他励直流电动机的四象限运行教学课件市公开课一等奖百校联赛特等奖课件

4.3他励直流电动机四象限运行在电力拖动系统中，他励直流电动机有两种运转状态：

（1）电动运行状态：电动机电磁转矩方向与电动机转速方向相同，输入电能，并变为机械能带动负载。第1页（2）制动运行状态：其特点是电动机电磁转矩与电动机转速方向相反，此时电磁转矩属制动性质转矩，电动机吸收机械能并转化为电能，或把这些电能转变成势能消耗掉，或把这些电能回送给电网，因而其能量传递关系与发电机相同。第2页

他励直流电动机固有机械特征与各种人为机械特征，分布在机械特征四个象限内，电动机所带动生产机械负载转矩特征，有反抗性恒转矩、位能性恒转矩、泵类等经典负载转矩特征，他们分布在四个象限内。电动机会在四个象限内运行（包含稳态与过渡过程），即处于各种不一样运行状态。本节将详细分析他励直流电动机在各个象限内不一样运行状态。第3页4.3.1电动运行状态其特点是电动机电磁转矩方向与转速n方向相同，电动机从电网输入电能并将其变为机械能带动负载，其特征曲线绘制在平面坐标系第一、三象限内。1．正向电动运行他励直流电动机工作在第一象限，如图4.9所表示A点和B点，电动机电磁转矩T>0,转速n>0，这种状态称为正向电动运行，因为T与n同方向，T为拖动性转矩。第4页2．反向电动运行拖动反抗性负载，正转时电动机工作在第一象限，反转时电动机工作在第三象限，如图4.9所表示C点，这时电动机电源电压为负值。在第三象限运行时，电磁转矩T<0,转速n<0，T与n依然同方向，T依然为拖动性转矩，这种运行状态称为反向电动运行。

第5页第6页4.3.2能耗制动方法：制动瞬间，切除电动机电源电压并在电枢回路串入电阻R。在切换后瞬间，因为惯性作用，小车转速n仍保持与原电动机运行状态相同方向和大小，不能突变，电动机运行点从，磁通不变，电枢感应电动势方向与大小亦与电动状态时相同，而电枢电流：第7页第8页

能耗制动特点是Φ＝ΦN，U＝0，总电阻，代入式(4-1)，得到能耗制动特征方程

第9页

改变制动电阻大小，可得到不一样斜率特征曲线，R越大，特征越斜；R越小，特征越平，制动越快。但R不能太小，R太小，在制动瞬间会产生过大冲击电流，过大，换向则很困难。

第10页4.3.3反接制动过程

所谓电压反接就是将电源电压反方向接到电动机电枢两端，如图4.13所表示。这时电路中感应电势极性和外加电压极性一致，几乎有近两倍额定电压加到电枢回路两端。电压U方向改变了，此时电枢电流

第11页

在电压反接制动过程中，Φ=ΦN，U=-UN，总电阻，代入式(4—1)，得到反接制动特征方程

第12页第13页

为了限制过大电枢电流，在电枢回路中一定要串入反接制动电阻R，所串电阻越小，机械特征斜率越硬，制动瞬间电枢电流越大，为使制动时最大电流不超出允许值，应使所串电阻R最小值为

第14页4.3.4倒拉反转运行这种制动方法普通发生在提升重物转为下放重物情况下，负载是位能性。在电枢回路中串入足够大电阻R，在刚串接一瞬间，转速不能突变，工作点以A点突变到对应人为机械特征B点上，这时因为电磁转矩T＜TL，电动机转速将不停下降，当下降到C点，n=0，电磁转矩T＜TL，电动机在转矩作用下倒拉着电机开始向相反方向旋转．

第15页电枢电流为

第16页4.3.5回馈制动

他励直流电动机在电动状态下提升重物时，假如反接电枢，就有可能过渡到机械特征第四象限运行，此时电动机便在回馈制动状态下匀速下放重物。他励直流电动机在回馈制动时，转速方向应与理想空载转速方向一致，

与方向与电动状态时一样，但电机转速高于理想空载转速，即电枢电势高于外加电压，电枢电流是电枢电势克服了外加电压产生。

第17页

此时，与电动状态相比，电枢电流已经反向，电磁转矩也反向，由电动状态时驱动转矩变为制动转矩。所以，这时电机吸收机