直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行與電力拖動(dòng)(1)

1、第第3章章第第3章章 直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行與電力拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行與電力拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性3.1直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)3.2直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速3.3下 頁(yè)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)3.4第第3章章本章重點(diǎn)本章重點(diǎn)n他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性和人為機(jī)械他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性特點(diǎn)特性特點(diǎn) 。n他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法、原理。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法、原理。 n他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速原理、方法和調(diào)速性他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速原理、方法和調(diào)速性能指標(biāo)的含義能指標(biāo)的含義 n他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)各種制動(dòng)的原理、方法、特他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)各種制動(dòng)的

2、原理、方法、特點(diǎn)、機(jī)械特性、制動(dòng)電流和制動(dòng)電阻的計(jì)算點(diǎn)、機(jī)械特性、制動(dòng)電流和制動(dòng)電阻的計(jì)算下 頁(yè)第第3章章n直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況：起動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況：起動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng) 分析直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況的基礎(chǔ)分析直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況的基礎(chǔ) 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性n電力拖動(dòng)：電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，生產(chǎn)機(jī)械是電力拖動(dòng)：電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，生產(chǎn)機(jī)械是負(fù)載，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的拖動(dòng)方式稱負(fù)載，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的拖動(dòng)方式稱電力拖動(dòng)。電力拖動(dòng)。 分析直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)的基礎(chǔ)分析直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)的基礎(chǔ) 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性、系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性、系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

3、的三種狀態(tài)、負(fù)載的機(jī)械特性的三種狀態(tài)、負(fù)載的機(jī)械特性概述概述下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章MTnLTU下 頁(yè)上 頁(yè)返 回單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng) 1.1.電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式回顧回顧dtdnGDTTL3752電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檗D(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檗D(zhuǎn)速n的正方向，的正方向，規(guī)定：規(guī)定：1）電磁轉(zhuǎn)矩）電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速n的正方向相同時(shí)為的正方向相同時(shí)為正；正； 2）負(fù)載轉(zhuǎn)矩）負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速n的正方向相同時(shí)為的正方向相同時(shí)為負(fù)；負(fù)；TLT 3 3）慣性轉(zhuǎn)矩）慣性轉(zhuǎn)矩 的大小和正負(fù)號(hào)由的大小和正負(fù)號(hào)由 和和 的代數(shù)和決定。的代數(shù)和決定。dtdnGD23

4、75略空載轉(zhuǎn)矩略空載轉(zhuǎn)矩第第3章章2.系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的三種狀態(tài)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的三種狀態(tài)1)1)當(dāng)當(dāng) 或或 時(shí)時(shí), ,系統(tǒng)處于系統(tǒng)處于靜止靜止或或恒轉(zhuǎn)速恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行狀態(tài)，即處于穩(wěn)態(tài)。即處于穩(wěn)態(tài)。LTT 0dtdn2)2)當(dāng)當(dāng) 或或 時(shí)時(shí), ,系統(tǒng)處于系統(tǒng)處于加速加速運(yùn)行狀態(tài)，即處于運(yùn)行狀態(tài)，即處于動(dòng)態(tài)。動(dòng)態(tài)。LTT 0dtdn3)3)當(dāng)當(dāng) 或或 時(shí)時(shí), ,系統(tǒng)處于系統(tǒng)處于減速減速運(yùn)行狀態(tài)，即處于運(yùn)行狀態(tài)，即處于動(dòng)態(tài)。動(dòng)態(tài)。LTT 0dtdn下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章3.負(fù)載的機(jī)械特性負(fù)載的機(jī)械特性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性n 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載是指負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載是指負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL為常數(shù)，為常數(shù)

5、，其大小其大小與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速n無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。n恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載分：反抗性負(fù)載特性和位恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載分：反抗性負(fù)載特性和位能性負(fù)載特性。能性負(fù)載特性。1）反抗性負(fù)載轉(zhuǎn)矩反抗性負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的方向總是與轉(zhuǎn)速的方向總是與轉(zhuǎn)速n的方向相反，特性位于一、三象限；的方向相反，特性位于一、三象限；2）位能性負(fù)載轉(zhuǎn)矩）位能性負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的方向與轉(zhuǎn)速的方向與轉(zhuǎn)速n的的方向無(wú)關(guān)，特性位于一、四象限。方向無(wú)關(guān)，特性位于一、四象限。nTn=f(TL)0-TLTL反抗性負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性負(fù)載的機(jī)械特性是指生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)負(fù)載的機(jī)械特性是指生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系即：速之間的關(guān)系即：n=f(TL)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回nTn=f(

6、TL)0TL位能性負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性第第3章章恒功率負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性恒功率負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性n當(dāng)轉(zhuǎn)速當(dāng)轉(zhuǎn)速n變化時(shí)，負(fù)載功率基本不變，變化時(shí)，負(fù)載功率基本不變，TL的大小基本上與轉(zhuǎn)速的大小基本上與轉(zhuǎn)速n成反比成反比nnPT155. 9 2L下 頁(yè)上 頁(yè)返 回通風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性通風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性nTL的大小基本上與轉(zhuǎn)速平方成正比的大小基本上與轉(zhuǎn)速平方成正比2L2 nTknTL或理想的通理想的通風(fēng)機(jī)特性風(fēng)機(jī)特性實(shí)際通風(fēng)實(shí)際通風(fēng)機(jī)特性機(jī)特性第第3章章4.電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件1)必要條件：電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性與負(fù)載特性必須相交，在交必要條件：電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性與負(fù)載特性必須相交，在交

7、點(diǎn)點(diǎn)T=TL 處實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩平衡。處實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩平衡。2)充分條件：在交點(diǎn)處有充分條件：在交點(diǎn)處有0dndTdndTL在交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速之上（在交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速之上（ ），應(yīng)保證），應(yīng)保證TTL （使電動(dòng)機(jī)加速）。（使電動(dòng)機(jī)加速）。 下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章本次課程內(nèi)容本次課程內(nèi)容 直流電機(jī)的固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性、電直流電機(jī)的固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性、電樞反應(yīng)對(duì)機(jī)械特性的影響、固有機(jī)械特性和人為機(jī)樞反應(yīng)對(duì)機(jī)械特性的影響、固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性的求取械特性的求??；他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法、起動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法、起動(dòng)電阻計(jì)算。電阻計(jì)算。 下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章3.1 直流電動(dòng)

8、機(jī)的機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性3.1.1機(jī)械特性的一般表達(dá)式n基礎(chǔ)：TTCCRRnCUnCCRRnnTCUTCCRRCUnTeeTeeTee2a02a02a轉(zhuǎn)速降，理想空載轉(zhuǎn)速斜率n機(jī)械特性：指電源電壓U、氣隙磁通、電樞回路電阻Ra均為常數(shù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T與電力拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系，即n=f(T)。（ T與n 都是機(jī)械量）aaaaa)(ICTnCERRIEUTen=n0n=T是電動(dòng)機(jī)在某一定負(fù)載和電樞電路電阻時(shí)理想空載轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速之差理想空載轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速之差下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章n當(dāng)U、R為常數(shù)時(shí)，機(jī)械特性曲線為一條向下傾斜的直線。 電樞反應(yīng)對(duì)機(jī)械特性的影響，可能使特性

9、在T較大時(shí)上翹。 機(jī)械特性的斜率機(jī)械特性的斜率 : :越大，特性越陡，稱為軟特性； 越小，特性越平，稱為硬特性；表明機(jī)械特性曲線的下垂程度。 注意注意電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，存在空載損耗，電動(dòng)機(jī)要輸入一定的電樞電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，存在空載損耗，電動(dòng)機(jī)要輸入一定的電樞電流產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩與由摩擦等原因的空載轉(zhuǎn)矩平衡，電磁轉(zhuǎn)矩電流產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩與由摩擦等原因的空載轉(zhuǎn)矩平衡，電磁轉(zhuǎn)矩T不為零等于空載轉(zhuǎn)矩不為零等于空載轉(zhuǎn)矩T0，此時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為，此時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為實(shí)際空載轉(zhuǎn)速。實(shí)際空載轉(zhuǎn)速。000Tnnn下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章n硬度：斜率的倒數(shù)或定義機(jī)械特性曲線工作范圍內(nèi)某一點(diǎn)轉(zhuǎn)矩對(duì)該點(diǎn)轉(zhuǎn)速的導(dǎo)數(shù)，即：TnnT

10、，dd越大（ 越?。?，特性越硬，稱為硬特性，即硬特性，即T變化時(shí)，變化時(shí)，n 的變化不大。的變化不大。nn額定轉(zhuǎn)速變化率：額定轉(zhuǎn)速降對(duì)額定轉(zhuǎn)速的比值用百分?jǐn)?shù)表示，即：%100%100%NN0NNNnnnnnn下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章n電樞反應(yīng)對(duì)機(jī)械特性影響 當(dāng)電樞電流較大時(shí)，電樞反應(yīng)的去磁作用較大，使 ，則n0，即n特性上翹。特性上翹，對(duì)電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行不利，解決的辦法是在主磁極上加裝匝數(shù)很少的串勵(lì)繞組，稱為穩(wěn)定繞組。穩(wěn)定繞組產(chǎn)生與主磁極相同的磁通，抵消電樞反應(yīng)的去磁作用。 加裝了穩(wěn)定繞組后，電動(dòng)機(jī)實(shí)質(zhì)上已變?yōu)榉e復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)，但由于串入勵(lì)磁環(huán)繞組匝數(shù)很少，其機(jī)械特性又與沒(méi)有電樞反應(yīng)時(shí)的他勵(lì)直流

11、電動(dòng)機(jī)相同，因此仍可視為他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。這樣，在討論問(wèn)題時(shí)，就可完全忽略電樞反應(yīng)的影響,認(rèn)為 為常數(shù)。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章各種直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性各種直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1.他 (并)勵(lì)電動(dòng)機(jī)：較大，稱為硬特性2.串勵(lì)電動(dòng)機(jī):較小，稱為軟特性。Tn00n差復(fù)勵(lì)差復(fù)勵(lì)他勵(lì)他勵(lì)積復(fù)勵(lì)積復(fù)勵(lì)串勵(lì)串勵(lì)各種直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性各種直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章3.1.2固有機(jī)械特性 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性是指：在電源電壓U=UN，氣隙磁通=N，電樞外串電阻R=0時(shí)的機(jī)械特性，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：nnTnTCCRCUnTee002NaNN下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章n起動(dòng)時(shí)n=0，

12、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Ea=0，電樞電流稱為起動(dòng)電流起動(dòng)電流n斜率 ，由于Ra 很小，轉(zhuǎn)矩T 增大時(shí)， n下降很少，他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性是一條比較平的下降曲線。n理想空載時(shí)，T=0，Ia=0， UN=Ea，n=n0固有機(jī)械特性特點(diǎn)：n額定轉(zhuǎn)速降nN%較小。電磁轉(zhuǎn)矩稱為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩aNstaRUIIstNstICTTT下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章3.1.3 人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性：人為機(jī)械特性：指改變電機(jī)參數(shù)，即改變U或變R或變得到的機(jī)械特性。TCCRRCUnTee2NaNNnnTnTCCRCUnTee002NaNN固有特性的條件：電源電壓U=UN，氣隙磁通=N，電樞外串電阻R=01.電樞回路串接

13、電阻時(shí)的人為機(jī)械特性電樞回路串接電阻時(shí)的人為機(jī)械特性條件：當(dāng)U=UN， =N，電樞回路外串電阻R時(shí)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章TL是一簇通過(guò)理想空載點(diǎn)并具有不同斜率的射線n特點(diǎn)（1）理想空載轉(zhuǎn)速n0不變。（2）機(jī)械特性的斜率 隨 的增大而增大，特性硬度減小、變軟。（3）負(fù)載轉(zhuǎn)矩一定時(shí)，串接電阻越大，轉(zhuǎn)速越低，轉(zhuǎn)速降越大。n應(yīng)用研究他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)串電阻分級(jí)起動(dòng)；起重機(jī)和電車常用的調(diào)速方法。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章2.改變電動(dòng)機(jī)供電電源的人為特性改變電動(dòng)機(jī)供電電源的人為特性條件：當(dāng)UU1U2U3第第3章章3.改變磁通時(shí)的人為特性改變磁通時(shí)的人為特性條件：當(dāng)U=UN， 1 2弱磁他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)弱

14、磁他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)一族直線，但既不平行，又非放射形一族直線，但既不平行，又非放射形 下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章n特點(diǎn)n應(yīng)用（1）n0與 成反比，磁通減弱會(huì)使n0 升高。（2） 與磁通的平方成反比，磁通減弱會(huì)使斜率加大，特性硬度降低，特性上移。（3）負(fù)載轉(zhuǎn)矩一定時(shí)，減弱磁通使轉(zhuǎn)速升高，轉(zhuǎn)速降增大?？捎糜谛枰交{(diào)速的場(chǎng)合。 下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章3.1.4 機(jī)械特性的繪制機(jī)械特性的繪制 步驟：步驟：2NNNNa)3221(IPIUR1.固有機(jī)械特性的求取固有機(jī)械特性的求?。?）估算）估算Ra （2）計(jì)算）計(jì)算（4）計(jì)算額定工作點(diǎn)）計(jì)算額定工作點(diǎn)(TN，nN)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回NaNNNNN

15、nRIUnECeNN55. 9CCeT（3）計(jì)算理想空載點(diǎn)）計(jì)算理想空載點(diǎn)(0，n0)NN0CUne根據(jù)額定數(shù)據(jù)PN、UN、IN、nNNNNICTT第第3章章2.人為機(jī)械特性的的求取人為機(jī)械特性的的求取 在固有機(jī)械特性方程在固有機(jī)械特性方程 的基礎(chǔ)的基礎(chǔ)上，根據(jù)人為特性所對(duì)應(yīng)的參數(shù)上，根據(jù)人為特性所對(duì)應(yīng)的參數(shù) 或或 或或 變變化，重新計(jì)算化，重新計(jì)算 和和 ，然后得到人為機(jī)械特性，然后得到人為機(jī)械特性方程式方程式。Tnn0aRU0n下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章例例1：一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)為PN=5.5kW，UN=110V，IN=62A，nN=1000r/min求（1）固有機(jī)械特性方程式

16、；（2）實(shí)際空載轉(zhuǎn)速n0 解（1）求固有機(jī)械特性方程式TnTCCRCUnTee02NaNN先估算Ra，取系數(shù)為1/2時(shí)：)(172. 062105 . 56211021)3221(232NNNNaIPIUR099. 01000172. 062110NaNNNNNnRIUnECe945. 0099. 055. 955. 9NNCCeT84. 1945. 0099. 0172. 0min/1111099. 0110NNaNN0CCRrCUnTee固有特性方程為固有特性方程為TTnn84. 111110下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章實(shí)際空載轉(zhuǎn)速（2）求實(shí)際空載轉(zhuǎn)速0002NaNN0TnTCCRCUnT

17、ee02TTT0N2NTTT額定電磁轉(zhuǎn)矩mN6 .5862945. 0NNNICTT額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩mN5 .521000105 . 555. 955. 932NNNnPT空載轉(zhuǎn)矩mN1.65.526.58N2N0TTTmin/11001 . 684. 11111000rTnn下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章例例2：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=1500r/min，試分別求取下列機(jī)械特性方程式。（1）固有機(jī)械特性；（2）電樞串入電阻R=0.7時(shí)的人為特性；（3）電源電壓降壓至110V時(shí)的人為特性；（4）磁通減弱至 時(shí)的人為特性；（5）當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)

18、矩時(shí)，要求電動(dòng)機(jī)以低于額定轉(zhuǎn)速的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，試問(wèn)有幾種可能的方案？如何求出相應(yīng)的參數(shù)。N32解（1）求固有機(jī)械特性方程式04. 1)(55. 9min/16542NNNaNN0CRCCRrCUneaTee固有特性方程為固有特性方程為TTnn04. 116450)(175. 0aR133. 0NCe下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章（2）電樞串入電阻R=0.7時(shí)的人為特性；n0=1645r/min不變，增大為 18. 5133. 055. 97 . 0175. 0)(55. 922NaCRRe人為特性方程為人為特性方程為TTnn18. 516450（3）電源電壓降壓至110V時(shí)的人為特性04. 1不變，

19、n0變?yōu)?min/827165421N01rCUne人為特性方程為人為特性方程為TTnn04. 182701（4）磁通減弱至 時(shí)的人為特性；N32n0和均發(fā)生變化 min/248132NN02rCUne33. 2)32(55. 92NaCRe人為特性方程為人為特性方程為TTnn33. 2248102下 頁(yè)上 頁(yè)返 回TTnn04. 116450第第3章章(5)思考?下 頁(yè)上 頁(yè)返 回當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩時(shí)，額定轉(zhuǎn)矩時(shí)，要求電動(dòng)機(jī)以要求電動(dòng)機(jī)以低于額定轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，試問(wèn)有幾種可試問(wèn)有幾種可能的方案？能的方案？第第3章章3.2 直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

20、起動(dòng)：指電動(dòng)機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。 起動(dòng)過(guò)程：電動(dòng)機(jī)接通電源后，電動(dòng)機(jī)接通電源后，從靜止?fàn)顟B(tài)加速到某一穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的過(guò)程叫起動(dòng)過(guò)程。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst：電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間：電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間(n=0)的電磁轉(zhuǎn)矩。的電磁轉(zhuǎn)矩。起動(dòng)電流Ist：起動(dòng)瞬間：起動(dòng)瞬間(n=0)的電樞電流。的電樞電流。n概念概念n系統(tǒng)對(duì)起動(dòng)的要求 不同的生產(chǎn)機(jī)械對(duì)起動(dòng)有不同的要求。例如，無(wú)軌電車要求起動(dòng)慢些平穩(wěn)些，但一般生產(chǎn)機(jī)械都要求快速起動(dòng)快速起動(dòng)。一般要想使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程合理，應(yīng)考慮要求起動(dòng)電流要求起動(dòng)電流 Ist小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst大，大，起動(dòng)時(shí)間tst短；起動(dòng)過(guò)程平滑使加速均勻，起動(dòng)過(guò)程的能量損耗小，起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單方便可

21、靠。 下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章n起動(dòng)時(shí)主要物理量起動(dòng)時(shí)主要物理量(n=0)dtdnGDTTICTRUREUInCETe37502Lstststaaasta起動(dòng)時(shí)：必須使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TstTL，dn/dt0；先通勵(lì)磁電流，而后加電樞電壓；起動(dòng)時(shí)應(yīng)保證電動(dòng)機(jī)的磁通達(dá)到最大值 ；在同樣的起動(dòng)電流下，大則Tst大；而在同樣的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩下，大則Ist就可以小一些。 下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章一般不能加額定電壓直接起動(dòng)；如果起動(dòng)時(shí)直接將額定電壓加至電樞兩端，稱為直接起動(dòng)起動(dòng)時(shí)直接將額定電壓加至電樞兩端，稱為直接起動(dòng)，一般電動(dòng)機(jī)電樞繞組電阻Ra很小，Ist可能達(dá)到額定電流的十多倍。雖然當(dāng)一定時(shí)，Tst與 I

22、a成正比， Ist越大， Tst 也越大，可縮短起動(dòng)時(shí)間，但I(xiàn)st過(guò)大會(huì)引起換向惡化，產(chǎn)生嚴(yán)重的火花；還會(huì)導(dǎo)致很大的線路壓降，使電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定。而且Tst大小是受機(jī)械強(qiáng)度限制， Tst太大，突然加到傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上，會(huì)損壞機(jī)械部件的薄弱部分，例如傳動(dòng)齒輪的輪齒等。一般起動(dòng)時(shí)應(yīng)設(shè)法限制起動(dòng)電流不超過(guò)額定電流的一般起動(dòng)時(shí)應(yīng)設(shè)法限制起動(dòng)電流不超過(guò)額定電流的1.52倍。倍。n限制Ist的方法：降低電樞電壓起動(dòng)，電樞回路串電阻起動(dòng)。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章3.2.1 直接起動(dòng)直接起動(dòng)n起動(dòng)過(guò)程：勵(lì)磁繞組接入額定電流并保持不變，電樞繞組接通電源，使TstTL，電動(dòng)機(jī)加速；隨nEaIaT，直到T=TL，起動(dòng)結(jié)

23、束，電動(dòng)機(jī)以轉(zhuǎn)速nA穩(wěn)定運(yùn)行。dtdnGDTTICTREUInCETe3752Laaaaa下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章UfNIfNRf調(diào)壓電源調(diào)壓電源EanT電源電壓可調(diào)的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電源電壓可調(diào)的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)3.2.2 降電壓起動(dòng)降電壓起動(dòng)n 降壓起動(dòng)需要一套可以調(diào)節(jié)的直流電源，初投資大。UNU1U2U3復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)改變電樞電壓時(shí)的人為特性改變電樞電壓時(shí)的人為特性下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章n起動(dòng)過(guò)程：起動(dòng)瞬間起動(dòng)瞬間把加在電樞兩端電源電壓降低，可把電源電壓降低到U4=(1.52.0) INRa，隨著轉(zhuǎn)速n的上升，電勢(shì)的上升，電勢(shì)Ea也逐漸也逐漸增大增大，Ia 相應(yīng)減小相應(yīng)減小，此時(shí)電壓電壓

24、U必須不斷升高必須不斷升高(手動(dòng)手動(dòng)調(diào)節(jié)或自動(dòng)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)或自動(dòng)調(diào)節(jié))，使，使Ia保持在保持在 (1.52.0) IN范圍范圍內(nèi)內(nèi)，保證加速轉(zhuǎn)矩(T2-TL)恒定，直到電壓升到額定電壓UN ，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，起動(dòng)過(guò)程結(jié)束。n發(fā)展：過(guò)去可調(diào)的直流電源采用直流的發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)組，現(xiàn)在多用晶閘管整流電源代替。n優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)平穩(wěn)，起動(dòng)過(guò)程中能量損耗小。0TLT2TstTnn0n01n02n03n04UNU1U2U3U4固有特性UNU1U2U3U4降壓起動(dòng)的機(jī)械特性降壓起動(dòng)的機(jī)械特性aaaaREUInCEe下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章 電壓不變，在電樞回路中串接電阻，可達(dá)到限制起動(dòng)電流的目的，使NaN

25、st0 . 25 . 1IRRUI3.2.3 電樞回路串入電阻起動(dòng)電樞回路串入電阻起動(dòng)復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)電樞回路串電阻時(shí)的人為特性電樞回路串電阻時(shí)的人為特性TL下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章1）串入恒值電阻起動(dòng)）串入恒值電阻起動(dòng)n在電樞回路串入固定的起動(dòng)電阻R，電機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，在額定磁場(chǎng)下，將刀開關(guān)K合向電源使電機(jī)起動(dòng)。UfNIfNRfEanT電樞串入固定電阻起動(dòng)的接線圖電樞串入固定電阻起動(dòng)的接線圖R RanT0 0TLn0電樞串入固定電阻特性曲線電樞串入固定電阻特性曲線nAAn缺點(diǎn)：起動(dòng)時(shí)間tst 較長(zhǎng)，穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速nA低，長(zhǎng)期串入電阻不經(jīng)濟(jì)。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章11aRrR3321aRrrrR

26、LLIT2IT21IT1IT0nabn1aRNngh3nn為了在起動(dòng)過(guò)程中使電樞電流和轉(zhuǎn)矩被限制在允許的范圍之內(nèi)，采用分級(jí)起動(dòng)。n起動(dòng)過(guò)程122aststRRRR1ncd2r1+ r2=R22)分級(jí)起動(dòng)分級(jí)起動(dòng)(逐級(jí)切除起動(dòng)電阻的起動(dòng)逐級(jí)切除起動(dòng)電阻的起動(dòng))下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章逐級(jí)切除起動(dòng)電阻的起動(dòng)分析n起動(dòng)瞬間，電樞回路總電阻為321a3rrrRRst3N10IRUIn ，N110 .25 .1 , 0 .25 .1TTIINn要求11aRrR3321aRrrrRLLIT2IT21IT1IT0nabn1aRNngh3n122aststRRRR1ncd2r1+ r2=R2下 頁(yè)上 頁(yè)返

27、 回第第3章章切換電流或切換轉(zhuǎn)矩(I2或T2，電阻切除時(shí)的電流或轉(zhuǎn)矩)n求切換轉(zhuǎn)矩的原則：既要使電動(dòng)機(jī)能夠帶動(dòng)負(fù)載起動(dòng)，又要既要使電動(dòng)機(jī)能夠帶動(dòng)負(fù)載起動(dòng)，又要保證在切換時(shí)的加速度轉(zhuǎn)矩保證在切換時(shí)的加速度轉(zhuǎn)矩( T2和和TL之差之差 )不過(guò)小。不過(guò)小。過(guò)大，過(guò)大，加速轉(zhuǎn)矩大，可滿足快速起動(dòng)的要求，但是起動(dòng)級(jí)數(shù)增多；加速轉(zhuǎn)矩大，可滿足快速起動(dòng)的要求，但是起動(dòng)級(jí)數(shù)增多；過(guò)小，過(guò)小，dn/dt小，延緩起動(dòng)過(guò)程。小，延緩起動(dòng)過(guò)程。11aRrR3321aRrrrRLLIT2IT21IT1IT0nabn1aRNngh3n122aststRRRR1ncd2r1+ r2=R2dtdnGDTT3752L下 頁(yè)上

28、頁(yè)返 回第第3章章n綜合考慮選選I2= （1.21.5 ）IL，則，則切換轉(zhuǎn)矩切換轉(zhuǎn)矩 T2= （1.21.5 ）TL 。電阻分三次切除稱三級(jí)起動(dòng)，起動(dòng)級(jí)數(shù)電阻分三次切除稱三級(jí)起動(dòng)，起動(dòng)級(jí)數(shù)m=3，一般選，一般選m=34，級(jí)數(shù)多，起動(dòng)快，但同時(shí)也使設(shè)備增多，線路復(fù)級(jí)數(shù)多，起動(dòng)快，但同時(shí)也使設(shè)備增多，線路復(fù)雜。運(yùn)行不可靠性增大。雜。運(yùn)行不可靠性增大。11aRrR3321aRrrrRLLIT2IT21IT1IT0nabn1aRNngh3n122aststRRRR1ncd2r1+ r2=R2下 頁(yè)上 頁(yè)返 回n表示起動(dòng)電流(起動(dòng)轉(zhuǎn)矩) 之比 = I1/I2=T1/T2第第3章章3）起動(dòng)電阻的計(jì)算方法

29、）起動(dòng)電阻的計(jì)算方法解析法計(jì)算起動(dòng)電阻 忽略電樞繞組的電感，電樞電流在切換電阻瞬間突變，而在切換電阻瞬間，由于機(jī)械慣性的作用，轉(zhuǎn)速n不變，Ea不變。11aRrR3321aRrrrRLLIT2IT21IT1IT0nabn1aRNngh3n122aststRRRR1ncd2r1+ r2=R2nb=ncEb=Ecb點(diǎn)：32REUIbc點(diǎn)：221REUREUIbc2321RRIIa1122321RRRRRRII下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第第3章章計(jì)算公式如有如有m級(jí)，則通用公式為：級(jí)，則通用公式為：2NNNNa)3221(IPIURmmmmRRRRaa ,1IURNm111122111122aa11)1(rRRrrRRrrRRrRRRrmmmmmmmm各段電阻值：各段電阻值：式中式中Rm為最大起動(dòng)電阻：為最大起動(dòng)電阻：a323a212a1,RRRRRRRRm為起動(dòng)級(jí)數(shù)，一般取為起動(dòng)級(jí)數(shù)，一般取 m=34, m大，起動(dòng)平滑，大，起動(dòng)平滑，但設(shè)備多。但設(shè)備多。LNIIIITTII5 . 12 . 1,0 . 25 . 1, 212121I1為起動(dòng)電流；為起動(dòng)電流；I2為切換電為切換電流，流，IL為負(fù)載電流。為負(fù)載電流。下 頁(yè)