電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)北方工業(yè)大學(xué)五

電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)

Page2第三章直流電機(jī)的電力拖動(dòng)Page3本章教學(xué)基本要求1.掌握他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，能繪制固有機(jī)械特性曲線(xiàn)和人為機(jī)械特性曲線(xiàn)；2.掌握他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的串電阻啟動(dòng)方法，并能設(shè)計(jì)與計(jì)算啟動(dòng)電阻；3.掌握他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)與制動(dòng)；4.掌握他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電樞串電阻調(diào)速、調(diào)電壓調(diào)速等方法；5.熟悉調(diào)速方法與負(fù)載性質(zhì)的匹配問(wèn)題。Page4重點(diǎn)

他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的啟動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速運(yùn)行基本規(guī)律。

Page53.1他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性機(jī)械特性表達(dá)式

(3-1)

Page63.1他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性機(jī)械特性表達(dá)式

式中為T(mén)=0時(shí)的轉(zhuǎn)速，稱(chēng)為理想空載轉(zhuǎn)速；

2F+=TeaCCRRb

是機(jī)械特性的斜率。

Page73.1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)的轉(zhuǎn)速n隨轉(zhuǎn)矩T的增大而降低。即負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)速低于理想空載轉(zhuǎn)速n0，負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)速下降的數(shù)值稱(chēng)為轉(zhuǎn)速降，用△n表示為

Page83.1他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

顯然，△n與β成正比，當(dāng)β越大，n就越大。通常稱(chēng)β值大的機(jī)械特性為軟特性，即在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，如系統(tǒng)受外界干擾導(dǎo)致負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大或減小，對(duì)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速產(chǎn)生影響大，那么系統(tǒng)抗干擾能力弱；β值小的機(jī)械特性為硬特性，即在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，如系統(tǒng)受外界干擾導(dǎo)致負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大或減小，對(duì)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速產(chǎn)生影響小，那么系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)。對(duì)于一個(gè)恒速運(yùn)行的系統(tǒng)，我們總希望值β越小越好。Page9固有機(jī)械特性

當(dāng)電樞兩端加額定電壓、氣隙每極磁通量為額定值、電樞回路不串電阻時(shí)，即,,這種情況下的機(jī)械特性，稱(chēng)為固有機(jī)械特性。其表達(dá)式為(3-2)，

，

，

Page10固有機(jī)械特性圖3-1他勵(lì)直流電動(dòng)固有機(jī)械特性他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性是一條下斜直線(xiàn)，特性較硬。機(jī)械特性只表征電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系，是電動(dòng)機(jī)本身的能力體現(xiàn)，至于電動(dòng)機(jī)具體運(yùn)行狀態(tài)，還要看拖動(dòng)什么樣的負(fù)載。

Page11人為機(jī)械械特性圖3-2電樞串電電阻人為為機(jī)械特特性他勵(lì)直流流電動(dòng)機(jī)機(jī)的參數(shù)數(shù)如電壓壓、勵(lì)磁磁電流、、電樞回回路電阻阻大小等等改變后后，其機(jī)機(jī)械特性性稱(chēng)為人人為機(jī)械械特性。。主要人人為機(jī)械械特性有有三種。。1.電樞樞回路串串電阻的的人為機(jī)機(jī)械特性性(3-3)電樞加額定定電壓UN，每極磁通為為額定值FN，電樞回路串串入電阻R后，機(jī)械特特性表達(dá)式式為Page12人為機(jī)械特特性圖3-3改變電樞電電壓人為機(jī)機(jī)械特性2．改變電電樞電壓的的人為機(jī)械械特性(3-4)保持每極磁磁通為額定定值不變，，電樞回路路不串電阻阻，只改變變電樞電壓壓時(shí)，機(jī)械械特性表達(dá)達(dá)式為Page13人為機(jī)械特特性圖3-4減少每極磁磁通人為機(jī)機(jī)械特性3.減少氣隙磁磁通量的人人為機(jī)械特特性電樞電壓為為額定值不不變，電樞樞回路不串串電阻時(shí)，，僅改變每每極磁通的的人為機(jī)械械特性表達(dá)達(dá)式為(3-5)Page14人為機(jī)械特特性圖3-5電樞反應(yīng)有有去磁效應(yīng)應(yīng)時(shí)的機(jī)械械特性電樞反應(yīng)表表現(xiàn)為去磁磁效應(yīng)，使使機(jī)械特性性出現(xiàn)上翹翹現(xiàn)象，如如圖3-5所示。Page15根據(jù)電機(jī)的的銘牌數(shù)據(jù)據(jù)繪制機(jī)械械特性1.固有機(jī)機(jī)械特性的的繪制(1)估算算EaN或?qū)崪y(cè)Ra；(2)計(jì)算算CeFN；(3)求n0；(4)計(jì)算算TN。在坐標(biāo)紙上上標(biāo)出(0,n0)，(TN,nN)兩點(diǎn)，過(guò)此此兩點(diǎn)聯(lián)成成直線(xiàn)，即即為該直流流電動(dòng)機(jī)的的固有機(jī)械械特性。Page16根據(jù)電機(jī)的的銘牌數(shù)據(jù)據(jù)繪制機(jī)械械特性2.人為機(jī)機(jī)械特性的的繪制各種人為機(jī)機(jī)械特性的的計(jì)算較為為簡(jiǎn)單，只只要把相應(yīng)的參數(shù)數(shù)代入相應(yīng)應(yīng)的人為機(jī)機(jī)械特性方方程式即可可。Page173.2他勵(lì)勵(lì)直流電動(dòng)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)的的要求他勵(lì)直流電電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)動(dòng)時(shí)，為了了產(chǎn)生較大大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩及不使啟啟動(dòng)后的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速過(guò)高，，應(yīng)該滿(mǎn)磁磁通啟動(dòng)，，即勵(lì)磁電流為額額定值，每每極磁通為為額定值。。因此啟動(dòng)動(dòng)時(shí)勵(lì)磁回路不能能串電阻。。而且絕對(duì)對(duì)不允許勵(lì)勵(lì)磁回路出出現(xiàn)斷路。Page18啟動(dòng)方法圖3-6電樞回路串串電阻啟動(dòng)動(dòng)1．電摳回回路串電阻阻啟動(dòng)電摳回路串串電阻R，啟動(dòng)電流為為Page19電摳回路串串電阻啟動(dòng)動(dòng)1)分級(jí)級(jí)啟動(dòng)電阻阻的計(jì)算點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)設(shè)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速速n1、n2和n3時(shí)，電動(dòng)勢(shì)勢(shì)分別為Ea1、Ea2和Ea3、則有：Page20電摳回路串串電阻啟動(dòng)動(dòng)2)計(jì)算算各級(jí)啟動(dòng)動(dòng)電阻的步步驟（1）估算算或測(cè)出電電樞回路電電阻Ra；（2）根據(jù)據(jù)過(guò)載倍數(shù)數(shù)選取最大大轉(zhuǎn)矩T1對(duì)應(yīng)的最大大電流I1；（3）選取取啟動(dòng)級(jí)數(shù)數(shù)m；（4）計(jì)算算啟動(dòng)電流流比：,m取整數(shù)；（5）計(jì)算算轉(zhuǎn)矩：T2=T1/β校驗(yàn)T2≥（1.1~1.2）TL；如果不滿(mǎn)滿(mǎn)足，應(yīng)另另選T1或值m并重新計(jì)算算，直到滿(mǎn)滿(mǎn)足該條件件為止；（6）計(jì)算算各級(jí)啟動(dòng)動(dòng)各級(jí)電阻阻和分段電電阻。Page21降電壓?jiǎn)?dòng)動(dòng)圖3-7降壓?jiǎn)?dòng)降低電源電電壓到U，啟動(dòng)電流為負(fù)載為巳知知，根據(jù)啟啟動(dòng)條件的的要求，可可以確定電電壓的大小小。有時(shí)為為了保持啟啟動(dòng)過(guò)程中中電磁轉(zhuǎn)矩矩一直較大大及電樞流流一直較小小，可以逐逐漸升高電電壓U，直至最后升升到UN。Page223.3他勵(lì)勵(lì)直流電動(dòng)動(dòng)機(jī)的電動(dòng)動(dòng)與制動(dòng)(1)電動(dòng)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)工工作點(diǎn)是指指滿(mǎn)足穩(wěn)定定運(yùn)行條件件的那些電電動(dòng)機(jī)機(jī)機(jī)械特性性與負(fù)載轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩特性的的交點(diǎn)，電電動(dòng)機(jī)在工工作點(diǎn)恒速速運(yùn)行。(2)電動(dòng)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在在工作點(diǎn)之之外的機(jī)械械特性上時(shí)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與負(fù)載載轉(zhuǎn)矩不相相等系統(tǒng)處處于加速或或減速的過(guò)過(guò)渡過(guò)程。。(3)他勵(lì)勵(lì)直流電動(dòng)動(dòng)機(jī)的固有有機(jī)械特性性與各種人人為機(jī)械特特性，分布布在機(jī)械特特性的四個(gè)個(gè)象限內(nèi)。。(4)生產(chǎn)產(chǎn)機(jī)械的負(fù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩特特性，有反反抗性恒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、位能能性恒轉(zhuǎn)矩矩、泵類(lèi)等等典型負(fù)載載轉(zhuǎn)矩持性性，也有由由幾種典型型負(fù)載同時(shí)時(shí)存在的各各種負(fù)載轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩特性，，他們分布布在四個(gè)象象限之內(nèi)。。Page23他勵(lì)直流電電動(dòng)機(jī)的電電動(dòng)圖3-8他勵(lì)直流電電動(dòng)機(jī)電動(dòng)動(dòng)運(yùn)行1.正向向電動(dòng)運(yùn)行行他勵(lì)直流電電動(dòng)機(jī)工作作點(diǎn)在第Ⅰ象限時(shí)，如如圖3-8所示的A點(diǎn)和B點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩矩T﹥0，轉(zhuǎn)速n﹥0，這種運(yùn)行狀狀態(tài)稱(chēng)為正正向電動(dòng)運(yùn)運(yùn)行。Page24他勵(lì)直流電電動(dòng)機(jī)的電電動(dòng)圖3-8他勵(lì)直流電電動(dòng)機(jī)電動(dòng)動(dòng)運(yùn)行2.反向向電動(dòng)運(yùn)行行若拖動(dòng)反抗抗性負(fù)載，，正轉(zhuǎn)時(shí)電電動(dòng)機(jī)工作作點(diǎn)在第Ⅰ象限，反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)點(diǎn)則在第Ⅲ象限，如圖圖3-8所示的C點(diǎn)，這時(shí)電電動(dòng)機(jī)電源源電壓為負(fù)負(fù)值。在第第Ⅲ象限運(yùn)行時(shí)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩T<0，轉(zhuǎn)速n<0,T與n仍同方向，，T仍為拖動(dòng)性性轉(zhuǎn)矩，其其功率關(guān)系系與正向電電動(dòng)運(yùn)行完完全相同，，這種運(yùn)行行狀態(tài)稱(chēng)為為反向電動(dòng)動(dòng)運(yùn)行。他勵(lì)直流電電動(dòng)機(jī)的電電動(dòng)他勵(lì)直流電電動(dòng)機(jī)的制制動(dòng)制動(dòng)：指通過(guò)某種種方法產(chǎn)生生一個(gè)與拖拖動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向相反的的阻轉(zhuǎn)矩以阻阻止系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程程。制動(dòng)作用：它可以維持持受位能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩作用的的拖動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)恒速運(yùn)動(dòng)動(dòng)，如起重類(lèi)類(lèi)機(jī)械等速速下放重物物。列車(chē)等等速下坡等等。也可以用于使使拖動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)減速或停停車(chē).他勵(lì)直流電電動(dòng)機(jī)的制制動(dòng)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)方方法有：機(jī)械制動(dòng)，，即剎車(chē)，，它是用磨磨擦力產(chǎn)生生阻轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的的。其特點(diǎn)點(diǎn)是損耗大大，多用于于停車(chē)制動(dòng)動(dòng)，如起重類(lèi)機(jī)機(jī)械的抱閘閘；電氣制制動(dòng)，是使使電動(dòng)機(jī)變變直流發(fā)電機(jī)將將系統(tǒng)的機(jī)機(jī)械能或位位能負(fù)載的的位能轉(zhuǎn)變變?yōu)殡娔埽暮脑陔姌须婋娐返目傠婋娮杌蚧仞侌侂娋W(wǎng)。他勵(lì)直流電電動(dòng)機(jī)的制制動(dòng)電氣制動(dòng)方方法分：能耗制動(dòng)，，反接制動(dòng)動(dòng)，再生制制動(dòng)。直流流電機(jī)正常工作時(shí)，，出現(xiàn)制動(dòng)動(dòng)狀態(tài)情況況分析如下下：(1)要求停車(chē)切斷電樞電電源，自由由停車(chē)，或或小容量電電機(jī)切斷電源，機(jī)械械抱閘，幫幫助停車(chē)。。(2)降速過(guò)程中中：在降壓調(diào)速速幅度比較較大時(shí)，降降速過(guò)程中中要經(jīng)過(guò)制動(dòng)狀態(tài)。。他勵(lì)直流電電動(dòng)機(jī)的制制動(dòng)(3)提升機(jī)構(gòu)下下放重物提升機(jī)構(gòu)下下放重物時(shí)時(shí)，電動(dòng)機(jī)機(jī)要處于制制動(dòng)狀態(tài)。。(4)反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)從正正轉(zhuǎn)變?yōu)榉捶崔D(zhuǎn)，首先先要制動(dòng)停停車(chē)，然后后才能反向起起動(dòng)，從上上面分析可可見(jiàn)，制動(dòng)動(dòng)不能簡(jiǎn)單單地理解為停車(chē)，，停車(chē)只是是制動(dòng)過(guò)程程中的一種種形式而以以。Page30他勵(lì)直流電電動(dòng)機(jī)的制制動(dòng)圖3-9能耗制動(dòng)過(guò)過(guò)程1.能耗制制動(dòng)1)能耗耗制動(dòng)過(guò)程程(dynamicbrakingprocess)他勵(lì)直流電電動(dòng)機(jī)的制制動(dòng)特性方程及及制動(dòng)電阻阻:特性是一條條過(guò)原點(diǎn)的的直線(xiàn)，在在第二象限限，特性斜斜率取決于能能耗制動(dòng)電電阻Rc。他勵(lì)直流電電動(dòng)機(jī)的制制動(dòng)Rc越大，特性性越斜，Rc越小，特性性越平，但但Rc不能太小，，否則在制制動(dòng)瞬間會(huì)會(huì)產(chǎn)生過(guò)大大的沖擊電電流，取IB=(2~2.5)IN，IB為制動(dòng)動(dòng)瞬間間的電電樞電電流，，設(shè)制制動(dòng)瞬間電電勢(shì)為為EB，有：：當(dāng)制動(dòng)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速大大于或或等于于nN時(shí)，認(rèn)認(rèn)為EB與U近似相相等。。Page33功率流流程圖圖(a)電動(dòng)運(yùn)運(yùn)行(b)能耗制制動(dòng)(c)倒拉反反轉(zhuǎn)和和反接接制動(dòng)動(dòng)(d)回饋制制動(dòng)圖3-10他勵(lì)直直流電電動(dòng)機(jī)機(jī)各種種運(yùn)行行狀態(tài)態(tài)下功功率流流程圖圖Page34能耗制制動(dòng)運(yùn)運(yùn)行圖3-11能耗制制動(dòng)運(yùn)運(yùn)行他勵(lì)直直流電電動(dòng)機(jī)機(jī)如果果拖動(dòng)動(dòng)位能能性負(fù)負(fù)載，，本來(lái)來(lái)運(yùn)行行在正正向電電動(dòng)狀狀態(tài)，，突然然采用用能耗耗制動(dòng)動(dòng)。能耗制制動(dòng)運(yùn)運(yùn)行能耗制制動(dòng)能耗制制動(dòng)特特點(diǎn):(i)制動(dòng)時(shí)時(shí)U=0，n0=0，直流流電動(dòng)動(dòng)機(jī)脫脫離電電網(wǎng)變變成直直流發(fā)發(fā)電機(jī)機(jī)單獨(dú)獨(dú)運(yùn)行行，把把系統(tǒng)統(tǒng)存儲(chǔ)儲(chǔ)的動(dòng)動(dòng)能，，或位位能性性負(fù)載載的位位能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變成成電能能(EaIa)消耗在在電樞樞電路路的總總電阻阻上I2(Ra+Rc).(ii)制動(dòng)時(shí)時(shí)，n與T成正比比,所以轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速n下降時(shí)時(shí)，T也下降降，故故低速速時(shí)制制動(dòng)效效果差差，為為加強(qiáng)強(qiáng)制動(dòng)動(dòng)效果果，可可減少少Rc，以增增大制制動(dòng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩T，此即即多級(jí)級(jí)能耗耗制動(dòng)動(dòng)(iii)實(shí)現(xiàn)能能耗制制動(dòng)的的線(xiàn)路路簡(jiǎn)單單可靠靠，當(dāng)當(dāng)n=0時(shí)T=0,可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)準(zhǔn)確確停車(chē)車(chē)。能耗制制動(dòng)應(yīng)用能耗制制動(dòng)多多用于于一般般生產(chǎn)產(chǎn)機(jī)械械的制制動(dòng)停停車(chē)，，對(duì)于于起重機(jī)械，能耗制制動(dòng)可使位能性負(fù)負(fù)載的恒低速下放放，確保生產(chǎn)安全，對(duì)對(duì)反抗性負(fù)載能確確保停車(chē)。反接制動(dòng)過(guò)程1.電壓反接的反接制制動(dòng)(1)方法：將正在運(yùn)行的電機(jī)機(jī)電樞串入制動(dòng)電電阻Rc，且電樞兩端電壓極性改改變。要實(shí)現(xiàn)反接接制動(dòng)電路有兩種，一種手動(dòng)適合合小容量電動(dòng)機(jī)，，另一種是自動(dòng)線(xiàn)線(xiàn)路適合大容量的電電動(dòng)機(jī)采用。Page39反接制動(dòng)過(guò)程圖3-12他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)反反接制動(dòng)過(guò)程反接制動(dòng)停車(chē)是把把正向運(yùn)行的他勵(lì)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電電源電壓突然反接接，同時(shí)在電摳回回路串入限流的反反接制動(dòng)電阻R來(lái)實(shí)現(xiàn)的。Page40反接制動(dòng)接著反向向啟動(dòng)圖3-13反接制動(dòng)接著反向向啟動(dòng)的機(jī)械特性性他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖拖動(dòng)反抗性恒轉(zhuǎn)矩矩負(fù)載進(jìn)行反接制制動(dòng)的機(jī)械持性如如圖3-13所示。反接制動(dòng)反接制動(dòng)方程式為：特性BC段為電壓反接制動(dòng)動(dòng)機(jī)械特性曲線(xiàn)。。反接制動(dòng)制動(dòng)電阻Rc的計(jì)算反接制動(dòng)2.倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行Page45倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行圖3-14倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)如如果拖動(dòng)位能性負(fù)負(fù)載運(yùn)行，電樞回回路串入電阻時(shí)，，轉(zhuǎn)速n下降，但是如果電電阻值大到一定程程度后，見(jiàn)圖3-14所示，就會(huì)使轉(zhuǎn)速速n<0，工作點(diǎn)在第Ⅳ象限，電磁轉(zhuǎn)矩T>0，與n方向相反，是一種種制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，，稱(chēng)為倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)行或限速反轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)行。反接制動(dòng)電阻計(jì)算反接制動(dòng)(1)電壓反接制動(dòng)時(shí)說(shuō)明從電源吸收電電能說(shuō)明電動(dòng)機(jī)從負(fù)載吸收機(jī)械能能使電機(jī)處于發(fā)電電狀態(tài)，將機(jī)械能能轉(zhuǎn)化為電能。上述兩部分能量加加在一起消耗在電電樞回路的電阻上。反接制動(dòng)(2)電動(dòng)勢(shì)反接制動(dòng)時(shí)時(shí)說(shuō)明從電源吸收電電能說(shuō)明從負(fù)載吸收機(jī)機(jī)械能上述兩部分能量全全部消耗在電樞回回路的電阻上，其其能量關(guān)系同電壓及制制動(dòng)時(shí)一樣。Page49回饋制動(dòng)運(yùn)行圖3-15降壓調(diào)速時(shí)的回饋饋制動(dòng)過(guò)程（1）正向回饋制制動(dòng)運(yùn)行圖3-15所示為他勵(lì)直流電電動(dòng)機(jī)電源電壓降降低，轉(zhuǎn)速?gòu)母呦蛳虻驼{(diào)節(jié)的過(guò)程。。Page50回饋制動(dòng)運(yùn)行圖3-16正向回饋制動(dòng)運(yùn)行行如圖3-16所示。負(fù)載機(jī)械特特性為曲線(xiàn)1和曲線(xiàn)2。這樣走平路時(shí)電電動(dòng)機(jī)則運(yùn)行在正正向電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)態(tài)，工作點(diǎn)為固有有機(jī)械待性與曲線(xiàn)線(xiàn)1的交點(diǎn)A；走下坡路時(shí)電動(dòng)機(jī)機(jī)則運(yùn)行在正向回回饋運(yùn)行狀態(tài)，工工作點(diǎn)為固有機(jī)械械特性與曲線(xiàn)2的的交點(diǎn)B。Page51反向回饋制動(dòng)運(yùn)行行圖3-17反向回饋制動(dòng)運(yùn)行如果他勵(lì)直流電動(dòng)動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性負(fù)負(fù)載，當(dāng)電源電壓壓反按時(shí)，工作點(diǎn)點(diǎn)在第Ⅳ象限，見(jiàn)圖3-17(a)所示的B點(diǎn)，這時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩矩T>0，轉(zhuǎn)速n<0，T與n反方向，稱(chēng)為反向向回饋制動(dòng)運(yùn)行。。Page523.4他勵(lì)直流電電動(dòng)機(jī)的調(diào)速圖3-18電樞回路串電阻調(diào)調(diào)速他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的的調(diào)速方法1．電樞串電阻調(diào)調(diào)速Page53降低電源電壓調(diào)速速圖3-19降壓電源電壓調(diào)速速保持他勵(lì)直流電動(dòng)動(dòng)機(jī)磁通為額定值值不變，電樞回路路不串電阻，降低低電樞的電源電壓壓可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，使使電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載載運(yùn)行于不同的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速上，如圖3-19所示。Page54弱磁調(diào)速圖3-20弱磁調(diào)速保持他勵(lì)直流電動(dòng)動(dòng)機(jī)電源電壓不變變，電樞回路也不不串電阻，在電動(dòng)動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩不過(guò)分大時(shí)，，降低他勵(lì)直流電電動(dòng)機(jī)的磁通，可可以使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速速升高。Page55調(diào)速的性能指標(biāo)圖3-21電樞串電阻調(diào)速時(shí)時(shí)靜差率與調(diào)速范范圍1．調(diào)速范圍2．靜差率3．調(diào)速的平滑性性4．調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性性調(diào)速的性能指標(biāo)1.靜差率δ(或稱(chēng)相對(duì)對(duì)穩(wěn)定性性)指同一條條機(jī)械特特性上額額定負(fù)載載時(shí)轉(zhuǎn)速速降落Δn與理想空載載轉(zhuǎn)速n0之比。定定義為：：調(diào)速的性性能指標(biāo)標(biāo)分析:電動(dòng)機(jī)的的機(jī)械特特性愈硬硬，則靜靜差率愈愈小，相相對(duì)穩(wěn)定性愈高高。生產(chǎn)機(jī)械械調(diào)速時(shí)時(shí)，為保保持一定定的穩(wěn)定定程度，，要求靜差率δ%小于某一一允許值值，不同同的生產(chǎn)產(chǎn)機(jī)械，，其允許的靜差差率是不不同的。。如：普普通機(jī)床床δ≤30%;起重類(lèi)機(jī)械δ≤50%;；精密機(jī)機(jī)床δ≤1%～５%;精度高的的造紙機(jī)δ≤0.1%調(diào)速的性性能指標(biāo)標(biāo)靜差率和和機(jī)械特特性的硬硬度有關(guān)關(guān)系，但但又有不不同之處，兩條條平行的的機(jī)械特特性，硬硬度一樣樣，β1=β2，但靜差率不同同。圖3-22降低電源源電壓調(diào)調(diào)速時(shí)靜靜差率與與調(diào)速范范圍調(diào)速的性性能指標(biāo)標(biāo)2.調(diào)速范圍圍D定義：指額定負(fù)負(fù)載時(shí)，，電力拖拖動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)可能運(yùn)運(yùn)行的最最高轉(zhuǎn)速nmax與最低轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速nmin之比。其其中nmax受直流電電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部部分機(jī)械械強(qiáng)度與與換向條條件的限限制，nmin受低轉(zhuǎn)速時(shí)相相對(duì)穩(wěn)定定性的限限制。調(diào)速的性性能指標(biāo)標(biāo)分析:不同的生生產(chǎn)機(jī)械械對(duì)調(diào)速速范圍要要求也不不相同。。例：車(chē)床：D=20~120，龍門(mén)刨刨床：D=10~40,機(jī)床進(jìn)給給機(jī)構(gòu)：D=5~200；軌鋼機(jī)機(jī)：D=3~120;造紙機(jī)：：D=3~20等。對(duì)于于一些經(jīng)經(jīng)常輕載載運(yùn)行的的生產(chǎn)機(jī)機(jī)械，例如精密密機(jī)床等等，可用用實(shí)際負(fù)負(fù)載時(shí)的的最高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和最最低轉(zhuǎn)速之比比計(jì)算調(diào)調(diào)速范圍圍D。調(diào)速的性性能指標(biāo)標(biāo)調(diào)速范圍圍比較調(diào)速的性性能指標(biāo)標(biāo)3.平滑性用平滑系系數(shù)表示示調(diào)速的的平滑性性，定義義即相鄰兩兩級(jí)轉(zhuǎn)速速之比。。在一定的的調(diào)速范范圍內(nèi)，，調(diào)速的的級(jí)數(shù)越越多，認(rèn)認(rèn)為調(diào)速越平滑滑，相鄰鄰兩級(jí)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的接接近程度度叫調(diào)速速的平滑滑性。k接近1，平滑性性好。通通常第i級(jí)表示較較高的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，第i-1級(jí)表示較較低的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，因因此系數(shù)數(shù)k>1，顯然，調(diào)速速的級(jí)數(shù)數(shù)越多，，k越接近于于1，調(diào)速的的平滑性越好。。當(dāng)k=1時(shí)，稱(chēng)為為無(wú)級(jí)調(diào)調(diào)速。調(diào)速的性性能指標(biāo)標(biāo)4.經(jīng)濟(jì)性在考慮技技術(shù)指標(biāo)標(biāo)的同時(shí)時(shí)，還應(yīng)應(yīng)考慮設(shè)設(shè)備投資資、電能消耗、、運(yùn)行費(fèi)費(fèi)用等。。匹配問(wèn)題題調(diào)速時(shí)允允許輸出出的轉(zhuǎn)矩矩和功率率：電動(dòng)機(jī)在在額定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速下容容許輸出出的功率率主要取取決于電機(jī)的發(fā)發(fā)熱，而而發(fā)熱又又主要取取決于電電樞電流流在調(diào)速速過(guò)程中，只只要在不不同轉(zhuǎn)速速下電流流不超過(guò)過(guò)額定值值IN，電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)運(yùn)行，其其發(fā)熱不不會(huì)超過(guò)過(guò)允許的的限度，，因此，，額定電流是是電機(jī)長(zhǎng)長(zhǎng)期工作作的利用用限度。。電機(jī)在在調(diào)速過(guò)過(guò)程中，如在在不同轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速下都都能保持持電流Ia=IN，則電機(jī)機(jī)利用充分，，運(yùn)行安安全。從從合理使使用電動(dòng)動(dòng)機(jī)的角角度考慮慮，提出了調(diào)調(diào)速方式式與負(fù)載載類(lèi)型相相配合的的問(wèn)題。。匹配問(wèn)題題1.恒轉(zhuǎn)矩調(diào)調(diào)速調(diào)速過(guò)程程中保持持Ia=IN，Ф=ФN=常數(shù)，則則T=常數(shù)電動(dòng)機(jī)允允許輸出出轉(zhuǎn)矩不不變的調(diào)調(diào)速方法法稱(chēng)恒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩調(diào)速速。在實(shí)際調(diào)調(diào)速時(shí)改改變電動(dòng)動(dòng)機(jī)供電電電壓和和改變電電樞回路串入的的電阻均均屬恒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩調(diào)速速。電動(dòng)動(dòng)機(jī)輸出出功率P=TΩT=常數(shù)Ω↓→→P↓,即電動(dòng)機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)速越越低，輸輸出功率率越小,PΩ。匹配問(wèn)題題允許輸出出轉(zhuǎn)矩和和功率匹配問(wèn)題題2.恒功率調(diào)調(diào)速調(diào)速中，，保持Ia=IN，若Ф↓→n↑，P=常數(shù)。在保持電電樞電流流接近或或等于額額定值條條件下，，調(diào)速過(guò)程中電電動(dòng)機(jī)允允許輸出出功率不不變的調(diào)調(diào)速方法法稱(chēng)為恒恒功率調(diào)速。。如改變變電動(dòng)機(jī)機(jī)主磁通通Ф的調(diào)速方方法就屬屬于恒功率調(diào)速速方法。。匹配問(wèn)題題說(shuō)明：在圖中，，T=f（n）和P=f（n）曲線(xiàn)線(xiàn)表示在在保證電動(dòng)機(jī)得到到充分利用用的條件下下(即Ia=IN)，允許輸出出的轉(zhuǎn)矩和功率率，并不代代表電動(dòng)機(jī)機(jī)實(shí)際輸出出的轉(zhuǎn)矩和和功率，電動(dòng)機(jī)實(shí)實(shí)際輸出的的轉(zhuǎn)矩和功功率要由它它所拖動(dòng)的的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和負(fù)載載功率特性性來(lái)決定。。匹配問(wèn)題實(shí)際上，電電動(dòng)機(jī)在調(diào)調(diào)速時(shí)實(shí)際際輸出的功功率和轉(zhuǎn)矩矩是多大，則則要看電動(dòng)動(dòng)機(jī)拖動(dòng)是是什么類(lèi)型型的負(fù)載。。如果配合適適當(dāng)，電機(jī)機(jī)實(shí)際輸出出即為允許許輸出，電動(dòng)機(jī)容量量能充分利利用，否則則電機(jī)容量量造成浪費(fèi)費(fèi)。匹配問(wèn)題3.調(diào)速方式與與負(fù)載類(lèi)型型配合問(wèn)題題調(diào)速方式與與負(fù)載類(lèi)型型配合恰當(dāng)當(dāng)，所選電電動(dòng)機(jī)的體體積較經(jīng)濟(jì)。。在不同轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速下，可可較充分地地利用，不不致造成浪費(fèi)(浪費(fèi)是指電電機(jī)的轉(zhuǎn)矩矩和功率選選的過(guò)大)，或長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行而而燒壞。(指轉(zhuǎn)矩及功功率選的較較小)匹配問(wèn)題匹配：最好的配合合方式為：：恒功率負(fù)負(fù)載，采用用恒功率的的調(diào)速方法。。(弱磁調(diào)速)；恒轉(zhuǎn)矩負(fù)負(fù)載，采用用恒轉(zhuǎn)矩的的調(diào)速方法。。(變電壓或變變串入電阻阻調(diào)速)。這樣匹配，，使電機(jī)在在整個(gè)調(diào)速速范圍內(nèi)容容量能充分分利用，且Ia=IN不變，電動(dòng)動(dòng)機(jī)的調(diào)速速轉(zhuǎn)矩與負(fù)負(fù)載一致時(shí)，電機(jī)容容量能充分分利用。匹配問(wèn)題調(diào)速方式與與負(fù)載類(lèi)型型配合恰當(dāng)當(dāng)匹配問(wèn)題(1)恒功率負(fù)載載與恒轉(zhuǎn)矩矩調(diào)速方法法配合匹配問(wèn)題(2)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載載與恒功率率調(diào)速方法法配合他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)機(jī)的四個(gè)象限上上的運(yùn)行電動(dòng)狀態(tài)：特性在第一，三三象限，其中第第一象限是正向向電動(dòng)狀態(tài)，第三象象限是反向電動(dòng)動(dòng)狀態(tài)。制動(dòng)狀態(tài)：特性在第二，四四象限，其中第第二象限是正向向能耗，正向回饋制制動(dòng)，電壓反接接制動(dòng)。第四象象限是反向能耗，反向回回饋制動(dòng)，轉(zhuǎn)速速反向反接制動(dòng)動(dòng)，處在反向電動(dòng)狀態(tài)時(shí)時(shí)進(jìn)行電壓反接接的電壓反接制制動(dòng)。四象限運(yùn)行分析析電力拖動(dòng)系統(tǒng)過(guò)過(guò)渡過(guò)程過(guò)渡過(guò)程的概述述1.穩(wěn)態(tài)(靜態(tài))：指電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩矩T和負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL相等。系統(tǒng)靜止不動(dòng)或或以恒速運(yùn)動(dòng)的的狀態(tài)。2.動(dòng)態(tài)：指T與TL不相等，加速或或減速狀態(tài)。即即非平衡狀態(tài)dn/dt≠0，動(dòng)態(tài)也稱(chēng)過(guò)渡渡過(guò)程。轉(zhuǎn)速由n=0升至某一轉(zhuǎn)速或從從某一轉(zhuǎn)速升至至另一轉(zhuǎn)速的變化過(guò)過(guò)程均稱(chēng)為過(guò)渡過(guò)程。產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程的的原因外因：例：TL變化，或電機(jī)參參數(shù)變化，引起起T變化。內(nèi)因：系統(tǒng)存在GD2，即機(jī)械慣性以以及電磁慣性