《電機技術》3.3.2 直流電機的調速任務手冊

直流電機的調速【任務要求】知識點技能點了解直流電機的調速指標掌握直流電機的常用電氣調速方法分析直流電機的調速指標直流電機常用電氣調速方法的分析與應用重點難點直流電機的電氣調速方法調速特性曲線的分析【任務清單】任務1：調速指標為了提高生產效率或滿足生產工藝要求，許多生產機械在工作過程中都需要調速，例如在車床切削工件時，精加工用高速，粗加工用低速；軋鋼機在軋制不同品種和不同厚度的鋼材時，也必須有不同的加工速度。電動機調速可采用機械調速和電氣調速，或二者配合調速。通過改變傳動機構速度比進行調速的方法稱為機械調速；通過改變電氣參數進行調速的方法稱為電氣調速。1、技術指標1）調速范圍:2）靜差率（穩(wěn)定性）:δ%越小，相對穩(wěn)定性越好；δ%與機械特性硬度和n0有關。3）調速的平滑性相鄰兩級轉速之比，為平滑系數：越接近1，平滑性越好，當時，稱為無級調速。調速不連續(xù)時，稱為有級調速。2、經濟指標主要指調速設備的投資、調速過程的能量損耗及維修費用等。任務2：電氣調速方法電氣調速方法：通過改變電動機參數進行調速的方法稱為電氣調速，改變電動機參數就是人為改變電動機的機械特性，從而使負載工作點發(fā)生變化，轉速隨之而改變。根據他勵直流電動機的轉速公式，電氣調速的方法主要有三種：1.調壓調速1.調壓調速2.電樞串電阻調速3.調磁調速任務3：電樞回路串電阻調速工作條件：保持勵磁磁通Φ=ΦN，保持電壓U=UN調節(jié)過程：增加電阻RaRan，n0不變調節(jié)特性：轉速下降，機械特性曲線斜率變大，特性變軟優(yōu)點：電樞串電阻調速設備簡單，操作方便。缺點：1、由于電阻只能分段調節(jié)，所以調速的平滑性差；2、低速時特性曲線斜率大，靜差率大，所以轉速的相對穩(wěn)定性差3、輕載時調速范圍小，額定負載時調速范圍一般為D≦2；4、損耗大，效率低，不經濟。對恒轉矩負載，調速前、后因磁通不變而使電磁轉矩和電樞電流不變，輸入功率不變，輸出功率卻隨轉速的下降而下降，減少的部分被串聯(lián)電阻消耗了。任務4：降低電源電壓調速工作條件：保持勵磁Φ=ΦN，保持電阻R=Ra調節(jié)過程：減小磁通ΦNΦn，n0調節(jié)特性：轉速上升，機械特性曲線變軟優(yōu)點1、電源電壓能夠平滑調節(jié)，可實現無級調速。2、調速前后的機械特性斜率不變，硬度較高，負載變化時穩(wěn)定性好。3、無論輕載還是負載，調速范圍相同，一般可達D=2.5?12。4、電能損耗較小。缺點：需要一套電壓可連續(xù)調節(jié)的直流電源。任務5：減弱磁通調速工作條件：保持勵磁Φ=ΦN，保持電阻R=Ra調節(jié)過程：改變電壓UNUn，n0調節(jié)特性：轉速下降，機械特性曲線平行下移優(yōu)點：控制方便，能量損耗小，設備簡單，調速平滑性好。弱磁升速后電樞電流增大，電動機的輸入功率增大，但由于轉速升高，輸出功率也增大，電動機的效率基本不變，經濟性是比較好。缺點：1、機械特性的斜率變大，特性變軟；2、轉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D≤2；為了擴大調速范圍，通常把降壓和弱磁兩種調速方法結合起來，在額定轉速以上，采用弱磁調速，在額定轉速以下采用降壓調速。任務6：三種調速方法的比較改變電阻調速：設備簡單，調速方便，但技術指標和經濟性能較差，工作效率低，只能實現有級調速，目前在大功率直流電機的啟動等方面有所應用。調節(jié)電樞電壓調速：調速平滑，調速范圍大，經濟性能好，但投資大，還可能出現諧波公害。減弱磁通調速：控制方便，平滑性較好，設備容量小，消耗功率小。雖然可以平滑調速，但調速范圍不大，往往只是配合調壓方案，在基速（電機額定轉速）以上做小范圍的升速?，F代直流調速系統(tǒng)主要以調壓調速為主?！救蝿胀卣埂空堈J真思考并回答下列問題1、電動機的TM是驅動性質的轉矩，TM增大時，n反而下降，這是什么原因？2.一臺他勵直流發(fā)電機和一臺并勵直流發(fā)電機，如果其他條件不變，將轉速提高5%，問空載電壓哪一臺提得更高？為什么？3、某串勵電動機，PN=14.7KW，UN=220V，IN=78.5A，nN=585r/min，Ra=0.26Ω（包括電刷接觸電阻）。欲在負載轉矩不變條件下把轉速降到350,需串入多大電阻？4、他勵直流電動機額定數據：PN＝5.6kW，UN＝220V，IN＝30A，nN＝1000r/min,電樞回路總電阻Ra＝0.4Ω,TZ=0.8TN.試求：（1）如果電樞回路中串入電阻Ra＝0.8Ω,求穩(wěn)定后的轉速和電流；（2）采用降壓調速使轉速降為500r/min，端電壓應降為多少？穩(wěn)定后電流為多少？（3）如將磁通減少15％，穩(wěn)定后的轉速與電流；（4）如果端電壓與磁通都降低10％，求穩(wěn)定后的轉速與電流。5、他勵直流電動機的額定數據與題4相同，該機采用調壓調速，試問：（1）若該機帶動TZ＝TN的恒轉矩負載，