直流電機(jī)啟動(dòng)與調(diào)速制動(dòng)

直流電機(jī)啟動(dòng)與調(diào)速制動(dòng)第一頁，共二十七頁，2022年，8月28日二、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電阻的計(jì)算（一）圖解解析法1．繪制固有機(jī)械特性2．選取起動(dòng)過程中的最大電流I1與電阻切除時(shí)的切換電流I2（或T1與T2）3．畫出分級(jí)起動(dòng)特性圖第二頁，共二十七頁，2022年，8月28日（二）解析法在b點(diǎn)在c點(diǎn)兩級(jí)起動(dòng)時(shí)推廣到m級(jí)起動(dòng)的一般情況稱為起動(dòng)電流比第三頁，共二十七頁，2022年，8月28日[例9-2]一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)為：試用解析法計(jì)算四級(jí)起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電阻值。解已知起動(dòng)級(jí)數(shù)m=4

選擇第四頁，共二十七頁，2022年，8月28日各分段電阻如下：則各級(jí)起動(dòng)總電阻如下：第五頁，共二十七頁，2022年，8月28日三、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的過渡過程

在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，一些電氣參數(shù)（如電壓、電阻等）與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的突然變化，會(huì)引起過渡過程，但由于慣性，這些變化卻不能導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)矩及磁通等參量的突變，而必須是個(gè)連續(xù)變化的過程。電力拖動(dòng)系統(tǒng)中一般存在以下三種慣性：1．機(jī)械慣性——反映在系統(tǒng)的飛輪慣量上，它使轉(zhuǎn)速不能突變。2．電磁慣性——反映在電樞回路電感及勵(lì)磁回路電感上，它們分別使電樞電流和勵(lì)磁電流不能突變，從而使磁通不能突變。3．熱慣性——它使電動(dòng)機(jī)的溫度不能突變。第六頁，共二十七頁，2022年，8月28日電力拖動(dòng)的過渡過程一般分為兩種：1）機(jī)械過渡過程——它只考慮機(jī)械慣性，忽略影響較小的電磁慣性。2）電氣一機(jī)械過渡過程——它同時(shí)考慮機(jī)械與電磁兩種慣性。第七頁，共二十七頁，2022年，8月28日第四節(jié)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

采用一定的方法來改變生產(chǎn)機(jī)械的工作速度，以滿足生產(chǎn)的需要，這種方法通常稱為調(diào)速。一、調(diào)速指標(biāo)調(diào)速方法最主要的有兩大指標(biāo)：即技術(shù)指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（一）調(diào)速的技術(shù)指標(biāo)1.調(diào)速范圍不同生產(chǎn)機(jī)械要求的調(diào)速范圍是不同的，例如車床D＝20～120，龍門刨床D＝10～40，機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)D＝5～200，軋鋼機(jī)D＝3～120，造紙機(jī)D＝3～20等第八頁，共二十七頁，2022年，8月28日不同機(jī)械特性下的靜差率2．靜差率（或稱相對穩(wěn)定性）電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性愈硬，則靜差率愈小，相對穩(wěn)定性就愈高。調(diào)速范圍D與低速靜差率%間的關(guān)系允許的轉(zhuǎn)速降第九頁，共二十七頁，2022年，8月28日3．平滑性在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級(jí)數(shù)愈多則認(rèn)為調(diào)速愈平滑。值愈接近于1，則平滑性愈好。時(shí)稱為無級(jí)調(diào)速，即轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)，級(jí)數(shù)接近無窮多，此時(shí)調(diào)速的平滑性最好。

4．調(diào)速時(shí)的容許輸出（或調(diào)速時(shí)的功率與轉(zhuǎn)矩）容許輸出是指電動(dòng)機(jī)在得到充分利用的情況下，在調(diào)速過程中軸上所能輸出的功率和轉(zhuǎn)矩。第十頁，共二十七頁，2022年，8月28日（二）調(diào)速的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

調(diào)速的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)決定于調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi)用，而運(yùn)行費(fèi)用又決定于調(diào)速過程的損耗，它可用設(shè)備的效率來說明。[例9-5]一直流調(diào)速系統(tǒng)采用改變電源電壓調(diào)速，已知電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，高速機(jī)械特性的理想空載轉(zhuǎn)速如果額定負(fù)載下低速機(jī)械特性的轉(zhuǎn)速，而相應(yīng)的理想空載轉(zhuǎn)速。（1）試求出電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行的調(diào)速范圍D和靜差率；（2）如果生產(chǎn)工藝要求靜差率≤20%，則此時(shí)額定負(fù)載下能達(dá)到的調(diào)速范圍是多少？還能否滿足原有的要求？第十一頁，共二十七頁，2022年，8月28日電樞串聯(lián)電阻調(diào)速解（1）低速靜差率（2）不能滿足原有調(diào)速范圍的要求二、降低電樞端電壓調(diào)速（一）電樞串聯(lián)電阻分析電樞串接電阻調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性：效率第十二頁，共二十七頁，2022年，8月28日（二）降低電源電壓降低電源電壓的調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性方程式為晶閘管整流器供電的直流調(diào)速系統(tǒng)降低電源電壓調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性第十三頁，共二十七頁，2022年，8月28日減弱磁通的人為機(jī)械特性三、弱磁調(diào)速弱磁調(diào)速電路示意圖較大容量系統(tǒng)小容量系統(tǒng)弱磁調(diào)速時(shí)，機(jī)械特性方程式是：第十四頁，共二十七頁，2022年，8月28日

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。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。減弱磁通時(shí)的電樞電流、轉(zhuǎn)速、磁通變化曲線第十五頁，共二十七頁，2022年，8月28日四、調(diào)速時(shí)的功率與轉(zhuǎn)矩

在調(diào)速過程中，只要在不同轉(zhuǎn)速下電流不超過額定值，電動(dòng)機(jī)長時(shí)運(yùn)行，其發(fā)熱不會(huì)超過容許的限度。對于他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)矩與功率的關(guān)系為：降壓調(diào)速時(shí)，從高速到低速，容許輸出轉(zhuǎn)矩是常數(shù)，稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。而容許輸出功率則正比于轉(zhuǎn)速。式中弱磁調(diào)速時(shí)的容許輸出功率為常數(shù)，稱為恒功率調(diào)速方式第十六頁，共二十七頁，2022年，8月28日機(jī)械特性和容許輸出轉(zhuǎn)矩容許輸出轉(zhuǎn)矩和功率第十七頁，共二十七頁，2022年，8月28日第三節(jié)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)1）電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)速的方向相同，此時(shí)電網(wǎng)向電動(dòng)機(jī)輸入電能，并變?yōu)闄C(jī)械能以帶動(dòng)負(fù)載。2）制動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的方向相反，此時(shí)，用電動(dòng)機(jī)吸收機(jī)械能并轉(zhuǎn)化為電能。一、能耗制動(dòng)電動(dòng)狀態(tài)能耗制動(dòng)第十八頁，共二十七頁，2022年，8月28日

能耗制動(dòng)時(shí)機(jī)械特

性和轉(zhuǎn)速及電流變化曲線第十九頁，共二十七頁，2022年，8月28日能耗制動(dòng)機(jī)械特性方程式如果按最大制動(dòng)電流不超過來選擇則電動(dòng)機(jī)帶位能負(fù)載時(shí)的能耗制動(dòng)電路圖當(dāng)時(shí)能耗制動(dòng)時(shí)間為≥≥第二十頁，共二十七頁，2022年，8月28日二、反接制動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶位能負(fù)載時(shí)的能耗制動(dòng)電路圖反接制動(dòng)可用兩種方法實(shí)現(xiàn)，即轉(zhuǎn)速反向（用于位能負(fù)載）與電樞反接（一般用于反作用負(fù)載）。（一）轉(zhuǎn)速反向的反接制動(dòng)轉(zhuǎn)速反向的反接制動(dòng)機(jī)械特性轉(zhuǎn)速反向的反接制動(dòng)特性方程式為電樞電路的電壓平衡方程式變?yōu)榈诙豁?，共二十七頁?022年，8月28日上式表明，與兩者之和消耗在電樞電路的電阻上。（二）電樞反接的反接制動(dòng)斷開和，接通和電樞反接的反接制動(dòng)電路圖最大電流也不超過≥第二十二頁，共二十七頁，2022年，8月28日（三）電樞反接時(shí)的過渡過程電樞反接時(shí)的人為機(jī)械特性和轉(zhuǎn)速及電流變化曲線1．反作用負(fù)載反抗性負(fù)載終止在D點(diǎn)位能性負(fù)載終止在E點(diǎn)2．位能負(fù)載第二十三頁，共二十七頁，2022年，8月28日三、回饋制動(dòng)（或稱再生制動(dòng)）（一）位能負(fù)載拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)電路圖(帶位能負(fù)載)這時(shí)位能負(fù)載帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電樞將軸上輸入的機(jī)械功率變?yōu)殡姶殴β屎?，大部分回饋給電網(wǎng)（），小部分變?yōu)殡姌谢芈返你~耗。電動(dòng)機(jī)變?yōu)橐慌_(tái)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)。（二）他勵(lì)電動(dòng)機(jī)改變電樞電壓調(diào)速在降低電壓的降速過程中，當(dāng)突然降低電樞電壓，感應(yīng)電動(dòng)勢還來不及變化時(shí)，就會(huì)發(fā)生的情況，亦即出現(xiàn)了回饋制動(dòng)狀態(tài)。第二十四頁，共二十七頁，2022年，8月28日他勵(lì)電動(dòng)機(jī)降壓、減速過程中回饋制動(dòng)特性[例9-4]一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)如下：（1）電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一個(gè)位能負(fù)載，在固有特性上作回饋制動(dòng)下放，，求電動(dòng)機(jī)反向下放轉(zhuǎn)速。（2）電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)位能負(fù)載，作反接制動(dòng)下放，時(shí)，轉(zhuǎn)速，求串接在電樞電路中的電阻值、電網(wǎng)輸入的功率、從軸上輸入的功率及電樞電路電阻上消耗的功率。（3）電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)反作用負(fù)載，從進(jìn)行能耗制動(dòng)，若其最大制動(dòng)電流限制在100A，試計(jì)算串接在電樞電路中的電阻值。第二十五頁，共二十七頁，2022年，