第2章 直流電動機的電力拖動

1、第第2章章 直流電動機的電力拖動直流電動機的電力拖動一、直流電動機的機械特性一、直流電動機的機械特性 二、直流電動機的啟動與制動二、直流電動機的啟動與制動三、直流電動機的調(diào)速三、直流電動機的調(diào)速直流電動機運行的4個基本問題啟動、反轉(zhuǎn)、制動、調(diào)速啟動、反轉(zhuǎn)、制動、調(diào)速 2.1 電力拖動系統(tǒng)的運動方程式電力拖動系統(tǒng)的運動方程式 研究運動方程式的目的研究運動方程式的目的用以分析電動機特性與外部負責之間的關系用以分析電動機特性與外部負責之間的關系拖動系統(tǒng)的類型：拖動系統(tǒng)的類型：單軸拖動系統(tǒng)多軸拖動系統(tǒng)單軸拖動系統(tǒng)多軸拖動系統(tǒng)單軸拖動系統(tǒng)牛頓第二定律：直線運動時旋轉(zhuǎn)運動時J拖動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣性JmaFFL

2、mFFLtvddJTTLemt ddg42GDGD2轉(zhuǎn)動物體的飛輪矩（轉(zhuǎn)動物體的飛輪矩（Nm2）它是電動機飛輪矩和生產(chǎn)機械飛輪矩之和，它是電動機飛輪矩和生產(chǎn)機械飛輪矩之和，可在相應的產(chǎn)品目錄中查到可在相應的產(chǎn)品目錄中查到 602 nLemTTtnGDdd3752運動方程式中正、負號的規(guī)定 先選定順時針或逆時針中的某一個方向為規(guī)先選定順時針或逆時針中的某一個方向為規(guī)定定正方向正方向轉(zhuǎn)速的方向與規(guī)定正方向相同時為正，相反轉(zhuǎn)速的方向與規(guī)定正方向相同時為正，相反時為負時為負 電磁轉(zhuǎn)矩的方向與規(guī)定正方向相同時為正，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與規(guī)定正方向相同時為正，相反時為負。相反時為負。負載轉(zhuǎn)矩與規(guī)定正方向相反時為

3、正，相同時負載轉(zhuǎn)矩與規(guī)定正方向相反時為正，相同時為負為負 拖動系統(tǒng)的運動狀態(tài) 1.Tem=TL 時 恒速2.TemTL 時 加速3.TemTL2. 限制啟動電流。限制啟動電流。3. 啟動設備操作方便，啟動時間短，運行可啟動設備操作方便，啟動時間短，運行可靠，成本低廉?？?，成本低廉。一. 直接啟動 eCaaNRIUn通電順序：先合Q1建立磁場，然后合Q2全壓啟動 。啟動時n=0 則STaUIRststITTC直接啟動的不良后果1.啟動電流很大。啟動電流很大。2.出現(xiàn)強烈的換向火花，造成換向困難出現(xiàn)強烈的換向火花，造成換向困難 。3.引起電網(wǎng)電壓的下降引起電網(wǎng)電壓的下降 。4.啟動轉(zhuǎn)矩很大，造成機

4、械沖擊。啟動轉(zhuǎn)矩很大，造成機械沖擊。 二. 電樞回路串電阻啟動 STaUIR321RRRRUIaNst啟動過程如上圖啟動過程如上圖例題例題 一臺他勵直流電動機的額定功率一臺他勵直流電動機的額定功率PN55kW，額定電壓額定電壓UN220V，額定電流，額定電流IN287A，額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN1500 rmin，電樞回路總電，電樞回路總電阻阻Ra0.0302，電動機拖動額定恒轉(zhuǎn)矩負，電動機拖動額定恒轉(zhuǎn)矩負載。若采用電樞回路串電阻起動，要求將起載。若采用電樞回路串電阻起動，要求將起動電流限制在動電流限制在1.8IN以內(nèi)、求應串入的電阻值以內(nèi)、求應串入的電阻值和起動轉(zhuǎn)矩。和起動轉(zhuǎn)矩。解解 應串入的電

5、阻值應串入的電阻值起動轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩)(396. 00302. 02878 . 12208 . 1aNNRIUR14089. 015000302. 0287220NaNNNenRIUC9.551.8stTNseNNTCICI )(6952878 . 114089. 055. 9mN 三、降低電樞電壓啟動 降壓方式：降壓方式：1.發(fā)電機發(fā)電機電動機電動機2.可按硅變頻調(diào)速可按硅變頻調(diào)速STaUIR降壓啟動時的變化過程降壓啟動時的變化過程要求：啟動瞬間電流不應超過要求：啟動瞬間電流不應超過1.52IN ，在，在調(diào)節(jié)電源電壓時，不能升得太快，否則會引調(diào)節(jié)電源電壓時，不能升得太快，否則會引起過大的沖擊。

6、起過大的沖擊。 優(yōu)點：優(yōu)點：1. 能量損耗小能量損耗小 。 2.啟動平穩(wěn)，便于實現(xiàn)自動化啟動平穩(wěn)，便于實現(xiàn)自動化 缺點：需要一套可調(diào)節(jié)的直流電源，初期投缺點：需要一套可調(diào)節(jié)的直流電源，初期投 資大。資大。 他勵直流電動機的反轉(zhuǎn) 方法：方法：1 .改變勵磁電流方向改變勵磁電流方向好處：電流小，所需控制電器容量小，費用低好處：電流小，所需控制電器容量小，費用低壞處：反向過程緩慢壞處：反向過程緩慢 ，產(chǎn)生很大的自感電動勢，產(chǎn)生很大的自感電動勢， 2 .改變電樞電壓極性改變電樞電壓極性好處：反應快，不產(chǎn)生高反電動勢。好處：反應快，不產(chǎn)生高反電動勢。壞處：要求控制電器容量大，造成控制設備費用壞處：要求控

7、制電器容量大，造成控制設備費用高。出故障的可能性增大高。出故障的可能性增大 。2.5 他勵直流電動機的電氣制動制動方式：機械制動制動方式：機械制動 電氣制動電氣制動電氣制動電氣制動電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相反，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相反，阻礙電機負載的運轉(zhuǎn)。阻礙電機負載的運轉(zhuǎn)。包括包括 減速停車（制動過程）減速停車（制動過程） 和穩(wěn)定運行（制動運行）位能性負載和穩(wěn)定運行（制動運行）位能性負載電氣制動方法：能耗制動、電氣制動方法：能耗制動、反接制動反接制動 回饋制動?；仞佒苿印?一. 能耗制動1實現(xiàn)方法2制動原理HaaNaRREUIHaaRRE3能耗制動的機械特性二. 反接制動 1電樞電壓反向反接

8、制動（1）實現(xiàn)方法及制動原理）實現(xiàn)方法及制動原理FaaNaRREUIFaaNRREU2倒拉反轉(zhuǎn)反接制動（1）實現(xiàn)方法與制動原理問題：串入電阻值的大小對下放速度的影響？三. 回饋制動 1實現(xiàn)方法與原理電機拖動位能負載下放，當nU電動機處于發(fā)電狀態(tài)運行。向電網(wǎng)反送能量2. 回饋制動的機械特性 2.6 他勵直流電動機的調(diào)速一一. 調(diào)速性能的評價指標：調(diào)速性能的評價指標：1.調(diào)速范圍：調(diào)速范圍：電動機在額定負載下調(diào)速時，其最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比 車床D20100 軋鋼機D1.203 2靜差率：靜差率：在一條機械特性上額定負載時的轉(zhuǎn)速降落與該機械特性的理想空載轉(zhuǎn)速之比（轉(zhuǎn)差率） minmaxnnD 00

9、0nnnnn3調(diào)速的平滑性是指相鄰兩級轉(zhuǎn)速的接近程度 平滑系數(shù)表示有級調(diào)速 無級調(diào)速4調(diào)速的經(jīng)濟性所需的設備投資 能量損耗 1iinn二. 調(diào)速方法 1. 電樞串電阻調(diào)速電樞串電阻調(diào)速 eC)(paaaRRIUn2. 改變電樞電源電壓調(diào)速（降壓調(diào)速）改變電樞電源電壓調(diào)速（降壓調(diào)速） eC)(paaaRRIUn3. 弱磁調(diào)速弱磁調(diào)速其它參數(shù)保持額定值不變，其它參數(shù)保持額定值不變，在負載轉(zhuǎn)矩較小時，減小在負載轉(zhuǎn)矩較小時，減小勵磁電流。勵磁電流。問題：為什么不采用增加勵磁方法調(diào)速問題：為什么不采用增加勵磁方法調(diào)速?eC)(paaaRRIUn三種調(diào)速方式的比較1. 串電阻調(diào)速：調(diào)速范圍較小，平滑性差，低速轉(zhuǎn)差率大，耗能，2. 降壓調(diào)速：調(diào)速范圍寬，可實現(xiàn)無級調(diào)速，轉(zhuǎn)差率小，穩(wěn)定性好。3. 弱磁調(diào)速：能量消耗少，可實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍?。ㄖ荒芟蛏险{(diào)，只適用于輕載拖動系統(tǒng)）2.7 串勵直流電動機的電力拖動（自學）( 阿而法阿而法) ( 貝塔貝塔) (伽馬）伽馬） （德爾塔）（德爾塔） （艾普西龍）（艾普西龍） （截塔）（截塔） （艾塔）（艾塔） （西塔