电机及电力拖动起动和调速精.ppt
电机及电力拖动课件起动和调速第1页，本讲稿共21页起动瞬间起动瞬间:第2页，本讲稿共21页起动瞬间，起动转矩和起动电流分别为起动瞬间，起动转矩和起动电流分别为 为了限制起动电流，他励直流电动机通常采用为了限制起动电流，他励直流电动机通常采用电枢回路串电阻电枢回路串电阻或或降低电枢电压降低电枢电压起动。起动。起动时由于转速为零，电枢电动势为零，而且电枢电阻很小，起动时由于转速为零，电枢电动势为零，而且电枢电阻很小，所以起动电流将达很大值。所以起动电流将达很大值。过大的起动电流将引起电网电压下降、影响电网上其它用户的正过大的起动电流将引起电网电压下降、影响电网上其它用户的正常用电、使电动机的换向恶化；同时过大的冲击转矩会损坏电枢绕组常用电、使电动机的换向恶化；同时过大的冲击转矩会损坏电枢绕组和传动机构。一般直流电动机不允许直接起动。和传动机构。一般直流电动机不允许直接起动。第3页，本讲稿共21页一、起动过程2.4.1 2.4.1 电枢回路串电阻起动电枢回路串电阻起动以三级电阻起动时电动机为例以三级电阻起动时电动机为例第4页，本讲稿共21页2.4.2 2.4.2 降压起动降压起动 当直流电源电压可调时，可采用降压方法起动当直流电源电压可调时，可采用降压方法起动。起动时，以较低的电源电压起动电动机，起动电流随电源电起动时，以较低的电源电压起动电动机，起动电流随电源电压的降低而正比减小。随着电动机转速的上升，反电动势逐渐增压的降低而正比减小。随着电动机转速的上升，反电动势逐渐增大，再逐渐提高电源电压，使起动电流和起动转矩保持在一定的大，再逐渐提高电源电压，使起动电流和起动转矩保持在一定的数值上，保证按需要的加速度升速。数值上，保证按需要的加速度升速。降压起动需专用电源，设备投资较大，但它起动平稳，起动过降压起动需专用电源，设备投资较大，但它起动平稳，起动过程能量损耗小，因此得到广泛应用。程能量损耗小，因此得到广泛应用。第5页，本讲稿共21页思考题思考题:直流电动机在运行过程中，若励磁绕组突直流电动机在运行过程中，若励磁绕组突然断线，将会出现什么情况？然断线，将会出现什么情况？第6页，本讲稿共21页2.6 他励直流电动机的调速 电力拖动系统的调速可以采用机械调速、电气调速或二者配合调速。电力拖动系统的调速可以采用机械调速、电气调速或二者配合调速。通过改变传动机构速比进行调速的方法称为通过改变传动机构速比进行调速的方法称为机械调速机械调速；通过改变电动机；通过改变电动机参数进行调速的方法称为参数进行调速的方法称为电气调速电气调速。他励直流电动机的转速为他励直流电动机的转速为电气调速方法电气调速方法:1.1.调压调速调压调速;2.2.电枢串电阻调速电枢串电阻调速;3.3.调磁调速调磁调速。改变电动机的参数就是人为地改变电动机的机械特性，使工作点发生变改变电动机的参数就是人为地改变电动机的机械特性，使工作点发生变化，转速发生变化。调速前后，电动机工作在不同的机械特性上。化，转速发生变化。调速前后，电动机工作在不同的机械特性上。第7页，本讲稿共21页Tn0n01nNnN nmaxnTN0一、调速范围一、调速范围:2.6.1 2.6.1 评价调速的指标评价调速的指标第8页，本讲稿共21页二、静差率（相对稳定性）二、静差率（相对稳定性）%越小，相对稳定性越好；越小，相对稳定性越好；%与机械特性硬度和与机械特性硬度和n n0 0有关有关。指负载变化时，转速变化的程度，转速变化小，稳定性好。指负载变化时，转速变化的程度，转速变化小，稳定性好。D D与与%相互制约相互制约:越小越小,D,D越小越小,相对稳定性越好相对稳定性越好;在保证一定的在保证一定的指标指标的前提下的前提下,要扩大要扩大D,D,须减少须减少n,n,即提高机械特性的硬度。即提高机械特性的硬度。第9页，本讲稿共21页三、调速的平滑性三、调速的平滑性 越接近越接近1 1，平滑性越好，当，平滑性越好，当 时，称为无级调速，即转时，称为无级调速，即转速可以连续调节。调速不连续时，级数有限，称为有级调速。速可以连续调节。调速不连续时，级数有限，称为有级调速。四、调速的经济性 在一定的调速范围内，调速的级数越多，调速越平滑。相邻两级转速之在一定的调速范围内，调速的级数越多，调速越平滑。相邻两级转速之比，为平滑系数比，为平滑系数主要指调速设备的投资、运行效率及维修费用等主要指调速设备的投资、运行效率及维修费用等。第10页，本讲稿共21页2.6.2 2.6.2 调速方法调速方法一、电枢回路串电阻调速一、电枢回路串电阻调速未串电阻时未串电阻时的工作点的工作点串电阻后串电阻后,工工作点由作点由AAAABB0第11页，本讲稿共21页调速过程电流变化调速过程电流变化曲线曲线:调速前、后电调速前、后电流不变流不变调速过程转速调速过程转速变化曲线变化曲线结论：带恒转矩结论：带恒转矩负载时负载时,串电阻越串电阻越大大,转速越低。转速越低。调速过程中电流和转速的变化情况调速过程中电流和转速的变化情况第12页，本讲稿共21页优点：优点：电枢串电阻调速设备简单，操作方便。电枢串电阻调速设备简单，操作方便。2 2）低速时特性曲线斜率大）低速时特性曲线斜率大,静差率大静差率大,所以转速的相对稳定性差所以转速的相对稳定性差3 3）轻载时调速范围小，额定负载时调速范围一般为）轻载时调速范围小，额定负载时调速范围一般为D2D2；4 4）损耗大，效率低，不经济。对恒转矩负载，调速前、后因增通不）损耗大，效率低，不经济。对恒转矩负载，调速前、后因增通不变而使电磁转矩和电枢电流不变，输入功率不变，输出功率却随转变而使电磁转矩和电枢电流不变，输入功率不变，输出功率却随转速的下降而下降，减少的部分被串联电阻消耗了。速的下降而下降，减少的部分被串联电阻消耗了。缺点：缺点：1 1）由于电阻只能分段调节，所以调速的平滑性差；）由于电阻只能分段调节，所以调速的平滑性差；第13页，本讲稿共21页二、降低电源电压调速二、降低电源电压调速TemTLAAB调速压前工调速压前工作点作点A A降压瞬间工降压瞬间工作点作点稳定后工作稳定后工作点点 降压调速过降压调速过程与电枢串电阻程与电枢串电阻调速过程相似，调速过程相似，调速过程中转速调速过程中转速和电枢电流（或和电枢电流（或转矩）随时间变转矩）随时间变化的曲线也相似化的曲线也相似。第14页，本讲稿共21页优点优点：1 1）电源电压能够平滑调节，可实现无级调速。）电源电压能够平滑调节，可实现无级调速。2 2）调速前后的机械特性的斜率不变，硬度较高，负载变化时稳定性）调速前后的机械特性的斜率不变，硬度较高，负载变化时稳定性好。好。3 3）无论轻载还是负载，调速范围相同，一般可达）无论轻载还是负载，调速范围相同，一般可达 D=2.5D=2.51212。4 4）电能损耗较小。）电能损耗较小。缺点缺点：需要一套电压可连续调节的直流电源。需要一套电压可连续调节的直流电源。第15页，本讲稿共21页三、减弱磁通调速三、减弱磁通调速调节磁场前调节磁场前工作点工作点弱磁瞬间工作点弱磁瞬间工作点AAAA弱磁稳定后的工弱磁稳定后的工作点作点AB减弱磁通后，减弱磁通后，理想空载转速理想空载转速上升上升,曲线的斜曲线的斜率值增大。率值增大。第16页，本讲稿共21页弱磁调速前、后的电枢电流和转速的变化情况弱磁调速前、后的电枢电流和转速的变化情况减弱磁通调速前、减弱磁通调速前、后转速变化曲线后转速变化曲线减弱磁通前、后的减弱磁通前、后的电枢电流变化曲线电枢电流变化曲线结论结论：磁场越弱，：磁场越弱，转速越高。因此电转速越高。因此电机运行时励磁回路机运行时励磁回路不能开路。不能开路。第17页，本讲稿共21页优点：优点：由于在电流较小的励磁回路中进行调节，因而控制方便，能量损耗由于在电流较小的励磁回路中进行调节，因而控制方便，能量损耗小，设备简单，调速平滑性好。弱磁升速后电枢电流增大，电动机的输小，设备简单，调速平滑性好。弱磁升速后电枢电流增大，电动机的输入功率增大，但由于转速升高，输出功率也增大，电动机的效率基本不入功率增大，但由于转速升高，输出功率也增大，电动机的效率基本不变，因此经济性是比较好。变，因此经济性是比较好。2 2）转速的升高受到电动机换向能力和机械强度的限制，升速范围不可能）转速的升高受到电动机换向能力和机械强度的限制，升速范围不可能很大，一般很大，一般 D2D2；为了扩大调速范围，通常把降压和弱磁两种调速方法结合起来，为了扩大调速范围，通常把降压和弱磁两种调速方法结合起来，在额定转速以上，采用弱磁调速，在额定转速以下采用降压在额定转速以上，采用弱磁调速，在额定转速以下采用降压 调速。调速。缺点：缺点：1 1）机械特性的斜率变大，特性变软；）机械特性的斜率变大，特性变软；第18页，本讲稿共21页2.6.3 2.6.3 调速方式与负载类型的配合调速方式与负载类型的配合容许输出容许输出：指电动机在某一转速下长期可靠工作时所能输出的最：指电动机在某一转速下长期可靠工作时所能输出的最大转矩和功率。大转矩和功率。充分利用充分利用：指在一定的转速下电动机的实际输出转矩和功率达到：指在一定的转速下电动机的实际输出转矩和功率达到它的容许值，即电枢电流达到额定值。它的容许值，即电枢电流达到额定值。当电动机调速时，在不同的转速下，电枢电流能否总保持为额当电动机调速时，在不同的转速下，电枢电流能否总保持为额定值，即电动机能否在不同转速下都得到充分利用，这个问题与定值，即电动机能否在不同转速下都得到充分利用，这个问题与调调速方式速方式和和负载类型负载类型的配合有关的配合有关。以电机在不同转速都能得到充分利用为条件，他励直流电动以电机在不同转速都能得到充分利用为条件，他励直流电动机的调速可分为机的调速可分为恒转矩调速恒转矩调速和和恒功率调速恒功率调速。第19页，本讲稿共21页 电动机的容许输出功率与转速成正比，而容许输出转矩为恒值电动机的容许输出功率与转速成正比，而容许输出转矩为恒值-恒转恒转矩调速矩调速。电枢串电阻调速电枢串电阻调速和和降压调速降压调速时，磁通时，磁通 保持不变，若保持不变，若在不同转速下保持电流在不同转速下保持电流 不变，即电机得到充分利用，容不变，即电机得到充分利用，容许输出转矩和功率分别为：许输出转矩和功率分别为：减弱磁通调速减弱磁通调速时，磁通时，磁通 是变化的，在不同转速下若保持是变化的，在不同转速下若保持电流电流 不变，即电机得到充分利用，容许输出转矩和功不变，即电机得到充分利用，容许输出转矩和功率别为：率别为：电动机的容许输出转矩与转速成反比，而容许输出功率为恒值电动机的容许输出转矩与转速成反比，而容许输出功率为恒值-恒功率调速恒功率调速。第20页，本讲稿共21页 为了使电动机得到充分利用，为了使电动机得到充分利用，拖动恒转矩负载时，应采用恒转拖动恒转矩负载时，应采用恒转矩调速方式。矩调速方式。拖动恒功率负载时，应采用恒功率调速方式。拖动恒功率负载时，应采用恒功率调速方式。对风机类对风机类负载，三种方式都不是十分适合，但采用串电阻或降压调速比弱磁调负载，三种方式都不是十分适合，但采用串电阻或降压调速比弱磁调速合适一些速合适一些。第21页，本讲稿共21页
