第2章 直流电动机的电力拖动

1、第第2章章 直流电动机的电力拖动直流电动机的电力拖动一、直流电动机的机械特性一、直流电动机的机械特性 二、直流电动机的启动与制动二、直流电动机的启动与制动三、直流电动机的调速三、直流电动机的调速直流电动机运行的4个基本问题启动、反转、制动、调速启动、反转、制动、调速 2.1 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式 研究运动方程式的目的研究运动方程式的目的用以分析电动机特性与外部负责之间的关系用以分析电动机特性与外部负责之间的关系拖动系统的类型：拖动系统的类型：单轴拖动系统多轴拖动系统单轴拖动系统多轴拖动系统单轴拖动系统牛顿第二定律：直线运动时旋转运动时J拖动系统的转动惯性JmaFFL

2、mFFLtvddJTTLemt ddg42GDGD2转动物体的飞轮矩（转动物体的飞轮矩（Nm2）它是电动机飞轮矩和生产机械飞轮矩之和，它是电动机飞轮矩和生产机械飞轮矩之和，可在相应的产品目录中查到可在相应的产品目录中查到 602 nLemTTtnGDdd3752运动方程式中正、负号的规定 先选定顺时针或逆时针中的某一个方向为规先选定顺时针或逆时针中的某一个方向为规定定正方向正方向转速的方向与规定正方向相同时为正，相反转速的方向与规定正方向相同时为正，相反时为负时为负 电磁转矩的方向与规定正方向相同时为正，电磁转矩的方向与规定正方向相同时为正，相反时为负。相反时为负。负载转矩与规定正方向相反时为

3、正，相同时负载转矩与规定正方向相反时为正，相同时为负为负 拖动系统的运动状态 1.Tem=TL 时 恒速2.TemTL 时 加速3.TemTL2. 限制启动电流。限制启动电流。3. 启动设备操作方便，启动时间短，运行可启动设备操作方便，启动时间短，运行可靠，成本低廉。靠，成本低廉。一. 直接启动 eCaaNRIUn通电顺序：先合Q1建立磁场，然后合Q2全压启动 。启动时n=0 则STaUIRststITTC直接启动的不良后果1.启动电流很大。启动电流很大。2.出现强烈的换向火花，造成换向困难出现强烈的换向火花，造成换向困难 。3.引起电网电压的下降引起电网电压的下降 。4.启动转矩很大，造成机

4、械冲击。启动转矩很大，造成机械冲击。 二. 电枢回路串电阻启动 STaUIR321RRRRUIaNst启动过程如上图启动过程如上图例题例题 一台他励直流电动机的额定功率一台他励直流电动机的额定功率PN55kW，额定电压额定电压UN220V，额定电流，额定电流IN287A，额定转速额定转速nN1500 rmin，电枢回路总电，电枢回路总电阻阻Ra0.0302，电动机拖动额定恒转矩负，电动机拖动额定恒转矩负载。若采用电枢回路串电阻起动，要求将起载。若采用电枢回路串电阻起动，要求将起动电流限制在动电流限制在1.8IN以内、求应串入的电阻值以内、求应串入的电阻值和起动转矩。和起动转矩。解解 应串入的电

5、阻值应串入的电阻值起动转矩起动转矩)(396. 00302. 02878 . 12208 . 1aNNRIUR14089. 015000302. 0287220NaNNNenRIUC9.551.8stTNseNNTCICI )(6952878 . 114089. 055. 9mN 三、降低电枢电压启动 降压方式：降压方式：1.发电机发电机电动机电动机2.可按硅变频调速可按硅变频调速STaUIR降压启动时的变化过程降压启动时的变化过程要求：启动瞬间电流不应超过要求：启动瞬间电流不应超过1.52IN ，在，在调节电源电压时，不能升得太快，否则会引调节电源电压时，不能升得太快，否则会引起过大的冲击。

6、起过大的冲击。 优点：优点：1. 能量损耗小能量损耗小 。 2.启动平稳，便于实现自动化启动平稳，便于实现自动化 缺点：需要一套可调节的直流电源，初期投缺点：需要一套可调节的直流电源，初期投 资大。资大。 他励直流电动机的反转 方法：方法：1 .改变励磁电流方向改变励磁电流方向好处：电流小，所需控制电器容量小，费用低好处：电流小，所需控制电器容量小，费用低坏处：反向过程缓慢坏处：反向过程缓慢 ，产生很大的自感电动势，产生很大的自感电动势， 2 .改变电枢电压极性改变电枢电压极性好处：反应快，不产生高反电动势。好处：反应快，不产生高反电动势。坏处：要求控制电器容量大，造成控制设备费用坏处：要求控

7、制电器容量大，造成控制设备费用高。出故障的可能性增大高。出故障的可能性增大 。2.5 他励直流电动机的电气制动制动方式：机械制动制动方式：机械制动 电气制动电气制动电气制动电气制动电动机的电磁转矩与转向相反，电动机的电磁转矩与转向相反，阻碍电机负载的运转。阻碍电机负载的运转。包括包括 减速停车（制动过程）减速停车（制动过程） 和稳定运行（制动运行）位能性负载和稳定运行（制动运行）位能性负载电气制动方法：能耗制动、电气制动方法：能耗制动、反接制动反接制动 回馈制动。回馈制动。 一. 能耗制动1实现方法2制动原理HaaNaRREUIHaaRRE3能耗制动的机械特性二. 反接制动 1电枢电压反向反接

8、制动（1）实现方法及制动原理）实现方法及制动原理FaaNaRREUIFaaNRREU2倒拉反转反接制动（1）实现方法与制动原理问题：串入电阻值的大小对下放速度的影响？三. 回馈制动 1实现方法与原理电机拖动位能负载下放，当nU电动机处于发电状态运行。向电网反送能量2. 回馈制动的机械特性 2.6 他励直流电动机的调速一一. 调速性能的评价指标：调速性能的评价指标：1.调速范围：调速范围：电动机在额定负载下调速时，其最高转速与最低转速之比 车床D20100 轧钢机D1.203 2静差率：静差率：在一条机械特性上额定负载时的转速降落与该机械特性的理想空载转速之比（转差率） minmaxnnD 00

9、0nnnnn3调速的平滑性是指相邻两级转速的接近程度 平滑系数表示有级调速 无级调速4调速的经济性所需的设备投资 能量损耗 1iinn二. 调速方法 1. 电枢串电阻调速电枢串电阻调速 eC)(paaaRRIUn2. 改变电枢电源电压调速（降压调速）改变电枢电源电压调速（降压调速） eC)(paaaRRIUn3. 弱磁调速弱磁调速其它参数保持额定值不变，其它参数保持额定值不变，在负载转矩较小时，减小在负载转矩较小时，减小励磁电流。励磁电流。问题：为什么不采用增加励磁方法调速问题：为什么不采用增加励磁方法调速?eC)(paaaRRIUn三种调速方式的比较1. 串电阻调速：调速范围较小，平滑性差，低速转差率大，耗能，2. 降压调速：调速范围宽，可实现无级调速，转差率小，稳定性好。3. 弱磁调速：能量消耗少，可实现无级调速，调速范围小（只能向上调，只适用于轻载拖动系统）2.7 串励直流电动机的电力拖动（自学）( 阿而法阿而法) ( 贝塔贝塔) (伽马）伽马） （德尔塔）（德尔塔） （艾普西龙）（艾普西龙） （截塔）（截塔） （艾塔）（艾塔） （西塔