第8章直流電機(jī)的電力拖動(dòng)

1、LFChun 制作 第第 8 章章 直流電機(jī)的電力拖動(dòng)直流電機(jī)的電力拖動(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)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)8.6 并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)* 8.7 串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)* 8.8 復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(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

2、電動(dòng)機(jī)的調(diào)速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)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)8.6 并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)* 8.7 串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)* 8.8 復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(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)械特性電機(jī)與拖動(dòng)電機(jī)與拖動(dòng)返回主頁返回主頁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)械特性第第8 章章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)n = Ua CE Ra CECT2 T 當(dāng)當(dāng) Ua、Ra、If = 常數(shù)時(shí)：常數(shù)時(shí)： n =

3、 f (T ) 機(jī)械特性機(jī)械特性= 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)械特性的硬度一、固有特性一、固有特性 OTnn0Nn = f (T )UaN, IfN, Ra8.1 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nNTNMnMTM N 點(diǎn)：額定狀態(tài)。點(diǎn)：額定狀態(tài)。 M 點(diǎn)：臨界狀態(tài)。點(diǎn)：臨界狀態(tài)。 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。 2. 降低電樞電壓時(shí)的人為特

4、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。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O(shè)TnUaUa 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)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 【例例8.1.1】 一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)， PN = 10 kW，UaN = 220 V，IaN = 210 A，nN = 750 r/min

5、，求，求 (1) 固有特性；固有特性；(2) 固有特性的斜率和硬度固有特性的斜率和硬度 。 解：解： (1) 固有特性固有特性忽略忽略 T0 ，則，則509.55210= = 2.426 TNIaNCT = 2200.254= r/min = 866.25 r/min 602 PNnNTN =606.2840103750= Nm = 509.55 Nm 2 60CE = CT 6.2860= 2.426 = 0.254 UaNCE n0 = 連接連接 n0 和和 N ( TN，nN ) 兩點(diǎn)即可得到固有特性。兩點(diǎn)即可得到固有特性。(2) 固有特性的斜率和硬度固有特性的斜率和硬度 E = CE

6、nN 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 UaNE IaNRa = 0.254750 V = 190.5 V = 1 RaCECT2 = 220190.5 210= = 0.14 0.14 2.4260.254 = 0.228 10.228= = 4.39 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

7、= (10 20) TN 一、降低電樞電壓起動(dòng)一、降低電樞電壓起動(dòng) 需要可調(diào)直流電源。需要可調(diào)直流電源。第第8 章章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)第第8 章章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)二、增加電樞電阻起動(dòng)二、增加電樞電阻起動(dòng)1. 無級(jí)起動(dòng)無級(jí)起動(dòng)起動(dòng)時(shí)起動(dòng)變阻器由最大電阻調(diào)至零。起動(dòng)時(shí)起動(dòng)變阻器由最大電阻調(diào)至零。起動(dòng)變阻器的最大電阻起動(dòng)變阻器的最大電阻RST =Ua ISTRa Ra 的估算公式的估算公式R =UaN IaN PN IaNOT (Ia)nT1(I1)TL(IL)T2(I2)a1a2(1) 起動(dòng)過程起動(dòng)過程 串聯(lián)串聯(lián) (RST1+RST2) 起動(dòng)：起動(dòng)

8、： Ra2 = RaRST1RST2 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 (電流電流)：T1 (I1) = (1.5 2.0) TN (IaN) 切除切除 RST2 ：Ra1 = RaRST1 切換轉(zhuǎn)矩切換轉(zhuǎn)矩 (電流電流)： T2 (I2) = (1.1 1.2) TL (IL)b2b18.2 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)IfUaIaUfRST1 RST2TMba2. 有級(jí)起動(dòng)有級(jí)起動(dòng)Q 1Q 2MOT (Ia)nT1(I1)TL(IL)T2(I2)a1a2b2b1TMba 切除切除 RST1 ：Ra0 = Ra8.2 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)IfUaIaUfRST1 RST2起動(dòng)

9、起動(dòng) a1 點(diǎn)點(diǎn)a2 點(diǎn)點(diǎn) 加速加速瞬間瞬間 n 不變不變 b1 點(diǎn)點(diǎn) cc1c2p切除切除RST1b2 點(diǎn)點(diǎn) 加速加速切除切除Rst2 c1 點(diǎn)點(diǎn) c2 點(diǎn)點(diǎn) 加速加速p 點(diǎn)。點(diǎn)。 加速加速瞬間瞬間 n 不變不變 Q 1Q 2M求出起切電流（轉(zhuǎn)矩）比：求出起切電流（轉(zhuǎn)矩）比： 確定起動(dòng)級(jí)數(shù)確定起動(dòng)級(jí)數(shù)m (2) 起動(dòng)電阻的計(jì)算起動(dòng)電阻的計(jì)算 選擇起動(dòng)電流選擇起動(dòng)電流 I1 和切換電流和切換電流 I2 I1 (T1) = (1.5 2.0) IaN (TN) I2 (T2) = (1.1 1.2) IL (TL) = I1I2 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)m =RamRa

10、lg lgUaNRaI1 lg lg=重新計(jì)算重新計(jì)算 ，校驗(yàn)，校驗(yàn) I2 是否在規(guī)定的范圍內(nèi)是否在規(guī)定的范圍內(nèi) 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) =RamRamUaNRaI1m=公式推導(dǎo)公式推導(dǎo):nb2 = nc1 即：即：Eb2 = Ec1 UaNRa1I2 = UaNRa0I1 Ra1I2 = Ra0I1 Ra1 =Ra0同理，由同理，由 na2 = nb1 可得可得 Ra2 =Ra1對(duì)于對(duì)于 m 級(jí)起動(dòng)，有級(jí)起動(dòng)，有 Ram=mRa0=2Ra0 OT (Ia)nT1(I1)TL(IL)T2(I2)a1a2b2b1bacc1c2p8.2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)

11、的起動(dòng)求出各級(jí)起動(dòng)電阻。求出各級(jí)起動(dòng)電阻。RSTi =( i i1 ) Ra i=1, 2, , m設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟1：直流電動(dòng)機(jī)串電阻起動(dòng)模型：直流電動(dòng)機(jī)串電阻起動(dòng)模型 1max2200.0871200NaURRI 2max1120.4820.518NeaUC nRRIRRR 2max3220.320.162NeaUC nRRIRRR 【例例8.2.1】 一臺(tái)一臺(tái) Z4 系列他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，系列他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)， PN = 200 kW，UaN = 440 V，IaN = 497 A，nN = 1 500 r/min ，Ra = 0.076 ，采用電樞串電阻起動(dòng)。求起動(dòng)級(jí)數(shù)和各級(jí)起動(dòng)，采用電樞

12、串電阻起動(dòng)。求起動(dòng)級(jí)數(shù)和各級(jí)起動(dòng)電阻電阻 。 解：解： (1) 選擇選擇 I1 和和 I2 I1 = (1.5 2.0) IaN = (745.5 994) A I2 = (1.1 1.2) IaN = (546.7 596.4) A取取 I1 = 840 A， I2 = 560 A。(2) 求出起切電流比求出起切電流比 (3) 求出起動(dòng)級(jí)數(shù)求出起動(dòng)級(jí)數(shù)840560= = 1.5 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) = I1I2 取取 m = 5。(4) 重新計(jì)算重新計(jì)算 ，校驗(yàn)，校驗(yàn) I2 440840= = 0.524 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)Ram

13、=UaN I1m =RamRa lg lg= = 4.76 0.5240.076 lg1.5 lg =RamRam0.524 0.076 = 1.47 58401.47= A = 571 A I2 = I1 (在規(guī)定的范圍內(nèi)在規(guī)定的范圍內(nèi)) (5) 求出各段總電阻值和各段電阻值求出各段總電阻值和各段電阻值 RST1 = (1) Ra = (1.471 ) 0.076 = 0.0357 RST2 = (2) Ra = (1.4721.47 ) 0.076 = 0.0525 RST3 = (3 2) Ra = (1.4731.472) 0.076 = 0.0772 RST4 = (4 3) Ra

14、= (1.4741.473) 0.076 = 0.1135 RST5 = (5 4) Ra = (1.4751.474) 0.076 = 0.1668 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第第8 章章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)一、改變電樞電阻調(diào)速一、改變電樞電阻調(diào)速OTnRaRaRr TLbcn0aIfUaIaUfRr MaOTnRaRaRr n0TLTL8.3 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bcOTnRaRaRr n0bca(1)調(diào)速方向：在調(diào)速方向：在 nN 以下以下

15、 調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。 (Ra + Rr) n ，(Ra + Rr) n 。 (2)調(diào)速的穩(wěn)定性調(diào)速的穩(wěn)定性 (Ra + Rr) 穩(wěn)定性變差。穩(wěn)定性變差。 (3)調(diào)速范圍：受穩(wěn)定性影響，調(diào)速范圍：受穩(wěn)定性影響，D 較小。較小。 (4) 調(diào)速的平滑性調(diào)速的平滑性 電樞電路總電阻電樞電路總電阻PCu = R Ia2 = Ua Ia E Ia = Ua Ia (1 E / Ua) = Ua Ia (1 n / n0) = P1PP1=nn0 低速效率低。低速效率低。 (6) 調(diào)速時(shí)的允許負(fù)載調(diào)速時(shí)的允許負(fù)載 T = CTN IaN 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 取決于取決于 Ra 的調(diào)節(jié)方式，一般為有級(jí)調(diào)速。的

16、調(diào)節(jié)方式，一般為有級(jí)調(diào)速。 (5) 調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性 P1 = Ua Ia = E IaR Ia28.3 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 結(jié)論：結(jié)論：(1) 調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性很差。調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性很差。(2) 調(diào)速方法簡單，控制設(shè)備不復(fù)雜。調(diào)速方法簡單，控制設(shè)備不復(fù)雜。(3) 一般用于串勵(lì)或復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的電車、一般用于串勵(lì)或復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的電車、 煉鋼車間的澆鑄吊車等生產(chǎn)機(jī)械。煉鋼車間的澆鑄吊車等生產(chǎn)機(jī)械。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 【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

17、A，nN = 1 450 r/min ，用它拖動(dòng)通風(fēng)機(jī)負(fù)，用它拖動(dòng)通風(fēng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行。現(xiàn)采用改變電樞電路電阻調(diào)速。試問要使轉(zhuǎn)速降載運(yùn)行。現(xiàn)采用改變電樞電路電阻調(diào)速。試問要使轉(zhuǎn)速降低至低至 1 200 r/min，需在電樞電路串聯(lián)多大的電阻，需在電樞電路串聯(lián)多大的電阻 Rr ？ 解：解： 電樞電阻電樞電阻 116.31 1 450= = 0.080 2 CE = EnN 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Ra =UaN IaN PN IaN= = 1.27 160 34.4 4 000 34.4額定運(yùn)行時(shí)額定運(yùn)行時(shí) E = UaNRa IaN = (1601.2734.4) V = 1

18、16.31 V 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CT = 9.55 CE = 9.550.080 2 = 0.766 602 PNnNTN =606.284 0001 450= Nm = 26.36 Nm 對(duì)于通風(fēng)機(jī)負(fù)載對(duì)于通風(fēng)機(jī)負(fù)載 T n2， 當(dāng)當(dāng) n = 1 200 r/min 時(shí)時(shí) n = n0n = (1 9951 200) r/min = 795 r/min由于由于 nnNT = TN21 2001 450= 26.36 Nm = 18.05 Nm 2UaN CE n0 =1600.080 2 = r/min = 1 995 r/min RaRr CECT2 n =

19、 T由此求得由此求得 n TRr = CECT2 Ra 795 18.05= 0.080 20.766 1.27 = 1.436 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(1) 調(diào)速方向：調(diào)速方向： 在在 UN（或（或nN）以下調(diào)節(jié)。）以下調(diào)節(jié)。 Ua n ，Ua n 。(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) Ua ，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。(3) 調(diào)速的穩(wěn)定性：調(diào)速的穩(wěn)定性： 改變改變 Ua(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

20、: T = CTN IaN 二、改變電樞電壓調(diào)速二、改變電樞電壓調(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OTnUaUaTLbcn0n0a 、 不變，不變， 但但 穩(wěn)定性變差。穩(wěn)定性變差。 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 晶閘管直流開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)模型晶閘管直流開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)模型 【例例8.3.2】 例例 8.3.1 中的他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩中的他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行，負(fù)載運(yùn)行，TL = TN。現(xiàn)采用改變電樞電壓調(diào)速。試問要使。現(xiàn)采用改變電樞電壓調(diào)速。試問要使轉(zhuǎn)速降低至轉(zhuǎn)速降低至 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： 已知已知 Ra = 1.

21、27 ， CE = 0.080 2，CT = 0.766，TN = 26.36 Nm 。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 = 544.94 r/minn0 = n n = (1 000544.94) r/min = 1 544.94 r/min Ua = CE n0 = 0.080 21 544.94 V = 123.9 VRa CECT2 n = T1.27 0.080 20.766 = 26.36 r/min 三、改變勵(lì)磁電流調(diào)速三、改變勵(lì)磁電流調(diào)速TLn不能躍變不能躍變E = CE n8.3 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OTn21 bcan0n0If E Ia

22、 T n E 下降至某一最小值后回升下降至某一最小值后回升 Ia 和和 T 上升至某一最大值后下降上升至某一最大值后下降 T = TL ，n = nc 。(1) 調(diào)速方向調(diào)速方向 在在 nN 以上（以上（IfN 以下）調(diào)節(jié)。以下）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)無級(jí)調(diào)速。）可實(shí)現(xiàn)無級(jí)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 受機(jī)械強(qiáng)度（受機(jī)械強(qiáng)度（nmax）的限制，）的限制，D 不大。不大。 普通普通 M ：D = 2，特殊設(shè)計(jì)的，特殊設(shè)計(jì)的 M ：D = 4。(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 比較經(jīng)濟(jì)；

23、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 T ，n ， n ，n0 不變，不變， 穩(wěn)定性好。穩(wěn)定性好。 P 基本不變，基本不變， 為恒功率調(diào)速。為恒功率調(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 應(yīng)用應(yīng)用 不經(jīng)常逆轉(zhuǎn)的重型機(jī)床。不經(jīng)常逆轉(zhuǎn)的重型機(jī)床。 如：國產(chǎn)如：國產(chǎn) C660、C670 等機(jī)床，等機(jī)床， 重型龍門刨床的主傳動(dòng)在高速區(qū)的調(diào)速。重型龍門刨床的主傳動(dòng)在高速區(qū)的調(diào)速。 調(diào)壓調(diào)速與調(diào)勵(lì)磁電流調(diào)速配合，可擴(kuò)大調(diào)壓調(diào)速與調(diào)勵(lì)磁電流調(diào)速配合，可擴(kuò)大 D ， 實(shí)現(xiàn)雙向調(diào)速。實(shí)現(xiàn)雙向調(diào)速。 8.3 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)

24、速他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 【例例8.3.3】 例例 8.3.1 中的他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)恒功率中的他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)恒功率負(fù)載運(yùn)行，現(xiàn)采用改變勵(lì)磁電流調(diào)速。試問要使轉(zhuǎn)速增加負(fù)載運(yùn)行，現(xiàn)采用改變勵(lì)磁電流調(diào)速。試問要使轉(zhuǎn)速增加至至 1 800 r/min， CE 應(yīng)等于多少應(yīng)等于多少 ？ 解：解： 已知已知 Ra = 1.27 ，TN = 26.36 Nm 。對(duì)于恒功率負(fù)載對(duì)于恒功率負(fù)載 T 1/ n ，若忽略，若忽略 T0 ，則，則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)速將已知數(shù)據(jù)代入機(jī)械特性方程，得將已知數(shù)據(jù)代入機(jī)械特性方程，得 整理，得整理，得 1 800 (CE) 2160 CE 2.82

25、 = 0 nN nT = TN1 450 1 800 = 26.36 Nm = 21.23 Nm 1 800 = 21.23 160 CE 1.27 CECT2 CE =160 1602 41 8002.82 21 800 = 0.064 7 或或 0.024 2 兩個(gè)答案是否都合理？兩個(gè)答案是否都合理？ 為什么出現(xiàn)兩個(gè)答案？為什么出現(xiàn)兩個(gè)答案？ 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)目的：快速停車、勻速下放重物等。目的：快速停車、勻速下放重物等。制動(dòng)方法：制動(dòng)方法：機(jī)械制動(dòng)、電氣制動(dòng)。機(jī)械制動(dòng)、電氣制動(dòng)。 一、能耗制動(dòng)一、能耗制動(dòng) 電

26、動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)狀態(tài)第第8 章章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)Tn制動(dòng)狀態(tài)制動(dòng)狀態(tài)能耗制動(dòng)時(shí)：能耗制動(dòng)時(shí)： 動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能，動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能， 被電阻消耗掉。被電阻消耗掉。 nTEUaIaUfMUfMRbIaE制動(dòng)前：制動(dòng)前：特性特性 1。 制動(dòng)開始后：制動(dòng)開始后： Ua = 0， n0 = 0 特性特性 2 n = RaRb CECT2 T制動(dòng)過程制動(dòng)過程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)bOTn 1n0TLaTL1. 能耗制動(dòng)過程能耗制動(dòng)過程 迅速停機(jī)迅速停機(jī) a 點(diǎn)點(diǎn)b 點(diǎn)，點(diǎn)，Ia 反向反向(Ia0)制動(dòng)開始制動(dòng)開始n = 0，E = 0 na = nb，Ea = E

27、b T 反向反向 (T0 ) ， T 和和 TL的共同作用的共同作用 Ia= 0，T = 0，n O 點(diǎn)點(diǎn) 自動(dòng)停車。自動(dòng)停車。 2 Tb Tb 制動(dòng)效果制動(dòng)效果 Rb 2 (Rb大大)bOTn1TLa2 (Rb小小)bIa |Tb | 制動(dòng)快，停車迅速。制動(dòng)快，停車迅速。 Ia =Eb RaRb Iamax 切換點(diǎn)（切換點(diǎn)（b 點(diǎn)）點(diǎn)） Rb 的選擇的選擇 RaRb EbIamax8.4 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)UfRbIaTnEM2. 能耗制動(dòng)運(yùn)行能耗制動(dòng)運(yùn)行 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)bOTn 1n0TLa2ca 點(diǎn)點(diǎn)b 點(diǎn)點(diǎn)O 點(diǎn)

28、點(diǎn) T = 0， TL0n 反向起動(dòng)反向起動(dòng)(n0)E 反向反向(E0) Ia 再次反向再次反向 (Ia0) T 再次反向再次反向 (T0)， n T 反向起動(dòng)反向起動(dòng)制動(dòng)過程制動(dòng)過程能耗制能耗制動(dòng)運(yùn)行動(dòng)運(yùn)行 E Ia T = TL (c 點(diǎn)點(diǎn))。 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)Tn制動(dòng)過程制動(dòng)過程電動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)狀態(tài)TL反向起動(dòng)反向起動(dòng)Tn能耗制動(dòng)運(yùn)行能耗制動(dòng)運(yùn)行nTMEUaIaUfTLUf RbMEIaUf RbTLMEIanLnL2 bOTn1TLac 制動(dòng)效果制動(dòng)效果 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)2 (Rb小小)bTT Rb 特性特性 2 斜率斜率 下

29、放速度下放速度 | nL | 。 Rb 的選擇的選擇（各量取絕對(duì)值）（各量取絕對(duì)值） RaRb = EcIac= CE nL T / CT 校驗(yàn)校驗(yàn) RaRb Eb Iamax = CE CT2 nL Tc(Rb大大)= CE CT2 nL TLT0穩(wěn)定運(yùn)行穩(wěn)定運(yùn)行 c 點(diǎn)點(diǎn)的的 E 和和 Ia（對(duì)切換點(diǎn)（對(duì)切換點(diǎn) b 點(diǎn)電流的限制）點(diǎn)電流的限制） 【例例8.4.1】 一臺(tái)他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，一臺(tái)他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，PN = 22 kW，UaN = 440 V，IaN = 65.3 A，nN = 600 r/min，Iamax = 2IaN，T0 忽略忽略 不計(jì)。試求：不計(jì)。試求：(1) 拖動(dòng)拖動(dòng) TL =

30、0.8 TN 的反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，采的反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，采用能耗制動(dòng)實(shí)現(xiàn)迅速停機(jī)，電樞電路至少應(yīng)串聯(lián)多大的制用能耗制動(dòng)實(shí)現(xiàn)迅速停機(jī)，電樞電路至少應(yīng)串聯(lián)多大的制動(dòng)電阻？動(dòng)電阻？ (2) 拖動(dòng)拖動(dòng) TL = 0.8 TN 的位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，采用能的位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，采用能耗制動(dòng)以耗制動(dòng)以 300 r/min 的速度下放重物，電樞電路應(yīng)串聯(lián)多的速度下放重物，電樞電路應(yīng)串聯(lián)多大的制動(dòng)電阻？大的制動(dòng)電阻？ 解：解： 由額定數(shù)據(jù)求得由額定數(shù)據(jù)求得 PN IaN E = 22103 65.3 = V = 336.91 V 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)Ra =UaN IaN PN IaN

31、= = 1.58 440 65.3 22103 34.4(1) 迅速停機(jī)時(shí)迅速停機(jī)時(shí) TL = 0.8TN = 0.8350.32 Nm = 280.256 Nm CT = 9.55 CE = 9.550.562 = 5.365 602 PNnNTN =606.28 22103 600= Nm = 350.32 Nm 336.91 600= = 0.562 CE = EnN 280.256 5.365= A = 52.24 A Ia = TL CT E = UaNRa Ia = (4401.5852.24) V = 357.46 V 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)（切換點(diǎn)（切

32、換點(diǎn) b 點(diǎn)的點(diǎn)的 Eb ） 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)Rb Ra Eb Iamax (2) 下放重物時(shí)下放重物時(shí) 357.46 265.3 = 1.58 = 1.16 Rb = Ra CE CT2 nL TL= 0.5625.365300 280.2561.58 = 1.65 該值大于該值大于 1.16 ，故滿足，故滿足 Iamax 的要求。的要求。 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) 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)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) Ua電樞反接時(shí)：電樞反接時(shí)： 動(dòng)能、電源電能均被動(dòng)能

33、、電源電能均被 Rb 消耗掉。消耗掉。 TL 作用？作用？ 限制限制 Iamax Ia 的方向的方向？T 的方向的方向？nTEUaIaUfTLMUfMEIaRb2n0 OTn1n0 TL 制動(dòng)前：制動(dòng)前：特性特性1 n =Ua CE Ra CECT2 T制動(dòng)開始后：制動(dòng)開始后： 特性特性2 制動(dòng)過程制動(dòng)過程 TL n = Ua CE RaRb CECT2 T8.4 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)bacda 點(diǎn)點(diǎn)b 點(diǎn)點(diǎn)，Ia 反向反向(Ia0)T 和和 TL 的共同作用的共同作用 n = 0，T 0， na = nb，Ea = Eb， T 反向反向(T0) ， n 立刻斷電，立刻斷電

34、，未斷電，反向起動(dòng)未斷電，反向起動(dòng) 制動(dòng)開始；制動(dòng)開始； c 點(diǎn)點(diǎn) 停機(jī)。停機(jī)。 d 點(diǎn)，反向電動(dòng)運(yùn)行。點(diǎn)，反向電動(dòng)運(yùn)行。 立刻立刻 斷電斷電制動(dòng)瞬間制動(dòng)瞬間b 點(diǎn)的點(diǎn)的 ERaRb Ua Eb Iamax8.4 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 2 (Rb小小)bT T Rb 特性特性 2 斜率斜率 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 制動(dòng)快。制動(dòng)快。 Rb 的選擇的選擇 （各量取絕對(duì)值）（各量取絕對(duì)值） 2 (Rb大大)n0n0 bOTn1TLaUfRbIaE UaM2. 電動(dòng)勢反向反接制動(dòng)電動(dòng)勢反向反接制動(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)電動(dòng)狀

35、態(tài)電動(dòng)狀態(tài)T制動(dòng)狀態(tài)制動(dòng)狀態(tài)電樞接入電樞接入 Rb 瞬間瞬間 Ia T TTL n E Ia T , TTL n = 0，TTL 反向起動(dòng)反向起動(dòng) n0 | n | | E | Ia T T = TL 。 nIa 的方向的方向？T 的方向的方向？nTEUaIaUfTLMUfUaTLMRbIaE8.4 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)OTn 1n0TLa2c 制動(dòng)運(yùn)制動(dòng)運(yùn) 行狀態(tài)行狀態(tài)制動(dòng)前：制動(dòng)前：特性特性 1 n =Ua CE Ra CECT2 T制動(dòng)開始后：制動(dòng)開始后： 特性特性 2n = Ua CE RaRb CECT2 Tbd Ia 和和 T 始終沒有改變方向。始終沒有改變方向

36、。 2dn0bOTn1TLa8.4 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 Rb 特性特性 2 斜率斜率 下放速度下放速度 。 2(Rb大大)dnL nL(Rb小小) UaEd IadRaRb = Rb 的選擇的選擇 (各量取絕對(duì)值各量取絕對(duì)值) = UaCE nL T / CT= (UaCE nL) CT TLT0UfUaRbIaEM穩(wěn)定運(yùn)行穩(wěn)定運(yùn)行 d 點(diǎn)點(diǎn)的的 E 和和 Ia 【例例8.4.2】 例例 8.4.1 中的他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，迅速停機(jī)和中的他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，迅速停機(jī)和下放重物的要求不變，但改用反接制動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，試求電樞下放重物的要求不變，但改用反接制動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，試求電樞電路

37、應(yīng)串聯(lián)的制動(dòng)電阻值。電路應(yīng)串聯(lián)的制動(dòng)電阻值。 解：解：(1) 迅速停機(jī)迅速停機(jī)在例在例 8.4.1 中已求得切換點(diǎn)的電動(dòng)勢，由公式可得中已求得切換點(diǎn)的電動(dòng)勢，由公式可得 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)Rb Ra Ua Eb Iamax 440357.46 265.3= 1.58 = 4.526 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)(2) 下放重物時(shí)（忽略下放重物時(shí)（忽略 T0 ） Rb = (UaCE n ) Ra CT TL 5.365 280.256 = (4400.562300 )1.58 = 10.07 平地或上坡行駛時(shí)工作在平地或上坡行駛時(shí)工作在 a 點(diǎn)

38、。點(diǎn)。 下坡行駛時(shí)下坡行駛時(shí) TL 反向反向TL2 nn0 EUa Ia0 T0 b 點(diǎn)（點(diǎn)（TL2 = T ）。）。 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)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 TL12TL238.4 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)n n ab電動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)狀態(tài)n E Ia(T) n=n0, E=Ua, T=0制動(dòng)狀態(tài)制動(dòng)狀態(tài)n E (Ua) Ia(T)0|T| 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)nTEUaIaUfTLMU

39、fUaTLIaTnEMnUfUaTLEMUfUaTLnIaT EMTL 在降低電樞電在降低電樞電 壓調(diào)速過程中壓調(diào)速過程中 TL8.4 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)OTnUa1n01Ua2n02acbd 回饋制回饋制 動(dòng)過程動(dòng)過程 在增加勵(lì)磁電在增加勵(lì)磁電 流調(diào)速過程中流調(diào)速過程中 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)過程動(dòng)過程 2. 反向回饋制動(dòng)反向回饋制動(dòng) 下放重物下放重物 電壓反向電壓反向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)電動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)狀態(tài)T制動(dòng)過程制動(dòng)過程反向起動(dòng)反向起動(dòng)n n n0 n EUaIa (T)

40、 反向反向制動(dòng)狀態(tài)制動(dòng)狀態(tài)Ia 的方向的方向？T 的方向的方向？ 作用？作用？ 限制限制 Iamax nTEUaIaUfTLM UfnE UaTL MIaRbUfRb UaTLIaTME UfRb UaTLnEIaT M2. 反向回饋制動(dòng)反向回饋制動(dòng) 下放重物下放重物 OTn1n0TL8.4 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)2n0acbd e a 點(diǎn)點(diǎn)改變改變Ua極性極性n不能躍變不能躍變c 點(diǎn)點(diǎn)b 點(diǎn)點(diǎn)反接制動(dòng)反接制動(dòng)d 點(diǎn)點(diǎn)反向起動(dòng)反向起動(dòng)e 點(diǎn)，點(diǎn)，T = TL 。 電壓反向反電壓反向反 接制動(dòng)過程接制動(dòng)過程 反向起動(dòng)過程反向起動(dòng)過程 回饋制動(dòng)過程回饋制動(dòng)過程 回饋制回饋制 動(dòng)運(yùn)

41、行動(dòng)運(yùn)行 T TL回饋制動(dòng)回饋制動(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)OTn1n0TL2n0acbd e 制動(dòng)效果制動(dòng)效果 Rb 特性特性 2 斜率斜率 下放速度下放速度 。 2(Rb小小)enL nL(Rb大大) EeUa IaeRaRb = Rb 的選擇的選擇 （各量取絕對(duì)值）（各量取絕對(duì)值） = CE nLUa T / CT= (CE nL Ua) CT TLT0穩(wěn)定運(yùn)行穩(wěn)定運(yùn)行 e 點(diǎn)點(diǎn)的的 E 和和 IaUfUaRbIaE M 校驗(yàn)校驗(yàn) （各量取絕對(duì)值）（各量取絕對(duì)值） RaRb UaEb IamaxOTn1n0TL2n0acbd e 2(Rb小小)enL nL(Rb大大

42、)b制動(dòng)瞬間制動(dòng)瞬間b 點(diǎn)的點(diǎn)的 E8.4 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)電壓反接后瞬間電壓反接后瞬間UfUaRbIaE M 電壓反向反接制動(dòng)與反向回饋制動(dòng)的比較電壓反向反接制動(dòng)與反向回饋制動(dòng)的比較 電壓反向制動(dòng)過程電壓反向制動(dòng)過程 回饋制動(dòng)狀態(tài)回饋制動(dòng)狀態(tài) 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)電動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)狀態(tài)nTEUaIaUfTL MUfRbIaTnE UaTL MUfRbIaTnE UaTL M 【例例8.4.3】 例例 8.4.1 中的他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，改用回饋制中的他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，改用回饋制動(dòng)下放重物。在電壓反接瞬間，電樞電路串聯(lián)較大的制動(dòng)動(dòng)下放重物。在電壓反接瞬間，電樞電

43、路串聯(lián)較大的制動(dòng)電阻，以保證電阻，以保證 IaIamax ；當(dāng)轉(zhuǎn)速反向增加到；當(dāng)轉(zhuǎn)速反向增加到 n0 時(shí)，將制動(dòng)時(shí)，將制動(dòng)電阻減小，使電動(dòng)機(jī)以電阻減小，使電動(dòng)機(jī)以 1 000 r/min 下放重物。試求這時(shí)的下放重物。試求這時(shí)的制動(dòng)電阻值。制動(dòng)電阻值。 解：解：根據(jù)例根據(jù)例 8.4.1 求得的數(shù)據(jù)，可得求得的數(shù)據(jù)，可得 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)RaRb = ( CE n Ua ) CT TLT0 Rb = ( CE nUa )Ra CT TL= 0.755 5.365 280.256 Rb = ( 0.5621 000440 )1.58 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)在四象限中他勵(lì)電動(dòng)機(jī)在四象限中的運(yùn)行狀態(tài)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 的人為特性的人為特性 增加增加 Ra 的人為特性的人為特性 降低降低 Ua 的人為特性的人為特性 降低降低 Ua 的人為特性的人為特性 OnT正正向向反反向向第第8 章章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)二、制動(dòng)狀態(tài)二、制動(dòng)狀態(tài) OnT正向回饋制動(dòng)正向回饋制動(dòng)