电机及拖动基础4章

1、第第4章章 他励直流电动机的运行他励直流电动机的运行 他励直流电动机的启动 他励直流电动机的调速 他励直流电动机的电动与制动 *他励直流电动机的过渡过程电枢回路串电阻启动，降低电源电压启动。电枢串电阻调速，降低电源电压调速，弱磁调速。电动运行，能耗制动，反接制动，倒拉反转运行，回馈制动运行。4.1 他励直流电动机的启动他励直流电动机的启动 启动：电机接上电源从静止状态转动起来到达稳态运行，这就是电动机的启动过程。 电机直接加电压在起动时，n=0,反电动势Ea=0,起动电流NSNtSNaNsTICT,IRUI 可见，这种方法下的启动电流很大，烧坏电机；启动转矩太大，易造成机械撞击。因此，除了小容

2、量的电动机可采用直接加电压启动的方法外，一般直流电动机都不采用这种方法。4.1 他励直流电动机的启动他励直流电动机的启动电动机起动的一般要求：1）起动转矩足够大TsTL ；2）起动电流Is小于规定值；3）起动装置简单、可靠、经济、操作方便。为不使启动转速过高，应满磁通启动，If为额定值。励磁回路不能串电阻，不能断路。直流电动机起动方法主要有，电枢回路串电阻起动和降压起动。4.4.1 电枢回路串电阻启动电枢回路串电阻启动 电枢回路启动电流为：IS=UN / R3 为了保持启动转矩较大，启动电流较小，可用逐段切除启动电阻，最后电动机稳定运行在A点。MRa1 Ra2 Ra3R1R2R31KM2KM3

3、KM+-UNRaTn0RaR1R3TSTLAn0R2R3=Ra+Ra1+Ra2+Ra3 降低电压U，启动电流： IS=U/Ra开始时，降低端电压， 使I1(2.02.5)IL； 随着转速的上升，反电势增大，电枢电压可连续升高，保证电枢电流为2.5IL，电动机将获得最大的加速。4.1.2 降电压启动降电压启动 优点：起动电流小，起动过程平滑、能量损耗少。 需要一套专用的直流发电机或整流电源，投资费用大。Ia(T)n0IS(TS)IL(TL)nNn0n0U4.2 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速 机械调速：改变传动机构的传动比改变工作机构的速度。机构复杂，需停机，有级调速。 电气调速：人为

4、改变电动机的参数（如端电压、励磁电流或电枢回路电阻）改变转速。机构简单，无需停机，无级调速，且切易于实现电机的自动控制。4.2.1 他励直流电动机的调速方法他励直流电动机的调速方法根据他励直流电动机的人为机械特性，有根据他励直流电动机的人为机械特性，有3种种方法可以调速：方法可以调速：（1 1）电枢回路串电阻调速；）电枢回路串电阻调速；（2 2）降低电电源电压调速；）降低电电源电压调速；（3 3）弱磁调速。）弱磁调速。TCCRCUn2teae机械特性方程：机械特性方程：1. 电枢串电阻调速电枢串电阻调速 保持UUN且 N不变，电枢回路中串入调速电阻，使同一个负载得到不同转速的方法， 称为电枢串

5、电阻调速。 串入电枢回路的电阻越大， 转速越低。 电机运行于固有机械特性上的转速称为基速。电枢回路串电阻调速的方， 只能从基速往下调。T0TLnRaAn0nn1n2Ra+R1Ra+R2A1A2R1R2TCCRCUn2teae1. 电枢串电阻调速电枢串电阻调速 电枢串电阻调速如拖动恒转矩负载，Ia与n无关( Ia=TL/CtN )。 转速越低，串电阻越大，损耗越大（ Ia2Ra）。 串电阻越大，机械特性越软。低速运行时，当负载变动时，转速变化大，转速稳定性差。 Ia大，R容量大，不易实现R值连续调节。调速为多节调速，一般为六级调速。 2. 降低电源电压调速降低电源电压调速 保持励磁电压和电枢电阻

6、不变，在一定TL下，加不同的电压可得到不同的转速。UN突变为U1的调速过程：当电源为额定值时，转速nN；降低至U1，机械特性变为U1，速度不能突变，工作点移到A；TTL，减速，工作点沿机械特性曲线到A1点，T=TL，电动机转速稳定在n1，n1U1U2 U3 U1n01U2n02U3n03A(n)TLA1(n1)A2(n2)A3(n3)A2. 降低电源电压调速降低电源电压调速 同理降低电源电压调速如拖动恒转矩负载，Ia与n无关。 降低U，n0降低， Ia 与Ra不变，损耗不变。机械特性硬度不变。 低速运行时，转速随负载变化的幅度小，转速稳定性好。 U连续变化时，转速也连续变化，无级调速。比电枢串

7、电阻调速要平滑的多，是直流电力拖动系统广泛采用的调速方式。3. 弱磁调速弱磁调速 保持U和Ra ，减弱磁通时，n0，n（斜率变大），弱磁时转速升高。nnTCCRCUn02teaeNNn0T01n0110，n0，T与n同方向，T为拖动性转矩。反向电动运行工作在第象限，T0，n0，T与n仍为同方向，T为拖动性转矩。其功率关系与正向电动运行完全相同。4.3.2 能耗制动能耗制动1. 能耗制动过程 保持励磁电流If 的大小及方向不变，将开关接至R，电枢从电网脱离经制动电阻R闭合。 N， U0， 电枢回路总电阻RRaRf+ UN -REaIanK0ICT,0RREIaBNtBaaaB动转矩TB-TL0，

8、n0，T与n方向相反，T为制动性转矩，这种稳定运行状态就是能耗制动运行。 回路串电阻大，转速绝对值也大。4.3.3 反接制动反接制动过程过程TCCRRCUn2teae 保持If 不变，将开关向右合闸，使电枢经制动电阻Rad而反接于电网上。参数特点：，UU，R=Ra+Rad开关向左闭合，正向电动状态反接制动机械特性：TCCRCUn2teae负载+ UN -RadEIanRaMTL4.3.3 反接制动反接制动过程过程 拖动反抗性恒转矩负载正向电动状态在A点运行，反接电源瞬间n不能突变，运行在反接特性的B点；TCCRRCUn2teae-n0naATLT0n0nBC-TL 反接后电磁转矩与n反向，和T

9、L共同作用下减速制动；到C点n=0，停车，断电源。Ia2(Ra+R)|PM|P2|p0P1功率功率关系关系4.3.3 反接制动反接制动过程过程 同样，应该使起始制动电流|Ia|0，T0，T是制动性转矩。U1UNnT0ABn0TLn01CD正向回馈制动过程 功率流程与发电机一样，区别是机械能是动能的释放，电功率是输出给直流电源的。p0Ia2Ra|P2| |PM| |P1| “回馈”是指电动机把功率回馈给电源。“过程”是指没有稳定状态，是变速过程。 1. 正向回馈制动运行正向回馈制动运行 电车在下坡时，TL20，加速，当n超过n0后，T0，电动机为正向反馈运行。功率关系与正向反馈过程相同。 功率关系与发电机一致，由称发电状态。nT0ABn0TL1TL2正向电动运行正向反馈制动运行2. 反向回馈制动运行反向回馈制动运行 如果拖动位能