他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的四象限運(yùn)行教學(xué)課件市公開課一等獎(jiǎng)百校聯(lián)賽特等獎(jiǎng)?wù)n件

4.3他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)四象限運(yùn)行在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)有兩種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)：

（1）電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)：電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩方向與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速方向相同，輸入電能，并變?yōu)闄C(jī)械能帶動(dòng)負(fù)載。第1頁（2）制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)：其特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速方向相反，此時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩屬制動(dòng)性質(zhì)轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)吸收機(jī)械能并轉(zhuǎn)化為電能，或把這些電能轉(zhuǎn)變成勢(shì)能消耗掉，或把這些電能回送給電網(wǎng)，因而其能量傳遞關(guān)系與發(fā)電機(jī)相同。第2頁

他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特征與各種人為機(jī)械特征，分布在機(jī)械特征四個(gè)象限內(nèi)，電動(dòng)機(jī)所帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩特征，有反抗性恒轉(zhuǎn)矩、位能性恒轉(zhuǎn)矩、泵類等經(jīng)典負(fù)載轉(zhuǎn)矩特征，他們分布在四個(gè)象限內(nèi)。電動(dòng)機(jī)會(huì)在四個(gè)象限內(nèi)運(yùn)行（包含穩(wěn)態(tài)與過渡過程），即處于各種不一樣運(yùn)行狀態(tài)。本節(jié)將詳細(xì)分析他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在各個(gè)象限內(nèi)不一樣運(yùn)行狀態(tài)。第3頁4.3.1電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)其特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速n方向相同，電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)輸入電能并將其變?yōu)闄C(jī)械能帶動(dòng)負(fù)載，其特征曲線繪制在平面坐標(biāo)系第一、三象限內(nèi)。1．正向電動(dòng)運(yùn)行他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)工作在第一象限，如圖4.9所表示A點(diǎn)和B點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩T>0,轉(zhuǎn)速n>0，這種狀態(tài)稱為正向電動(dòng)運(yùn)行，因?yàn)門與n同方向，T為拖動(dòng)性轉(zhuǎn)矩。第4頁2．反向電動(dòng)運(yùn)行拖動(dòng)反抗性負(fù)載，正轉(zhuǎn)時(shí)電動(dòng)機(jī)工作在第一象限，反轉(zhuǎn)時(shí)電動(dòng)機(jī)工作在第三象限，如圖4.9所表示C點(diǎn)，這時(shí)電動(dòng)機(jī)電源電壓為負(fù)值。在第三象限運(yùn)行時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩T<0,轉(zhuǎn)速n<0，T與n依然同方向，T依然為拖動(dòng)性轉(zhuǎn)矩，這種運(yùn)行狀態(tài)稱為反向電動(dòng)運(yùn)行。

第5頁第6頁4.3.2能耗制動(dòng)方法：制動(dòng)瞬間，切除電動(dòng)機(jī)電源電壓并在電樞回路串入電阻R。在切換后瞬間，因?yàn)閼T性作用，小車轉(zhuǎn)速n仍保持與原電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)相同方向和大小，不能突變，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)從，磁通不變，電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向與大小亦與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)相同，而電樞電流：第7頁第8頁

能耗制動(dòng)特點(diǎn)是Φ＝ΦN，U＝0，總電阻，代入式(4-1)，得到能耗制動(dòng)特征方程

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改變制動(dòng)電阻大小，可得到不一樣斜率特征曲線，R越大，特征越斜；R越小，特征越平，制動(dòng)越快。但R不能太小，R太小，在制動(dòng)瞬間會(huì)產(chǎn)生過大沖擊電流，過大，換向則很困難。

第10頁4.3.3反接制動(dòng)過程

所謂電壓反接就是將電源電壓反方向接到電動(dòng)機(jī)電樞兩端，如圖4.13所表示。這時(shí)電路中感應(yīng)電勢(shì)極性和外加電壓極性一致，幾乎有近兩倍額定電壓加到電樞回路兩端。電壓U方向改變了，此時(shí)電樞電流

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在電壓反接制動(dòng)過程中，Φ=ΦN，U=-UN，總電阻，代入式(4—1)，得到反接制動(dòng)特征方程

第12頁第13頁

為了限制過大電樞電流，在電樞回路中一定要串入反接制動(dòng)電阻R，所串電阻越小，機(jī)械特征斜率越硬，制動(dòng)瞬間電樞電流越大，為使制動(dòng)時(shí)最大電流不超出允許值，應(yīng)使所串電阻R最小值為

第14頁4.3.4倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行這種制動(dòng)方法普通發(fā)生在提升重物轉(zhuǎn)為下放重物情況下，負(fù)載是位能性。在電樞回路中串入足夠大電阻R，在剛串接一瞬間，轉(zhuǎn)速不能突變，工作點(diǎn)以A點(diǎn)突變到對(duì)應(yīng)人為機(jī)械特征B點(diǎn)上，這時(shí)因?yàn)殡姶呸D(zhuǎn)矩T＜TL，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速將不停下降，當(dāng)下降到C點(diǎn)，n=0，電磁轉(zhuǎn)矩T＜TL，電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)矩作用下倒拉著電機(jī)開始向相反方向旋轉(zhuǎn)．

第15頁電樞電流為

第16頁4.3.5回饋制動(dòng)

他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)狀態(tài)下提升重物時(shí)，假如反接電樞，就有可能過渡到機(jī)械特征第四象限運(yùn)行，此時(shí)電動(dòng)機(jī)便在回饋制動(dòng)狀態(tài)下勻速下放重物。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在回饋制動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速方向應(yīng)與理想空載轉(zhuǎn)速方向一致，

與方向與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)一樣，但電機(jī)轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速，即電樞電勢(shì)高于外加電壓，電樞電流是電樞電勢(shì)克服了外加電壓產(chǎn)生。

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此時(shí)，與電動(dòng)狀態(tài)相比，電樞電流已經(jīng)反向，電磁轉(zhuǎn)矩也反向，由電動(dòng)狀態(tài)時(shí)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩變?yōu)橹苿?dòng)轉(zhuǎn)矩。所以，這時(shí)電機(jī)吸收機(jī)