直流电机电力拖动2.pptx

2、电力拖动系统稳定运行的条件电力拖动系统稳定运行的充分必要条件是：电力拖动系统稳定运行的充分必要条件是：T=TL。只有在两条机械特性的交点处，才能实现转。只有在两条机械特性的交点处，才能实现转矩平衡。矩平衡。在工作点处，在工作点处，第第2页页/共共34页页第1页/共34页简便判定法：简便判定法：做一条水平直线于工作点上方，分别与两条机械特做一条水平直线于工作点上方，分别与两条机械特性相交。比较两个转矩的增量，若性相交。比较两个转矩的增量，若dT dTL，则系统，则系统稳定。否则，系统不稳定。稳定。否则，系统不稳定。在工作点上方做一条水平直线，分别交在工作点上方做一条水平直线，分别交T-n 曲线于曲线于A点，点，TL-n 曲线于曲线于B点，若点，若A点在点在B点左侧，则系统稳定，点左侧，则系统稳定，否则，系统不稳定。否则，系统不稳定。第第3页页/共共34页页第2页/共34页第第4页页/共共34页页第3页/共34页第第5页页/共共34页页第4页/共34页2-4 2-4 他励直流电动机的起动他励直流电动机的起动一、电枢回路串电阻的分级起动一、电枢回路串电阻的分级起动1.1.起动瞬间，起动瞬间，n=0n=02.Ra2.Ra很小很小第第6页页/共共34页页第5页/共34页第第7页页/共共34页页第6页/共34页二、电枢回路串电阻的分级二、电枢回路串电阻的分级起动电阻的计算起动电阻的计算1.几个要求2.计算步骤第第8页页/共共34页页第7页/共34页2.计算公式第第9页页/共共34页页第8页/共34页 若不知道电枢回路电阻，可根据电动机的铭牌数据若不知道电枢回路电阻，可根据电动机的铭牌数据 估算出电动机的电枢回路电阻估算出电动机的电枢回路电阻Ra；选取最大起动电流选取最大起动电流I1，并由此计算出最大起动电阻，并由此计算出最大起动电阻Rm；若起动级数不知道，可初选切换电流若起动级数不知道，可初选切换电流I2，从而初得起动电，从而初得起动电流比流比，由，由 算出起动级数（有小数），取接近算出起动级数（有小数），取接近的整数即为所要的起动级数的整数即为所要的起动级数m；计算起动电流比计算起动电流比 ；校核切换电流校核切换电流I2，若不满足要求，则重选起动级数，若不满足要求，则重选起动级数m；将起动电流比将起动电流比代入相应公式，计算相应的起动电阻值。代入相应公式，计算相应的起动电阻值。第第10页页/共共34页页第9页/共34页例：一台他励直流电动机，其额定参数为例：一台他励直流电动机，其额定参数为PN=7.5KW，UN=220V，IN=52.6A，nN=1500r/min，Ra=0.396，设，设TL=0.8TN，起动级数，起动级数m=3，求各级电阻和各分段电阻。，求各级电阻和各分段电阻。解：解：选取最大起动电流选取最大起动电流I1=2IN=79.6A求起动电流比求起动电流比求出求出第第11页页/共共34页页第10页/共34页校核切换电流校核切换电流I2，I2=（1.21.5）IL计算各级电阻计算各级电阻第第12页页/共共34页页第11页/共34页2-5 他励直流电动机的制动 制动是从某一稳定转速开始减速到停止或限制位能性制动是从某一稳定转速开始减速到停止或限制位能性负载下降速度的一种运转过程。负载下降速度的一种运转过程。制动方式制动方式 自然停车自然停车 机械制动机械制动 电气制动电气制动 能耗制动能耗制动 反接制动反接制动 回馈制动回馈制动第第13页页/共共34页页第12页/共34页电动状态电动状态：电磁转矩：电磁转矩T与转速与转速n同方向同方向，电动机输入电能，电动机输入电能，输出机械能。输出机械能。制动状态制动状态：电磁转矩：电磁转矩T与转速与转速n反方向反方向，电动机输入机械能，电动机输入机械能，输出电能。输出电能。第第14页页/共共34页页第13页/共34页电动状态电动状态能耗制动状态能耗制动状态一、能耗制动第第15页页/共共34页页第14页/共34页一、能耗制动的机械特性从能量的观点看，能耗制动的能量是由从能量的观点看，能耗制动的能量是由机械能转变为电能，再转变成热能。机械能转变为电能，再转变成热能。第第16页页/共共34页页第15页/共34页二、反接制动1.1.电源反接制动电源反接制动第第17页页/共共34页页第16页/共34页反接制动转速转速=0=0时需切断电源。？时需切断电源。？1.1.电动势反接制动电动势反接制动第第18页页/共共34页页第17页/共34页稳速下放稳速下放 拖动位能性负载时，拖动位能性负载时，在下放重物时，串入较大在下放重物时，串入较大的电阻。在重物的作用下，的电阻。在重物的作用下，电机反转。电机反转。电机仍从电源处吸入电能，重物位能的减少电能，一起消耗在电枢回路电阻上。第第19页页/共共34页页第18页/共34页三、回馈制动对位能负载，如下放重物对位能负载，如下放重物时，采用反接制动，当电时，采用反接制动，当电机反转时，转速大于机反转时，转速大于n n0 0。在回馈制动过程中，在回馈制动过程中，Ia 0，T 0，Ea U，所以，所以P1=UIa 0，即向电网回送电能；而，即向电网回送电能；而P2=T2 0，即，即 吸收机械功率，因此这一过程是将机械能变成电能。吸收机械功率，因此这一过程是将机械能变成电能。第第20页页/共共34页页第19页/共34页2-6 电力拖动系统的过渡过程在电力拖动系统中，由于转矩平衡关系被破坏，从而导致在电力拖动系统中，由于转矩平衡关系被破坏，从而导致系统从一个稳态向另一个稳态转移的过程，称为电力拖动系统从一个稳态向另一个稳态转移的过程，称为电力拖动系统的过渡过程。系统的过渡过程。产生过渡过程的内在原因是因为系统中存在着产生过渡过程的内在原因是因为系统中存在着储藏能量的储藏能量的惯性环节惯性环节，使一些物理量不能突变。，使一些物理量不能突变。第第21页页/共共34页页第20页/共34页 机械惯性机械惯性 电枢回路电磁惯性电枢回路电磁惯性 励磁回路电磁惯性励磁回路电磁惯性反映在励磁回路的电感上。反映在励磁回路的电感上。热惯性热惯性反映在电动机的温升上。反映在电动机的温升上。反映在系统的飞轮矩反映在系统的飞轮矩GD2上，它使转速上，它使转速 n 不能突变。（一般为秒级）不能突变。（一般为秒级）反映在电枢回路的电感反映在电枢回路的电感La上，上，它使电枢电流它使电枢电流Ia不能突变，不能突变，相应的电磁转矩相应的电磁转矩T也不能也不能 突变。（一般为毫秒级）突变。（一般为毫秒级）第第22页页/共共34页页第21页/共34页2-7 他励直流电动机的调速从机械特性的一般形式从机械特性的一般形式他励直流电动机的他励直流电动机的调速方法调速方法有有1.电枢回路串电阻调速电枢回路串电阻调速2.降低电源电压的调速降低电源电压的调速3.弱磁调速弱磁调速第第23页页/共共34页页第22页/共34页1 1.调速范围调速范围调速范围是指电动机在额定负载时，最高转速调速范围是指电动机在额定负载时，最高转速nmax与最低转与最低转速速nmin之比。用符号之比。用符号D表示，即表示，即最高转速最高转速nmax受电动机换向能力和机械强度的限制。受电动机换向能力和机械强度的限制。一般取为电动机的额定转速一般取为电动机的额定转速nN。一、调速指标2.静差率静差率3.调速的平滑性调速的平滑性1 1.调速范围调速范围第第24页页/共共34页页第23页/共34页静差率是指电动机带额定负载时的转速降静差率是指电动机带额定负载时的转速降n与对应与对应机械特性上理想空载转速机械特性上理想空载转速n0之比。用符号之比。用符号表示，即表示，即静差率是反映静差率是反映静态静态运行转速相对稳定的一个指标。运行转速相对稳定的一个指标。静差率静差率N越小越小，因负载波动而引起的转速变化就越小，因负载波动而引起的转速变化就越小，转速的相对稳定性就越好。转速的相对稳定性就越好。注意：注意：静差率静差率N不仅与机械特性的硬度有关，还与不仅与机械特性的硬度有关，还与理想空载转速理想空载转速n0的高低有关。的高低有关。2.静差率静差率第第25页页/共共34页页第24页/共34页最低转速最低转速nmin受静差率指标的限制。受静差率指标的限制。第第26页页/共共34页页第25页/共34页3.调速的平滑性调速的平滑性定义：相邻两级转速中，高一级转速定义：相邻两级转速中，高一级转速ni与低一级转速与低一级转速ni-1之比，之比，用平滑系数用平滑系数 表示，即表示，即越大，调速的平滑性越差。越大，调速的平滑性越差。越接近越接近1，调速的平滑性越好。，调速的平滑性越好。为无级调速，即转速可以连续调节。为无级调速，即转速可以连续调节。4.调速的经济性调速的经济性调速的经济性主要是指调速装置的初投资、电能损耗调速的经济性主要是指调速装置的初投资、电能损耗及运转维修费用。及运转维修费用。第第27页页/共共34页页第26页/共34页1.电枢回路串电阻调速电枢回路串电阻调速电枢回路串电阻，只能在额定转速（基速）以下调速，电枢回路串电阻，只能在额定转速（基速）以下调速，一般称为由一般称为由基速向下调速基速向下调速。二、3种调速方法特点特点：机械特性变软，受负载波动影响大；机械特性变软，受负载波动影响大；在空载或轻载时，调速范围小；在空载或轻载时，调速范围小；有级调速；有级调速；损耗大，电动机效率低。损耗大，电动机效率低。它应用于对调速性能要求不高的场合（如起重机、电车等）。它应用于对调速性能要求不高的场合（如起重机、电车等）。第第28页页/共共34页页第27页/共34页2.降低电源电压的调速降低电源电压的调速工作点变动情况：工作点变动情况：特点特点：基速向下调速；基速向下调速；机械特性的硬度不变，速度稳定性好；机械特性的硬度不变，速度稳定性好；可实现无级调速；可实现无级调速；损耗小，电动机效率高。损耗小，电动机效率高。第第29页页/共共34页页第28页/共34页3.弱磁调速弱磁调速工作点变动情况工作点变动情况特点特点：基速向上调速；基速向上调速；可实现无级调速；可实现无级调速；损耗小，电动机效率高。损耗小，电动机效率高。第第30页页/共共34页页第29页/共34页*、调速的计算例2-8 某他励直流电动机数据为：PN=55kW，UN=220V，nN=635rpm，IN=280A,Ra=0.044求：带额定转矩运行1.串多大电阻可使n=500r/min2.调压=？n=n=500r/min3.=0.8Nn=?,能否长期运行？第第31页页/共共34页页第30页/共34页解：解：第第32页页/共共34页页第31页/共34页第第33页页/共共34页页第32页/共34页能否长期运行能否长期运行?看是否超过额定功率或额定电流？看是否超过额定功率或额定电流？第第34页页/共共34页页第33页/共34页感谢您的观看！第34页/共34页