第4章他励直流电动机的运行优秀课件.ppt

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1、第4章他励直流电动机的运行第1页，本讲稿共24页4.1 他励直流电动机的起动他励直流电动机的起动一、直流电动机的起动：一、直流电动机的起动：起动：电机起动：电机接上电源从静止状态转动起来到达稳态接上电源从静止状态转动起来到达稳态 运行，这就是电动机的起动过程。运行，这就是电动机的起动过程。起动条件：起动条件：1 1、起动转矩要足够大，、起动转矩要足够大，2 2、起动电流不要太大，、起动电流不要太大，这种方法下的起动电流很大，因此，这种方法下的起动电流很大，因此，除了小容量的电动机可采用直接加除了小容量的电动机可采用直接加电压起动的方法外，一般直流电动电压起动的方法外，一般直流电动机都不采用这种

2、方法。机都不采用这种方法。注意：因为在起动时，注意：因为在起动时，n=0,电枢电动势电枢电动势Ea=0第2页，本讲稿共24页电枢回路串电阻起动：电枢回路串电阻起动：一般情况下：由上式可选定Rst当起动转矩大于负载转矩，电动机开始转动当起动转矩大于负载转矩，电动机开始转动,则则随着转速的升高，电枢电动势不断增大，起动电流减小，同时起动转随着转速的升高，电枢电动势不断增大，起动电流减小，同时起动转矩也减小，所以为在整个起动过程中保持一定的起动转矩矩也减小，所以为在整个起动过程中保持一定的起动转矩，加速电，加速电动机的起动过程，采用将起动电阻一段一段逐步切除，电动机进入稳动机的起动过程，采用将起动电

3、阻一段一段逐步切除，电动机进入稳态运行时，起动电阻应被完全切除。态运行时，起动电阻应被完全切除。第3页，本讲稿共24页降低电枢电压起动：降低电枢电压起动：这种方法在起动过程中不会有大量的能量消耗。这种方法在起动过程中不会有大量的能量消耗。除了增大电阻外，还可以通过减小电枢电除了增大电阻外，还可以通过减小电枢电压来减小起动电流，压来减小起动电流，可调电源UNU第4页，本讲稿共24页4.2 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速为什么要调速为什么要调速调速的方法调速的方法调速的性能指标调速的性能指标第5页，本讲稿共24页他励直流电动机他励直流电动机有有3种调速方法：种调速方法：（1 1）改变电枢

4、电压，）改变电枢电压，降压降压；（2 2）改变励磁电流，即改变磁通，）改变励磁电流，即改变磁通，弱磁弱磁；（3 3）电枢回路串入调节电阻，）电枢回路串入调节电阻，串电阻串电阻。一 调速的方法第6页，本讲稿共24页电机在正常工作时，电电机在正常工作时，电枢电压不能超过额定电枢电压不能超过额定电压，所以，采用向下调压，所以，采用向下调压。很显然，在这里，压。很显然，在这里，只改变了只改变了 ，所以将得，所以将得到一系列与固有特性平到一系列与固有特性平行的曲线。行的曲线。1）降低电枢电压调速：）降低电枢电压调速：U1 U2 U3 U4第7页，本讲稿共24页特点：改变电枢电压调节转速的方法具有较好的调

5、速性特点：改变电枢电压调节转速的方法具有较好的调速性 能。由于调电压后，机械特性的能。由于调电压后，机械特性的“硬度硬度”不变，因不变，因 此有较好的转速稳定性，调速范围较大，同时便此有较好的转速稳定性，调速范围较大，同时便 于控制，可以做到无级平滑调速，损耗较小。在于控制，可以做到无级平滑调速，损耗较小。在 实际工程当中，常常采用这种方法。实际工程当中，常常采用这种方法。缺点：转速只能由额定电压对应的速度向低调。此外，缺点：转速只能由额定电压对应的速度向低调。此外，应用这种方法时，电枢回路需要一个专门的可调应用这种方法时，电枢回路需要一个专门的可调 压电源，过去用直流发电机压电源，过去用直流

6、发电机-直流电动机系统实直流电动机系统实 现，由于电力电子技术的发展，目前一般均采用现，由于电力电子技术的发展，目前一般均采用 可控硅调压设备可控硅调压设备直流电动机系统来实现。直流电动机系统来实现。第8页，本讲稿共24页2 2）电枢回路串电阻调速：）电枢回路串电阻调速：电枢回路串联电阻越大，机械特性的电枢回路串联电阻越大，机械特性的斜率越大，因此在负载转矩恒定时，斜率越大，因此在负载转矩恒定时，即为常数时，增大电阻，可以降低电即为常数时，增大电阻，可以降低电动机的转速。动机的转速。Tnn0TLnN由基速向下调；机械特性变软；有级调速；损耗较大；调速方法简单第9页，本讲稿共24页3）弱磁调速：

7、）弱磁调速：这种调速方法的特点是由于励磁这种调速方法的特点是由于励磁回路的电流很小，只有额定电流回路的电流很小，只有额定电流的（的（1 13 3）%，不仅能量损失很，不仅能量损失很小，且电阻可以做成连续调节的，小，且电阻可以做成连续调节的，便于控制。其限制是转速只能由便于控制。其限制是转速只能由额定磁通时对应的速度向高调，额定磁通时对应的速度向高调，而电动机最高转速要受到电机本而电动机最高转速要受到电机本身的机械强度及换向的限制。身的机械强度及换向的限制。第10页，本讲稿共24页直流电动机上述三种调速方法中，改变电枢电直流电动机上述三种调速方法中，改变电枢电压和电枢回路串电阻调速属于恒转矩调速

8、，而压和电枢回路串电阻调速属于恒转矩调速，而弱磁调速属于恒功率调速。弱磁调速属于恒功率调速。a.最合理的使用电机是使Ia=INb.调压、串电阻属恒转矩调速：弱磁属恒功率调速：第11页，本讲稿共24页二 调速的性能指标技术指标经济指标1）调速范围与静差率TnTNnN第12页，本讲稿共24页 a.越小越好，D越大越好;两者互相制约；b.，低速满足，高速自然满足；c.，D同时提才有意义；d.，D关系:第13页，本讲稿共24页2）调速的平滑性：有级调速无级调速二 调速的经济性初投资运行费用：损耗、维护等 p80 表第14页，本讲稿共24页4.3 直流电动机的制动直流电动机的制动制动的作用：减速或停车，

9、或者限制位能性负载在某一 转速下稳定运转；制动的方法：机械制动；电气制动。电气制动：能耗制动、反接制动、回馈制动获得方法、机械特性、相关计算第15页，本讲稿共24页1 1、能耗制动：能耗制动：1)1)能耗制动过程：能耗制动过程：在制动时，将闸刀合向下方，在制动时，将闸刀合向下方，此时，电动机脱离电网，电能此时，电动机脱离电网，电能在电阻上以电阻压降的形式进在电阻上以电阻压降的形式进行消耗，这样一来使得电机的行消耗，这样一来使得电机的转速迅速下降。转速迅速下降。第16页，本讲稿共24页机械特性分析：机械特性分析：是一条过原点的直线；是一条过原点的直线；在由运行点到停转的制动在由运行点到停转的制动

10、过程中，转速并非稳定在某过程中，转速并非稳定在某一数值，而是一直在变化中，一数值，而是一直在变化中，因此称为因此称为能耗制动过程能耗制动过程。LL第17页，本讲稿共24页 这种方法所串入的电阻越小，能这种方法所串入的电阻越小，能耗制动开始瞬间的制动转耗制动开始瞬间的制动转矩和电枢电流就越大，而电流太大，会造成换向上的困难，矩和电枢电流就越大，而电流太大，会造成换向上的困难，因此能耗制动过程中电枢电流有个上限，即电动机允许的因此能耗制动过程中电枢电流有个上限，即电动机允许的最大电流（最大电流（2 2I IN N）。）。由此可以计算出能耗制动过程电枢回路由此可以计算出能耗制动过程电枢回路中串入制动

11、电阻的最小值：中串入制动电阻的最小值：这种制动方法在转速较高时制动作用较大，随着转速下降，制这种制动方法在转速较高时制动作用较大，随着转速下降，制动作用也随之减小，在低速时可配合使用动作用也随之减小，在低速时可配合使用机械制动装置机械制动装置，使，使系统迅速停转。系统迅速停转。第18页，本讲稿共24页2）能耗制动运行：）能耗制动运行：平衡时：平衡时：他励直流电动机拖动位能性负载运行，在达他励直流电动机拖动位能性负载运行，在达到上述零点时（电磁转矩为零），由于负载到上述零点时（电磁转矩为零），由于负载转矩不为零，结果，在负载转矩的作用下，转矩不为零，结果，在负载转矩的作用下，电机开始反转。电机开

12、始反转。随着转速的升高，随着转速的升高，均逐渐增均逐渐增大，最后大，最后 和负载转矩相等时稳和负载转矩相等时稳定运行。定运行。T第19页，本讲稿共24页反接制动过程分析反接制动过程分析：电压反接制动是将正在正电压反接制动是将正在正向运行的他励直流电动机电枢向运行的他励直流电动机电枢回路的电回路的电压压突然反接，突然反接，电电枢枢电电流也将反向，主磁通不流也将反向，主磁通不变变，则则电电磁磁转转矩反向，矩反向，产产生制生制动转动转矩。矩。机械特性分析机械特性分析；反接前反接前：2、电压反接制动：、电压反接制动：第20页，本讲稿共24页反接后反接后：为了限制电枢电流，所以反接时必须在电枢回路串入一

13、个足够大为了限制电枢电流，所以反接时必须在电枢回路串入一个足够大的限流电阻。的限流电阻。电压反接制动时电动机的机械特性方程式为：电压反接制动时电动机的机械特性方程式为：第21页，本讲稿共24页如果如果C C点电动机的转矩大于负载转矩，点电动机的转矩大于负载转矩，电动机将反向起动，电动机将反向起动，最后稳定在最后稳定在D D点运行。电压反接制动在整个制动过程中均具点运行。电压反接制动在整个制动过程中均具有较大的制动转矩，在可逆拖动系统，常常采用这种方法。有较大的制动转矩，在可逆拖动系统，常常采用这种方法。D第22页，本讲稿共24页 他他励励直直流流电电动动机机拖拖动动位位能能性性恒恒转转矩矩负负

14、载载运运行行，电电枢枢回回路路串串入入电电阻阻，将将引引起起转转速速下下降降。如如果果电电阻阻大大到到一一定定程程度度，将将使使电电动动机机的的机机械械特特性性和和负负载载的的机机械械特性的交点出现在第特性的交点出现在第 象象限限，这这时时电电动动机机接接线线未未变变，转转速速反反向向。称称为为倒倒拉拉反反转转制动运行。制动运行。3 3、倒拉反转制动运行：、倒拉反转制动运行：倒拉反转制动运行常用于起重设备低速下放重倒拉反转制动运行常用于起重设备低速下放重物的场合。物的场合。电动电动机的机的电电磁磁转转矩起了制矩起了制动动作用，限制作用，限制了重物下降的速度。可改了重物下降的速度。可改变变机械特

15、性的交点，使重物机械特性的交点，使重物以不同的以不同的稳稳定速度下降。定速度下降。nT0TL第23页，本讲稿共24页4、回馈制动：、回馈制动：1)正向回馈制动：他励直流正向回馈制动：他励直流电动机拖动负载运行，电电动机拖动负载运行，电机将系统具有的动能反馈机将系统具有的动能反馈回电网，且电机仍为正向回电网，且电机仍为正向转动，称之为正向回馈制转动，称之为正向回馈制动。动。2）反向回馈制动：他励直流）反向回馈制动：他励直流电动机拖动位能性恒转矩负电动机拖动位能性恒转矩负载运行，采用电压反接制动，载运行，采用电压反接制动，电机将系统具有的位能反馈电机将系统具有的位能反馈回电网，电机为反向转动，回电网，电机为反向转动，称之为反向回馈制动。称之为反向回馈制动。第24页，本讲稿共24页