直流電動機(jī)的電力拖動-課件

第8章直流電動機(jī)的電力拖動§8-1他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性§8-2他勵直流電動機(jī)的起動§8-3他勵直流電動機(jī)的制動§8-4他勵直流電動機(jī)的調(diào)速§8-5他勵直流電動機(jī)過渡過程的能量損耗1ppt課件機(jī)械特性是指電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩T的關(guān)系n=f(T)，其中：T是指電磁轉(zhuǎn)矩。機(jī)械特性是電動機(jī)機(jī)械性能的主要表現(xiàn)。電動機(jī)工作在電動狀態(tài)時T=T2＋T0。電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)時T1=T＋T0在運(yùn)動方程式T-Tz=JdW/dt中，T應(yīng)為電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩T2

，但一般情況下，空載轉(zhuǎn)矩T0占轉(zhuǎn)矩T或T2的比例較小，所以可忽略不計，認(rèn)為T2=T，或認(rèn)為Tz為負(fù)載轉(zhuǎn)矩與空載轉(zhuǎn)矩之和。電動機(jī)轉(zhuǎn)速n與電樞電流Ia的關(guān)系曲線n=f(Ia)稱為轉(zhuǎn)速特性?！?-1他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性2ppt課件在直流電動機(jī)中：電磁轉(zhuǎn)矩：感應(yīng)電動勢：電樞回路電動勢平衡方程式：電動機(jī)轉(zhuǎn)速特性：一、機(jī)械特性基本方程式他勵直流電動機(jī)的電路原理如圖所示。電動機(jī)機(jī)械特性：3ppt課件機(jī)械特性方程：Ce=pN/(60a)；CT=pN/(2pa)=9.55Ce寫成理想空載轉(zhuǎn)速實(shí)際空載轉(zhuǎn)速電動機(jī)帶負(fù)載后的轉(zhuǎn)速降b：機(jī)械特性斜率，b=R/(CeCTF)；越大，Δn越大，機(jī)械特性就越“軟”，通常稱大的機(jī)械特性為軟特性。反之，稱機(jī)械特性為硬特性。4ppt課件額定轉(zhuǎn)速變化率國產(chǎn)Z系列他勵直流電動機(jī)的DnN%一般為10%～18%，大容量電動機(jī)為3%～8%。電樞反應(yīng)對電動機(jī)機(jī)械特性的影響當(dāng)電樞電流較大時，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)載大時呈上翹現(xiàn)象。電樞反應(yīng)對機(jī)械特性的影響5ppt課件當(dāng)他勵電動機(jī)電壓及磁通均為額定值、電樞回路不串聯(lián)電阻時的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性。二、固有機(jī)械特性額定磁通是指電機(jī)加額定電壓，軸上輸出額定功率，電樞回路中流過的電流為額定電流，電機(jī)轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速時所對應(yīng)的磁通為額定磁通。

固有機(jī)械特性方程：速度特性方程：6ppt課件三、人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性是人為地改變電動機(jī)電路參數(shù)或電樞電壓而得到的機(jī)械特性，即改變機(jī)械特性中的參數(shù)所獲得的機(jī)械特性。由

一般只改變電壓、磁通、附加電阻中的一個，因此他勵電動機(jī)有三種人為機(jī)械特性：電樞串電阻的人為機(jī)械特性改變電源電壓的人為機(jī)械特性減弱電機(jī)磁通的人為機(jī)械特性7ppt課件固有機(jī)械特性電樞串聯(lián)電阻時的人為機(jī)械特性1、電樞回路串電阻時的人為機(jī)械特性條件：U=UN、Φ=ΦN、電樞回路總電阻為Ra+RΩ時的機(jī)械特性機(jī)械特性方程：特點(diǎn)：是一組通過n0但具有不同斜率的、位于固有特性之下直線，電阻越大，特性越軟。堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：8ppt課件固有特性電樞串聯(lián)電阻時的人為特性速度特性方程：特點(diǎn)：是一組通過n0但具有不同斜率的、位于固有特性之下直線，電阻越大，特性越軟。堵轉(zhuǎn)電流：9ppt課件2、改變電樞電壓時的人為機(jī)械特性條件：U可變、Φ=ΦN、電樞不串電阻，即RΩ=0時的機(jī)械特性機(jī)械特性方程：特點(diǎn)：斜率不變（硬度不變）是一組位于固有特性之下并與之平行的直線，電壓越小，特性越低。堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：固有機(jī)械特性電壓不同時的人為機(jī)械特性UN>U1>U210ppt課件速度特性方程：特點(diǎn)：斜率不變（硬度不變）是一組位于固有特性之下并與之平行的直線，電壓越小，特性越低。堵轉(zhuǎn)電流：11ppt課件3、減弱氣隙磁通時的人為機(jī)械特性條件：U=UN、Φ可變、電樞回路不串電阻，即RΩ=0時的機(jī)械特性機(jī)械特性方程：特點(diǎn)：磁通減弱時，特性上移，n0增大，斜率增大，特性變軟。堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：21F>F>FN12ppt課件速度特性方程：特點(diǎn)：磁通減弱時，特性上移，n0增大，斜率增大，特性變軟。磁通越小，特性越軟。堵轉(zhuǎn)電流：13ppt課件他勵直流電動機(jī)的固有機(jī)械特性為一條直線，因此只要求出直線上任意兩點(diǎn)的數(shù)據(jù)就可以畫出這條直線。一般計算理想空載點(diǎn)(T=0，n=n0)和額定運(yùn)行點(diǎn)(T=TN，n=nN)數(shù)據(jù)。四、機(jī)械特性的繪制1、固有機(jī)械特性的繪制理想空載點(diǎn)其中UN、IN和nN為已知，Ra可實(shí)測，也可通過下式估算。額定工作點(diǎn)14ppt課件各種人為機(jī)械特性的繪制也較為簡單，只要把相應(yīng)的參數(shù)值代入相應(yīng)的人為機(jī)械特性方程式，用二點(diǎn)法即可求取。2、人為機(jī)械特性的繪制理想空載點(diǎn)額定工作點(diǎn)速度特性曲線的求取與之相同Eg:一臺Z2型他勵直流電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)為：PN=22kW,UN=220V,IN=116A,nN=1500rpm。試?yán)L制其機(jī)械特性。15ppt課件五、電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件穩(wěn)定運(yùn)行是拖動系統(tǒng)的必要條件。穩(wěn)定運(yùn)行是指系統(tǒng)原來處于某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，由于受到外界某種擾動，如負(fù)載的突然變化或電網(wǎng)電壓的波動等，導(dǎo)致系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化而偏離了原來的平衡狀態(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)外界擾動消失后能自動恢復(fù)到原來的轉(zhuǎn)速下繼續(xù)運(yùn)行，則稱該系統(tǒng)是穩(wěn)定的；如果當(dāng)外界擾動消失后系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速或無限制地上升，或一直下降至零，則稱該系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，首先要有穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)。假定電動機(jī)能以某一恒定速度n運(yùn)轉(zhuǎn)，根據(jù)運(yùn)動方程，電動機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T必定和負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tz相平衡，即T和Tz兩條特性有交點(diǎn)。此時，T=Tz稱為系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)（平衡運(yùn)行點(diǎn)）。16ppt課件A、B二點(diǎn)都是穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，但A點(diǎn)和B點(diǎn)在擾動到來后的工作狀態(tài)是不一樣的：A點(diǎn)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，B點(diǎn)則不能夠穩(wěn)定運(yùn)行?？梢婋娏ν蟿酉到y(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行條件就是研究生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性與電動機(jī)的機(jī)械特性這兩種特性的配合問題。17ppt課件通過以上分析可知，電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)在電動機(jī)機(jī)械特性與負(fù)載特性的交點(diǎn)上，但并非所有的交點(diǎn)都是穩(wěn)定工作點(diǎn)。也就是說，T=TZ僅僅是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的一個必要條件，而不是充分條件。要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，還需要電動機(jī)機(jī)械特性與負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性在交點(diǎn)處的配合。電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的充分必要條件又是什么呢？這就要看如果電力拖動系統(tǒng)原在交點(diǎn)處穩(wěn)定運(yùn)行，由于出現(xiàn)某種干擾作用（如電網(wǎng)電壓波動、負(fù)載轉(zhuǎn)矩的微小變化等），使原來兩種特性的平衡變成不平衡，電動機(jī)轉(zhuǎn)速便會有變化，當(dāng)干擾消除后，拖動系統(tǒng)是否有能力使轉(zhuǎn)速恢復(fù)到原來交點(diǎn)處的數(shù)值。如果電力拖動系統(tǒng)能滿足這樣的特性配合條件，則該系統(tǒng)是穩(wěn)定的，否則是不穩(wěn)定的。18ppt課件以恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載為例：A為穩(wěn)定工作點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行于A時因負(fù)載擾動n下降到B負(fù)載擾動消失后，因B點(diǎn)電動機(jī)轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動機(jī)加速，工作點(diǎn)可回到A。即擾動使?n<0時，若T>Tz,可返回；若因負(fù)載擾動n上升到C，擾動消失后，因C點(diǎn)電動機(jī)轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動機(jī)減速，工作點(diǎn)也可回到A。即載擾動使?n>0時，若T<Tz,可返回。A為不穩(wěn)定工作點(diǎn)因負(fù)載擾動n下降到B。負(fù)載擾動消失后，因B點(diǎn)電動機(jī)轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動機(jī)加速，工作點(diǎn)背離A，越升越高；即負(fù)載擾動使?n>0時，若T>Tz,不可返回；若因負(fù)載擾動n上升到C，擾動消失后，因C點(diǎn)電動機(jī)轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動機(jī)減速，工作點(diǎn)也背離A。即擾動使?n<0時，若T<Tz,不可返回19ppt課件由以上分析，可得出如下結(jié)論：若兩條特性曲線有交點(diǎn)（必要條件），且在工作點(diǎn)上滿足（充分條件）則系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行。對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,dTZ/dn=0,則dT/dn<0,即電磁轉(zhuǎn)矩的變化與轉(zhuǎn)速的變化要異號,圖示則為電動機(jī)的機(jī)械特性曲線往下傾斜的,能穩(wěn)定運(yùn)行，反之則不能穩(wěn)定運(yùn)行。電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的充分必要條件：20ppt課件直接起動就是在他勵直流電動機(jī)的電樞上直接加以額定電壓的起動方式，如圖所示。起動時，先合Q1建立磁場，然后合Q2全壓啟動。他勵直流電動機(jī)起動時，必須保證先有磁場（即先通勵磁電流），而后加電樞電壓。§8-2他勵直流電動機(jī)的起動一、起動方法1、起動電動機(jī)帶上一定的負(fù)載接通電源后，由靜止加速到與負(fù)載相應(yīng)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的這個過程稱為起動過程。2、直接起動21ppt課件

起動開始瞬間，由于機(jī)械慣性，電動機(jī)轉(zhuǎn)速n=0，電樞繞組感應(yīng)電動勢Ea=0，由電動勢平衡方程式:

可知起動電流

起動轉(zhuǎn)矩顯然直接起動時起動電流將達(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)裝置的誤動作或引起電網(wǎng)電壓的下降，影響其他用戶的正常用電；起動轉(zhuǎn)矩也很大，造成機(jī)械沖擊，易使設(shè)備受損。因此，除個別容量很小的電動機(jī)外，一般直流電動機(jī)是不容許直接起動的。22ppt課件3、起動條件起動轉(zhuǎn)矩足夠大（Tst>TZ電動機(jī)才能順利啟動）。起動電流Ist要限制在一定的范圍內(nèi)。起動設(shè)備操作方便，起動時間短，運(yùn)行可靠，成本低廉。4、起動方法由起動電流Ist=U/(Ra+RΩ)，從限制起動電流出發(fā)，起動方法有：電樞回路串電阻起動和降壓起動。3、起動條件起動轉(zhuǎn)矩足夠大（Tst>TZ電動機(jī)才能順利啟動）。起動電流Ist要限制在一定的范圍內(nèi)。起動設(shè)備操作方便，起動時間短，運(yùn)行可靠，成本低廉。23ppt課件起動前將施加在電動機(jī)電樞兩端的電源電壓降低，以減小起動電流Ist

，電動機(jī)起動后，再逐漸提高電源電壓，使起動電磁轉(zhuǎn)矩維持在一定數(shù)值，保證電動機(jī)按需要的加速度升速，其接線原理和啟動工作特性如圖所示。較早采用發(fā)電機(jī)-電動機(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代。這種起動方法需要專用電源，投資較大，但啟動電流小，起動轉(zhuǎn)矩容易控制，起動平穩(wěn)，起動能耗小，是一種較好的起動方法。二、降壓起動24ppt課件起動時在電樞回路串入電阻，以減小起動電流Ist,電動機(jī)起動后，再逐漸切除電阻，以保證足夠的起動轉(zhuǎn)矩Tst。圖為三級電阻起動控制接線和起動工作特性示意圖。三、電樞回路串電阻起動RΩ1RΩ

2RΩ

31、起動方法及過程25ppt課件他勵直流電動機(jī)串電阻分級起動時，起動電阻一般可采用圖解法和解析法兩種方法進(jìn)行計算。圖解法首先繪出他勵直流電動機(jī)串電阻分級起動時，機(jī)械特性圖，過程如下：1）繪制固有機(jī)械特性。2）選取起動過程中的最大電流I1與電阻切除時的切換電流I2（或T1、T2）。一般取I1=(1.5~2)IN，I2=(1.1~1.2)IN或I2=(1.2~1.5)IZ。2、特點(diǎn)及使用電樞串電阻起動設(shè)備簡單，操作方便，但能耗較大，它不宜用于頻繁啟動的大、中型電動機(jī)，可用于小型電動機(jī)的起動。3、起動電阻的計算26ppt課件0nn0h3）繪制分級起動特性圖a）在圖中橫坐標(biāo)上截取I1及I2兩點(diǎn)，并分別向上作垂直線；b）作人為機(jī)械特性n0a，n0a交I2的垂直線于b點(diǎn)；c）過b點(diǎn)作水平線bc交I1的垂直線于c點(diǎn)；d）作人為機(jī)械特性n0c，n0c交I2的垂直線于d點(diǎn)；e）過d點(diǎn)作水平線de交I1的垂直線于e點(diǎn)；最后，當(dāng)末段電阻切除時所畫的水平線與I1的垂直線交點(diǎn)正好落在固有機(jī)械特性上。II2IzI1R1RaR2R3abcdefg27ppt課件4）分級電阻計算計算根據(jù)：同理28ppt課件解析法c點(diǎn)存在解析法可直接計算分級電阻的數(shù)值，如左圖所示：b點(diǎn)存在三級起動時，Ec=Eb推廣到m級起動設(shè)I1/I2=b，b為起動電流比，則式中，m為起動級數(shù)29ppt課件每級的分段電阻值為：-解析法求起動電阻，可能有兩種情況：起動級數(shù)m未定：初選T1（或I1）及T2（或I2）

I1=(1.5~2.0)IN，I2=(1.1~1.2)IN

求β=I1/I2值，用公式m=lg(Rm/Ra)/lgβ,Rm=UN/I1求出起動級數(shù)m，取最接近的整數(shù)；用m的整數(shù)值帶入求新的β值，將新的β值帶入I2=I1/β，檢驗(yàn)是否>IZ,條件滿足則可用，求出起動各級電樞電路總電阻或各分段電阻。30ppt課件例題：一臺他勵直流電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)為：型號Z-290，PN=29kW，UN=440V，IN=76A，nN=1000rpm，Ra=0.377W。試用解析法求四級起動時的起動電阻值。

起動級數(shù)m已定：初選T1（或I1）

I1=(1.5~2.0)IN,或[T1=(1.5~2.0)TN]Rm=UN/I1，將m和Rm代入，求β將β值帶入I2=I1/β，檢驗(yàn)是否>IZ,條件滿足則可用，求出起動各級電樞電路總電阻或各分段電阻。31ppt課件電力拖動的過渡過程是指電力拖動系統(tǒng)由一個穩(wěn)定工作狀態(tài)過渡到另一個穩(wěn)定工作狀態(tài)的過程，如起動、制動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速和負(fù)載突變等。研究過渡過程可以分析如何縮短過渡過程時間，提高生產(chǎn)率；探討減小過渡過程損耗的途徑，提高電動機(jī)利用率；研究如何改善電力拖動的運(yùn)行情況，使設(shè)備能安全運(yùn)行。由于過渡過程中轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩T、電流Ia、功率P都隨時間變化，它們隨時間變化的曲線n=f(t)、T=f(t)、Ia=f(t)和P=f(t)為負(fù)載圖。四、他勵直流電動機(jī)起動的過渡過程1、電力拖動系統(tǒng)的過渡過程32ppt課件過渡過程中，由于存在慣性的作用，使得一些參量不能突變，如電動機(jī)的轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)矩及磁通等，它們需要是一個連續(xù)變化的過程；電力拖動系統(tǒng)中一般存在三種慣性：機(jī)械慣性、電磁慣性、熱慣性。機(jī)械慣性—反映在系統(tǒng)的飛輪慣量上，它使轉(zhuǎn)速不能突變。電磁慣性—反映在電樞回路電感及勵磁回路電感上，它們分別使電樞電流和勵磁電流不能突變，從而使磁通不能突變。熱慣性—它使電動機(jī)的溫度不能突變。由于溫度的變化比轉(zhuǎn)速、電流等參量的變化慢的多，一般不考慮熱慣性的影響。2、電力拖動系統(tǒng)中的慣性33ppt課件因此電力拖動的過渡過程一般分為兩種：1）機(jī)械過渡過程—

它只考慮機(jī)械慣性，忽略影響較小的電磁慣性。2）電氣－機(jī)械過渡過程—

它同時考慮機(jī)械與電磁兩種慣性。他勵直流電動機(jī)起動的過渡過程，首先應(yīng)分析起動時的機(jī)械過渡過程，再分析電樞回路電感對起動過渡過程的影響34ppt課件其中：3、電樞回路串電阻起動的機(jī)械過渡過程忽略電樞反應(yīng)的影響，則Φ為常數(shù)，電動機(jī)轉(zhuǎn)矩T與電樞電流Ia成正比，因此過渡過程中電樞電流Ia=f(t)的變化規(guī)律就代表了電動機(jī)轉(zhuǎn)矩T=f(t)的變化規(guī)律。（1）Ia=f(t)35ppt課件IZ—負(fù)載轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的負(fù)載電流，即電動機(jī)起動完畢后，保持穩(wěn)定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時的電樞電流TM—電力拖動系統(tǒng)的機(jī)電時間常數(shù)，是表征機(jī)械慣性的一個非常重要的物理量其中：Ist為電流的起始值或36ppt課件或或（2）n=f(t)電流和轉(zhuǎn)速變化規(guī)律曲線，適合電力拖動系統(tǒng)的其它過渡過程，如制動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速及負(fù)載突變等各個過渡過程，使用時注意起始值及穩(wěn)態(tài)值就可以了。37ppt課件(3)起動過程的n=f(t)動態(tài)特性電動機(jī)從靜止起動，即t=0時，n=0代入式中電動機(jī)從某一轉(zhuǎn)速起動，即t=0時，n=nst，有38ppt課件電力拖動系統(tǒng)在負(fù)載恒定的情況下起動時，其轉(zhuǎn)速隨時間按指數(shù)規(guī)律增長。當(dāng)39ppt課件(4)起動過程的Ia=f(t)動態(tài)特性電動機(jī)從靜止起動，即t=0時，I=I1代入式中電動機(jī)從某一轉(zhuǎn)速起動，t=0時，仍有I=I1，故40ppt課件(5)機(jī)電時間常數(shù)TtM的物理意義41ppt課件(6)過渡過程時間42ppt課件(7)動態(tài)特性與穩(wěn)態(tài)特性關(guān)系電力拖動系統(tǒng)靜態(tài)特性與靜態(tài)特性間存在對應(yīng)關(guān)系動態(tài)特性n=f(t)起始點(diǎn)n=0和穩(wěn)定點(diǎn)nZ正好對應(yīng)靜特性上轉(zhuǎn)速兩個穩(wěn)定工作坐標(biāo)。T=f(t)亦然。過渡過程時間長短與TtM有關(guān)。43ppt課件動態(tài)特性起始點(diǎn)、終點(diǎn)可由靜特性求出。計算TtM也可轉(zhuǎn)換為靜特性的相關(guān)數(shù)據(jù)。消去時間坐標(biāo)，即取某一時間t從轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速動態(tài)特性T、n，可得到靜特性一點(diǎn)。44ppt課件以串兩級電阻起動為例第一級起動時4、電樞串多級電阻起動的機(jī)械過渡過程第二級起動時45ppt課件末級起動時總起動時間46ppt課件例題：一臺他勵直流電動機(jī)銘牌數(shù)據(jù)為：PN=29kW，UN=440V，IN=76A，nN=1000r/m，Ra=0.377W，已知四段起動電阻為：RW1=0.212W，RW2=0.405W，RW3=0.695W，RW4=1.158W。GD2=49.05N·m2。求分級起動總的起動時間tst。47ppt課件5、加快起動過程的途徑起動過程延緩的原因系統(tǒng)本身的機(jī)械慣性，慣性（GD2）越大，轉(zhuǎn)速上升越慢；起動電流隨時間呈指數(shù)規(guī)律衰減，使系統(tǒng)的加速度在起動過程中不斷衰減。-針對上述兩個原因，加快起動過程的措施設(shè)法減小系統(tǒng)的飛輪轉(zhuǎn)矩GD2以減小機(jī)電時間常數(shù)；電動機(jī)電樞的飛輪轉(zhuǎn)矩占整個系統(tǒng)飛輪轉(zhuǎn)矩的主要部分，應(yīng)設(shè)法減小電動機(jī)電樞的飛輪轉(zhuǎn)矩，如采用雙電機(jī)拖動；在設(shè)計電力拖動系統(tǒng)時，盡可能設(shè)法改善起動過程中電樞電流的波形，理想的起動電流波形如圖所示。48ppt課件在晶閘管整流電路向直流電動機(jī)供電時，通常在電動機(jī)電樞回路中串電感。這時，電感引起的電磁慣性不能忽視，電磁時間常數(shù)為6、電樞回路電感對過渡過程的影響當(dāng)電動機(jī)帶負(fù)載起動時，則過渡過程分兩階段：（1）第一階段，電樞電流從零增加到Iz

之前，電動機(jī)轉(zhuǎn)速為零。這時式中短路電流第一階段持續(xù)時間tz稱滯后時間49ppt課件（2）第二階段，過了tz

后，電動機(jī)開始加速，機(jī)械慣性與電磁慣性同時存在。50ppt課件

c1及c2—積分常數(shù)，由初始條件決定式中當(dāng)TtM>4Tta時，α1和α2為負(fù)實(shí)數(shù)根據(jù)第二階段起始條件（t=0時，n＝0，Ia=Iz）可計算出c1、c2

51ppt課件TtM>4Tta時，起動過程轉(zhuǎn)速、電流變化曲線如下圖所示。當(dāng)TtM<4Tta時，α1和α2為復(fù)數(shù)式中式中52ppt課件起動過程，轉(zhuǎn)速與電流變化均具有振蕩性質(zhì)，振蕩頻率為w，振蕩周期為T電感的存在，不僅使電流和轉(zhuǎn)速上升延遲，還有可能引起系統(tǒng)的過渡過程振蕩。TtM>4Tta時，起動過程轉(zhuǎn)速、電流變化曲線如右圖所示。53ppt課件根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩T和轉(zhuǎn)速n方向之間的關(guān)系，可以把電機(jī)分為兩種運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)T與n同方向時，稱為電動運(yùn)行狀態(tài)，簡稱電動狀態(tài)；當(dāng)T與n反方向時，稱為制動運(yùn)行狀態(tài)，簡稱制動狀態(tài)。電動狀態(tài)時，電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩；制動狀態(tài)時，電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩?！?-3他勵直流電動機(jī)的制動一、制動的概念1、制動制動是指電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相反，位于機(jī)械特性的二、四象限。54ppt課件2、制動目的

一是使拖動系統(tǒng)迅速減速停車，這時的制動是指電動機(jī)從某一轉(zhuǎn)速迅速減速到零的過程（包括只降低一段轉(zhuǎn)速的過程），在制動過程中電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T起著制動的作用，從而縮短停車時間，以提高生產(chǎn)率；二是限制位能性負(fù)載的下降速度。這時的制動是指電動機(jī)處于某一穩(wěn)定的制動運(yùn)行狀態(tài)，此時電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T起到與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡的作用。上述兩種情況中，前者屬于過渡過程，故稱為“制動過程”，后者屬于穩(wěn)定運(yùn)行，則稱為“制動運(yùn)行”55ppt課件3、制動方法（1）自由停車：是最簡單的方法，給電動機(jī)斷電后，靠摩擦阻力矩使之停轉(zhuǎn)。這種方法耗時較長。（2）機(jī)械制動：為加快停車，可采用機(jī)械抱閘的方法（3）電氣制動：就是指使電動機(jī)產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)速方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩T，起到阻礙運(yùn)動的作用。這里只討論電氣制動。他勵直流電動機(jī)的電氣制動方法有：能耗制動、反接制動和回饋制動等，下面分別討論。56ppt課件能耗制動的電路圖如圖所示。電動狀態(tài)運(yùn)行時，電樞電流Ia、電樞電動勢Ea、轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩Tem的方向相同。當(dāng)需要制動時，將制動開關(guān)投向制動電阻RZ上，主開關(guān)斷開，電動機(jī)便進(jìn)入能耗制動狀態(tài)。二、能耗制動1、原理圖57ppt課件2、制動過程初始制動時，因?yàn)榇磐ū３植蛔?，電樞存在慣性，其轉(zhuǎn)速n不能馬上降為零，而是保持原來的方向旋轉(zhuǎn)，于是n和Ea的方向均不改變。但是，由Ea在閉合的回路內(nèi)產(chǎn)生的電樞電流Ia與電動狀態(tài)時電樞電流Ia的方向相反，由此而產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩Tem也與電動狀態(tài)時Tem的方向相反，變?yōu)橹苿愚D(zhuǎn)矩，于是電機(jī)處于制動運(yùn)行。制動運(yùn)行時，電機(jī)靠生產(chǎn)機(jī)械慣性力的拖動而發(fā)電，將生產(chǎn)機(jī)械儲存的動能轉(zhuǎn)換成電能，并消耗在電阻(Ra+RZ)上，直到電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。所以這種制動方式稱為能耗制動。58ppt課件能耗制動時，U=0、Φ=ΦN、R=Ra+RZ，故機(jī)械特性方程為能耗制動的機(jī)械特性是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，斜率為3、機(jī)械特性轉(zhuǎn)速特性為與電樞回路串接電阻RZ的人為機(jī)械特性平行。59ppt課件曲線A點(diǎn)處，其n>0，T>0，T為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。開始制動時，因n不能突變（能量不能突變），工作點(diǎn)將沿水平方向躍變到能耗制動特性曲線上的B點(diǎn)。在B點(diǎn)，n>0，T<0，電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩，于是電動機(jī)開始減速，工作點(diǎn)沿BO方向移動。若電動機(jī)拖動反抗性負(fù)載，則工作點(diǎn)到達(dá)O點(diǎn)時，n=0，T=0，電機(jī)便停轉(zhuǎn)。從能耗制動開始到拖動系統(tǒng)迅速減速及停車的過渡過程就叫做“能耗制動過程”。60ppt課件

若電動機(jī)拖動位能性負(fù)載，則工作點(diǎn)到達(dá)O點(diǎn)時，雖然n=0，T=0，但在位能負(fù)載的作用下，電機(jī)將反轉(zhuǎn)并加速，工作點(diǎn)將沿特性曲線OC方向移動。此時Ea的方向隨n的反向而反向，即n和Ea的方向均與電動狀態(tài)時相反，而Ea產(chǎn)生的Ia方向卻與電動狀態(tài)時相同，隨之T的方向也與電動狀態(tài)時相同，即，n<0，T>0，電磁轉(zhuǎn)矩仍為制動轉(zhuǎn)矩。隨著反向轉(zhuǎn)速的增加，制動轉(zhuǎn)矩也不斷增大，當(dāng)制動轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡時，電機(jī)便在某一轉(zhuǎn)速下處于穩(wěn)定的制動狀態(tài)運(yùn)行，即均速下放重物，如圖中的C點(diǎn)，這時電動機(jī)處于制動運(yùn)行狀態(tài)。61ppt課件改變制動電阻Rz的大小，可以改變能耗制動特性曲線的斜率，從而可以改變起始制動轉(zhuǎn)矩的大小，以及下放位能負(fù)載時的穩(wěn)定速度。Rz越小，特性曲線的斜率越小，起始制動轉(zhuǎn)矩越大，使下放位能負(fù)載的速度越小。減小制動電阻，可以增大制動轉(zhuǎn)矩，縮短制動時間，提高工作效率。但制動電阻太小，將會造成制動電流過大，通常限制最大制動電流不超過（2～2.5）倍的額定電流。若取最大制動電流為2IN，制動前電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為n，對應(yīng)的電動勢為Ea=CeΦn，選擇的制動電阻為：即4、制動電阻RZ62ppt課件式中Ea為制動瞬間(制動前電動狀態(tài)時)的電樞電動勢。如果制動前電機(jī)處于額定運(yùn)行，則 。則

電動時，5、能量關(guān)系

電源能量：從電網(wǎng)吸收電能

機(jī)械能量：從軸上輸出機(jī)械能

功率平衡：63ppt課件6、能耗制動時的機(jī)械過渡過程

能耗制動時，

電源能量：跟電網(wǎng)沒有能量轉(zhuǎn)換或傳遞

機(jī)械能量：從軸上吸收機(jī)械能

功率平衡：吸收的能量消耗在電阻上（1）位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載64ppt課件65ppt課件66ppt課件（2）反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載在未達(dá)到原點(diǎn)之前，兩者完全相同。當(dāng)轉(zhuǎn)速制動到0時，n=0,T=0，能耗制動到此結(jié)束，但在整個過渡過程的計算中，必須仍以C點(diǎn)為穩(wěn)定點(diǎn)。因?yàn)榉€(wěn)定點(diǎn)是機(jī)械特性與負(fù)載特性的交點(diǎn)，但這時兩者沒有交點(diǎn)，為找到過渡過程中n、T隨時間變化規(guī)律，所以假想將兩條曲線延長交于一點(diǎn)，這點(diǎn)恰是C點(diǎn)。故認(rèn)為C點(diǎn)為虛擬穩(wěn)定點(diǎn)。67ppt課件68ppt課件

優(yōu)點(diǎn)：接線簡便，操作簡單，在制動過程中電動機(jī)從電網(wǎng)斷開不需要從電網(wǎng)輸入電功率，因而比較經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)：制動強(qiáng)度不同，因?yàn)槠滢D(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速降低而減少，因而在低速時的制動作用較弱，拖長制動時間7、特點(diǎn)69ppt課件三、反接制動1、轉(zhuǎn)速反向的反接制動（帶位能性負(fù)載）（1）原理圖及制動過程他勵直流電動機(jī)拖動位能性負(fù)載，如起重機(jī)下放重物時，若在電樞回路串入大電阻，致使電磁轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，這樣電機(jī)將被制動減速，并被負(fù)載反拖進(jìn)入第四象限運(yùn)行，如圖所示，這一制動方式被稱為轉(zhuǎn)速反向的反接制動，又稱倒拉反接制動或電勢反接的反接制動。70ppt課件（2）機(jī)械特性與電樞回路串電阻時的人為機(jī)械特性相同，這時所串的電阻阻值較大，使n<0，位于第四象限部分。（3）電阻選擇在電樞回路串入不同的電阻RΩ，可得到不同的下放速度，所串電阻越大，下放速度越高。而對應(yīng)某一給定的下放速度nD，所串電阻的大小為：71ppt課件（4）能量關(guān)系

制動時，

電源能量：從電網(wǎng)吸收電能

機(jī)械能量：從軸上吸收機(jī)械能

功率平衡：吸收的能量消耗在電阻上（5）機(jī)械過渡過程72ppt課件

在D點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行的特點(diǎn)：電動機(jī)轉(zhuǎn)矩仍和負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡，即T=Tz速度為負(fù)電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反反電勢與外加電壓方向相同。73ppt課件2、電樞反接的反接制動（1）原理圖及制動過程K1K2K4K3RΩ+-制動前，接觸器的常開觸頭K1、K2閉合，另一個接觸器的常開觸頭K3、K4斷開，假設(shè)此時電動機(jī)處于正向電動運(yùn)行狀態(tài)，電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n的方向相同，即電動機(jī)的U、Ia、Ea、n均為正值。在電動運(yùn)行中，斷開K1、K2

，閉合K3、K4使電樞電壓反向并串入電阻RΩ

，則進(jìn)入制動。74ppt課件反接制動時，加到電樞兩端的電源電壓為反向電壓-UN

，同時接入反接制動電阻RΩ

。反接制動初始瞬間，由于機(jī)械慣性，轉(zhuǎn)速不能突變，仍保持原來的方向和大小，電樞感應(yīng)電動勢也保持原來的大小和方向，而電樞電流變?yōu)椋海?）機(jī)械特性TZTZRΩ+

Ra

位于第二象限。75ppt課件

電動狀態(tài)時，電樞電流的大小由UN與Ea之差決定，而反接制動時，電樞電流的大小由UN與Ea之和決定，因此反接制動時電樞電流是非常大的。為了限制過大的電樞電流，反接制動時必須在電樞回路中串接制動電阻RΩ。RΩ的大小應(yīng)使反接制動時電樞電流不超過電動機(jī)的最大允許電流Imax<2IN，因此應(yīng)串入的制動電阻值為：（3）制動電阻TZTZRΩ+

Ra

76ppt課件（4）能量關(guān)系TZTZRΩ+

Ra

制動時，

電源能量：從電網(wǎng)吸收電能

機(jī)械能量：

從軸上吸收機(jī)械能

功率平衡：吸收的能量消耗在電阻上77ppt課件（5）機(jī)械過渡過程拖動反抗性負(fù)載TZTZRΩ+

Ra

分兩個階段：在到達(dá)n=0之前，T<0,n>0，電機(jī)處于反接制動階段（B-C）；當(dāng)n=0后，若|Tc|>|TZ|,電機(jī)反轉(zhuǎn)，電機(jī)處于反向電動運(yùn)行階段（C-D）；反接制動階段（B-C）:當(dāng)轉(zhuǎn)速制動到0時，無論電機(jī)是否進(jìn)入反向電動運(yùn)行，在過渡過程的計算中，必須仍以E點(diǎn)為穩(wěn)定點(diǎn)。這是一個虛擬穩(wěn)定點(diǎn)。78ppt課件TZTZRΩ+

Ra

E79ppt課件反向電動階段（C-D）:若電機(jī)可進(jìn)入反向電動運(yùn)行，此時因?yàn)樨?fù)載轉(zhuǎn)矩的方向發(fā)生了改變相當(dāng)與從n=0，T=Tc的狀態(tài)開始，到電機(jī)的穩(wěn)定狀態(tài)n=nD，T=TD，以D點(diǎn)為穩(wěn)定點(diǎn)。TZTZRΩ+

Ra

E80ppt課件拖動位能性負(fù)載TZTZRΩ+

Ra

分三個階段：在到達(dá)n=0之前，T<0,n>0，電機(jī)處于反接制動階段（B-C）；當(dāng)n=0，且|-n|<|-n0|段，T<0，n<0，電機(jī)處于反向電動運(yùn)行階段（C-(-n0)）；當(dāng)|-n|>|-n0|段，T>0，n<0，電機(jī)處于反向回饋制動階段。81ppt課件TZTZRΩ+

Ra

E整個過程中，均是以E點(diǎn)為穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，E點(diǎn)為實(shí)際的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，以B點(diǎn)為起始點(diǎn)，因此各方程與拖動反抗性負(fù)載時BC段相同。82ppt課件83ppt課件（6）特點(diǎn)與能耗制動相比，消耗能量大能耗制動能準(zhǔn)確停車，反接制動準(zhǔn)確性差一些；從技術(shù)角度看，反接制動在n=0時，還有一個很大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，快速性好；可以自然反轉(zhuǎn)。若只要求準(zhǔn)確停車的系統(tǒng)，反接制動不如能耗制動方便。84ppt課件四、回饋制動（再生發(fā)電制動）1、回饋制動

電動狀態(tài)下運(yùn)行的電動機(jī)，在某種條件下（如電動車輛下坡時）會出現(xiàn)運(yùn)行轉(zhuǎn)速n高于理想空載轉(zhuǎn)速n0的情況，此時Ea>U，電樞電流Ia反向，電磁轉(zhuǎn)矩Te方向也隨之改變，由拖動性轉(zhuǎn)矩變成制動性轉(zhuǎn)矩，即Te與n方向相反。從能量傳遞方向看，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，將機(jī)械能變成電能回饋給電網(wǎng)，因此稱這種狀態(tài)為回饋制動狀態(tài)?；仞佒苿訒r的機(jī)械特性方程式與電動狀態(tài)時相同，只是運(yùn)行在特性曲線上不同的區(qū)段而已。正向回饋制動時的機(jī)械特性位于第二象限，反向回饋制動時的機(jī)械特性位于第四象限。85ppt課件能量關(guān)系

制動時，

電源能量：向電網(wǎng)回饋電能

機(jī)械能量：從軸上吸收機(jī)械能

功率平衡：86ppt課件

(1)在調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)中，電壓降低的幅度稍大時，會出現(xiàn)電動機(jī)經(jīng)過第二象限的減速過程，如下圖所示。

系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行于D點(diǎn)。2、正向回饋制動

(2)在弱磁調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)他勵直流電動機(jī)增加磁通（當(dāng)磁通未達(dá)到額定值時）的降速過程中，會出現(xiàn)電動機(jī)經(jīng)過第二象限的減速過程，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行于D點(diǎn)。這二種回饋制動狀態(tài)，都是一個過渡過程，不能穩(wěn)定運(yùn)行。87ppt課件(3)電車下坡時如圖所示，用他勵直流電動機(jī)驅(qū)動一輛電動車，當(dāng)電動車下坡時，將出現(xiàn)正向回饋制動運(yùn)行?；仞佒苿舆\(yùn)行時的功率關(guān)系與回饋制動過程時相同，只是機(jī)械功率是由電動車減少位能儲存來提供的。B點(diǎn)為穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)。88ppt課件3、反向回饋制動

他勵直流電動機(jī)拖動位能性負(fù)載（如起重機(jī)的提升機(jī)構(gòu)），可以出現(xiàn)反向回饋制動運(yùn)行，如圖。

回饋制動的重要特點(diǎn)是：n>

n0

，Ea

>U，向電源回饋電能，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)。由于其功率關(guān)系與直流發(fā)電機(jī)一樣，故又稱為再生發(fā)電制動。89ppt課件

Eg:一臺他勵直流電動機(jī)數(shù)據(jù)為PN=29kw,UN=440V，IN=76.2A，nN=l050r/min，Ra=0.393Ω。（1）電動機(jī)帶一個位能性負(fù)載，在固有機(jī)械特性上作回饋制動下放，Ia=60A，求電動機(jī)反向下放速度。（2）電動機(jī)帶一個位能性負(fù)載，作反接制動下放，Ia=60A時，轉(zhuǎn)速n=-600r/min，求串入電樞電路中的電阻值、電網(wǎng)輸入功率，軸上輸入功率及電樞電路電阻上消耗的功率。（3）電動機(jī)帶反作用性負(fù)載，從n=500r/min進(jìn)行能耗制動，若最大的制動電流限制在100A，試計算電樞回路應(yīng)串入的制動電阻值。90ppt課件

速度調(diào)節(jié)是指人為地改變電動機(jī)參數(shù)，使電力拖動系統(tǒng)運(yùn)行于不同特性上，從而在相同負(fù)載下，得到不同的運(yùn)行速度。度調(diào)節(jié)和速度變化的概念是不同的。速度變化是指電動機(jī)工作在同一特性上，由負(fù)載變化引起的速度改變。

可見，在調(diào)速前后，電動機(jī)必然運(yùn)行在不同的機(jī)械特性上。如果機(jī)械特性不變，因負(fù)載變化而引起電動機(jī)轉(zhuǎn)速的改變不能稱為調(diào)速。電力拖動系統(tǒng)的調(diào)速可以采用機(jī)械調(diào)速、電氣調(diào)速或二者配合起來調(diào)速。通過改變傳動機(jī)構(gòu)速比進(jìn)行調(diào)速的方法稱為機(jī)械調(diào)速；通過改變電動機(jī)參數(shù)進(jìn)行調(diào)速的方法稱為電氣調(diào)速。本節(jié)只介紹他勵直流電動機(jī)的電氣調(diào)速方法?！?-4他勵直流電動機(jī)的調(diào)速91ppt課件根據(jù)他勵直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式可知，當(dāng)電樞電流Ia不變時(即在一定的負(fù)載下)，只要改變電樞電壓U，電樞回路串聯(lián)電阻RS(即改變R=Ra+RS)及勵磁磁通Φ三者之中的任意一個量，就可改變轉(zhuǎn)速n。因此，他勵直流電動機(jī)具有三種調(diào)速方法：調(diào)壓調(diào)速；電樞串電阻調(diào)速和調(diào)磁調(diào)速。為了評價各種調(diào)速方法的優(yōu)缺點(diǎn)，對調(diào)速方法提出了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，稱為調(diào)速指標(biāo)。92ppt課件調(diào)速范圍是指電動機(jī)在額定負(fù)載下可能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速nmax與最低轉(zhuǎn)速nmin之比，通常用D表示，即不同的生產(chǎn)機(jī)械對電動機(jī)的調(diào)速范圍有不同的要求。要擴(kuò)大調(diào)速范圍，必須盡可能地提高電動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速和降低電動機(jī)的最低轉(zhuǎn)速。電動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速受到電動機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度、換向條件、電壓等級等方面的限制，而最低轉(zhuǎn)速則受到低速運(yùn)行時轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性的限制。一、調(diào)速指標(biāo)1、調(diào)速的技術(shù)指標(biāo)（1）調(diào)速范圍D93ppt課件

轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性是指負(fù)載變化時，轉(zhuǎn)速變化的程度，轉(zhuǎn)速變化小，其相對穩(wěn)定性好。轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性用靜差率δ％表示。靜差率的定義：當(dāng)電動機(jī)在某一機(jī)械特性上運(yùn)行時，由理想空載增加到額定負(fù)載，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速降落與理想空載轉(zhuǎn)速n0之比，就稱為靜差率，用百分?jǐn)?shù)表示（2）靜差率δ％（相對穩(wěn)定性）顯然，電動機(jī)的機(jī)械特性越硬，其靜差率越小，轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性就越高。但是靜差率的大小不僅僅是由機(jī)械特性的硬度決定的，還與理想空載轉(zhuǎn)速的大小有關(guān)。94ppt課件

如圖。圖中的兩條相互平行的機(jī)械特性曲線2、3，它們的硬度相同，額定轉(zhuǎn)速降也相等，即Δn2=Δn3，但由于它們的理想空載轉(zhuǎn)速不等，n02>n03，所以它們的靜差率不等，δ2％<δ3％?？梢?，硬度相同的兩條機(jī)械特性，理想空載轉(zhuǎn)速越低，其靜差率越大。

可見，靜差率與調(diào)速范圍兩個指標(biāo)是相互制約的，若圖中曲線1和曲線4為電動機(jī)最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速時的機(jī)械特性，則電動機(jī)的調(diào)速范圍D與最低轉(zhuǎn)速時的靜差率δ關(guān)系可推導(dǎo)如下。95ppt課件

式中，為最低轉(zhuǎn)速機(jī)械特性上的轉(zhuǎn)速降；δ—最低轉(zhuǎn)速時的靜差率，即系統(tǒng)的最大靜差率。由式可知，若對靜差率這一指標(biāo)要求過高，即δ值越小，則調(diào)速范圍D就越??；反之，若要求調(diào)速范圍D越大，則靜差率δ也越大，轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性越差。不同的生產(chǎn)機(jī)械，對靜差率的要求不同，普通車床要求δ≤30％，而高精度的造紙機(jī)則要求δ≤0.1％。在保證一定靜差率指標(biāo)的前提下，要擴(kuò)大調(diào)速范圍，就必須減小轉(zhuǎn)速降落，就是說，必須提高機(jī)械特性的硬度。96ppt課件

在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級數(shù)越多，就認(rèn)為調(diào)速越平滑。相鄰兩級轉(zhuǎn)速之比稱為平滑系數(shù)，表示為

φ值越接近1，則平滑性越好，當(dāng)φ=l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，稱為有級調(diào)速。（3）調(diào)速的平滑性97ppt課件允許輸出是指電動機(jī)在得到充分利用情況下（Ia=IN），在調(diào)速過程中軸上能輸出的功率和轉(zhuǎn)矩。對于不同類型的電動機(jī)采用不同的調(diào)速方法時，容許輸出的功率與轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律是不同的。恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速:在充分利用電機(jī)條件下，在整個調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速前后電磁轉(zhuǎn)矩不變，稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。恒功率調(diào)速:在充分利用電機(jī)條件下，在整個調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速前后輸出功率不變，稱為恒功率調(diào)速。（4）調(diào)速時的允許輸出（功率與轉(zhuǎn)矩）98ppt課件經(jīng)濟(jì)性包含兩方面的內(nèi)容：一是指調(diào)速設(shè)備的初投資，二是調(diào)速過程中的能量損耗、運(yùn)行效率及維修費(fèi)用等。運(yùn)行費(fèi)用可用設(shè)備的效率來說明在滿足一定的技術(shù)指標(biāo)下，確定調(diào)速方案時，應(yīng)力求設(shè)備投資少，電能損耗小，而且維修方便。2、調(diào)速的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)EG：99ppt課件二、調(diào)速方法1、電樞回路串電阻調(diào)速n100ppt課件

電動機(jī)的工作電壓不允許超過額定電壓，因此電樞電壓只能在額定電壓以下進(jìn)行調(diào)節(jié)。2、降低電樞電壓調(diào)速n101ppt課件3、弱磁調(diào)速n

額定運(yùn)行的電動機(jī)，其磁路已基本飽和，即使勵磁電流增加很大，磁通增加也很少。另外，從電機(jī)的性能考慮也不允許磁路過飽和，因此，改變磁通只能從額定值往下調(diào)，即進(jìn)行弱磁調(diào)速。

102ppt課件

Eg:一臺他勵直流電動機(jī)的額定數(shù)據(jù)為UN=220V，IN=41.1A，nN=1500r／min，Ra=0.4Ω，保持額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，求：

(1)電樞回路串入1.65Ω電阻后的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速；

(2)電源電壓降為110V時的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速；

(3)磁通減弱為90％ΦN時的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速。

103ppt課件

電動機(jī)運(yùn)行時，電機(jī)的實(shí)際輸出是由負(fù)載決定的。電動機(jī)的允許輸出是指電動機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下長期可靠工作時所能輸出的最大轉(zhuǎn)矩和功率。允許輸出的大小主要決定于電機(jī)的發(fā)熱，而電機(jī)的發(fā)熱又主要決定于電樞電流。因此，在一定的轉(zhuǎn)速下，對應(yīng)額定電流時的輸出轉(zhuǎn)矩和功率便是電動機(jī)的允許輸出轉(zhuǎn)矩和功率。所謂電動機(jī)的充分利用，是指在一定的轉(zhuǎn)速下電動機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩和功率達(dá)到了它的允許輸出值，即電樞電流達(dá)到了額定值。三、調(diào)速方式與負(fù)載類型的配合1、電動機(jī)的允許輸出與充分利用的概念104ppt課件

以電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下都能得到充分利用為條件(Ia=IN)，可以把他勵直流電動機(jī)的調(diào)速分為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速兩種方式。電樞串電阻調(diào)速和降壓調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，而弱磁調(diào)速屬于恒功率調(diào)速方式。

2、恒轉(zhuǎn)矩與恒功率調(diào)速方式（1）功率與轉(zhuǎn)矩105ppt課件

可見，串阻調(diào)速時，從高速到低速時，容許輸出轉(zhuǎn)矩是常數(shù)，稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，而容許輸出的功率則正比于轉(zhuǎn)速。（2）串電阻調(diào)速時的允許輸出串電阻調(diào)速時，Φ=ΦN保持不變，若在調(diào)速過程中充分利用電機(jī)，即調(diào)速前后保持Ia=IN

，則不同轉(zhuǎn)速下，電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩和功率的大小表示為：106ppt課件

可見，調(diào)壓調(diào)速時，從高速到低速時，容許輸出轉(zhuǎn)矩是常數(shù)，稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，而容許輸出的功率則正比于轉(zhuǎn)速。與串電阻調(diào)速相同。（3）降低電壓調(diào)速時的允許輸出降低電壓時，Φ=ΦN保持不變，若在調(diào)速過程中充分利用電機(jī)，即調(diào)速前后保持Ia=IN

，則不同轉(zhuǎn)速下，電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩和功率的大小表示為：107ppt課件

可見，弱磁調(diào)速時，從高速到低速時，容許輸出功率轉(zhuǎn)矩是常數(shù)，稱為恒功率調(diào)速，而容許輸出的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比。（4）弱磁調(diào)速時的允許輸出磁通減弱時，Φ是變化的，若在調(diào)速過程中充分利用電機(jī)，即調(diào)速前后保持Ia=IN

，則不同轉(zhuǎn)速下，電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩和功率的大小表示為：108ppt課件他勵直流電動機(jī)調(diào)速時的允許輸出

109ppt課件

此時負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL和電動機(jī)的允許輸出轉(zhuǎn)矩T均為常數(shù)，因此，只要選擇電動機(jī)的允許輸出轉(zhuǎn)矩T(也就是額定轉(zhuǎn)矩TN)與負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL相等，則負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性與電動機(jī)的允許輸出轉(zhuǎn)矩特性就完全重合，這樣，在任何轉(zhuǎn)速下均有T=TL，Ia=IN。此時，電動機(jī)既滿足了負(fù)載的要求，又得到了充分利用。因此，恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載配恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式是一種理想的配合。我們稱這種配合為調(diào)速方式與負(fù)載類型匹配。3、調(diào)速方式與負(fù)載類型的配合（1）恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載與恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式的配合110ppt課件此時負(fù)載功率PL和電動機(jī)的允許輸出功率P均為常數(shù)，因此，只要選擇電動機(jī)的允許輸出功率(也就是額定功率PN)與負(fù)載功率PL相等，則負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性也與電動機(jī)的允許輸出轉(zhuǎn)矩特性完全重合，在任何轉(zhuǎn)速下，也均有P=PL，Ia=IN，與第一種情況相同，電動機(jī)既滿足了負(fù)載的要求，又得到了充分利用，這也是一種理想的配合。我們也稱這種配合為調(diào)速方式與負(fù)載類型匹配。（2）恒功率負(fù)載配恒功率調(diào)速方式的配合111ppt課件

恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，即負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=常數(shù)；恒功率調(diào)速方式，即電動機(jī)的允許輸出轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n成反比變化。顯然，此時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性TL=常數(shù)，與電動機(jī)的允許輸出轉(zhuǎn)矩特性T∝1/n不可能重合。為了滿足負(fù)載轉(zhuǎn)矩的需要，只能使電動機(jī)允許輸出轉(zhuǎn)矩的最小值(此時轉(zhuǎn)速最高)等于恒定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。（3）恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載配恒功率調(diào)速方式的配合可見，恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載配恒功率調(diào)速方式時，只有在最高轉(zhuǎn)速這一點(diǎn)上才有T=TL，P=PL，Ia=IN，電動機(jī)才被充分利用。而在低于最高轉(zhuǎn)速時，均出現(xiàn)TL<T，PL<P，Ia<IN，即電動機(jī)的實(shí)際輸出小于允許輸出，電動機(jī)沒有充分利用?？梢宰C明，在最低轉(zhuǎn)速時，電動機(jī)的實(shí)際輸出功率(負(fù)載功率)只是電動機(jī)額定功率的1/D。112ppt課件

因?yàn)樨?fù)載所需要的最大功率應(yīng)作為選擇電動機(jī)額定功率的依據(jù)，所以電動機(jī)的額定功率

顯然，這種配合是不好的，它將造成電動機(jī)容量的浪費(fèi)。我們稱這種配合為調(diào)速方式與負(fù)載類型不匹配。

113ppt課件可見，恒功率負(fù)載配恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式時，只有在最低轉(zhuǎn)速時才有T=TL，P=PL，Ia=IN，電動機(jī)才被充分利用。而在高于最低轉(zhuǎn)速時，均出現(xiàn)TL<T，PL<P，Ia<IN，即電動機(jī)不能被充分利用。可以證明，這種配合時，電動機(jī)的實(shí)際輸出功率(恒定的負(fù)載功率)只是電動機(jī)額定功率的1/D。（4）恒功率負(fù)載配恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式的配合恒功率負(fù)載，其轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比變化，恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式時，電動機(jī)的允許輸出轉(zhuǎn)矩為常數(shù)。顯然，此時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性與電動機(jī)的允許輸出轉(zhuǎn)矩特性T=常數(shù)，也是不能重合的。為了滿足負(fù)載的需要，要使恒定的允許輸出轉(zhuǎn)矩T等于變化的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的最大值(此時轉(zhuǎn)速最低)。114ppt課件恒功率負(fù)載的功率PL=常數(shù)，而恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式(電樞串電阻調(diào)速和降壓調(diào)速)是在nN以下調(diào)速，所以nN=nmax，而電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩必須滿足最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩的要求，即TN=TLmax，于是電動機(jī)的額定功率為顯然，這種配合也是不好的，它將造成電動機(jī)容量的浪費(fèi)。我們也稱這種配合為調(diào)速方式與負(fù)載類型不匹配。

115ppt課件根據(jù)以上四種情況分析可得，調(diào)速方式與負(fù)載類型的適當(dāng)配合是：

電樞串電阻調(diào)速和降壓調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。

弱磁調(diào)速屬于恒功率調(diào)速方式，適用于恒功率負(fù)載。116ppt課件四、他勵直流電動機(jī)的四象限運(yùn)行電動：1，3制動：2，4正向：1，2反向：3，4穩(wěn)態(tài)：暫態(tài)：117ppt課件Eg:一小車在A-B兩點(diǎn)間往復(fù)運(yùn)動,電機(jī)參數(shù)為:PN=12KW,UN=220V,IN=62A,nN=1340r/min,GD2=16.3Nm2,Ra=0.256歐,其運(yùn)行規(guī)律如下(1-4階段負(fù)載為額定負(fù)載,5-7階段負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.8額定負(fù)載),:1.小車采用串電阻起動,起動的最大轉(zhuǎn)矩為2TN,起動的切換轉(zhuǎn)矩為1.2TN左右,求各對應(yīng)機(jī)械特性方程和動態(tài)特性方程,計算各段起動電阻的大小,求解起動時間.2.小車處于額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行,繪制此時機(jī)械特性曲線.3.小車處于弱磁升速運(yùn)行Φ=0.9ΦN,繪制此時機(jī)械特性曲線以及機(jī)械特性方程.118ppt課件§8-5他勵直流電動機(jī)過渡過程的能量損耗一、空載時損耗的一般表達(dá)式只考慮銅耗。設(shè)他勵直流電動機(jī)過渡過程中電樞回路所產(chǎn)生的損耗為ΔA，它與損耗功率Δp=Ia2R的關(guān)系為：空載時，TZ=0，119ppt課件與電網(wǎng)能量傳遞：與軸的能量傳遞：二、空載時各種過渡過程的能量損耗1、空載起動空載起動時：120ppt課件2、空載能耗制動空載能耗制動時：121ppt課件3、空載反接制動空載反接制動時：122ppt課件4、空載反轉(zhuǎn)空載反轉(zhuǎn)時：123ppt課件（1）減小拖動系統(tǒng)中的能量存儲（2）合理選擇起制動方式三、減小過渡過程的能量損耗方法124ppt課件一、串勵直流電動機(jī)的電力拖動

1.串勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性串勵式直流電動機(jī)的電路連接如圖6-25a所示。其連接特點(diǎn)是電樞電流等于勵磁電流，也等于總電流，即Ia=If=I，U=Ua+U

f+IR，若電動機(jī)在磁通未飽和狀態(tài)，每極磁通應(yīng)與電路電流成線性正比，即

當(dāng)電動機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行時，電樞電流是變化的，這將引起串勵電動機(jī)磁通的變化，此時串勵電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為式中Ces——串勵電動機(jī)電勢系數(shù)，且C