第8讲他励直流电动机的调速课件.ppt

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1、 1、他励电动机的启动、他励电动机的启动 2、他励电动机的调速、他励电动机的调速第第8讲讲 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速一、他励直流电动机的起动一、他励直流电动机的起动 电动机的启动电动机的启动是指电动机接通电源后，由静是指电动机接通电源后，由静止状态止状态n=0加速到稳定运行加速到稳定运行nL状态的过程。状态的过程。启动考虑问题：启动考虑问题：1、启动电流、启动电流Is的大小；的大小；2、启动转矩、启动转矩Ts的大小；的大小；3、启动时间、启动时间ts的长短；的长短；4、启动过程是否平滑，即加速度是否均匀；、启动过程是否平滑，即加速度是否均匀；5、启动过程的能量损耗；、启动过程的

2、能量损耗；6、启动设备的简单和可靠。、启动设备的简单和可靠。一、他励直流电动机的启动一、他励直流电动机的启动启动要求启动要求:（1）满磁通（）满磁通（IfN）启动）启动 （2）启动电流不能太大；）启动电流不能太大；Is=UN/Ra （3）启动转矩足够大。）启动转矩足够大。启动方法启动方法:（1）直接启动（全压启动）；）直接启动（全压启动）；（2）电枢回路串电阻启动；）电枢回路串电阻启动；（3）降压启动。）降压启动。启动瞬间，启动转矩和启动电流分别为：启动瞬间，启动转矩和启动电流分别为：启动时由于转速为零，电枢电动势为零，而且电枢启动时由于转速为零，电枢电动势为零，而且电枢电阻很小，所以启动电流

3、将达很大值（电阻很小，所以启动电流将达很大值（1010至至2020倍的倍的I IN N）。）。过大的启动电流将引起电网电压下降、影响电网上过大的启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和传动机构。一般直流电动机不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启动。（仅适用于个别小容量电机）允许直接启动。（仅适用于个别小容量电机）1、直接启动2、电枢回路串电阻起动 为防止冲击电流，一般采用串多级启动电阻为防止冲击电流，一般采用串多级启动电阻 Is=I1=(1.5 2

4、)IN ；切换电流：切换电流：I2=(1.1 1.2)IN电枢回路串电阻电枢回路串电阻R启动，启动电流为：启动，启动电流为：若负载已知，根据启动条件，可算出若负载已知，根据启动条件，可算出所串启动电阻，为了保持启动过程启所串启动电阻，为了保持启动过程启动转矩较大而启动电流较小，采用分动转矩较大而启动电流较小，采用分段启动，随着转速的升高逐步切除电段启动，随着转速的升高逐步切除电阻，机械特性如右图。阻，机械特性如右图。3、降压启动 电枢由专用的可调直流电源供电，降低电压启动，启电枢由专用的可调直流电源供电，降低电压启动，启动电流为动电流为：例题例题4-1他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速

5、调速概念：调速概念：许多生产机械运行时，对拖动它的电动机转速有不同的许多生产机械运行时，对拖动它的电动机转速有不同的要求，即系统运行的速度需要根据生产机械工艺要求而要求，即系统运行的速度需要根据生产机械工艺要求而进行人为调节进行人为调节调节电调节电动机的转速称为调速。动机的转速称为调速。调速方法：调速方法：机械调速机械调速:通过改变传动机构速比的调速方法；通过改变传动机构速比的调速方法；电气调速：通过改变电动机参数而改变系统运行速度电气调速：通过改变电动机参数而改变系统运行速度的调速方法；的调速方法；二、他励直流电动机的调速二、他励直流电动机的调速 调速和速度变化的区别：调速和速度变化的区别：

6、速度变化：速度变化：指生产机械的负载转矩受到扰动时，系统指生产机械的负载转矩受到扰动时，系统将在电动机的将在电动机的同一条机械特性同一条机械特性上的另一位置达到新的上的另一位置达到新的平衡平衡,因而使系统的转速也随着变化因而使系统的转速也随着变化。调速：调速：指电动机配合拖动系统负载特性的要求，人为指电动机配合拖动系统负载特性的要求，人为地改变他励直流电动机的有关参数，使电动机运行在地改变他励直流电动机的有关参数，使电动机运行在另一条机械特性曲线另一条机械特性曲线上而使系统的转速发生相应的变上而使系统的转速发生相应的变化。化。由他励直流电动机转速公式：由他励直流电动机转速公式：可知可知他励直流

7、电动机他励直流电动机常用调速方法：常用调速方法：电枢串电阻调速；电枢串电阻调速；减压调速；减压调速；弱磁调速。弱磁调速。二、他励直流电动机的调速二、他励直流电动机的调速1 1、电枢回路串电阻调速、电枢回路串电阻调速（1 1）调速方法）调速方法 调速时保证：调速时保证：=N，U=UN，TL=C。电机稳定运行。电机稳定运行在固有机械特性曲线上的在固有机械特性曲线上的A点，点，n=nN、Ia=IN。如果为恒转矩负载，电枢电流不如果为恒转矩负载，电枢电流不变，即电枢电流与转速无关。变，即电枢电流与转速无关。工作过程工作过程:串入电阻后，电磁转矩、串入电阻后，电磁转矩、电枢电流为电枢电流为:1 1、电枢

8、回路串电阻调速、电枢回路串电阻调速 电机串入不同电阻时的机械特性如图，串入电阻越大，电机串入不同电阻时的机械特性如图，串入电阻越大，转速越低，通常被运行于额定点上的转速转速越低，通常被运行于额定点上的转速称为基速称为基速。其调。其调速方向从基速向下调。速方向从基速向下调。调速方法优点：调速方法优点：设备简单、操作方便设备简单、操作方便调速方法缺点：调速方法缺点：1 1）所串电阻较大，级数太少，调速平滑性差；）所串电阻较大，级数太少，调速平滑性差；2 2）低速时，特性较软，稳定性差；）低速时，特性较软，稳定性差；3 3）轻载时调速效果不大；）轻载时调速效果不大；4 4）调速时电枢电流不变，电阻损

9、耗较大，效率较低。）调速时电枢电流不变，电阻损耗较大，效率较低。使用范围：使用范围：短时操作、在起重和运输牵引装置中短时操作、在起重和运输牵引装置中1 1、电枢回路串电阻调速、电枢回路串电阻调速条件：条件：R=Ra，=N，TL不变，改变电枢电压的调速过程。不变，改变电枢电压的调速过程。开始：开始：电机稳定运行在固有特性曲线上的电机稳定运行在固有特性曲线上的A点，点，n=nN,Ia=IN。2 2、降低电枢电压调速、降低电枢电压调速 过渡过程：过渡过程：当电压降至当电压降至U1时，机械特性时，机械特性变为第二条直线。该瞬间转速不变为第二条直线。该瞬间转速不变，变，Ea不变，不变，Ia和和Te突然减

10、小，突然减小，至至A点。运动平衡方程改变，电点。运动平衡方程改变，电动机开始减速，动机开始减速，Ea减小，减小，Ia和和Te增大，至增大，至B点。点。电压越低转速也越低，调速方向为基速向下调。调速电压越低转速也越低，调速方向为基速向下调。调速时如果负载为恒转矩负载，调速完成后，电枢电流不时如果负载为恒转矩负载，调速完成后，电枢电流不变。因为：变。因为：改变电压时他励直流电动改变电压时他励直流电动机的机械特性如图所示：机的机械特性如图所示：2 2、降低电枢电压调速、降低电枢电压调速2 2、降低电枢电压调速、降低电枢电压调速 调速优点：调速优点：（1 1）电压调节可以很细，实现无级调速平滑性好；）

11、电压调节可以很细，实现无级调速平滑性好；（2 2）由于特性没有软化，相对稳定性好；）由于特性没有软化，相对稳定性好；（3 3）可以实现很低的转速，调速范围较广；）可以实现很低的转速，调速范围较广；（4 4）能量损耗较小。）能量损耗较小。注：注：此调速方法只能在额定转速以下调节，因此适用于恒此调速方法只能在额定转速以下调节，因此适用于恒转矩负载。因为在转矩一定时，电枢电流能保持额定值转矩负载。因为在转矩一定时，电枢电流能保持额定值而不随转速变化。而不随转速变化。2 2、降低电枢电压调速、降低电枢电压调速条件：条件：U=UN，R=Ra，TL不变，不变，改变改变磁通的调速过程，接线如图。在励磁回磁通

12、的调速过程，接线如图。在励磁回路中串入电阻改变励磁电流。路中串入电阻改变励磁电流。调速前：调速前：电机稳定运行在固有特性曲线电机稳定运行在固有特性曲线的的a点，点，n=nN、Ia=IN。串入电阻串入电阻Rfad后：后：励磁电流和磁通减小，电动势随之减小，励磁电流和磁通减小，电动势随之减小，电枢电流增大，电磁转矩增大，至电枢电流增大，电磁转矩增大，至A点。点。3 3、弱磁调速、弱磁调速3 3、弱磁调速、弱磁调速弱磁升速程中，电机的转速及转矩为：弱磁升速程中，电机的转速及转矩为：对于恒转矩负载，弱磁调速后，虽然电磁转对于恒转矩负载，弱磁调速后，虽然电磁转矩不变，因为磁场减弱，所以电枢电流要增大，矩

13、不变，因为磁场减弱，所以电枢电流要增大，输出功率增大。输出功率增大。如果负载恒功率负载，则有：如果负载恒功率负载，则有：3 3、弱磁调速、弱磁调速调速优点：调速优点：调速在励磁回路（功率较小）进行，而且所串调速在励磁回路（功率较小）进行，而且所串电阻较小，因此调速级数增多，平滑性好，另外控制设备电阻较小，因此调速级数增多，平滑性好，另外控制设备简单、能量消耗小，调速经济性好。简单、能量消耗小，调速经济性好。调速缺点：调速缺点：只能在额定转速以上进行。只能在额定转速以上进行。为了扩大调速范围，常常把降压和弱磁两种方法结合为了扩大调速范围，常常把降压和弱磁两种方法结合起来，在额定转速下采用降压调速，在额定转速以上用弱起来，在额定转速下采用降压调速，在额定转速以上用弱磁调速。磁调速。例题例题4-2；4-33 3、弱磁调速、弱磁调速