石油工程与装备课件---第三章-我国常用钻机(2)11版

1、第三章第三章 我国常用钻机我国常用钻机 第二节第二节 电驱动钻机电驱动钻机 海洋钻机全为电驱钻机；陆用深井钻机，海洋钻机全为电驱钻机；陆用深井钻机，电驱电驱日益日益 增多增多。 电驱钻机电驱钻机工作机用电动机带动工作机用电动机带动。 一、分类一、分类 1. 1. 交流电驱钻机交流电驱钻机：即交流发电机（或工业电网）即交流发电机（或工业电网） 交流电动机驱动（交流电动机驱动（ACACACAC）；）；（A Alternatelternate C Currenturrent ）“陆地钻机，已不采用陆地钻机，已不采用” 2. 2. 直流电驱钻机直流电驱钻机：即直流发电机：即直流发电机直流电动机驱动直流

2、电动机驱动 （DCDCDCDC）；( (D Directirect C Current)urrent)“海洋、陆地深井海洋、陆地深井” 3.3. 可控硅整流直流电驱钻机可控硅整流直流电驱钻机：即交流发电：即交流发电 机机可控硅整流可控硅整流直流电动机驱动直流电动机驱动 （ACSCRDCACSCRDC）；）；( (A Alternatelternate C CurrenturrentS Silicon(ilicon(硅硅) ) C Controlledontrolled RectifierRectifier（整流器）（整流器）) )逐渐由逐渐由SCR SCR 代替代替 DCDCDCDC。【用直流

3、电机调速好用直流电机调速好】 4.4. 正在发展交流变频调速驱动钻机，正在发展交流变频调速驱动钻机，即交即交 流发电机流发电机变频调速器变频调速器交流电机驱动交流电机驱动。 五年前，海、陆几乎全用五年前，海、陆几乎全用ACSCRDCACSCRDC电电 驱钻机。有了大功率交流变频调速器，交流驱钻机。有了大功率交流变频调速器，交流 电驱钻机会增多。电驱钻机会增多。 二、二、 优点优点 1. 1. 传动效率高传动效率高，较机传高较机传高16%16%； 2.2. 无级变速无级变速（在某机械档下，无级变速）；在某机械档下，无级变速）； 3.3. 简化传动、控制简化传动、控制，易装调整，易装调整，自动保护

4、自动保护。 【 20072007年年1111月月1616日，在宝石机械日，在宝石机械7070华诞之际，国家华诞之际，国家 “863863”计划重点课题项目计划重点课题项目我国首台具有自主知识产权我国首台具有自主知识产权 的的1200012000米特深井石油钻机在该公司研制成功。米特深井石油钻机在该公司研制成功。 12001200米米钻机钻机是国内外第一台陆地用是国内外第一台陆地用1200012000米米交流变频交流变频 电驱动钻机。电驱动钻机。 山东科瑞石油装备公司山东科瑞石油装备公司,2009,2009年年1010月生产出月生产出90009000米交米交 流变频钻机流变频钻机. . 胜利油田

5、高原石油装备有限责任公司胜利油田高原石油装备有限责任公司 ,20102010年年8 8月月生生 产出产出90009000米交流变频钻机米交流变频钻机. .】 三、三、ZJ60DZJ60D钻机钻机 ZJ60DZJ60D国产国产钻机钻机, ,是第一台是第一台6000m6000m级级SCRSCR电驱钻机电驱钻机，兰石厂制，兰石厂制 造，造，19871987年年3 3月通过鉴定，传动系统如图月通过鉴定，传动系统如图3-73-7。 1. 1. 动力动力 四台四台PZ12V190BPZ12V190B柴油机柴油机交流交流发电机发电机； （在（在1500r/min1500r/min时，动力时，动力4 4700

6、kW700kW） 通过通过SCRSCR(AC(AC SCRDC) SCRDC)变换变换； 驱动驱动7 7台台GE752R GE752R （736kW736kW）直流电机直流电机； 单单独独驱驱动各动各工作机工作机组。组。 2 2配套设备配套设备 SL-450SL-450（450tf450tf）水龙头；）水龙头； ZP375ZP375转盘，（开口直径转盘，（开口直径37.537.5”，952.5mm952.5mm）；）； 两台两台3NB-13003NB-1300或或3NB-16003NB-1600钻井泵；钻井泵； 闭式绞车闭式绞车，功率，功率1470kW(20001470kW(2000马力马力)

7、 )，带槽滚筒带槽滚筒， 强制水冷；强制水冷； 通风型胎式低速离合器；通风型胎式低速离合器； 配配DS-60DS-60（电刹（电刹6000m6000m）电磁涡流辅助刹车；电磁涡流辅助刹车； （电刹：有左、右定子通直流电产生固定磁场，转（电刹：有左、右定子通直流电产生固定磁场，转 子在磁场中产生涡流，两磁场作用产生制动力矩）子在磁场中产生涡流，两磁场作用产生制动力矩） 钻头自动钻头自动送进送进装置装置。 7.5m7.5m高钻台高钻台（有效高度（有效高度5.6m5.6m），可容纳全套），可容纳全套 防喷器。防喷器。 可可低位安装低位安装55t55t重重绞车绞车。 塔架塔架，高度，高度44.8m44

8、.8m，（也可配前开口井架）。，（也可配前开口井架）。 集中控制集中控制、保护系统。、保护系统。 如如司钻可操作绞车、转盘、钻井泵、涡流刹车、司钻可操作绞车、转盘、钻井泵、涡流刹车、 自动送钻等，控制集中在司钻台上自动送钻等，控制集中在司钻台上。司钻可选合适。司钻可选合适 的钻井参数、最佳运转工况。的钻井参数、最佳运转工况。 3. 3. 传动方案传动方案 绞车用两台电机；每台泵用两台电机；转盘用一台绞车用两台电机；每台泵用两台电机；转盘用一台 电机。电机。共共7 7台直流电机台直流电机。 绞车：绞车：四轴四轴输入、变速、猫头（有捞砂筒）、滚输入、变速、猫头（有捞砂筒）、滚 筒轴。筒轴。 捞砂筒

9、：捞砂筒：井中积砂，下筒捞砂。井中积砂，下筒捞砂。 过桥轴：过桥轴：动力传给转盘，转盘自配电机。动力传给转盘，转盘自配电机。 四个机械档四个机械档：输入轴两链轮，传动轴分两路去主滚输入轴两链轮，传动轴分两路去主滚 筒轴。筒轴。 i=11.7i=11.7，7.27.2，4.754.75，2.932.93 n=94 n=94，153153，231231，375375 n n电电1100r/min1100r/min 注：链轮，注：链轮，27T27T，T-T-齿（齿（ToothTooth）2 2”P P，P P节距节距 （PitchPitch）。）。 4. ZJ60D4. ZJ60D钻机总特点钻机总特

10、点 6000m;ACSCRDC 76000m;ACSCRDC 7台电机分别驱动；塔架或前开台电机分别驱动；塔架或前开 口井架；四轴闭式绞车，带槽滚筒，有捞砂筒；电磁口井架；四轴闭式绞车，带槽滚筒，有捞砂筒；电磁 涡流刹车。涡流刹车。 四、四、ZJ45DZJ45D丛式井丛式井钻机钻机 ZJ45DZJ45D国产国产钻机，是第一台成套电驱动丛式井钻机。钻机，是第一台成套电驱动丛式井钻机。 1.1.采用采用AC-SCR-DCAC-SCR-DC电驱动电驱动，动力机与工作机只需电，动力机与工作机只需电 缆连接。缆连接。 2.2.三台三台柴油机柴油机PZ12V190BPZ12V190B驱动交流发电机驱动交流

11、发电机; ; 3.3.六台六台可控硅整流可控硅整流柜；柜； 4.4.六台六台直流电机直流电机：绞车用：绞车用2 2台；两台钻井泵各用两台；两台钻井泵各用两 台。台。 5. 5. 配配钻机移动钻机移动系统（丛式井）。系统（丛式井）。 丛式井丛式井: :油井象丛林一样布置油井象丛林一样布置, ,目的是开采不同深度的油层目的是开采不同深度的油层. . 第三节第三节 电机驱动特性电机驱动特性 一、一、 电动机机械性能电动机机械性能 1. 1. 机械特性机械特性 电机转速电机转速n n与电磁与电磁转转矩矩M M之间变化之间变化关系。关系。 2. 2. 特性硬度特性硬度 电机电机转速随转矩改变转速随转矩改

12、变的变化程度的变化程度。 转速转速n n不随转矩不随转矩M M变，变，为为特硬特性特硬特性； n n随随M M增加而下降较小增加而下降较小，为，为硬特性硬特性； n n随随M M增加而加速下降，增加而加速下降，为为软特性软特性。 3. 3. 固有机械特性固有机械特性 电机的电压、频率电机的电压、频率（交流）（交流）、励磁电流为额定值、励磁电流为额定值 ，无附加电阻无附加电阻，具有的特性。具有的特性。 4. 4. 人为特性人为特性 人为人为调调节节电压、频率、电流电压、频率、电流所所得到的特性，得到的特性，称称 人为特性人为特性（无级变速由此而来）（无级变速由此而来）。 二、交流电机特性二、交流

13、电机特性（固有固有） 1.1. 同步电动机同步电动机 （1 1）定义）定义 转子转速（转子转速（n n）与）与（定子）（定子）旋转磁场转速（旋转磁场转速（n n0 0） 相同相同（通交流电）（通交流电），故，故称同步称同步电机电机。 同步电动机同步电动机 同步电动机转子同步电动机转子 （2 2）特硬特性：）特硬特性：n n不随不随M M（扭矩）（扭矩）而变而变。 （ n n0 0 ）只与只与电流频率电流频率f f、 磁极对数磁极对数p p有关。有关。 p f nn 60 0 磁场转速磁场转速 （3 3）工作原理工作原理：定子：定子绕组绕组通交流电产生旋转磁场，通交流电产生旋转磁场， 转子转子绕

14、组绕组通直流通直流电电形成形成直流直流励磁磁场励磁磁场，两磁场相互，两磁场相互 作用，作用，使使转子被转子被旋转磁场拖旋转磁场拖（吸）着以同步旋转，（吸）着以同步旋转， 即即 n=nn=n0 0 。 同步电机启动性能同步电机启动性能 差差（用于不常启动、不变（用于不常启动、不变 速场合）速场合）用于钻井泵。用于钻井泵。 同步电机同步电机有恒有恒定转定转 速特性速特性。 （f f，P P一定，一定，n0n0定值。）定值。） 定子定子 转子转子 （4 4）同步电机同步电机：异步启动异步启动 同步启动同步启动 转子、定子同时通电，由于转子、定子同时通电，由于转子磁极固定转子磁极固定， 定子为旋转磁场

15、定子为旋转磁场，产生，产生忽吸、忽排忽吸、忽排使使平均转平均转 矩为零矩为零，不能启动。，不能启动。 异步启动异步启动 定子通电形成旋转磁场定子通电形成旋转磁场，使，使转子转子线圈线圈产生产生 感应电流感应电流，使，使转子转转子转起来，转子再起来，转子再通直流电通直流电， 实现实现异步启动，同步工作异步启动，同步工作。 2. 2. 异步电动机异步电动机 （1 1）定义）定义 转子转速小于磁场旋转速度，称异步电机。转子转速小于磁场旋转速度，称异步电机。 （2 2）工作原理）工作原理 定子通交流电形成旋转磁场，转子产生感应电定子通交流电形成旋转磁场，转子产生感应电 流，转子电流同旋转磁场作用产生磁

16、力矩。流，转子电流同旋转磁场作用产生磁力矩。 （通电导体在磁场中可以运动）（通电导体在磁场中可以运动）。 0 nn 定子旋转磁场转速：定子旋转磁场转速： 定子定子电流电流频率频率； 磁磁极极对对数数。 p f n 1 0 60 旋转磁场转速与转子转速之差：旋转磁场转速与转子转速之差： 转子感应电流频率为转子感应电流频率为 （与转差有关）（与转差有关）2 f 1 0 0 00 2 6060 )( fS pn n nnnnp f 与与转差率转差率 有关，有关， ， ， （感应电感应电 流）、流）、 。 转子转速转子转速： 0 )1 (nSn p f Snn 1 0 60 )( p f Snn 1

17、0 60 n0 2 f n 2 I 2 f SS nn 0 转矩转矩： )( 20 2 2 2 2 XSR UR KM S 式中，式中， 定子相定子相电压；电压； 转子相转子相电阻；电阻； 与结构、电源频率有关与结构、电源频率有关常数；常数； 时转子每相时转子每相感抗。感抗。 U 2 R K 20 X0n 与与 关系关系： 与与 有关，有关， 与与 也有关。也有关。 通过通过 把把 与与 建立了关系。建立了关系。 nM n S M S S M n （3 3）特性）特性 属于硬特性：属于硬特性：（在额定内），（在额定内）， 随随 增加下降较小；增加下降较小； 大于大于 ，下降快些；，下降快些；

18、停。停。 异步电机异步电机常用于常用于驱动绞车和转盘。驱动绞车和转盘。 nM e M max MM 特硬特性特硬特性 硬特性硬特性 三、直流电机特性三、直流电机特性 1.1. 直流电机的基本原理直流电机的基本原理 定子定子（通直流通直流）形成固定磁极，形成固定磁极，转子转子电枢通电，磁力电枢通电，磁力 作用使转子转动。作用使转子转动。【左手定则：掌心对左手定则：掌心对N,N,四指电流，母指力四指电流，母指力】 直流电机的基本原理直流电机的基本原理 电枢电枢 .定子磁场定子磁场 保证：保证：N N极极下的下的边电流边电流总是总是一个方向一个方向，S S极极上上 的的边电流边电流为为一个方向一个方

19、向，两边受磁力方向形成力两边受磁力方向形成力 偶电枢才转动偶电枢才转动。 【由换向器使电流方向改变。由换向器使电流方向改变。】 1-1-主磁极主磁极 2-2-电枢线圈电枢线圈 3 3 、4-4-换向器、换向器、 电刷电刷 直流电机的基本原理直流电机的基本原理 2.2. 直流电机的结构与励磁方式直流电机的结构与励磁方式 直流电机按直流电机按定子绕组定子绕组与与电枢绕组电枢绕组（转子）联接（转子）联接 方式分方式分： 直流电机类型及等效电路直流电机类型及等效电路 （1 1）他励直流电机）他励直流电机 定子绕组与电枢绕组分别接到电源上。定子绕组与电枢绕组分别接到电源上。 U U电源电压电源电压 E

20、E电枢感应电势电枢感应电势 与外加电流或电压方向总是相反。与外加电流或电压方向总是相反。 他他励励并励并励串励串励复励复励 aaR IEU （2 2）并励并励直流电机直流电机 定子绕组与电枢绕组定子绕组与电枢绕组并联。并联。 （3 3）串励串励直流电机直流电机 定子绕组与电枢绕组定子绕组与电枢绕组串联。串联。 （4 4）复励复励直流电机直流电机 【定子两套励磁绕组。定子两套励磁绕组。】 一套与电枢一套与电枢并联，并联，一套与电枢一套与电枢串联。串联。 转速转速 （通过公式了解特性）（通过公式了解特性） 由由 ， 而来（电工学中）而来（电工学中），n aaR IEU nCE e a e a e

21、I C R C U n 电枢电压；电枢电压； 磁通；磁通； 电枢电阻电枢电阻； 电枢电流电枢电流； 与结构参数有关与结构参数有关常数。常数。 U a R e C电机转速与电枢电流的电机转速与电枢电流的关系关系 3. 3. 直流电机固有特性直流电机固有特性 （1 1）他或并励）他或并励 二者性能相近（不考虑电源线路电阻）。二者性能相近（不考虑电源线路电阻）。 具有具有硬特性，硬特性，n n随随M M增大变化较小。增大变化较小。 电磁转矩电磁转矩M M N.m C C结构常数结构常数 特性特性（ 与与 关系关系） 空载转速空载转速（M=0M=0）； 载荷转速载荷转速（） a ICM nnM CC

22、R C U n me a e 0 2 0 n n0M nM 【他、并励磁通基本不变，磁通由定子线圈产生他、并励磁通基本不变，磁通由定子线圈产生， 与与（定子电流定子电流） 有关有关， 不变。不变。】 与与 呈线性关系，曲线稍呈线性关系，曲线稍 向下斜，向下斜，硬特性硬特性。 （2 2）串励）串励 属软特性，属软特性，n n随随M M增加而加速下降。增加而加速下降。 )(Mfn M CC RR C U n me fa e 2 （定子）电阻（定子）电阻。 由于由于磁通磁通是变化的是变化的，与与呈非线性关系，呈非线性关系，属软特属软特 性。性。 【他他、并励中、并励中，（转子电流转子电流）变不影响）

23、变不影响 （定子电定子电 流流），是变的是变的 。】 （串励中串励中本应本应与与有关有关，随随变变 ）每极磁通是电枢电流的函数，每极磁通是电枢电流的函数，C C常数。常数。 f R n M a I f I a I a CI fa II f I a I n （3 3）复励）复励 介于并、串联之间，介于并、串联之间，属软特性。属软特性。 （4 4）适用场合）适用场合 串励串励电机电机：适驱：适驱动动绞车，绞车，载荷增大，转速自动载荷增大，转速自动 下降，实现恒功率调节。下降，实现恒功率调节。 并、他并、他励电机励电机：适驱：适驱动动钻井泵，钻井泵，实现实现定速恒转定速恒转 矩矩调节调节。 钻机用钻

24、机用他励他励直流直流电机驱动绞车、转盘电机驱动绞车、转盘（需要需要人工调人工调 节转速节转速） 。 他励电机调速方式：他励电机调速方式： （1 1）电枢串阻）电枢串阻 在电枢中串入可调电阻，在电枢中串入可调电阻， 保证保证电源电压电源电压U U和和励磁电流不变励磁电流不变。 【他励电机固有特性转速与转矩关系为他励电机固有特性转速与转矩关系为: :】 nnM CC R C U n me a e 0 2 他他励励 4. 4. 直流电机人为特性直流电机人为特性 (2006.11.11)(2006.11.11) 由由 使使（载荷转速）变大（载荷转速）变大，特性变软，满足，特性变软，满足n n随随M M

25、增大增大 而下降要求。而下降要求。 nnM CC RR C U n me aca e 0 2 （n n 只能在额只能在额 定转速以下）定转速以下） 串阻串阻 （2 2）降低电枢电电压）降低电枢电电压U U 使空载速度下降使空载速度下降，不变不变，（他励中降压（他励中降压,磁磁 通不变通不变，额定，额定，M M不变）使固有特性不变）使固有特性n nM M曲线曲线 下移下移。 n ， 不变不变， 才不变才不变； 减小，减小，M M也小也小） f I nnM CC R C U n me a e 0 2 降压特性降压特性 a I f I am ICM f f R NI 降压降压 降压特性降压特性 （3

26、 3）减弱磁通调速）减弱磁通调速 改变改变（定子磁通）（定子磁通），使，使、都变都变，而改变特，而改变特 性。性。 0 n n nnM CC R C U n me a e 0 2 弱磁实现：弱磁实现：保证电枢电压保证电枢电压 恒定，在恒定，在定子定子电路中电路中串串入入 可调电可调电阻阻 ，使励磁电使励磁电 流流 减小减小（ ）， 则磁通减弱。则磁通减弱。 fc R f I f f R NI 弱磁弱磁 弱磁特性弱磁特性 弱磁特性弱磁特性 四、可控硅直流驱动四、可控硅直流驱动 ACACSCRSCRDCDC 由由柴油机柴油机ACAC发电机发电机交流电交流电整流整流DCDC电机。电机。 1.1. 整

27、流元件整流元件 可控硅（可控硅（SCRSCR）。）。 （1 1）二极管）二极管（电子、晶体，由一对（电子、晶体，由一对PNPN结构成）结构成）整流整流 利用单向导电特性整流。利用单向导电特性整流。 输入交流电压一定时，输出直流电压是一个定值，输入交流电压一定时，输出直流电压是一个定值， 不能任意调节。不能任意调节。 （2 2）可控硅整流）可控硅整流 是一种大功率半导体。是一种大功率半导体。 使使输出直流电压可调。输出直流电压可调。 可控硅：可控硅：半导体材料为硅。半导体材料为硅。 其结构两对其结构两对PNPN结，从中间结，从中间P P层引层引 出出控制极控制极G G（金硼钯片金硼钯片），），调

28、节输调节输 出电压。出电压。 2. 2. 可控硅驱动特点可控硅驱动特点 直接直接由由SCRSCR调节电压、控制弱磁调节电压、控制弱磁 而调速。而调速。 可控硅整流元件可控硅整流元件 3. 3. 为何用为何用ACACSCRSCRDCDC 【为何不用为何不用DCDC发电机发电机】 可控硅多一个控制极。可控硅多一个控制极。 （1 1）ACAC发电机易与柴油机匹配；发电机易与柴油机匹配； （2 2）不需另设）不需另设ACAC发电机组发电机组（其它设备用（其它设备用ACAC）； （3 3）动力匹配灵活）动力匹配灵活, SCR, SCR有分配、分别控制功能；有分配、分别控制功能； （4 4）SCRSCR对

29、功率、调速范围宽，易与工作组匹配；对功率、调速范围宽，易与工作组匹配； （5 5）使用经济性好：柴油机在额定转速运转，耗）使用经济性好：柴油机在额定转速运转，耗 燃少；柴油机寿命长燃少；柴油机寿命长（延长大修期（延长大修期80%80%）；维修费低维修费低（30%30%）。 4.4. 用用DCDC电机（不用电机（不用ACAC电机）原因电机）原因 （1 1）直流电机）直流电机：调速宽；：调速宽；能频繁启动；载荷能频繁启动；载荷 变化范围宽；启动制动平稳。变化范围宽；启动制动平稳。 （2 2）交流电机）交流电机：硬特性，：硬特性，转速几乎不随载荷转速几乎不随载荷 而变化而变化【只能由调频只能由调频f

30、 f改变转速改变转速】。 5. 5. 现在有了现在有了交流变频技术，交流变频技术，用用ACAC变频器变频器 ACAC 。 五、电机的制动五、电机的制动 电机本身有：电机本身有：电动、制动状态电动、制动状态。 【nn或或n=0n=0为制动状态，由为制动状态，由M M与与n n反向造成的。反向造成的。】 （一）三相异步电机制动一）三相异步电机制动 定子通交流电，转子产生感应电流而工作，定子通交流电，转子产生感应电流而工作，n nn n0，转差率转差率。 （2 2）结果：）结果：电机处发电状态，磁矩电机处发电状态，磁矩M M起起制动制动作用作用。 0 0 0 n nn S （3）分析）分析： 转子转

31、子切割磁力线切割磁力线的方向与电的方向与电 动时动时相反相反； 感应感应电流电流改改变变了方了方向向； 电电磁磁转转矩矩改改变变方方向向； 转矩：转矩： M M与转差率与转差率S S有关，有关，S S为正，为正，M M为为 正向正向；S S为负，为负，M M反向反向。 结论：结论：M M与与n n相反，相反，M M起制动起制动 作用作用。 （1 1、2 2象限象限正转正转电动与制动状态，电动与制动状态， 3 3、4 4为为反转反转电动与制动状态电动与制动状态） )( 20 2 2 2 2 XSR USR KM 注：注：横坐标上为电机正转，横坐标上为电机正转， 横坐标下为电机反转。横坐标下为电机

32、反转。 n n与与M M反向反向 n n与与M M同向同向 n n与与M M反向反向 n n与与M M同向同向 nn0 （4 4）实例分析）实例分析 例例1 1，抽油机下冲程抽油机下冲程工作。工作。 开始开始电机电机反转反转驱动下行，驱动下行，驱动力矩驱动力矩M M 和和负载力矩负载力矩M ML L同向同向，自重作用，自重作用下放加速下放加速； 本应本应n nn nn n0 0（负转差）；（负转差）； 则，磁矩则，磁矩M M与转速与转速n n方向相反，方向相反，M M起制动作用起制动作用。 当当，匀速下降匀速下降。L MM 上页图，先在第上页图，先在第3 3象限工象限工 作过渡到第作过渡到第4

33、 4象限象限 2. 2. 反接制动反接制动 正常工作：正常工作： A Aa, Ba, Bb, b, C Cc c三相顺序接入，电机正转三相顺序接入，电机正转 ，特性为特性为曲线曲线1 1； 任意两相对调任意两相对调，电机反转电机反转。 电源反接操作电源反接操作：对调两相：对调两相 A Aa, Ba, Bc c, C, Cb b 电源电源反接反接，旋转磁场改变方，旋转磁场改变方 向，向，特性变为特性变为曲线曲线2 2； 防止反接电流过大防止反接电流过大定子串阻定子串阻 人为特性为人为特性为曲线曲线3 3。 固有特固有特 性曲线性曲线 先正常运转之后反接先正常运转之后反接 电源反接后曲线电源反接后

34、曲线电源反接定子串阻曲线电源反接定子串阻曲线 原理分析原理分析： 电源电源反接后，磁矩反接后，磁矩马上马上变变 向；向； 速度不能突变，由速度不能突变，由a a点过渡点过渡 到到b b或或d d点；点； 转子在转子在M M（制动力矩）（制动力矩）和和M ML L （负 （负 载力矩）载力矩）共同共同阻力下阻力下迅速减速迅速减速 （沿曲线（沿曲线3 3）； M M与与n n反向反向，进入制动状态，进入制动状态 ，待，待n=0n=0断电断电（到（到e e点或点或c c点）点） ，否则反转。，否则反转。 固有特固有特 性曲线性曲线 电源反接后曲线电源反接后曲线电源反接定子串阻曲线电源反接定子串阻曲线

35、 3. . 倒拉制动倒拉制动 负载为位能负载。负载为位能负载。 条件：条件：转子正转提升重物转子正转提升重物，磁矩磁矩M M与与转速转速n n同向同向，电机电机 正转正转。准备下放，为防止下降太快，用倒拉制动准备下放，为防止下降太快，用倒拉制动。 方法：方法：转子中串较大附阻转子中串较大附阻 （改变了特性为（改变了特性为曲线曲线2 2，运行运行 点从点从a a点转到点转到b b点），使点），使电动电动 MM（磁矩）减小，（磁矩）减小，M MM ML L（负（负 载力矩），载力矩），转子沿转子沿曲线曲线2 2减速减速 到到c c点，此时点，此时M M仍小于仍小于M ML L，迫使迫使 电机电机反

36、转反转。 )( 20 2 2 2 2 XSR USR KM 固有特固有特 性曲线性曲线 转子转子 中串中串 阻后阻后 曲线曲线 电机由正转电机由正转零转速零转速 反转，进入倒拉制动状态反转，进入倒拉制动状态。 此时此时M M与与n n 方向相反，方向相反，M M 起阻力作用，起阻力作用，M=MM=ML L可匀速可匀速 下放。（下放。（MMMnnn0 0使用。使用。 （1 1）目的：目的：准确停车准确停车。 （2 2）制动原理：）制动原理： 操作操作：将定子断电，立即将定子断电，立即 接入直流电源。接入直流电源。 （特性由曲线（特性由曲线1 1变为曲线变为曲线2 2） 结果：结果：形成固定磁场形

37、成固定磁场。 转子在转子在惯性下，继续旋转惯性下，继续旋转( (由由a a点变到点变到b b点点) )，产生感产生感 应电流应电流。 该该电流与固定磁场电流与固定磁场作用作用产生产生（与转子方向相反）的（与转子方向相反）的 制动力矩制动力矩。 转速转速（沿曲线沿曲线2 2）下降，并能准确制动下降，并能准确制动。 （n=0n=0，不能切割固定磁场的磁力线，不能切割固定磁场的磁力线，M=0M=0。）。） 1.1. 反馈制动反馈制动 外界条件外界条件：使使nnnn0 0（空载转速空载转速） 结果：结果：处发电状态，起到制动作用。处发电状态，起到制动作用。 例例，电车平路为电车平路为电动状态电动状态（

38、转速（转速n n稳稳 定在定在a a点工作）。点工作）。 当电车当电车下坡下坡，位能负载转矩使电车，位能负载转矩使电车加加 速速nnnn0 0（从（从a a点向点向b b点过渡），点过渡），E E（ ）UU（电压），电枢（电压），电枢I Ia a与电动时反向，与电动时反向， M M反向。反向。 造成反馈制动，使电车稳速下行（造成反馈制动，使电车稳速下行（n n 不再增大）。不再增大）。 nnM CC R C U n me a e 0 2 nCE e 【直流电机，定子通直流电直流电机，定子通直流电，形成固定磁场，形成固定磁场，转子电枢通直流电，转子电枢通直流电，电与磁电与磁 相互作用产生电磁矩。相互作用产生电磁矩。】 （二）他励电机制动（二）他励电机制动 2.2. 反接制动反接制动 （1 1）电源反接）电源反接 电枢电枢电压电压反接反接瞬间瞬间，转子转子转速不能突变转速不能突变。 电枢电压变向电枢电压变向； 电枢电流电枢电流I Ia a变向变向； 磁矩磁矩M M也也变向变向（ ）。 )( adaa RRIEU a ICM 此时磁矩此时磁矩M M与与转速转速 n n方向方向相反相反，M M与与M ML L 共同共同作用作用使使n n迅迅速速 下下降降，直至直至n=0n=0， 若不断电，电机若不断电，电机 又反向启动。又反向启动。 （按