第4章他勵直流電動機的運行

1、電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ) 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 本章以他勵直流電動機為主要討論對象，本章以他勵直流電動機為主要討論對象，分析以下主要問題。分析以下主要問題。 直流電動機的啟動直流電動機的啟動 直流電動機的調(diào)速直流電動機的調(diào)速 直流電動機的制動直流電動機的制動 第第4 4章章 他勵直流電動機的運行他勵直流電動機的運行電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage4.1 4.1 他勵直流電動機的啟動他勵直流電動機的啟動 電動機的啟動電動機的啟動是指電動機接通電源后，由靜止狀態(tài)加是指電動機接通電源后，由靜止狀態(tài)加速到穩(wěn)定運行狀態(tài)的過程。速到穩(wěn)定運行狀態(tài)的過程。啟動瞬間，啟動轉(zhuǎn)矩和啟動電流分別為啟動瞬

2、間，啟動轉(zhuǎn)矩和啟動電流分別為 過大的起動電流將引起電網(wǎng)電壓下降、影響電網(wǎng)上其過大的起動電流將引起電網(wǎng)電壓下降、影響電網(wǎng)上其它用戶的正常用電、使電動機的換向惡化；同時過大的沖它用戶的正常用電、使電動機的換向惡化；同時過大的沖擊轉(zhuǎn)矩會損壞傳動機構(gòu)。擊轉(zhuǎn)矩會損壞傳動機構(gòu)。除微型電機外，一般直流電動機除微型電機外，一般直流電動機不允許直接啟動不允許直接啟動。 NSNtSNaNTICTIRUIs電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage 為了限制啟動電流，他勵直流電動機通常采用電樞回為了限制啟動電流，他勵直流電動機通常采用電樞回路串電阻或降低電樞電壓啟動。路串電阻或降低電樞電壓啟動。4.1.1 電樞回路

3、串電阻啟動1、啟動過程三級電阻啟動時電動機的電路原理圖如下圖三級電阻啟動時電動機的電路原理圖如下圖MaRS1SU1stR2stR3stR2S3S電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage2、電樞回路串電阻啟動的各阻值計算1) 分組啟動電阻的關(guān)系分組啟動電阻的關(guān)系 設(shè)對應(yīng)轉(zhuǎn)速設(shè)對應(yīng)轉(zhuǎn)速n n1 1、n n2 2、n n3 3時電勢分別為時電勢分別為E Ea1a1、E Ea2a2、E Ea3a3，則有：，則有：b b點點123aNEUIRc c點點112aNEUIRd d點點222aNEUIRe e點點211aNEUIRf f點點321aNEUIRg g點點31aNaEUIR3321RRRRRst

4、ststaLLIT22IT11ITTI0nabn1221RRRRststa1ncd211RRRsta2nef3aRNngh3n電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage 在已知啟動電流比在已知啟動電流比和電樞電阻和電樞電阻R Ra a前提下，經(jīng)推導前提下，經(jīng)推導可得各級串聯(lián)電阻為可得各級串聯(lián)電阻為: :11223121) 1() 1() 1() 1( stmamstmstaststastastRRRRRRRRRRR比較以上各式得：比較以上各式得：2111223IIRRRRRRa電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImagem（3 3）選取啟動級數(shù)）選取啟動級數(shù) ；（4 4）計算啟動電流比：）計算啟

5、動電流比：maNRIU1 取整數(shù)取整數(shù)m（5 5）計算轉(zhuǎn)矩）計算轉(zhuǎn)矩: :12TT，校驗：校驗：LTT)3 .11 .1 (2 如果不滿足，應(yīng)另選如果不滿足，應(yīng)另選 或或 值并重新計算，直到滿足值并重新計算，直到滿足該條件為止。該條件為止。1Tm（6 6）計算各級啟動電阻。）計算各級啟動電阻。2) 2) 計算各級啟動電阻的步驟計算各級啟動電阻的步驟（1 1）估算或查出電樞電阻）估算或查出電樞電阻 ；1T1I（2 2）根據(jù)過載倍數(shù)選取最大轉(zhuǎn)矩）根據(jù)過載倍數(shù)選取最大轉(zhuǎn)矩 對應(yīng)的最大電流對應(yīng)的最大電流 ；aR電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage 降壓啟動需專用電源，設(shè)備投資較大，但它啟動平降壓

6、啟動需專用電源，設(shè)備投資較大，但它啟動平穩(wěn)，啟動過程能量損耗小，因此得到廣泛應(yīng)用。穩(wěn)，啟動過程能量損耗小，因此得到廣泛應(yīng)用。2 2、降壓啟動、降壓啟動 當直流電源電壓可調(diào)時，可采用降壓方法啟動。當直流電源電壓可調(diào)時，可采用降壓方法啟動。 電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage例例4-14-1：某他勵直流電動機額定功率為某他勵直流電動機額定功率為P PN N=96kW=96kW，額定電，額定電壓為壓為U UN N=440V=440V，I IN N=250A=250A，額定轉(zhuǎn)速為，額定轉(zhuǎn)速為n nN N=500r/min=500r/min，電樞，電樞回路總電阻為回路總電阻為Ra=0.078Ra

7、=0.078 ，拖動額定大小的恒轉(zhuǎn)矩負載，拖動額定大小的恒轉(zhuǎn)矩負載運行，忽略空載轉(zhuǎn)矩。運行，忽略空載轉(zhuǎn)矩。（1 1）若采用電樞回路串電阻起動，起動電流）若采用電樞回路串電阻起動，起動電流I IS S=2I=2IN N時，時，應(yīng)串入多大的電阻，起動轉(zhuǎn)矩為多大？應(yīng)串入多大的電阻，起動轉(zhuǎn)矩為多大？（2 2）若采取降壓起動，條件同上，電壓應(yīng)降至多少，）若采取降壓起動，條件同上，電壓應(yīng)降至多少，起動轉(zhuǎn)矩應(yīng)該為多大？起動轉(zhuǎn)矩應(yīng)該為多大？電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage4.2 4.2 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：機械調(diào)速：通過改變傳動機構(gòu)速比進行調(diào)速的方通過改變傳動機構(gòu)速比進

8、行調(diào)速的方法。法。說明：改變電動機的參數(shù)就是人為地改變電動機改變電動機的參數(shù)就是人為地改變電動機的機械特性，使工作點發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。的機械特性，使工作點發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。調(diào)速前后，電動機工作在不同的機械特性上。調(diào)速前后，電動機工作在不同的機械特性上。如如果機械特性不變，因負載變化而引起轉(zhuǎn)速的變化，果機械特性不變，因負載變化而引起轉(zhuǎn)速的變化，則不能稱為調(diào)速。則不能稱為調(diào)速。電氣調(diào)速：電氣調(diào)速：通過改變電動機參數(shù)進行調(diào)速的方法。通過改變電動機參數(shù)進行調(diào)速的方法。電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage電氣調(diào)速方法：電氣調(diào)速方法：1 1、調(diào)壓調(diào)速；、調(diào)壓調(diào)速； 2 2、電樞串電阻調(diào)速

9、；、電樞串電阻調(diào)速； 3 3、調(diào)磁調(diào)速。、調(diào)磁調(diào)速。他勵直流電動機的轉(zhuǎn)速為他勵直流電動機的轉(zhuǎn)速為 電動機驅(qū)動生產(chǎn)機械，對電動機的轉(zhuǎn)速不僅電動機驅(qū)動生產(chǎn)機械，對電動機的轉(zhuǎn)速不僅要能調(diào)節(jié)，而且要求要能調(diào)節(jié)，而且要求調(diào)節(jié)的范圍寬廣調(diào)節(jié)的范圍寬廣、過程、過程平滑平滑、調(diào)節(jié)的方法調(diào)節(jié)的方法簡單、經(jīng)濟簡單、經(jīng)濟。eaaeCRRIUCEn)(電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage4.2.1 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1 1、電樞回路串電阻調(diào)速、電樞回路串電阻調(diào)速nTTLRan0nNA0ABn1Ra+Rs1未串電阻時的工作點串電阻Rs1后,工作點由AAB結(jié)論：帶恒轉(zhuǎn)矩負載

10、時,串電阻越大,轉(zhuǎn)速越低。電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage優(yōu)點優(yōu)點：電樞串電阻調(diào)速設(shè)備簡單，操作方便。：電樞串電阻調(diào)速設(shè)備簡單，操作方便。2 2）低速時靜差率大）低速時靜差率大, ,所以轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性差；所以轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性差； 3 3）輕載時調(diào)速范圍小，額定負載時調(diào)速范圍一般為）輕載時調(diào)速范圍小，額定負載時調(diào)速范圍一般為D D2 2；4 4）損耗大，效率低，不經(jīng)濟。對恒轉(zhuǎn)矩負載，調(diào)速前、后）損耗大，效率低，不經(jīng)濟。對恒轉(zhuǎn)矩負載，調(diào)速前、后因磁通不變而使因磁通不變而使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

11、串聯(lián)電阻消耗了。轉(zhuǎn)速的下降而下降，減少的部分被串聯(lián)電阻消耗了。缺點：缺點：5 5）固有機械特性處稱為基速，串電阻速度只能下調(diào)。）固有機械特性處稱為基速，串電阻速度只能下調(diào)。1）由于電阻只能分段調(diào)節(jié)，所以調(diào)速的平滑性差；）由于電阻只能分段調(diào)節(jié)，所以調(diào)速的平滑性差；電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage2 2、降低電源電壓調(diào)速、降低電源電壓調(diào)速T0nnNUTLNnA1U01nAB1n調(diào)速前工作點A降壓瞬間工作點穩(wěn)定后工作點 降壓調(diào)速過程與電樞串電阻調(diào)速過程相似，調(diào)速過程降壓調(diào)速過程與電樞串電阻調(diào)速過程相似，調(diào)速過程中轉(zhuǎn)速和電樞電流（或轉(zhuǎn)矩）隨時間變化的曲線也相似中轉(zhuǎn)速和電樞電流（或轉(zhuǎn)矩）隨時間

12、變化的曲線也相似。電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage1 1）電源電壓能夠平滑調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)無級調(diào)速。）電源電壓能夠平滑調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)無級調(diào)速。 2 2）調(diào)速前后的機械特性的斜率不變，硬度較高，負載變）調(diào)速前后的機械特性的斜率不變，硬度較高，負載變 化時穩(wěn)定性好?；瘯r穩(wěn)定性好。3 3）無論輕載還是負載，調(diào)速范圍相同，一般可達）無論輕載還是負載，調(diào)速范圍相同，一般可達D=2.5D=2.51212。 4 4）電能損耗較小。）電能損耗較小。缺點缺點： 1 1）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)的直流電源。 2 2）固有機械特性處稱為基速，降電壓速度只能下調(diào)。）固有機械特性處

13、稱為基速，降電壓速度只能下調(diào)。5 5）對恒轉(zhuǎn)矩負載，調(diào)速前、后因磁通不變而使）對恒轉(zhuǎn)矩負載，調(diào)速前、后因磁通不變而使T T和和I Ia a不變。不變。優(yōu)點優(yōu)點：電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage3 3、弱磁調(diào)速、弱磁調(diào)速01n1A1nBNTnTL0nANn調(diào)節(jié)磁場前工作點弱磁瞬間工作點AA弱磁穩(wěn)定后的工作點結(jié)論結(jié)論：磁場越弱，轉(zhuǎn)速越高。因此電機運行時勵磁回路不能：磁場越弱，轉(zhuǎn)速越高。因此電機運行時勵磁回路不能開路。開路。NoImage 1 1）控制方便，能量損耗小，設(shè)備簡單，平滑性好。）控制方便，能量損耗小，設(shè)備簡單，平滑性好。 2 2）弱磁升速后電樞電流增大，電動機的輸入功率增大，）

14、弱磁升速后電樞電流增大，電動機的輸入功率增大，但由于轉(zhuǎn)速升高，輸出功率也增大，電動機的效率基本不但由于轉(zhuǎn)速升高，輸出功率也增大，電動機的效率基本不變，因此經(jīng)濟性是比較好。變，因此經(jīng)濟性是比較好。1）機械特性的斜率變大，特性變軟；）機械特性的斜率變大，特性變軟；2 2）轉(zhuǎn)速的升高受到電動機換向能力和機械強度的限制，升）轉(zhuǎn)速的升高受到電動機換向能力和機械強度的限制，升速范圍不可能很大，一般不能超過速范圍不可能很大，一般不能超過1.2n1.2nN N。 為了擴大調(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，在額定轉(zhuǎn)速以上，采用弱磁調(diào)速，在額定轉(zhuǎn)速以合

15、起來，在額定轉(zhuǎn)速以上，采用弱磁調(diào)速，在額定轉(zhuǎn)速以下采用降壓調(diào)速。下采用降壓調(diào)速。缺點：缺點：優(yōu)點：優(yōu)點：電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)例例4-24-2：某他勵直流電動機額定功率為某他勵直流電動機額定功率為P PN N=22kW=22kW，額定電，額定電壓壓U UN N=220V=220V，額定電流，額定電流I IN N=115A=115A，額定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速n nN N=1500r/min=1500r/min，電樞回路總電阻為電樞回路總電阻為Ra=0.1Ra=0.1 ，拖動額定大小的恒轉(zhuǎn)矩負，拖動額定大小的恒轉(zhuǎn)矩負載運行，忽略空載轉(zhuǎn)矩。若要把載運行，忽略空載轉(zhuǎn)矩。若要把轉(zhuǎn)速調(diào)到轉(zhuǎn)速調(diào)到1000r

16、/min1000r/min。1 1）采用電樞串電阻調(diào)速，串入的）采用電樞串電阻調(diào)速，串入的R=R=？2 2）采用降低電源電壓調(diào)速，需把電源電壓降到）采用降低電源電壓調(diào)速，需把電源電壓降到多少？多少？3 3）上述兩種情況下，電動機的輸入和輸出功率為多少）上述兩種情況下，電動機的輸入和輸出功率為多少4 4）采用弱磁調(diào)速，當）采用弱磁調(diào)速，當T TL L=0.6T=0.6TN N時，轉(zhuǎn)速升到時，轉(zhuǎn)速升到2000r/min2000r/min，此時此時 應(yīng)降到額定值的多少倍？應(yīng)降到額定值的多少倍？電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage 電樞串電阻調(diào)速電樞串電阻調(diào)速和和降壓調(diào)速降壓調(diào)速時，磁通時，磁通

17、 保持不保持不變，若在不同轉(zhuǎn)速下保持電流變，若在不同轉(zhuǎn)速下保持電流 不變，即電機得到不變，即電機得到充分利用，則輸出轉(zhuǎn)矩和功率分別為：充分利用，則輸出轉(zhuǎn)矩和功率分別為： NNaIInCTnPCICTTNNtem155.9恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速：恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速：當直流電動機調(diào)速運行時，不管轉(zhuǎn)速是多少，當直流電動機調(diào)速運行時，不管轉(zhuǎn)速是多少，如果保持其電樞電流和每極磁通都為額定值，即對應(yīng)的電如果保持其電樞電流和每極磁通都為額定值，即對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩為額定值。磁轉(zhuǎn)矩為額定值。4.2.2 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速與恒功率調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速與恒功率調(diào)速電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImageNaaeeUrnICC9.55TaeaTCIC

18、I229.55()60NaeaaeeNaaaUrPTCIICCUII R 則輸出功率為則輸出功率為恒功率調(diào)速：恒功率調(diào)速：當直流電動機調(diào)速運行時，保持其當直流電動機調(diào)速運行時，保持其電樞電流為額定值，采用弱磁調(diào)速，此時，電樞電流為額定值，采用弱磁調(diào)速，此時，電動電動機的電磁轉(zhuǎn)矩減小，但轉(zhuǎn)速升高，電磁功率保持機的電磁轉(zhuǎn)矩減小，但轉(zhuǎn)速升高，電磁功率保持不變。不變。電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage調(diào)速方法的選擇調(diào)速方法的選擇 為了使電動機得到充分利用，拖動恒轉(zhuǎn)矩負為了使電動機得到充分利用，拖動恒轉(zhuǎn)矩負載時，應(yīng)采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。拖動恒功率負載載時，應(yīng)采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。拖動恒功率負載時，采

19、用恒功率調(diào)速方式。對風機類負載，三種時，采用恒功率調(diào)速方式。對風機類負載，三種調(diào)速方式都不是十分適合，但采用串電阻或降壓調(diào)速方式都不是十分適合，但采用串電阻或降壓調(diào)速比弱磁調(diào)速合適一些。調(diào)速比弱磁調(diào)速合適一些。電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage4.2.3 4.2.3 調(diào)速的性能指標調(diào)速的性能指標1、調(diào)速范圍：指電動機在額定負載轉(zhuǎn)矩T=TN下，其最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比。minmaxnnD 2、靜差率（相對穩(wěn)定性）：%100%100000nnnnnNN指電動機由理想空載到額定負載時轉(zhuǎn)速的變化率，用指電動機由理想空載到額定負載時轉(zhuǎn)速的變化率，用表示表示。越小，相對穩(wěn)定性越好；越小，相對穩(wěn)定性

20、越好；與機械特性硬度和與機械特性硬度和n n0 0有關(guān)有關(guān)。電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage D D與與相互制約相互制約：越小越小,D,D越小越小, ,相對穩(wěn)定性越好；在相對穩(wěn)定性越好；在保證一定的保證一定的指標的前提下指標的前提下, ,要擴大要擴大D,D,須減少須減少n,n,即提高機即提高機械特性的硬度。具體如下：械特性的硬度。具體如下：與與D D的關(guān)系：的關(guān)系：1 1）采用同一方法調(diào)速，）采用同一方法調(diào)速，越大，越大，D D的調(diào)速范圍越寬的調(diào)速范圍越寬2 2）一定時，采用不同的調(diào)速方法，一定時，采用不同的調(diào)速方法，D D值不同值不同3 3）需要調(diào)速的生產(chǎn)機械，）需要調(diào)速的生產(chǎn)機械

21、， 和和D D同時提出才有意同時提出才有意 義，否則義，否則n n可以為零?？梢詾榱?。4 4）要提高）要提高，必須采用電壓和速度負反饋。，必須采用電壓和速度負反饋。電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)例例4-64-6：某他勵直流電動機額定功率為某他勵直流電動機額定功率為P PN N=60kW=60kW，額定電，額定電壓壓U UN N=220V=220V，額定電流，額定電流I IN N=305A=305A，額定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速n nN N=1000r/min=1000r/min，電樞回路總電阻為電樞回路總電阻為Ra=0.04Ra=0.04 ，求下列情況下的電動機，求下列情況下的電動機調(diào)速范圍調(diào)速范圍。1

22、1、靜差率、靜差率 ，電樞串電阻調(diào)速，電樞串電阻調(diào)速2 2、靜差率、靜差率 ，電樞串電阻調(diào)速，電樞串電阻調(diào)速3 3、靜差率、靜差率 ，降低電源電壓調(diào)速，降低電源電壓調(diào)速30%20%20%電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage3 3、調(diào)速的平滑性、調(diào)速的平滑性1iinn 越接近越接近1 1，平滑性越好，當，平滑性越好，當 時，稱為無級調(diào)速，時，稱為無級調(diào)速，即轉(zhuǎn)速可以連續(xù)調(diào)節(jié)。調(diào)速不連續(xù)時，級數(shù)有限，稱為有即轉(zhuǎn)速可以連續(xù)調(diào)節(jié)。調(diào)速不連續(xù)時，級數(shù)有限，稱為有級調(diào)速。級調(diào)速。14 4、調(diào)速的經(jīng)濟性、調(diào)速的經(jīng)濟性平滑系數(shù)平滑系數(shù) ：相鄰兩級轉(zhuǎn)速中，高一級轉(zhuǎn)速與低一級轉(zhuǎn)速之：相鄰兩級轉(zhuǎn)速中，高一級轉(zhuǎn)

23、速與低一級轉(zhuǎn)速之比。在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級數(shù)越多，調(diào)速越平滑。比。在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級數(shù)越多，調(diào)速越平滑。主要指調(diào)速設(shè)備的初投資、電能損耗及維修費用等主要指調(diào)速設(shè)備的初投資、電能損耗及維修費用等。電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage4.3 4.3 他勵直流電動機的電動與制動運行他勵直流電動機的電動與制動運行直流電動機的兩種運行狀態(tài)：直流電動機的兩種運行狀態(tài)：（1）電動運行狀態(tài)：電動運行狀態(tài)：電動機的電磁轉(zhuǎn)矩方向與電動機的電磁轉(zhuǎn)矩方向與旋轉(zhuǎn)方向相同旋轉(zhuǎn)方向相同 ，此時電網(wǎng)向電動機輸入電能，此時電網(wǎng)向電動機輸入電能， 并轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能帶動負載。并轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能帶動負載。（2）制動運

24、行狀態(tài)：制動運行狀態(tài)：電動機的電磁轉(zhuǎn)矩方向與旋電動機的電磁轉(zhuǎn)矩方向與旋轉(zhuǎn)方向相反，此時電動機吸收機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。轉(zhuǎn)方向相反，此時電動機吸收機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)4.3.1 電動運行電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage斷開電源斷開電源抱閘抱閘能耗制動能耗制動反接制動反接制動回饋制動回饋制動機械制動機械制動電氣制動電氣制動自由停車自由停車 當當 與與 的方向相同時，電機運行于電動機狀態(tài)，當?shù)姆较蛳嗤瑫r，電機運行于電動機狀態(tài)，當 與與 方向相反時，電機運行于制動狀態(tài)。方向相反時，電機運行于制動狀態(tài)。 TTnn 電動機很快停車，或者由高速運行很快進入低速運行，電動機很

25、快停車，或者由高速運行很快進入低速運行，要求制動運行。要求制動運行。電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage4.3.2 能耗制動 在電動狀態(tài)，電在電動狀態(tài)，電樞電流、電樞電動勢、樞電流、電樞電動勢、轉(zhuǎn)速及驅(qū)動性質(zhì)的電轉(zhuǎn)速及驅(qū)動性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩如圖所示。磁轉(zhuǎn)矩如圖所示。 U電動MaEaInTfIS制動RaBIBT 需要制動時需要制動時,將開關(guān)將開關(guān)S S投向制動電阻投向制動電阻 上即可。上即可。R1 1、 能耗制動過程能耗制動過程電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImageaRRCBn0naRA0LTT電動機狀態(tài)工作點制動瞬間工作點制動過程工作段電動機拖動反抗性負載，電機停轉(zhuǎn)。若電動機帶位能性負載

26、,穩(wěn)定工作點能耗制動時的機械特性方程式為：能耗制動時的機械特性方程式為：TTCCRRnNtea02電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage選擇制動電阻選擇制動電阻 的原則是的原則是Rmax(2 2.5)aaBNaEIIIRR 能耗制動操作簡單能耗制動操作簡單, ,但隨著轉(zhuǎn)速下降但隨著轉(zhuǎn)速下降, ,電動勢減小電動勢減小, ,制動電制動電流和制動轉(zhuǎn)矩也隨著減小流和制動轉(zhuǎn)矩也隨著減小, ,制動效果變差。若為了盡快停轉(zhuǎn)制動效果變差。若為了盡快停轉(zhuǎn)電機電機, ,可在轉(zhuǎn)速下降到一定程度時可在轉(zhuǎn)速下降到一定程度時, ,切除一部分制動電阻切除一部分制動電阻, ,增增大制動轉(zhuǎn)矩。大制動轉(zhuǎn)矩。即：(22.5)a

27、aNERRI其中 為制動瞬間的電樞電動勢。aE電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage能耗制動過程中的功率關(guān)系能耗制動過程中的功率關(guān)系輸入電功率：輸入電功率：P1 （0） 電樞回路總損耗：電樞回路總損耗：pCua （+）電磁功率（機電磁功率（機電）：電）：PM （-）電動機空載損耗：電動機空載損耗：p0 （+）輸出機械功率：輸出機械功率：P2 （-）規(guī)定電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能為電磁功率的正方向。規(guī)定電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能為電磁功率的正方向。aUI2()aaIRRaaE IT0T 2T 電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage2 2、能耗制動運行、能耗制動運行 能耗制動的特點：能耗制動的特點：（1 1）

28、操作簡單，停車準確）操作簡單，停車準確（2 2）能耗制動產(chǎn)生的沖擊電流不會影響電網(wǎng)；）能耗制動產(chǎn)生的沖擊電流不會影響電網(wǎng)；（3 3）低速時制動轉(zhuǎn)矩小，停轉(zhuǎn)慢；）低速時制動轉(zhuǎn)矩小，停轉(zhuǎn)慢；（4 4）動能大部分都消耗在制動電阻上。）動能大部分都消耗在制動電阻上。電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImageaaaBaaUEUEIRRRR 反向的電樞電流產(chǎn)生反反向的電樞電流產(chǎn)生反向的電磁轉(zhuǎn)矩，從而產(chǎn)生很向的電磁轉(zhuǎn)矩，從而產(chǎn)生很強的制動作用強的制動作用電壓反接電壓反接制動。制動。 U電動MaEaInTfIS制動RaBIBT U機械特性方程式為：機械特性方程式為：02NaeNeTNURRnTnTCC C 4

29、.3.3 反接制動電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImageaRRCBn0naRA0LTTLT0nD曲線如圖中曲線如圖中 所示。所示。BC工作點變化為：工作點變化為： 。CBA制動過程中制動過程中, 、 、 均為負，均為負，而而 、 為正。為正。UaIemTnaE01aUIP022emTTP0aaemIEP表明電機從電源吸收電功率；表明電機從電源吸收電功率；表明電機從軸上吸收機械功率；表明電機從軸上吸收機械功率；表明軸上輸入的機械功率轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌谢芈冯姽β省１砻鬏S上輸入的機械功率轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌谢芈冯姽β?。電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage選擇制動電阻的原則是選擇制動電阻的原則是max(2 2

30、.5)NaaBNaUEIIIRR即：(2 2.5)NaaNUERRI其中 為制動瞬間的電樞電動勢。aE反接制動的特點：反接制動的特點：（1 1）可以很快使機組停機。）可以很快使機組停機。（2 2）需要加入足夠的電阻，限制電樞電流；）需要加入足夠的電阻，限制電樞電流；（3 3）轉(zhuǎn)速至零時，）轉(zhuǎn)速至零時， 需切斷電源。需切斷電源。電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage4.3.4 倒拉反轉(zhuǎn)運行（轉(zhuǎn)速反向的反接制動）倒拉反轉(zhuǎn)運行（轉(zhuǎn)速反向的反接制動）倒拉反轉(zhuǎn)運行只適用于位能性恒轉(zhuǎn)矩負載。倒拉反轉(zhuǎn)運行只適用于位能性恒轉(zhuǎn)矩負載。 I If f及端電壓及端電壓U UN N不變，不變， 僅在電樞回路串入足

31、夠大的電阻僅在電樞回路串入足夠大的電阻R R，使該人為特性與負載轉(zhuǎn)矩特性的交點處于第四象限。使該人為特性與負載轉(zhuǎn)矩特性的交點處于第四象限。aRRCBn0naRA0LTTBTDKT電樞回路串入較大電阻R后特性曲線正向電動狀態(tài)提升重物(A點)負載作用下電機反向旋轉(zhuǎn)(下放重物)電機以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速下放重物D點 倒拉反轉(zhuǎn)運行時的能量關(guān)系和電壓反接制動時相同。倒拉反轉(zhuǎn)運行時的能量關(guān)系和電壓反接制動時相同。電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage4.3.5 回饋制動運行 電動狀態(tài)下運行的電動機，在某種條件下會出現(xiàn)電動狀態(tài)下運行的電動機，在某種條件下會出現(xiàn) 情況，此時情況，此時 ， 反向，反向， 反向，由驅(qū)動

32、變?yōu)橹苿?。反向，由?qū)動變?yōu)橹苿?。從能量方向看，電機處于發(fā)電狀態(tài)從能量方向看，電機處于發(fā)電狀態(tài)回饋制動狀態(tài)。回饋制動狀態(tài)。0nn UEaaIT1 1、正向回饋制動：正向回饋制動：他勵直流電動機拖動負載運行，電機將他勵直流電動機拖動負載運行，電機將系統(tǒng)具有的動能反饋回電網(wǎng)，且電機仍為正向轉(zhuǎn)動，稱系統(tǒng)具有的動能反饋回電網(wǎng)，且電機仍為正向轉(zhuǎn)動，稱之為正向回饋制動。之為正向回饋制動。2 2、反向回饋制動：反向回饋制動：他勵直流電動機拖動位能性恒轉(zhuǎn)矩負載他勵直流電動機拖動位能性恒轉(zhuǎn)矩負載運行，采用電壓反接制動，電機將系統(tǒng)具有的動能反饋運行，采用電壓反接制動，電機將系統(tǒng)具有的動能反饋回電網(wǎng)，電機為反向轉(zhuǎn)動，

33、稱之為反向回饋制動?；仉娋W(wǎng)，電機為反向轉(zhuǎn)動，稱之為反向回饋制動。電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage回饋制動時的機械特性方程與電動狀態(tài)時相同?；仞佒苿訒r的機械特性方程與電動狀態(tài)時相同。穩(wěn)定運行穩(wěn)定運行有兩種情況有兩種情況: :Bn0nA0LTTLT 0n當電車下坡時，運行轉(zhuǎn)速可能超過理想空載轉(zhuǎn)速,進入第二象限電壓反接制動帶位能性負載進入第四象限電機與拖動基礎(chǔ)電機與拖動基礎(chǔ)NoImage發(fā)生在發(fā)生在動態(tài)過程動態(tài)過程中的回饋制動過程有以下兩種情況中的回饋制動過程有以下兩種情況1 1、降壓調(diào)速時產(chǎn)生的回饋制動、降壓調(diào)速時產(chǎn)生的回饋制動Bn02nA0LTT1U01nCnAn2UC12UU 制動過程為 段。02Bn電機與拖動基礎(chǔ)電機