电机与拖动技术项目化教程 课件 7直流电机的调速与制动

直流电机的调速与制动SpeedregulationandbrakingofDCmotors电力拖动系统中采用的调速方法通常有三种：机械调速、电气调速、电气—机械调速。他励式直流电动机转速公式：调速方法：（1）电枢回路串电阻：调速改变串入电枢回路中的电阻；（2）弱磁调速：改变励磁电流（主磁通）；（3）减压调速：改变电枢端电压调速。直流电机的调速1.电枢回路串电阻调速1）调速原理：电枢回路电阻越大，电动机机械特性的斜率增大，与负载机械特性的交点也会改变，达到调速目的。串入电阻越大，稳态运行转速越低,机械特性曲线越陡。RaRa+R1Ra+R2Ra+R3R1<R2<R3电枢回路串电阻调速a点b点c点n1n2直流电机的调速优点：设备简单、操作简单。缺点：1、转速只能从额定值往下调，nmax=nN。

2、电阻分段串入，故属于有级调速，调速平滑性差。 3、损耗大，效率低，不经济。对恒转矩负载，调速前、后因磁通、

Ia不变，使T不变，输入功率不变，输出功率却随转速的下降 而下降，减少的部分被串联电阻消耗了。1.电枢串电阻调速适用：要求调速性能不高的生产机械，如起重机、矿井下使用的机车等直流电机的调速

调节电枢电压U→n0变化，斜率不变，所以调速特性是一组平行曲线。结论：负载不变时，降低电枢电压，稳态运行转速也降低。2.改变电枢电压调速由转速特性方程：直流电机的调速说明：改变电压的调速方法必须有连续可调的大功率直流电源，投资大。特点:（1）可得到平滑、无级调速（2）调速前后的机械特性平行，斜率不变，硬度不变，转速稳定性好。（3）电源内阻小，电能损耗较小，效率高。2.改变电枢电压调速适用于：调速性能要求较高的生产机械上,如轧钢机、造纸机等。直流电机的调速电动机在额定磁通下运行时,磁路已接近饱和,因此改变磁通

调速,实际上是减弱磁通。3.弱磁调速TLTn

N>

1>

2

N

1

2abcnancnb结论：一般磁通减小后，运行转速上升，机械特性变软。由转速特性方程：

减小→Ea=Cen减小→Ia增大→T>TL加速da点d点b点nanb调节磁场前工作点调节磁场后工作点直流电机的调速3.弱磁调速优点：（1）可得到平滑、无级调速，但只能向上调，受机械本身强度所限，n不能太高。

（2）调节的是励磁电流（该电流比电枢电流小得多），调速设备简单，控制方便。

（3）

经济性较好.缺点：(1）机械特性的斜率变大，特性变软； (2)转速的升高受到电动机换向能力和机械强度的限制，升速范围不可能很大，一般D≤2；降压和弱磁调速在额定转速以上，采用弱磁调速，在额定转速以下采用降压调速。n>nN弱磁调速n<nN降压调速扩大调速范围直流电机的调速直流电机的调速方法

小结（1）电枢回路串电阻（2）弱磁调速（3）减压调速直流电机的调速电动：电动机运行时其电磁转矩与转速方向一致。制动：通过某种方法产生一个与拖动系统转向相反的转矩以阻止系统运行，这种运行状态称为制动运行状态。制动方法机械制动电气制动能耗制动反接制动回馈制动概念直流电机的制动1、原理：把他励直流电机的电枢从电网上切除，并接到一个外加的制动电阻RB上构成闭合回路。一.能耗制动他励电动机能耗制动控制电路电枢电流为：T制动

→n↓→Ea↓→Ia↓→T制动

↓，直至n=0能耗制动时，电机靠生产机械的惯性力的拖动而发电，将动能转化为电能消耗在电枢电路内的电阻上，所以称为能耗制动。直流电机的制动2、机械特性为：Ra+RB他励直流电机能耗制动机械特性n1电动机状态工作点A制动瞬间工作点B电机拖动反抗性负载，电机停转电机拖动位能性负载，稳定工作点C制动电阻RB

越小，则机械特性越平，T制动

越大，制动越快。选择制动电阻的原则是：最大制动电流一般不允许超过2IN，即：直流电机的制动能耗制动转矩的能量来自于负载传动部分的动能，因而称能耗制动。设备简单，运行可靠，且不需要从电网输入电能，只是其制动转矩随n下降而减小，低速时制动效果较差。适用于一般机械要求准确停车的场合及位能性负载的低速下放。为使电机快速停车，常与机械制动配合使用。3、能耗制动的优缺点及应用直流电机的制动二.反接制动电枢反接制动倒拉反接制动（用于位能性负载下放）电枢反接制动1、原理：将电枢电源反接，同时电枢回路串接制动电阻RB电枢电流为：电压方程为：当转速降为0时，应立即切断电源，否则电动机将进入反向启动。直流电机的制动电枢反接制动2、机械特性为：ETL电动机状态工作点A制动瞬间工作点B电机拖动反抗性负载，稳定工作点E电机拖动位能性负载，稳定工作点D在电枢反接制动过程中，制动转矩的平均值较大，制动作用强烈。常用于反抗性负载的快速停车或快速反向运行。选择制动电阻的原则是：最大电枢电流一般不允许超过2IN，即：即：当n=0，若要求准确停车，应立即切断电源，否则电动机将反向启动。直流电机的制动倒拉反接制动倒拉反接制动控制电路机械特性曲线1、这种制动方法一般发生在提升重物的情况下电动机状态，稳定提升重物制动状态，稳定下放重物电枢电流为：开始反转，进入制动状态所串电阻越大，人为机械特性曲线就越陡，最后稳定下放速度就越高。直流电机的制动2、反接制动的优缺点倒拉反接制动设备简单，运行可靠，但机械特性较软，转速稳定性差。适用于位能性负载的低速下放。倒拉反接制动2个条件位能性负载反拖串入足够大的电阻反接制动，能量损耗较大，经济性较差。不论是电枢反接还是倒拉反接，电动机都接在电源上，从电源吸收电能，同时系统的动能和位能在不断减少，减少的能量输入电动机转换为电能。这两部分电能之和都消耗在电枢回路的电阻上。直流电机的制动1、原理三.回馈制动2、实现方法也称再生制动，是指电动机处于发电机状态下运行，将发出的电能反馈回电网。<0回馈制动正向回馈制动电车下坡电机调速降低电枢电压调速增磁调速反向回馈制动直流电机的制动正向回馈制动A点B点C点n1n2D点UNnn01T0n0n1n2TLTn>n01回馈T反号制动ABCDU1降低电枢电压调速时的回馈制动BC段：回馈制动状态CD段：电动状态U1<UN直流电机的制动反向回馈制动直流电动机拖动位能性恒转矩负载，采用电枢电源反接制动时，如果电动机n=0时未切断电源，那么电动机就会反向起动，在TL和Te的拖动下,电机不断加速,使n>n0.进入反向回馈制动状态。

①BC段：反接制动减速②CD段：反向电动加速③DE段：反向回馈制动DE反向回馈制动常用于高速下放重物时限制电机转速。注:只有在DE段才出现了回馈制动!直流电机的制动2、回馈制动的优缺点回馈制动运行时，电动机不但不从电源吸收功率，还有功率回馈电网。与能耗制动与反接制动相比能量损耗最少，经济性最好。实现回馈制动时必须使转速高于理想空载转速n0

，适用于高速下放重物，而不能用于停车。直流电机的制动他励直流电动机的四象限运行

减小If的人为特性减小If的人为特性