnTTCC CC C 若拖動(dòng)的是位能性負(fù)載，在O點(diǎn)雖T為零，但在負(fù)載轉(zhuǎn)矩 的作用下，電動(dòng)機(jī)開始反轉(zhuǎn)并沿機(jī)械Oc加速至c點(diǎn)而進(jìn)入穩(wěn)定能耗制動(dòng)。16反接制動(dòng)反接制動(dòng)電源反接制動(dòng)O0nLTnTab12電源反接制動(dòng)機(jī)械特性e0n 保持 大小、方向不變，將電源電壓 反極性接到電樞兩端，同時(shí)電樞應(yīng)串接于一制動(dòng)電阻 上。當(dāng)制動(dòng)結(jié)束時(shí)，應(yīng)立即切斷電源，否則電動(dòng)機(jī)將反向啟動(dòng)。NUzR17O0nLTnTa13倒拉反接制動(dòng)機(jī)械特性edf倒拉反接制動(dòng) 電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的必須是位能性負(fù)載，其接線與電動(dòng)狀態(tài)相同，只是電樞回路串入一足夠大的電阻 。倒拉反接制動(dòng)，電動(dòng)機(jī)一方面從電網(wǎng)吸收電功率,另一方面它又同時(shí)吸收拖動(dòng)系統(tǒng)的位能轉(zhuǎn)換成電能,全部消耗在電樞回路電阻 和 上,所以這種方法最不經(jīng)濟(jì).zRzRa