第二篇 直流电机-2017

1、abcdNSabcdNSUIIffabcdNSUIIffeeeeNNNNNNNnPnPPT55. 96022 ffNIF mfmmmamtmfRRRRRF2222ffNIF mtRmRmaRmmRmfRmfmfRFRF22imlR0fixFlB00 0 0fF0fIN fNI0fF0fIfFfIA0N 0 元元件件边边pD2 端端部部y1y2y4221621pZypZ2pZy21aaaiI22y1KyPk pKyk11Kpyk44141521pZy721151pKyyk34712yyyavBllBavlBavlvBeavav602npv602npeavnCnapznpazeazEeava606

2、0222apzCe60aavavilBf2DfTavxaTaaaavICIapzpzaIllDzaIlBT222222apzCT2aaaiI201TTTdtdnGDdtdJTTT375201aaaaaTMIEnIapznIapzICTP606022pPpPpPPP211121pPp212308.75( )22.83.5NfffUIARR 382 10356.52( )230NNNPIAU 356.528.75365.27()aNfIIIA 2230 365.27 0.029 2241.5( )aNaaEUI RUV 241.5365.2788.2()emaaPE IkW )(9182005.

3、05 . 22 .881kWpppPPadmFeem)(4 .868970102 .8855. 955. 93mNnPTNem%1 .90%1009182%10012PP02TTTdtdnGDdtdJTTT375202aaaaaTMIEnIapznIapzICTP606022aNeaaNeaNeNICRnICRCUn0aIUpPPN121aaFemcuaRIpppppp2s0n，T，Ia(P2)0n=f(Ia)=f(Ia)T=f(Ia)图136 他励(并励)直流电动机工作特性aTICTpPPPP2212aNeaICRnn0TnTCCRRCUnTeaeN022TeaCCRRTnTCCRCUnNT

4、eaNeN02NeNCUn02NTeaCCRTnTCCRCUnNTeaNeN02nnTnTCCRRCUnNTeaNeN002TCUTCCRCUnNNeNTeaNe2TCCRCUnTeaeN2NaNNNaNNenRIUnECNeNTCC55.9apzCe60apzCT2NeNCUn0)(10)3221(23NNNNaIPIURNNeNNTNICICT55. 9164. 01200044. 0517200NaNNNenRIUCTTTCCRCUnNTeaNeN17. 01341164. 055. 9044. 0164. 022022)(8 .1961200164. 0VnCENNea)(7 .809

5、517164. 055. 955. 9mNICTaNe)(8 .79512001010055. 955. 932mNnPTNNN)(9 .138 .7957 .80920mNTTTNmin)/(13410rCUnNeNmin)/(6 .13389 .1317. 0134117. 0134100rTnTCRRnNeaa2)(55. 91341TCRCUnNeaNe2)(55. 9min)/(1667 .809164. 055. 9044. 0164. 0502rmin)/(5537 .809164. 055. 9206. 0044. 013412rTCRCUnNeaNeN2)%75(55. 9%

6、75min)/(1542)164. 075. 0(55. 97 .809044. 0164. 075. 02202rTCCRCUICRCUnTeaeNaeaeN2f2kTaTCICTTCkkf2TkTCkT2f2122CRTUCkCCRTkCUnaNTeaeN2221,1kCCCkCCTeeTkCCRkCUnTeaeN2R1R2（1）起动转矩要大；）起动转矩要大； 他励直流电动机的运行他励直流电动机的运行直流电动机接到电源以后，转速从零达到稳定转速的过程，直流电动机接到电源以后，转速从零达到稳定转速的过程， 称为启动过程。称为启动过程。对电动机起动的基本要求：对电动机起动的基本要求：（2）起动

7、电流要小；）起动电流要小；（3）起动设备要简单、经济、可靠。）起动设备要简单、经济、可靠。一、一、 他励直流电动机的启动他励直流电动机的启动1、 电枢回路串电阻启动电枢回路串电阻启动 启动处理不好的危害：启动处理不好的危害：1.大电流使电机发热甚至烧毁电机大电流使电机发热甚至烧毁电机2.大转矩损坏负载设备大转矩损坏负载设备3.大电流使电网电压降低影响启动、大电流使电网电压降低影响启动、 影响其他设备运行、或使电网跳闸影响其他设备运行、或使电网跳闸2、降压启动、降压启动aSRUI 例题例题1他励直流电动机：他励直流电动机：PN=96kW，UN=440VIN=250A，nN=500r/min，Ra

8、=0.078。（1）若电枢串电阻启动，）若电枢串电阻启动，IS=2IN， 求：求：TS=？；？；R1=？（2）降电压启动，）降电压启动， IS=2IN, 求求:US=？注意：启动时注意：启动时n=0，Ea=0二、二、 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速电气调速方法：电气调速方法：（1）电枢串电阻调速；）电枢串电阻调速；（2）降低电源电压调速；）降低电源电压调速；（3）弱磁调速。）弱磁调速。调速方式：机械调速、调速方式：机械调速、电气调速电气调速调速要求：范围大、过程平滑、方法简单、经济、节能。调速要求：范围大、过程平滑、方法简单、经济、节能。调速目的：工艺方面、节能方面调速目的：工艺方面

9、、节能方面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（1）电枢串电阻调）电枢串电阻调速速电磁转矩：电磁转矩：aNTICT电动机拖动恒转矩负载运行在不同的电动机拖动恒转矩负载运行在不同的转速上，电枢电流的大小变化吗？转速上，电枢电流的大小变化吗？稳定运行时有：稳定运行时有：LTT 电枢电流：电枢电流：NTaCTINTLCT稳定运行，稳定运行，TL=常数时，常数时，Ia=常数常数保持保持U=UN，= =N不变不变电枢回路串电阻，只能在额定转速（基速）以下调速，电枢回路串电阻，只能在额定转速（基速）以下调速，一般称为由一般称为由基速向下调速基速向下调速。特点：特点： 机械特性变软，受负载

10、波动影响大；机械特性变软，受负载波动影响大； 有级调速；有级调速； 有损耗，效率降低，大电机不宜采用。有损耗，效率降低，大电机不宜采用。它应用于中、小型电机对调速性能要求不高的场合。它应用于中、小型电机对调速性能要求不高的场合。（2）降低电源电压调速）降低电源电压调速电磁转矩：电磁转矩：aNtICT 电动机拖动恒转矩负载运行在不同的转电动机拖动恒转矩负载运行在不同的转速上，电枢电流的大小变化吗？速上，电枢电流的大小变化吗？稳定运行时有：稳定运行时有：LTT 电枢电流：电枢电流：NtaCTI TL=常数时，常数时，Ia=常数常数保持保持= =N不变，电枢回路不串电阻不变，电枢回路不串电阻NtLC

11、T 特点：特点： 基速向下调速；基速向下调速； 机械特性的硬度不变，速度稳定性好；机械特性的硬度不变，速度稳定性好； 可实现无级调速；可实现无级调速； 损耗小，电动机效率高。损耗小，电动机效率高。（3）弱磁调速）弱磁调速保持保持U= =UN不变，电枢回路不串电阻不变，电枢回路不串电阻aNeaNeNICRCUn aNeaNtICICT 55. 9 TPM 电动机的电磁功率：电动机的电磁功率： aNeaNeNaNeICRCUIC 60255. 9aaaNRIIU2 若电动机拖动恒功率负载，即若电动机拖动恒功率负载，即TL=常数常数则有则有 PM=T=TL=常数常数Ia=常数常数2、恒转矩调速和恒功

12、率调速、恒转矩调速和恒功率调速特点：特点： 基速向上调速；基速向上调速； 可实现无级调速；可实现无级调速； 损耗小，电动机效率高。损耗小，电动机效率高。通常与降低电源电压调速配合使用，可以得到较宽的调速通常与降低电源电压调速配合使用，可以得到较宽的调速范围，能较好地满足生产机械的要求。范围，能较好地满足生产机械的要求。当直流电动机调速运行时，不管转速是多少，如果保持其当直流电动机调速运行时，不管转速是多少，如果保持其电枢电流和每极磁通都为额定值，即对应的电磁转矩为额电枢电流和每极磁通都为额定值，即对应的电磁转矩为额定值，则称为定值，则称为恒转矩调速恒转矩调速。直流电动机调速时，若采用弱磁升速，

13、如果保持其电枢电直流电动机调速时，若采用弱磁升速，如果保持其电枢电流为额定值，其电磁功率保持不变，则称为流为额定值，其电磁功率保持不变，则称为恒功率调速恒功率调速。3 调速的性能指标调速的性能指标（a）调速范围调速范围：电动机在额定负载转矩下调速时，：电动机在额定负载转矩下调速时， 最高转最高转速与最低转速之比。用速与最低转速之比。用D表示。表示。（b）静差率静差率（相对稳定性）：指电动机由理想空载加到额定（相对稳定性）：指电动机由理想空载加到额定负载所出现的转速降与理想空载转速之比。负载所出现的转速降与理想空载转速之比。 静差率越小，静差率越小， 转转速的相对稳定性越好。速的相对稳定性越好。

14、（1）调速范围与静差率）调速范围与静差率minmaxnnD 000nnnnnNN maxmaxmin0NnnDnnn 0min00Nnnnnn 调调阻阻调调速速（最最大大静静差差率率）00NNnnnn 降降压压调调速速（最最大大静静差差率率）max001Nnnnn max1Nnn max1Nnn （2）调速的平滑性）调速的平滑性 111maxmax00max0maxminmaxNNNNnnnnnnnnnnnnnD 1maxDnnN平滑系数：相邻两级转速或线速度之比。平滑系数：相邻两级转速或线速度之比。 1 iinn D D与与相互制约相互制约：越小越小,D,D越小越小, ,相对稳定性越好；在相

15、对稳定性越好；在保证一定的保证一定的指标的前提下指标的前提下, ,要扩大要扩大D,D,须减少须减少n,n,即提高机即提高机械特性的硬度。具体如下：械特性的硬度。具体如下：与与D D的关系：的关系：1 1）采用同一方法调速，）采用同一方法调速，越大，越大，D D的调速范围越宽的调速范围越宽2 2）一定时，采用不同的调速方法，一定时，采用不同的调速方法，D D值不同值不同3 3）需要调速的生产机械，）需要调速的生产机械， 和和D D同时提出才有意同时提出才有意 义，否则义，否则n n可以为零。可以为零。4 4）要提高）要提高，必须采用电压和速度负反馈。，必须采用电压和速度负反馈。例：例：某他励直流

16、电动机额定功率为某他励直流电动机额定功率为P PN N=60kW=60kW，额定电压，额定电压U UN N=220V=220V，额定电流，额定电流I IN N=305A=305A，额定转速，额定转速n nN N=1000r/min=1000r/min，电枢回路总电阻为电枢回路总电阻为Ra=0.04Ra=0.04 ，求下列情况下的电动机，求下列情况下的电动机调速范围调速范围。1 1、静差率、静差率 ，电枢串电阻调速，电枢串电阻调速2 2、静差率、静差率 ，电枢串电阻调速，电枢串电阻调速3 3、静差率、静差率 ，降低电源电压调速，降低电源电压调速30%20%20%（3）调速的经济性）调速的经济性设

17、备的初投资、调速时电能的损耗、运行时的维修费用等设备的初投资、调速时电能的损耗、运行时的维修费用等调速方法电枢串电阻降电源电压减弱磁通调速方向调速方向向下调向下调向下调向下调向上调向上调50%时调速范围时调速范围D210121.22 34与与无关无关一定调速范围内转速一定调速范围内转速的稳定性的稳定性差差好好较好较好负载能力负载能力恒转矩恒转矩恒转矩恒转矩恒功率恒功率调速平滑性调速平滑性有级调速有级调速无级调速无级调速无级调速无级调速设备初投资设备初投资少少多多较多较多电能损耗电能损耗多多较少较少少少他励直流电动机三种调速方法的性能比较他励直流电动机三种调速方法的性能比较三、他励直流电动机的电

18、动与制动运行三、他励直流电动机的电动与制动运行1、稳定工作点：在满足稳定运行条件下，机械特性与负载、稳定工作点：在满足稳定运行条件下，机械特性与负载转矩特性的交点；转矩特性的交点；2、电动机运行在工作点之外的机械特性上时，电磁转矩与、电动机运行在工作点之外的机械特性上时，电磁转矩与负载转矩不相等，系统处于加速和减速的过度过程；负载转矩不相等，系统处于加速和减速的过度过程；3、他励直流电动机的固有机械特性与各种人为机械特性，、他励直流电动机的固有机械特性与各种人为机械特性，分布在直角坐标的四个象限内；分布在直角坐标的四个象限内；4、生产机械的负载转矩特性，有反抗性恒转矩、位能性恒、生产机械的负载转矩特性，有反抗性恒转矩、位能性恒转矩、泵类等典型负载转矩特性，也有由几种典型负载同转矩、泵类等典型负载转矩特性，也有由几种典型负载同时存在的负载转矩特性，它们也分布在四个象限之内；时存在的负载转矩特性，它们也分布在四个象限之内；1、电动运行、电动运行（1）正向电动运行）正向电动运行T 0，n0（2）反向电动运行）反向电动运行T 0，n0，n0，n0输输 入入 电功率电功率P1电枢回路总电枢回路总损耗损耗pCua电磁功率电磁功率PM电动机电动机 空载损耗空载损耗p0输输 出出 机械功率机械功率P2UIa= = Ia2（Ra+R）+ +EaIaT= =T0+