第8章直流電機(jī)電力拖動(dòng)

1、第第8章直流電機(jī)電力拖動(dòng)章直流電機(jī)電力拖動(dòng)8.1 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)的機(jī)械特性n = Ua CE Ra CECT2 T 機(jī)械特性機(jī)械特性: 反映的是轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。反映的是轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。= n0 T= n0n理想空理想空載轉(zhuǎn)速載轉(zhuǎn)速 = dndTRaCECT2= = 1 機(jī)械特性的硬度機(jī)械特性的硬度固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性考慮電樞反應(yīng)時(shí)，考慮電樞反應(yīng)時(shí)，對(duì)他（并）勵(lì)電對(duì)他（并）勵(lì)電動(dòng)機(jī)的固有特性動(dòng)機(jī)的固有特性有何影響？有何影響？ 8.1 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)的機(jī)械特性一、固有特性一、固有特性 n = f (T )UaN, IfN, R

2、a 二、人為特性二、人為特性1 增加電樞電路電阻增加電樞電路電阻 時(shí)的人為特性時(shí)的人為特性 n = TUNCENRaRr CECTN2 OTnn0RaRa (RaRr) 即機(jī)械特性變軟。即機(jī)械特性變軟。 8.1 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)的機(jī)械特性2. 降低電樞電壓時(shí)的人為特性降低電樞電壓時(shí)的人為特性n = Ua CEN Ra CECTN2 T n0n0Uan0 但但、 不變不變機(jī)械特性的硬度不變。機(jī)械特性的硬度不變。OTnUaUa 3. 減小勵(lì)磁電流時(shí)的人為特性減小勵(lì)磁電流時(shí)的人為特性n = UN CE Ra CECT2 T OTnn0n0IfIfIf n0 、 機(jī)械特性變軟。機(jī)

3、械特性變軟。8.1 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)的機(jī)械特性8.2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 起動(dòng)性能起動(dòng)性能 起動(dòng)電流起動(dòng)電流 IST 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 TST 直接起動(dòng)直接起動(dòng) 起動(dòng)瞬間：起動(dòng)瞬間： n = 0，E = 0， IST = UaRa對(duì)于他勵(lì)電機(jī)對(duì)于他勵(lì)電機(jī) = (10 20) IN 換向決不允許換向決不允許! T = TST = CT IST = (10 20) TN 前提：有適用的直流可調(diào)電源。前提：有適用的直流可調(diào)電源。思想：在起動(dòng)瞬間，降低電源電壓思想：在起動(dòng)瞬間，降低電源電壓，將起動(dòng)電流限制在允許的范將起動(dòng)電流限制在允許的范圍內(nèi)圍內(nèi), ,隨轉(zhuǎn)速

4、上升逐漸增加電樞外加電壓。隨轉(zhuǎn)速上升逐漸增加電樞外加電壓。 1UU2UUNUU一、降低電樞電壓起動(dòng)一、降低電樞電壓起動(dòng)8.2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)將電阻串入電樞回路中，待轉(zhuǎn)速升高后，逐步將電阻切除。將電阻串入電樞回路中，待轉(zhuǎn)速升高后，逐步將電阻切除。(a) 電路圖 (b) 特性圖 和降壓起動(dòng)有什么聯(lián)系? 二、增加電樞電阻起動(dòng)二、增加電樞電阻起動(dòng)8.2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)8.3 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n =CEUaRaCECT2TUaRa一、改變電樞電阻調(diào)速一、改變電樞電阻調(diào)速OTnRaRaRr TLbcn0aIfUaIaUfRr Ma

5、OTnRaRaRr n0TLTLbcOTnRaRaRr n0bca(1)調(diào)速方向：在調(diào)速方向：在 nN 以下以下 調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。(2)調(diào)速的穩(wěn)定性調(diào)速的穩(wěn)定性:差。差。 (3)調(diào)速范圍：調(diào)速范圍：D 較小。較小。 8.3 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 (4) 調(diào)速的平滑性：有級(jí)調(diào)速的平滑性：有級(jí) (6) 調(diào)速時(shí)的允許負(fù)載：恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時(shí)的允許負(fù)載：恒轉(zhuǎn)矩 (5) 調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性：差調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性：差幾個(gè)調(diào)速指標(biāo)：幾個(gè)調(diào)速指標(biāo)：(1) 調(diào)速方向：向下調(diào)速方向：向下(2) 調(diào)速的平滑性：無(wú)級(jí)調(diào)速調(diào)速的平滑性：無(wú)級(jí)調(diào)速(3) 調(diào)速的穩(wěn)定性：降壓較大時(shí)，穩(wěn)定性變差調(diào)速的穩(wěn)定性：降壓較大時(shí)，穩(wěn)定性變

6、差(4) 調(diào)速范圍：調(diào)速范圍：D 不大（不大（D8） 。 (5) 調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性：需要專用直流電源。調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性：需要專用直流電源。 (6) 調(diào)速時(shí)的允許負(fù)載調(diào)速時(shí)的允許負(fù)載:恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 二、改變電樞電壓調(diào)速二、改變電樞電壓調(diào)速OTnUaUaTLbcn0n0a8.3 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)速幾個(gè)調(diào)速指標(biāo)：幾個(gè)調(diào)速指標(biāo)： 【例例8.3.1】 一臺(tái)他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，一臺(tái)他勵(lì)電動(dòng)機(jī)， PN = 4 kW，UaN = 160 V，IaN = 34.4 A，nN = 1 450 r/min ，拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)，拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行，行，TL = TN?，F(xiàn)采用改變電樞電壓調(diào)速。試問(wèn)要使

7、轉(zhuǎn)速降。現(xiàn)采用改變電樞電壓調(diào)速。試問(wèn)要使轉(zhuǎn)速降低至低至 1 000 r/min，電樞電壓應(yīng)降低到多少，電樞電壓應(yīng)降低到多少 ？ 解：解：8.3 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)速三、改變勵(lì)磁電流調(diào)速三、改變勵(lì)磁電流調(diào)速TLOTn21 bcan0n0(1) 調(diào)速方向：在調(diào)速方向：在 nN 以上調(diào)節(jié)。以上調(diào)節(jié)。 (2) 調(diào)速的平滑性調(diào)速的平滑性 連續(xù)調(diào)節(jié)連續(xù)調(diào)節(jié)Uf（或（或Rf）可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。）可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。 8.3 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(3) 調(diào)速的穩(wěn)定性：調(diào)速的穩(wěn)定性：(4) 調(diào)速范圍：調(diào)速范圍：D 不大。不大。(5) 調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)Rf 比較

8、經(jīng)濟(jì)；比較經(jīng)濟(jì)； 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)Uf 則需要專用直流電源。則需要專用直流電源。(6) 調(diào)速時(shí)的允許負(fù)載：調(diào)速時(shí)的允許負(fù)載：恒功率調(diào)速。恒功率調(diào)速。 不變，不變， 穩(wěn)定性好。穩(wěn)定性好。 例例 一臺(tái)額定運(yùn)行的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：一臺(tái)額定運(yùn)行的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：V750NUkW1325NPA1930NImin/ r200Nn電樞繞組的電阻電樞繞組的電阻0161. 0aR若，使磁通若，使磁通 減少減少10%，求：瞬間，及重新穩(wěn)定時(shí)的電樞電流和轉(zhuǎn)，求：瞬間，及重新穩(wěn)定時(shí)的電樞電流和轉(zhuǎn)速分別是多少？速分別是多少？8.3 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TL = TNIaEaIfRfKM

9、1UNMRbKM2方法：保持方法：保持I If f不變，將電樞回路從電網(wǎng)斷開(kāi)，同時(shí)串接不變，將電樞回路從電網(wǎng)斷開(kāi)，同時(shí)串接 制動(dòng)電阻制動(dòng)電阻R Rb b。一、能耗制動(dòng)一、能耗制動(dòng) 8.4 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)制動(dòng)前：特性制動(dòng)前：特性 1。 制動(dòng)開(kāi)始后：制動(dòng)開(kāi)始后： Ua = 0， n0 = 0 特性特性 2 n = RaRb CECT2 T制動(dòng)過(guò)程制動(dòng)過(guò)程bOTn 1n0TLaTL1. 能耗制動(dòng)過(guò)程能耗制動(dòng)過(guò)程 迅速自動(dòng)停機(jī)迅速自動(dòng)停機(jī) 28.4 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) Tb Tb 制動(dòng)效果制動(dòng)效果 2 (Rb大大)bOTn1TLa2 (Rb小小)b8.4

10、 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)Rb 制動(dòng)快，停車迅速。制動(dòng)快，停車迅速。 2. 能耗制動(dòng)運(yùn)行能耗制動(dòng)運(yùn)行 下放重物下放重物 bOTn 1n0TLa2c反向起動(dòng)反向起動(dòng)制動(dòng)過(guò)程制動(dòng)過(guò)程能耗制能耗制動(dòng)運(yùn)行動(dòng)運(yùn)行8.4 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 制動(dòng)效果制動(dòng)效果 nLnL2 bOTn1TLac2 (Rb小小)bTT c(Rb大大)Rb 下放速度下放速度 | nL | 。二、反接制動(dòng)二、反接制動(dòng) 1. 電壓反向反接制動(dòng)電壓反向反接制動(dòng) 迅速停機(jī)迅速停機(jī) 電動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)狀態(tài)Tn制動(dòng)狀態(tài)制動(dòng)狀態(tài) UaTL 作用？作用？ 限制限制 Iamax Ia 的方向？的方向？T 的方向？的方

11、向？nTEUaIaUfTLMUfMEIaRb方法：把正向運(yùn)行的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電源電壓突然反接，方法：把正向運(yùn)行的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電源電壓突然反接， 同時(shí)在電樞回路中串入一個(gè)電阻。同時(shí)在電樞回路中串入一個(gè)電阻。8.4 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)2n0 OTn1n0 TL 制動(dòng)前：特性制動(dòng)前：特性1 制動(dòng)開(kāi)始后：制動(dòng)開(kāi)始后： 特性特性2 制動(dòng)過(guò)程制動(dòng)過(guò)程 TL n = Ua CE RaRb CECT2 Tbacdc 點(diǎn)點(diǎn): 立刻斷電，能停機(jī)；立刻斷電，能停機(jī)； 未斷電，反向起動(dòng)。未斷電，反向起動(dòng)。 立刻立刻 斷電斷電8.4 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 制動(dòng)效果制動(dòng)效果

12、 Rb 制動(dòng)快。制動(dòng)快。 2. 電動(dòng)勢(shì)反向反接制動(dòng)電動(dòng)勢(shì)反向反接制動(dòng) 下放重物下放重物 8.4 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法：把正向運(yùn)行的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電源電壓突然反接，方法：把正向運(yùn)行的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電源電壓突然反接， 同時(shí)在電樞回路中串入一個(gè)電阻。同時(shí)在電樞回路中串入一個(gè)電阻。OTn 1n0TLa2c 制動(dòng)運(yùn)制動(dòng)運(yùn) 行狀態(tài)行狀態(tài)制動(dòng)前：特性制動(dòng)前：特性 1 制動(dòng)開(kāi)始后：制動(dòng)開(kāi)始后： 特性特性 2n = Ua CE RaRb CECT2 Tbd 制動(dòng)效果制動(dòng)效果 Rb 下放速度下放速度 。 n n0 電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)， 動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能回饋電網(wǎng)。動(dòng)能轉(zhuǎn)

13、換為電能回饋電網(wǎng)。三、回饋制動(dòng)三、回饋制動(dòng) 特點(diǎn)：特點(diǎn)： EUa OTn1n01. 正向回饋制動(dòng)正向回饋制動(dòng) 電車下坡電車下坡 TL12TL23ab8.4 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)TL 在降低電樞電在降低電樞電 壓調(diào)速過(guò)程中壓調(diào)速過(guò)程中 TLOTnUa1n01Ua2n02acbd 回饋制回饋制 動(dòng)過(guò)程動(dòng)過(guò)程 在增加勵(lì)磁電在增加勵(lì)磁電 流調(diào)速過(guò)程中流調(diào)速過(guò)程中 OTnIf1n01If2n02acbd 工作點(diǎn)工作點(diǎn) 跳到何處？跳到何處？ 回饋制回饋制 動(dòng)過(guò)程動(dòng)過(guò)程 8.4 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)減小減小 If 的人為特性的人為特性 減小減小 If 的人為特性的人為特性 8.5 他勵(lì)電動(dòng)機(jī)在四象限中的運(yùn)行狀態(tài)他勵(lì)電動(dòng)機(jī)在四象限中的運(yùn)行狀態(tài)一、電動(dòng)狀態(tài)一、電動(dòng)狀態(tài) 正向固有特性正向固有特性 反向固有特性反向固有特性 增加增加 Ra 的人為特性的人