第四章 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行

1、第四章第四章 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行4.1 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)4.2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速4.3 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)和制動(dòng)運(yùn)行回憶他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性機(jī)械特性方程式機(jī)械特性方程式 固有與人為機(jī)械特性固有與人為機(jī)械特性機(jī)械特性的繪制機(jī)械特性的繪制電力拖動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件電力拖動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件實(shí)例實(shí)例 機(jī)械特性是指電動(dòng)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(dòng)機(jī)機(jī)械性能的主要表現(xiàn)； 電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)時(shí)T=TdT0；lT：電磁轉(zhuǎn)矩；Td：電動(dòng)機(jī)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩；T0：電動(dòng)機(jī)空載轉(zhuǎn)矩。 在運(yùn)動(dòng)方程式T-Tz=

2、JdW/dt中l(wèi)若T為電磁轉(zhuǎn)矩，則Tz為負(fù)載轉(zhuǎn)矩與空載轉(zhuǎn)矩之和；l若定義Tz為負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則T為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩，相當(dāng)于T=TdT0中的Td。機(jī)械特性方程式機(jī)械特性方程式 直流電動(dòng)機(jī)的幾個(gè)基本方程式aTICTnCEeaRIEUaaeaCRIUn 電磁轉(zhuǎn)矩： 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)： 電樞回路電動(dòng)勢(shì)平衡方程式： 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速特性：eTCC55. 9 由此可得機(jī)械特性方程式： R：電樞回路總電阻，包括電樞電阻Ra和電樞串勵(lì)電阻RW；Ce：電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)常數(shù)，Ce=pN/(60a)；CT：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩常數(shù)， CT=pN/(2pa)TCCRCUnTee2Tnn0或 理想空載轉(zhuǎn)速eCUn 0 實(shí)際空載轉(zhuǎn)速0200TCCRnnTe電

3、動(dòng)機(jī)帶負(fù)載后的轉(zhuǎn)速降TTCCRnTe2%100%0NNNnnnn額定轉(zhuǎn)速變化率 ：機(jī)械特性斜率，國(guó)產(chǎn)Z系列他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的nN%一般為10%18%，大容量電動(dòng)機(jī)為3%8%。2eTRC C 電樞反應(yīng)對(duì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的影響電樞反應(yīng)對(duì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的影響 當(dāng)電樞電流較大時(shí)，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(shí)呈上翹現(xiàn)象。電樞反應(yīng)對(duì)機(jī)械特性的影響 減少電樞反應(yīng)對(duì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的影響減少電樞反應(yīng)對(duì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的影響 在主磁極上加一個(gè)匝數(shù)很少的串勵(lì)繞組，其磁動(dòng)勢(shì)可以減少電樞反映的去磁作用； 實(shí)質(zhì)上變?yōu)閺?fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)； 由于串勵(lì)磁動(dòng)勢(shì)較弱，其機(jī)械特性與沒(méi)有電樞反應(yīng)時(shí)的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)相同，因

4、此仍視為他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。 當(dāng)他勵(lì)電動(dòng)機(jī)電壓及磁通均為額定值時(shí)，電樞沒(méi)有串聯(lián)電阻時(shí)的機(jī)械特性稱(chēng)為固有機(jī)械特性。固有機(jī)械特性與人為機(jī)械特性固有機(jī)械特性與人為機(jī)械特性 電樞串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性電樞串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性TCCRRCUneae2NTNN固有機(jī)械特性電樞串聯(lián)電阻時(shí)的人為機(jī)械特性 改變電樞電壓時(shí)的人為機(jī)械特性改變電樞電壓時(shí)的人為機(jī)械特性TCCRCUneae2NTN固有機(jī)械特性電壓不同時(shí)的人為機(jī)械特性UNU1U221N 減弱電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁時(shí)的人為機(jī)械特性減弱電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁時(shí)的人為機(jī)械特性TCCRCUneae2TN21N 減弱電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁時(shí)的人為機(jī)械特性減弱電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁時(shí)的人為機(jī)械特性aeaeICRCU

5、nN機(jī)械特性的繪制機(jī)械特性的繪制 由電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性方程式可知，計(jì)算或繪制機(jī)械特性，必須知道Ce與CT等參數(shù)，而這些參數(shù)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)p、a、N等有關(guān)，但這些參數(shù)不易得到； 設(shè)計(jì)時(shí)，一般根據(jù)電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)、產(chǎn)品目錄或?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算或繪制機(jī)械特性； 對(duì)計(jì)算有用的數(shù)據(jù)通常有：PN、UN、IN和nN。 固有機(jī)械特性是一條直線，只要求出線上兩個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，就可繪出這條直線。一般選擇理想空載及額定運(yùn)行兩點(diǎn)較為方便； 理想空載點(diǎn)NN0eCUnNNNNNNnRIUnECae其中 UN、IN和nN為已知，Ra可實(shí)測(cè)，或通過(guò)下式估算。2NNNN3221IPIURa 額定工作點(diǎn)NNTNICTNN55.9eTCC 人為

6、機(jī)械特性的繪制人為機(jī)械特性的繪制 各種人為機(jī)械特性的計(jì)算較為簡(jiǎn)單，只要把相應(yīng)的參數(shù)值代入相應(yīng)的人為機(jī)械特性方程式即可；TCCRRCUneae2NTNN 電樞串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性 改變電樞電壓時(shí)的人為機(jī)械特性TCCRCUneae2NTN 減弱電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁時(shí)的人為機(jī)械特性TCCRCUneae2TN例題例題 一臺(tái)Z2型他勵(lì)直流電動(dòng)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。解：解：174. 011622000116220323222NNNNIPIURaV/rpm133.0NNNNnRIUCae理想空載點(diǎn)，T0rpm1650NN0eCU

7、nn額定工作點(diǎn)，mN3 .14755. 9NNNICTTe他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性負(fù)載特性負(fù)載特性電力拖動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件電力拖動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件 主要研究：生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性與電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性這兩種特性的配合問(wèn)題。 在電力拖動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程式中，當(dāng)轉(zhuǎn)矩T 與Tz 方向相反，大小相等而相互平衡時(shí)，轉(zhuǎn)速為某一穩(wěn)定值，拖動(dòng)系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)，或稱(chēng)靜態(tài)。 電力拖動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件電力拖動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件 穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件是：兩種特性有交點(diǎn)。 穩(wěn)定運(yùn)行的充分條件是：如果電力拖動(dòng)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(dòng)、負(fù)載轉(zhuǎn)矩的微小變化等），使原來(lái)兩種特性的平衡變成不平衡，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速便稍有變化，這

8、時(shí)，當(dāng)干擾消除后，拖動(dòng)系統(tǒng)必須有能力使轉(zhuǎn)速恢復(fù)到原來(lái)交點(diǎn)處的數(shù)值。 電力拖動(dòng)系統(tǒng)如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。 穩(wěn)定運(yùn)行系統(tǒng)分析穩(wěn)定運(yùn)行系統(tǒng)分析 主要分析：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一恒定負(fù)載時(shí)，且不考慮電樞反應(yīng)，當(dāng)電樞電壓發(fā)生變化時(shí)，工作點(diǎn)得變化如下圖所示。TCCRCUnTee2A12+n-nTn0 不穩(wěn)定運(yùn)行系統(tǒng)分析不穩(wěn)定運(yùn)行系統(tǒng)分析 主要分析：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一恒定負(fù)載時(shí)，考慮電樞反應(yīng)，且負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性與電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性相交在特性上翹段，當(dāng)電機(jī)速度稍微變化時(shí)。B12+n-nTn0n0例4-1：設(shè)某他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) ， 時(shí), 。 如果U150V，計(jì)算： a. 起動(dòng)電流；

9、 b. 電動(dòng)機(jī)在1000r/min和1460r/min時(shí)的反電動(dòng)勢(shì)； c在1000r/min和1460r/min時(shí)的電樞電流。W1aRmin/500rn VE50a 解：a. 起動(dòng)瞬間電樞是靜止的，反電動(dòng)勢(shì)為0V，起動(dòng)電流僅受 限制ARUa1501/150/Iab. 因勵(lì)磁不變，反電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)速成正比， min/500rn VE50a由時(shí)可得Wbmin/ 1 . 050050Ce或rVnEamin/1000rn 時(shí)VnE10010001 . 0Ceamin/1460rn 時(shí)VnCEe14614601 . 0aaR c. 在1000r/min時(shí)， AREUIaa501/ )100150(/ )(a

10、在1460r/min時(shí)， AREUIaa41/ )146150(/ )(a例例4-2 他勵(lì)DCM（4_7） 試計(jì)算其機(jī)械特性。min/ r1500n,A5 .15I ,V220U,kW8 . 2PNNNN解： 即要求 ， 所以需先求出Ce。 N0T,neN0CUn 又 ，還需先得到 ： NNaNenIRUCaR的估算：額定工況下電樞銅耗約為總損耗的5075%。 aRNNNa2aIU)1)(75. 05 . 0(RINNNNIUP本例取50%計(jì)算，得： W1.3I)U-0.5(1RNNNamin/ r /V 133. 0nIRUCNNaNemin/ r1650CUneN0mN8 .19IC55.

11、 9ICTNeNTN 求得的是額定電磁轉(zhuǎn)矩。 求得的是額定軸上輸出轉(zhuǎn)矩。與上結(jié)果相差。NTNICT NNNnP9550T 例4-3 對(duì)例4-2，若電樞反應(yīng)使 時(shí)， ; 時(shí)， 時(shí)， 求此時(shí)的機(jī)械特性。NTT N0.95NT9 . 0T N0.98NT1 . 1T N0.90解： aNaNaTNIIIKTT，對(duì)應(yīng)不計(jì)電樞反應(yīng)時(shí)95. 0IK95. 0IKKTITTaNNTaNNTTNaN時(shí)，考慮電樞反應(yīng)min/ r 1572133. 095. 095. 06 .153 . 12200.95K95. 0IR-UKIR-UnNeaNaeaaNT9 . 0T 98. 0I9 . 0K98. 0IK9 .

12、 0KT9 . 0IaNNTaNNTTNamin/ r 1545133. 098. 098. 09 . 06 .153 . 12200.98K98. 0I9 . 0R-UKIR-UnNeaNaeaaNT1 . 1T 90. 0I 1 . 1K90. 0IK1 . 1KT1 . 1IaNNTaNNTTNamin/ r 1631133. 090. 090. 01 . 16 .153 . 12200.90K90. 0I 1 . 1R-UKIR-UnNeaNaeaa4.1 4.1 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法 起動(dòng)時(shí)n0， 如直接加額定電壓起

13、動(dòng)，電流啟動(dòng)電流 。 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 必須限制起動(dòng)電流 。aaaREUI 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，必須保證先有磁場(chǎng)（即先通勵(lì)磁電流），而后加電樞電壓。 不考慮電樞電感對(duì)電樞電流的影響，電樞電流Ia為0aE NSNaUIIRSeNSNTKITaaeaaaIRnKIREU 將使電機(jī)繞組、電刷和換向器燒壞。 切記：工業(yè)直流電動(dòng)機(jī)不能加全電壓直接起動(dòng)。 通常限制啟動(dòng)電流的啟動(dòng)方法有：降壓起動(dòng)和電樞回路串電阻起動(dòng)。 電樞回路串入電阻電樞回路串入電阻，啟動(dòng)電流為，啟動(dòng)電流為 負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL已知已知 目標(biāo)：目標(biāo)：保證電磁轉(zhuǎn)矩持續(xù)較大及電流持續(xù)較??； 電樞回路串電阻起動(dòng)電樞回路串電阻起動(dòng)：一般采用多級(jí)電阻分級(jí)起

14、動(dòng)，起動(dòng)過(guò)程中起動(dòng)電阻逐步切除。 如圖4.1所示4.1.1 電樞回路串電阻啟動(dòng)NSaUIRRUaEaRaIaK1K2K3R1R2圖4.1電樞回路串電阻啟動(dòng)4.1.2 降電壓?jiǎn)?dòng) 降低電源電壓U，啟動(dòng)電流為SaUIR 負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL已知，根據(jù)啟動(dòng)條件要求，可以確定U的大??； 逐漸升高電壓U，直至最后升高到額定電壓aSRUI AA為穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)為穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)例4-4 以4-2為例的他勵(lì)DCM參數(shù)為例：min/r/V133. 0Cmin,/r1500n,A6 .15I ,3 . 1R,V220UUeNNaNW不限流時(shí) 2201701.3saNIIAI電機(jī)帶額定負(fù)載，要求將起動(dòng)電流限制在2倍額定電流范圍內(nèi)

15、若采用電阻限流，求應(yīng)串接的附加電阻； 若此電阻起動(dòng)完成后不切除，求穩(wěn)定后的轉(zhuǎn)速。 若采用降壓限流，求起動(dòng)時(shí)的電樞電壓； 若此起動(dòng)電壓保持不變，求穩(wěn)定后的轉(zhuǎn)速 解： 2201.35.82 15.6caSURRIWn穩(wěn)定時(shí)， NaNLIITTT，min/r 821133. 05.8)15.6(1.3-220C)RR(IUnecaN1.3 2 15.640.6SaSUR IV min/r 153133. 01.315.6-40.6CRIUneaN為使n能到達(dá)額定轉(zhuǎn)速，應(yīng)使 Rc隨n升高逐步切除，直到 或U隨n升高逐步增大，直到NUU 0CR 4.2 4.2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直

16、流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式：直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式： eaaCRRIUn)( 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法：直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法：（1）電樞串電阻調(diào)速；）電樞串電阻調(diào)速；（2）降低電源電壓調(diào)速；）降低電源電壓調(diào)速；（3）弱磁調(diào)速。）弱磁調(diào)速。改變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比改變工作機(jī)構(gòu)的速度，稱(chēng)為改變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比改變工作機(jī)構(gòu)的速度，稱(chēng)為機(jī)械調(diào)速機(jī)械調(diào)速。人為改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù)（如電壓、勵(lì)磁電流或電樞回路電阻），人為改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù)（如電壓、勵(lì)磁電流或電樞回路電阻），使同一負(fù)載得到不同轉(zhuǎn)速，稱(chēng)為使同一負(fù)載得到不同轉(zhuǎn)速，稱(chēng)為電氣調(diào)速電氣調(diào)速。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不僅要能調(diào)節(jié)，而且要電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，對(duì)電動(dòng)機(jī)的

17、轉(zhuǎn)速不僅要能調(diào)節(jié)，而且要求調(diào)節(jié)的范圍寬廣、過(guò)程平滑、調(diào)節(jié)的方法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。求調(diào)節(jié)的范圍寬廣、過(guò)程平滑、調(diào)節(jié)的方法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。4.2.1 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法1.電樞串電阻調(diào)速電樞串電阻調(diào)速電磁轉(zhuǎn)矩：電磁轉(zhuǎn)矩：aNtICT 電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行在不同的電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行在不同的轉(zhuǎn)速上，電樞電流的大小變化嗎？轉(zhuǎn)速上，電樞電流的大小變化嗎？穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)有：穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)有：LTT 電樞電流：電樞電流：NtaCTI NtLCT TL=常數(shù)時(shí)，常數(shù)時(shí)，Ia=常數(shù)常數(shù)保持保持U=UN，= =N不變不變例4-5：例4-2中，他勵(lì)DCM在額定工況運(yùn)行時(shí)，在電樞回路串入 ，求串入

18、時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、n穩(wěn)定后的轉(zhuǎn)速。W7 . 2RC解：因串入電阻瞬間，轉(zhuǎn)速不能突變，反電勢(shì)仍是額定值：V5 .1991500133. 0nCENea故此時(shí)有： A125. 57 . 23 . 15 .199220RREUICaaamN5 . 6125. 5133. 055. 9ICTaT19.8LNTTN m（電機(jī)加速。 例：以例4-2為例在額定狀態(tài)時(shí)將磁通降低10， 分析弱磁后的機(jī)械特性，轉(zhuǎn)速特性和調(diào)速過(guò)程。穩(wěn)定后轉(zhuǎn)矩不變 A3 .179 . 06 .159 . 0IIIKIK9 . 0IKTTNaNNTaNTaTNmin/ r1650133. 09 . 03 .173 . 1220K9 .

19、0IRUKIRUnNeaaNeaa4 4、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 弱磁調(diào)速弱磁調(diào)速弱磁調(diào)速時(shí)，機(jī)械特性方程式是TCCRCUnTeae24 4、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 弱磁調(diào)速弱磁調(diào)速弱磁調(diào)速的調(diào)速過(guò)程aEaI)(TIaTaEnRnCCUCTTeT2)(2nnTTz1nn 不突變注意：)()(21點(diǎn)點(diǎn)bTaT但)()(21點(diǎn)點(diǎn)bIaIaa4 4、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 弱磁調(diào)速弱磁調(diào)速 弱磁調(diào)速時(shí)，對(duì)普通電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍最多弱磁調(diào)速時(shí)，對(duì)普通電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍最多D=2，對(duì)，對(duì)特殊設(shè)計(jì)的額定轉(zhuǎn)速較低的電動(dòng)機(jī)，特殊設(shè)計(jì)的額定轉(zhuǎn)速較低的電動(dòng)機(jī)，D

20、=34。由于。由于電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)nmax不可能太高，主要受電動(dòng)機(jī)機(jī)械強(qiáng)度及不可能太高，主要受電動(dòng)機(jī)機(jī)械強(qiáng)度及換向的限制。另外，電機(jī)體積及耗材增多，不經(jīng)濟(jì)。換向的限制。另外，電機(jī)體積及耗材增多，不經(jīng)濟(jì)。 弱磁調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是：在功率較小的勵(lì)磁電路中進(jìn)行弱磁調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是：在功率較小的勵(lì)磁電路中進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制方便，能量損耗小，調(diào)速的平滑性較高。調(diào)節(jié)，控制方便，能量損耗小，調(diào)速的平滑性較高。由于調(diào)速范圍不大，常和額定轉(zhuǎn)速以下的降壓調(diào)速由于調(diào)速范圍不大，常和額定轉(zhuǎn)速以下的降壓調(diào)速配合應(yīng)用，以擴(kuò)大調(diào)整范圍。配合應(yīng)用，以擴(kuò)大調(diào)整范圍。4 4、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 弱磁調(diào)速弱磁調(diào)速弱磁調(diào)速時(shí)過(guò)

21、渡過(guò)程弱磁調(diào)速時(shí)過(guò)渡過(guò)程4 4、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 例題例題 一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)如下：一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)如下：PN=29kW, UN=220V, IN=41.4A, Ra=0.4W W， nN=1500rpm1) 如果在電樞回路串入電阻，如果在電樞回路串入電阻，RW W=1.65W W，求電動(dòng)機(jī)串，求電動(dòng)機(jī)串接電阻后的轉(zhuǎn)速；接電阻后的轉(zhuǎn)速；2) 如果電動(dòng)機(jī)供電電源電壓下降為如果電動(dòng)機(jī)供電電源電壓下降為110V，求電樞電路，求電樞電路中無(wú)串接電阻時(shí)的轉(zhuǎn)速；中無(wú)串接電阻時(shí)的轉(zhuǎn)速；3) 若減弱勵(lì)磁時(shí)磁通減小若減弱勵(lì)磁時(shí)磁通減小10%，求電樞電路中無(wú)串接，求電樞電路

22、中無(wú)串接電阻時(shí)的轉(zhuǎn)速。電阻時(shí)的轉(zhuǎn)速。4 4、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 例題例題解：解：136. 010004 . 04 .41220NNNnRIUCaerpm994)(eNNWCRRIUna（1）（2）rpm687136. 04 . 04 .41110eNNCRIUna（3）aTNNTICICTAIINNa46/rpm16479 . 0136. 04 . 046220eNNCRIUna一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)如下：一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)如下：PN=29kW, UN=220V, IN=41.4A, Ra=0.4W W， nN=1500rpm1)如 果 在 電 樞 回 路 串

23、入 電 阻 ，如 果 在 電 樞 回 路 串 入 電 阻 ，RW W=1.65W W，求電動(dòng)機(jī)串接電阻，求電動(dòng)機(jī)串接電阻后的轉(zhuǎn)速；后的轉(zhuǎn)速；2)如果電動(dòng)機(jī)供電電源電壓下降為如果電動(dòng)機(jī)供電電源電壓下降為110V，求電樞電路中無(wú)串接電阻，求電樞電路中無(wú)串接電阻時(shí)的轉(zhuǎn)速；時(shí)的轉(zhuǎn)速；3)若減弱勵(lì)磁時(shí)磁通減小若減弱勵(lì)磁時(shí)磁通減小10%，求，求電樞電路中無(wú)串接電阻時(shí)的轉(zhuǎn)速。電樞電路中無(wú)串接電阻時(shí)的轉(zhuǎn)速。4 4、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 調(diào)速時(shí)的功率與轉(zhuǎn)矩調(diào)速時(shí)的功率與轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下容許輸出功率主要取決于電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下容許輸出功率主要取決于電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱，發(fā)熱又取決于電樞

24、電流；的發(fā)熱，發(fā)熱又取決于電樞電流； 在調(diào)速過(guò)程中，只要在不同轉(zhuǎn)速下電流不超過(guò)額定值在調(diào)速過(guò)程中，只要在不同轉(zhuǎn)速下電流不超過(guò)額定值，電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行，其發(fā)熱不會(huì)超過(guò)容許的限度；，電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行，其發(fā)熱不會(huì)超過(guò)容許的限度； 自冷式電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行在額定負(fù)載下，電自冷式電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行在額定負(fù)載下，電動(dòng)機(jī)溫升可能超出電動(dòng)機(jī)的額定溫升，電動(dòng)機(jī)在降壓動(dòng)機(jī)溫升可能超出電動(dòng)機(jī)的額定溫升，電動(dòng)機(jī)在降壓調(diào)速時(shí)可采用他冷方式。調(diào)速時(shí)可采用他冷方式。4 4、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 調(diào)速時(shí)的功率與轉(zhuǎn)矩調(diào)速時(shí)的功率與轉(zhuǎn)矩降壓調(diào)速時(shí)降壓調(diào)速時(shí)從高速到低速，容許輸出轉(zhuǎn)矩是常數(shù)，稱(chēng)為恒轉(zhuǎn)矩

25、調(diào)速?gòu)母咚俚降退?，容許輸出轉(zhuǎn)矩是常數(shù)，稱(chēng)為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。方式。而容許輸出功率則正比于轉(zhuǎn)速而容許輸出功率則正比于轉(zhuǎn)速常數(shù)NaTTICTnCnTPN19500/對(duì)于他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)矩與功率的關(guān)系為對(duì)于他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)矩與功率的關(guān)系為aTICT9550)602(10001000TnnTTP4 4、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 調(diào)速時(shí)的功率與轉(zhuǎn)矩調(diào)速時(shí)的功率與轉(zhuǎn)矩弱磁調(diào)速時(shí)弱磁調(diào)速時(shí) 弱磁調(diào)速時(shí)的容許輸出功率為常數(shù)，稱(chēng)為恒功弱磁調(diào)速時(shí)的容許輸出功率為常數(shù)，稱(chēng)為恒功率調(diào)速方式。率調(diào)速方式。nCInCCICTNTNT32常數(shù)95009500950033CnnCTnPnCnCRIUeaN

26、N24 4、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 調(diào)速時(shí)的功率與轉(zhuǎn)矩調(diào)速時(shí)的功率與轉(zhuǎn)矩調(diào)速時(shí)容許輸出功率與轉(zhuǎn)矩曲線調(diào)速時(shí)容許輸出功率與轉(zhuǎn)矩曲線圖中固有機(jī)械特性圖中固有機(jī)械特性1以上為弱磁調(diào)速，以下以上為弱磁調(diào)速，以下為串電阻或降壓調(diào)速。為串電阻或降壓調(diào)速。Bye!特點(diǎn)：特點(diǎn)： 基速向上調(diào)速；基速向上調(diào)速； 可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速； 損耗小，電動(dòng)機(jī)效率高。損耗小，電動(dòng)機(jī)效率高。通常與降低電源電壓調(diào)速配合使用，可以得到較寬的調(diào)速通常與降低電源電壓調(diào)速配合使用，可以得到較寬的調(diào)速范圍，能較好地滿足生產(chǎn)機(jī)械的要求。范圍，能較好地滿足生產(chǎn)機(jī)械的要求。額定轉(zhuǎn)速以下：串電阻或調(diào)壓調(diào)速；額定轉(zhuǎn)速

27、以下：串電阻或調(diào)壓調(diào)速；額定轉(zhuǎn)速以上：弱磁調(diào)速。額定轉(zhuǎn)速以上：弱磁調(diào)速。弱磁時(shí)，因勵(lì)磁電路電磁時(shí)間常數(shù)影響，勵(lì)磁電流不能突變，弱磁時(shí)，因勵(lì)磁電路電磁時(shí)間常數(shù)影響，勵(lì)磁電流不能突變，I、T的最大值均不可能達(dá)到；理想空載轉(zhuǎn)速也是逐漸變化的。的最大值均不可能達(dá)到；理想空載轉(zhuǎn)速也是逐漸變化的。2、相點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為曲線。因、相點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為曲線。因dT小，弱磁升速過(guò)渡過(guò)程較長(zhǎng)。小，弱磁升速過(guò)渡過(guò)程較長(zhǎng)。4.2.2 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行時(shí)，不管轉(zhuǎn)速是多少，如果保持當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行時(shí)，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(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩其電樞電

28、流和每極磁通都為額定值，即對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩為額定值，則稱(chēng)為為額定值，則稱(chēng)為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)，若采用弱磁升速，如果保持其電樞直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)，若采用弱磁升速，如果保持其電樞電流為額定值，其電磁功率保持不變，則稱(chēng)為電流為額定值，其電磁功率保持不變，則稱(chēng)為恒功率調(diào)恒功率調(diào)速速。恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速常數(shù)NNTaTIKIKT 95509550NTTPnnCn（C為常數(shù)）,NaNII 恒功率調(diào)速恒功率調(diào)速1CKIRUKIRUneNaNeaanCnICKIKTNTaT11 常數(shù)NNNNPnnCnnCnTnTP95501955019550955011調(diào)壓調(diào)磁U增大減小0nTTNnNPPN調(diào)

29、速中負(fù)載能力變化規(guī)律充分利用電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力：按負(fù)載性質(zhì)選擇調(diào)速按負(fù)載性質(zhì)選擇調(diào)速方式方式。4.2.3 調(diào)速的性能指標(biāo)調(diào)速的性能指標(biāo)（1）調(diào)速范圍調(diào)速范圍：電機(jī)允許達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速：電機(jī)允許達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速 與保證不與保證不超過(guò)最大允許靜差率條件下的最低轉(zhuǎn)速超過(guò)最大允許靜差率條件下的最低轉(zhuǎn)速 之比：之比：（2）靜差率靜差率（相對(duì)穩(wěn)定性）：指電動(dòng)機(jī)由理想空載加到額定（相對(duì)穩(wěn)定性）：指電動(dòng)機(jī)由理想空載加到額定負(fù)載所出現(xiàn)的轉(zhuǎn)速降與理想空載轉(zhuǎn)速之比。負(fù)載所出現(xiàn)的轉(zhuǎn)速降與理想空載轉(zhuǎn)速之比。 靜差率越小，靜差率越小， 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定性越好。速的相對(duì)穩(wěn)定性越好。1.調(diào)速范圍與靜差率調(diào)速范圍與靜差率maxmin

30、NT TnDn000nnnnnNN maxnminn允許最大靜差率最大靜差率： 0minminmax0minNT Tnnn調(diào)速范圍和最大允許靜差率的關(guān)系（調(diào)壓調(diào)速）調(diào)速范圍和最大允許靜差率的關(guān)系（調(diào)壓調(diào)速）：0minminmaxmax0min0minmin0minmin0minmax,(1)nnnnnnnn0maxmaxmaxmaxminmax0minmax(1)(1)NnnNnnnDnnn2.調(diào)速的平滑性調(diào)速的平滑性 111maxmax00max0maxminmaxNNNNnnnnnnnnnnnnnD 1maxDnnN平滑系數(shù)：相鄰兩級(jí)轉(zhuǎn)速或線速度之比。平滑系數(shù)：相鄰兩級(jí)轉(zhuǎn)速或線速度之比。

31、1 iinn 例4-7：對(duì)例4-2，DCM用調(diào)壓調(diào)速，D30時(shí)最大靜差率為多少？解： 0minNmin0minmin0maxnnnnnS因調(diào)壓調(diào)速時(shí)他勵(lì)DCM的機(jī)械特性為平行直線，故有 min/ nnnnNmax0Nminmin0Nmin/ r200150301500nDnnnnNNNNminmin075. 0200150nnS0minNmax若要求最大靜差率不大于若要求最大靜差率不大于0.5,則系統(tǒng)能達(dá)到的則系統(tǒng)能達(dá)到的D為多少？為多少？ 解： maxmaxmaxminmax1500 0.510(1)(1 0.5) 150NnnSDnSn結(jié)論：對(duì)同一調(diào)速系統(tǒng)靜差率要

32、求不同，則所能達(dá)到結(jié)論：對(duì)同一調(diào)速系統(tǒng)靜差率要求不同，則所能達(dá)到的調(diào)速范圍也不同的調(diào)速范圍也不同: : 當(dāng)要求高的靜差率指標(biāo)時(shí)，則當(dāng)要求高的靜差率指標(biāo)時(shí)，則 DSmax當(dāng)靜差率一定時(shí)，若要求擴(kuò)大調(diào)速范圍，則當(dāng)靜差率一定時(shí)，若要求擴(kuò)大調(diào)速范圍，則maxnn（受限）（受限） 必須設(shè)法減小。必須設(shè)法減小。 硬特性硬特性, ,選調(diào)壓調(diào)速選調(diào)壓調(diào)速 3.調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性設(shè)備的初投資、調(diào)速時(shí)電能的損耗、運(yùn)行時(shí)的維修費(fèi)用等設(shè)備的初投資、調(diào)速時(shí)電能的損耗、運(yùn)行時(shí)的維修費(fèi)用等調(diào)速方法電樞串電阻降電源電壓減弱磁通調(diào)速方向調(diào)速方向向下調(diào)向下調(diào)向下調(diào)向下調(diào)向上調(diào)向上調(diào)50%時(shí)調(diào)速范圍時(shí)調(diào)速范圍210121.22 34與與無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)一定調(diào)速范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速一定調(diào)速范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性的穩(wěn)定性差差好好較好較好負(fù)載能力負(fù)載能力恒轉(zhuǎn)矩恒轉(zhuǎn)矩恒轉(zhuǎn)矩恒轉(zhuǎn)矩恒功率恒功率調(diào)速平滑性調(diào)速平滑性有級(jí)調(diào)速有級(jí)調(diào)速無(wú)級(jí)調(diào)速無(wú)級(jí)調(diào)速無(wú)級(jí)調(diào)速無(wú)級(jí)調(diào)速設(shè)備初投資設(shè)備初投資少少多多較多較多電能損耗電能損耗多多較少較少少少他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)三種調(diào)速方法的性能比較他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)三種調(diào)速方法的性能