直流电机启动与调速、制动.ppt
第二节 他励直流电动机的起动,一、他励直流电动机的起动方法,如直接加额定电压起动，Ia 可能突增到额定电流的十多倍,二、他励直流电动机起动电阻的计算,（一）图解解析法,1绘制固有机械特性,2选取起动过程中的最大电流 I1与电阻切除时的切换电流 I2（或T1 与T2）,3画出分级起动特性图,（二）解析法,在b点,在c点,两级起动时,推广到m级起动的一般情况,称为起动电流比,各分段电阻如下：,则各级起动总电阻如下：,三、他励直流电动机起动的过渡过程,在电力拖动系统中，一些电气参数（如电压、电阻等）与负载转矩的突然变化，会引起过渡过程，但由于惯性，这些变化却不能导致电动机的转速、电流、转矩及磁通等参量的突变，而必须是个连续变化的过程。,电力拖动系统中一般存在以下三种惯性：1机械惯性 反映在系统的飞轮惯量上，它使转速不能突变。2电磁惯性 反映在电枢回路电感及励磁回路电感上，它们分别使电枢电流和励磁电流不能突变，从而使磁通不能突变。3热惯性 它使电动机的温度不能突变。,电力拖动的过渡过程一般分为两种：1）机械过渡过程 它只考虑机械惯性，忽略影响较小的电磁惯性。2）电气一机械过渡过程 它同时考虑机械与电磁两种惯性。,第四节 他励直流电动机的调速,采用一定的方法来改变生产机械的工作速度，以满足生产的需要，这种方法通常称为调速。,一、调速指标,调速方法最主要的有两大指标：即技术指标与经济指标,（一）调速的技术指标,2静差率（或称相对稳定性）,电动机的机械特性愈硬，则静差率愈小，相对稳定性就愈高。,调速范围D与低速静差率%间的关系,允许的转速降,3平滑性,在一定的调速范围内，调速的级数愈多则认为调速愈平滑。,值愈接近于1，则平滑性愈好。时称为无级调速，即转速连续可调，级数接近无穷多，此时调速的平滑性最好。,4调速时的容许输出（或调速时的功率与转矩）容许输出是指电动机在得到充分利用的情况下，在调速过程中轴上所能输出的功率和转矩。,（二）调速的经济指标,调速的经济指标决定于调速系统的设备投资及运行费用，而运行费用又决定于调速过程的损耗，它可用设备的效率来说明。,例9-5 一直流调速系统采用改变电源电压调速，已知电动机的额定转速，高速机械特性的理想空载转速 如果额定负载下低速机械特性的转速，而相应的理想空载转速。,（1）试求出电动机在额定负载下运行的调速范围D和静差率；（2）如果生产工艺要求静差率 20%，则此时额定负载下能达到的调速范围是多少？还能否满足原有的要求？,二、降低电枢端电压调速,效率,（二）降低电源电压,降低电源电压的调速系统的机械特性方程式为,三、弱磁调速,弱磁调速时，机械特性方程式是：,弱磁调速的优点是，在功率较小的励磁电路中进行调节，控制方便，能量损耗小，调速的平滑性较高。由于调速范围不大，常和额定转速以下的降压调速配合应用，以扩大调整范围。,四、调速时的功率与转矩,在调速过程中，只要在不同转速下电流不超过额定值，电动机长时运行，其发热不会超过容许的限度。,对于他励直流电动机，转矩与功率的关系为：,降压调速时，从高速到低速，容许输出转矩是常数，称为恒转矩调速方式。而容许输出功率则正比于转速。,式中,弱磁调速时的容许输出功率为常数，称为恒功率调速方式,第三节 他励直流电动机的制动,1）电动运转状态电动机转矩的方向与转速的方向相同，此时电网向电动机输入电能，并变为机械能以带动负载。,2）制动运转状态电动机转矩与转速的方向相反，此时，用电动机吸收机械能并转化为电能。,一、能耗制动,能耗制动机械特性方程式,如果按最大制动电流不超 过来选择,则,当 时,能耗制动时间为,二、反接制动,反接制动可用两种方法实现，即转速反向（用于位能负载）与电枢反接（一般用于反作用负载）。,（一）转速反向的反接制动,上式表明，与 两者之和消耗在电枢电路的电阻 上。,（二）电枢反接的反接制动,断开 和，接通 和,最大电流也不超过,（三）电枢反接时的过渡过程,1反作用负载,2位能负载,三、回馈制动（或称再生制动）,（一）位能负载拖动电动机,这时位能负载带动电动机，电枢将轴上输入的机械功率变为电磁功率 后，大部分回馈给电网（），小部分变为电枢回路的铜耗。电动机变为一台与电网并联运行的发电机。,（二）他励电动机改变电枢电压调速,在降低电压的降速过程中，当突然降低电枢电压，感应电动势还来不及变化时，就会发生 的情况，亦即出现了回馈制动状态。,例9-4一台他励直流电动机的数据如下：,（1）电动机带动一个位能负载，在固有特性上作回馈制动下放，求电动机反向下放转速。,（2）电动机带动位能负载，作反接制动下放，时，转速，求串接在电枢电路中的电阻值、电网输入的功率、从轴上输入的功率及电枢电路电阻上消耗的功率。,（3）电动机带动反作用负载，从 进行能耗制动，若其最大制动电流限制在100A，试计算串接在电枢电路中的电阻值。,解（1）,电动机反向下放转速,（2）电枢电路总电阻,电枢串接电阻,电网输入功率,电枢电路电阻上消耗的功率,轴上功率（为负值，表示从轴上输入功率）,（3）能耗制动时最大电流出现在制动开始时，此时感应电动势为,电枢电路总电阻,电枢电路串接电阻,
