直流電機(jī)的電力拖動(dòng)

直流電機(jī)的電力拖動(dòng)1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Ф=ФN，電樞外串電阻RΩ=0時(shí)，n=?(T)的機(jī)械特性，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

式中稱為斜率，ΔnN為額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速降。二、固有機(jī)械特性與人為機(jī)械特性他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性說(shuō)明

他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性是一條過(guò)理想空載點(diǎn)（n=n0，T=0）斜率很小的硬特性曲線。當(dāng)空載轉(zhuǎn)矩為T0時(shí)，實(shí)際空載轉(zhuǎn)速為n0’。（2）人為機(jī)械特性每臺(tái)電動(dòng)機(jī)只有一條固有機(jī)械特性，當(dāng)改變電氣參數(shù)如變電源電壓、或變氣隙磁通、或變電樞外串電阻時(shí)，所得到的機(jī)械特性，稱為人為機(jī)械特性。①電樞回路串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性說(shuō)明式中

稱為人為特性的斜率，當(dāng)改變外串電阻RΩ的大小，可得到一簇人為特性曲線，如圖所示。特性的特點(diǎn)是：①理想空載點(diǎn)n0與固有機(jī)械特性的相同；②斜率β隨外串電阻RΩ的增大而增大，使特性變軟。電樞回路串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性可用于電機(jī)起動(dòng)和調(diào)速。電樞回路串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性②改變電樞電源電壓時(shí)的人為機(jī)械特性改變電樞電源電壓時(shí)的人為機(jī)械特性是指：在氣隙磁通Ф=ФN，電樞外串電阻RΩ=0，改變電樞端電壓時(shí)，n=?(T)的機(jī)械特性，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：說(shuō)明特性的特點(diǎn)是：①與固有機(jī)械特性比斜率β沒(méi)變，即特性硬度沒(méi)變；②特性的理想空載點(diǎn)n0隨電壓的下降而變小，是一簇平行特性。改變電樞電源電壓時(shí)的人為機(jī)械特性可用于調(diào)速。改變電樞電源電壓時(shí)的人為機(jī)械特性改變電樞電源電壓時(shí)的人為機(jī)械特性③減少氣隙磁通時(shí)的人為機(jī)械特性減少氣隙磁通時(shí)的人為機(jī)械特性是指：在電源電壓U=UN，電樞外串電阻RΩ=0，改變氣隙磁通Ф時(shí)，n=?(T)的機(jī)械特性，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：式中氣隙磁通Ф<ФN。說(shuō)明特性的特點(diǎn)是：①與固有機(jī)械特性比斜率β隨磁通Ф減少而變大，特性變軟；②特性的理想空載點(diǎn)n0隨氣隙磁通Ф減少而變大，故特性上移。減少氣隙磁通時(shí)的人為機(jī)械特性也可用于調(diào)速。減小氣隙磁通時(shí)的人為機(jī)械特性減小氣隙磁通時(shí)的人為機(jī)械特性三、機(jī)械特性繪制直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，也可根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)估算求得。其它各種人為機(jī)械特性則可根據(jù)固有機(jī)械特性求得。求理想空載點(diǎn)由于固有機(jī)械特性是一條直線，一般通過(guò)求取兩個(gè)特殊點(diǎn)（理想空載點(diǎn)和額定工作點(diǎn)），再將這兩點(diǎn)連成直線便可得到固有機(jī)械特性。①求理想空載點(diǎn)（n0，0）計(jì)算理想空載轉(zhuǎn)速公式為：式中電樞回路電阻計(jì)算電樞回路電阻Ra，可實(shí)測(cè)或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式估算。一般直流電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的銅損約占總損耗的一半至三分之二，則Ra的估算式為：根據(jù)上述公式可計(jì)算出理想空載轉(zhuǎn)速n0。

②求額定工作點(diǎn)（nN，TN）根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)可得額定轉(zhuǎn)速nN，而計(jì)算電磁轉(zhuǎn)矩公式為：四、電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件1.穩(wěn)態(tài)時(shí)電動(dòng)機(jī)電流由負(fù)載大小決定(1)轉(zhuǎn)矩平衡(T=Tz)

(2)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行－

A穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)

(3)負(fù)載發(fā)生變化

負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性由1變?yōu)?，(T<Tz)進(jìn)入動(dòng)態(tài)減速過(guò)程

(4)動(dòng)態(tài)減速過(guò)程

(5)新的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)

一直過(guò)渡到特性3與2的交點(diǎn)B點(diǎn)

減速過(guò)程結(jié)束，系統(tǒng)又轉(zhuǎn)化為穩(wěn)態(tài)(T=Tz)

(6)結(jié)論：穩(wěn)態(tài)下電動(dòng)機(jī)發(fā)出轉(zhuǎn)矩的大小是由負(fù)載轉(zhuǎn)矩的數(shù)值所決定的2.電力拖動(dòng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行問(wèn)題

電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的機(jī)械特性有交點(diǎn)，僅是必要條件。

穩(wěn)定概念：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)某種干擾作用使原來(lái)轉(zhuǎn)矩T與TZ的平衡變成不平衡，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速便稍有變化，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)到干擾作用出現(xiàn)前原來(lái)交點(diǎn)處的數(shù)值。電力拖動(dòng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行條件（1)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的必要條件電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的機(jī)械特性有交點(diǎn)

(2)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的充分條件在交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速之上保證T<Tz,而在這一轉(zhuǎn)速之下則要求T>Tz.9-2他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)一、起動(dòng)的問(wèn)題：起動(dòng)：電機(jī)接上電源從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)到達(dá)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，這就是電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)程起動(dòng)條件：1、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要足夠大，2、起動(dòng)電流不要太大，注意：因?yàn)樵谄饎?dòng)時(shí)，n=0,反電動(dòng)勢(shì)Ea=0

二.起動(dòng)方法

1、降壓?jiǎn)?dòng)電壓調(diào)節(jié)，現(xiàn)已逐步被晶閘管可控整流電源所取代。這種啟動(dòng)方法需要專用電源，投資較大大但啟動(dòng)電流小，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩容易控制，啟動(dòng)平穩(wěn)啟動(dòng)能耗小，是一種較好的啟動(dòng)方法。

2、串電阻分級(jí)啟動(dòng)

無(wú)須可調(diào)電源，實(shí)現(xiàn)方便。但電阻耗能嚴(yán)重，調(diào)節(jié)平滑性差。三.串電阻起動(dòng)解析法求起動(dòng)電阻：解析法計(jì)算分級(jí)啟動(dòng)電阻分兩種情況：1、起動(dòng)級(jí)數(shù)m未定初選值，計(jì)算起動(dòng)級(jí)數(shù)m并整定，（）代入求出新的2、起動(dòng)級(jí)數(shù)m已定選定T1（I1）值，計(jì)算Rm，計(jì)算§9.3他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)概念:

就是指使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)速方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩Tem,(起到阻礙運(yùn)動(dòng)的作用)的狀態(tài)意義（應(yīng)用）：

一是使系統(tǒng)快速或停車（或減速）二是使位能性負(fù)載的穩(wěn)速下放特點(diǎn)：

吸收機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能一、能耗制動(dòng)1．能耗制動(dòng)的原理與方法RZKUNIaIfEaTnMUUfIf+–R運(yùn)行制動(dòng)K電機(jī)實(shí)際處于發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，將轉(zhuǎn)動(dòng)部分的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能消耗在電阻和電樞回路的電阻上，所以稱為能耗制動(dòng)。2.能耗制動(dòng)的機(jī)械特性機(jī)械特性分析：，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式為

制動(dòng)電阻Rz愈小，則機(jī)械特性愈平

T平均絕對(duì)值愈大，制動(dòng)愈快.3.能耗制動(dòng)的應(yīng)用1)能耗制動(dòng)停車（第二象限n>0,T<0）：

制動(dòng)電阻選擇:按最大制動(dòng)電流不超過(guò)2IN來(lái)選擇RZ。

3.能耗制動(dòng)的應(yīng)用2)位能負(fù)載穩(wěn)速下放（第四象限n<0,T>0）：

下放速度:二、反接制動(dòng)－轉(zhuǎn)速反向的反接制動(dòng)1．原理與方法他勵(lì)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性負(fù)載，電樞回路串入較大電阻，使n=0時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩（起動(dòng)轉(zhuǎn)矩）小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tz。

2.機(jī)械特性機(jī)械特性分析：，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式為二、反接制動(dòng)－電樞反接的反接制動(dòng)1．原理與方法

電樞反接制動(dòng)是將正在正向運(yùn)行的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電樞回路的電壓突然反接，電樞電流也將反向，主磁通不變，則電磁轉(zhuǎn)矩反向，產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。MUUfIf+–R運(yùn)行制動(dòng)2.機(jī)械特性機(jī)械特性分析：，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式為3.反接制動(dòng)的運(yùn)行狀態(tài)1)反接制動(dòng)停車狀態(tài)（第二象限n>0,T<0）：

制動(dòng)電阻選擇:按最大制動(dòng)電流不超過(guò)2IN來(lái)選擇RZ。注意：僅用于停車時(shí)，當(dāng)n=0時(shí)應(yīng)立即切斷電源否則反向加速，進(jìn)入反向電動(dòng)狀態(tài)。2)反向電動(dòng)狀態(tài)（第三象限n<0,T<0）：

3.反接制動(dòng)的運(yùn)行狀態(tài)2)反向電動(dòng)狀態(tài)（第三象限n<0,T<0）：

3）回饋制動(dòng)狀態(tài)（第四象限n<0,T>0）：

3.反接制動(dòng)的運(yùn)行狀態(tài)§9.3他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)三、回饋制動(dòng)1、正向回饋制動(dòng)2、反向回饋制動(dòng)※直流電動(dòng)機(jī)制動(dòng)問(wèn)題總結(jié)判別方法：一、求制動(dòng)時(shí)串入電阻值電磁轉(zhuǎn)矩Tem與轉(zhuǎn)速n方向相反制動(dòng)意義：計(jì)算題目類型：一是使系統(tǒng)快速停車（或減速）二是使位能性負(fù)載穩(wěn)速下放二、求負(fù)載的穩(wěn)定下放速度一、能耗制動(dòng)1、求制動(dòng)時(shí)串入電阻值2、求負(fù)載的穩(wěn)定下放