第2章直流電機電力拖動.

1、第二章 直流電動機的電力拖動2.1 電力拖動系統(tǒng)的運動方程和負載轉(zhuǎn)矩特性2.2 他勵直流電動機的機械特性 2.3 他勵直流電動機的起動 本章主要介紹電力拖動系統(tǒng)的運動方程、負載轉(zhuǎn)矩特性、直本章主要介紹電力拖動系統(tǒng)的運動方程、負載轉(zhuǎn)矩特性、直流電動機的機械特性、起動、調(diào)速、制動等方法和物理過程。流電動機的機械特性、起動、調(diào)速、制動等方法和物理過程。2.4 他勵直流電動機的制動2.5 他勵直流電動機的調(diào)速2.6 串勵直流電動機的電力拖動思考題與習題第二章 直流電動機的電力拖動2.1電力拖動系統(tǒng)的運動方程式和負載轉(zhuǎn)矩特性 電力拖動系統(tǒng)運動方程式描述了系統(tǒng)的電力拖動系統(tǒng)運動方程式描述了系統(tǒng)的運動狀態(tài)，

2、系統(tǒng)的運動狀態(tài)取決于作用在原運動狀態(tài)，系統(tǒng)的運動狀態(tài)取決于作用在原動機轉(zhuǎn)軸上的各種轉(zhuǎn)矩。動機轉(zhuǎn)軸上的各種轉(zhuǎn)矩。2.1.1 2.1.1 電力拖動系統(tǒng)的運動方程式電力拖動系統(tǒng)的運動方程式一、運動方程式MemTnLTU 根據(jù)如圖給出的系統(tǒng)（忽略空載轉(zhuǎn)矩），根據(jù)如圖給出的系統(tǒng)（忽略空載轉(zhuǎn)矩），可寫出拖動系統(tǒng)的運動方程式：可寫出拖動系統(tǒng)的運動方程式：emLdTTJdt其中其中 為系統(tǒng)的慣性轉(zhuǎn)矩。為系統(tǒng)的慣性轉(zhuǎn)矩。dtdJ第二章 直流電動機的電力拖動運動方程的實用形式：運動方程的實用形式：2375emLGDdnTTdt系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)運動的系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)運動的三種狀態(tài)三種狀態(tài)1)1)當當 或或 時時, ,系統(tǒng)處于系統(tǒng)處

3、于靜止靜止或或恒轉(zhuǎn)速恒轉(zhuǎn)速運行狀態(tài)，即處運行狀態(tài)，即處于穩(wěn)態(tài)。于穩(wěn)態(tài)。LemTT0dtdn2)2)當當 或或 時時, ,系統(tǒng)處于系統(tǒng)處于加速加速運行狀態(tài)，即處于動態(tài)。運行狀態(tài)，即處于動態(tài)。LemTT0dtdn3)3)當當 或或 時時, ,系統(tǒng)處于系統(tǒng)處于減速減速運行狀態(tài)，即處于動態(tài)。運行狀態(tài)，即處于動態(tài)。LemTT0dtdn常把常把 或或 稱為動負載轉(zhuǎn)矩稱為動負載轉(zhuǎn)矩,把把 稱為靜負載轉(zhuǎn)矩稱為靜負載轉(zhuǎn)矩.dtdnGD2375)T(TLemLT第二章 直流電動機的電力拖動 首先確定電動機處于電動狀態(tài)時的旋轉(zhuǎn)方向為轉(zhuǎn)速的正方首先確定電動機處于電動狀態(tài)時的旋轉(zhuǎn)方向為轉(zhuǎn)速的正方向，然后規(guī)定：向，然后規(guī)

4、定：二、運動方程式中轉(zhuǎn)矩正、負號的規(guī)定二、運動方程式中轉(zhuǎn)矩正、負號的規(guī)定（1 1）電磁轉(zhuǎn)矩）電磁轉(zhuǎn)矩 與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速 的正方向相同時為正，相反時為負。的正方向相同時為正，相反時為負。emTn（2 2）負載轉(zhuǎn)矩）負載轉(zhuǎn)矩 與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速 的正方向相同時為負，相反時為正。的正方向相同時為負，相反時為正。LTnemTLT(3)(3)慣性轉(zhuǎn)矩慣性轉(zhuǎn)矩 的大小和正負號由的大小和正負號由 和和 的代數(shù)和決定。的代數(shù)和決定。dtdnGD2375第二章 直流電動機的電力拖動2.1.2 2.1.2 負載的轉(zhuǎn)矩特性負載的轉(zhuǎn)矩特性一、恒轉(zhuǎn)矩負載特性負載的轉(zhuǎn)矩特性，就是負載的機械特性，簡稱負載特性。負載的轉(zhuǎn)矩特性，就是負

5、載的機械特性，簡稱負載特性。 恒轉(zhuǎn)矩負載特性是指生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩恒轉(zhuǎn)矩負載特性是指生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩 與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速 無關無關的特性。分反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載和位能性恒轉(zhuǎn)矩負載兩種。的特性。分反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載和位能性恒轉(zhuǎn)矩負載兩種。nLT1.1.反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載T TL Ln2.2.位能性恒轉(zhuǎn)矩負載位能性恒轉(zhuǎn)矩負載T TL Ln第二章 直流電動機的電力拖動二、恒功率負載特性 恒功率負載特點是：負載轉(zhuǎn)恒功率負載特點是：負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積為一常數(shù)，即矩與轉(zhuǎn)速的乘積為一常數(shù)，即 與與 成反比，特性曲線為一條雙成反比，特性曲線為一條雙曲線。曲線。nLTT TL Ln三、泵與風機類負載特性

6、負載的轉(zhuǎn)矩負載的轉(zhuǎn)矩 基本上與轉(zhuǎn)基本上與轉(zhuǎn)速速 的平方成正比。負載特性的平方成正比。負載特性為一條拋物線。為一條拋物線。LTnT TL Ln理想的通理想的通風機特性風機特性實際通風實際通風機特性機特性TL0第二章 直流電動機的電力拖動2.2 他勵直流電動機的機械特性2.2.1 2.2.1 機械特性的表達式機械特性的表達式 直流電動機的機械特性是指電動機在電樞電壓、勵磁電流、直流電動機的機械特性是指電動機在電樞電壓、勵磁電流、電樞回路電阻為恒值的條件下，即電動機處于穩(wěn)態(tài)運行時，電動電樞回路電阻為恒值的條件下，即電動機處于穩(wěn)態(tài)運行時，電動機的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關系：機的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關系：

7、)f(Tnem2emeeT0emURnTC C C nT由電機的電路原理圖可得機械特性的表達式：由電機的電路原理圖可得機械特性的表達式：0 n0nNnnemTNT0T0n稱為理想空載轉(zhuǎn)速。稱為理想空載轉(zhuǎn)速。實際空載轉(zhuǎn)速實際空載轉(zhuǎn)速020TCCRCUnTee第二章 直流電動機的電力拖動2.2.2 2.2.2 固有機械特性和人為機械特性固有機械特性和人為機械特性一、固有機械特性當當 時的機械特性稱為固有機械特性：時的機械特性稱為固有機械特性：aNNRR,UU2aNemeNeTNRUnTC C C 二、人為機械特性當改變當改變 或或 或或 得到的機械特性稱為人為機械特性。得到的機械特性稱為人為機械特

8、性。UaR 由于電樞電阻很小，特性曲線斜率很小，所以固有機械特性由于電樞電阻很小，特性曲線斜率很小，所以固有機械特性是硬特性。是硬特性。第二章 直流電動機的電力拖動1 1、電樞串電阻時的人為特性、電樞串電阻時的人為特性 保持保持 不變不變, ,只在電樞回路中串入電阻只在電樞回路中串入電阻 的人為的人為特性特性NN,UUSRemNTeSaNeNTCCRRCUn2SaRR 0nnaRemT特點：特點：1 1） 不變，不變， 變大；變大； 2 2） 越大，特性越軟。越大，特性越軟。0n第二章 直流電動機的電力拖動2 2、降低電樞電壓時的人為特性、降低電樞電壓時的人為特性 保持保持 不變，只改變電樞電

9、壓時的人為特性：不變，只改變電樞電壓時的人為特性：Na,RR2aemeNeTNRUnTC C C 1UNUU101n0nnNUemT特點：特點：1)1) 隨隨 變化變化, , 不變不變; ; 2) 2) 不同不同, ,曲線是一組平行線。曲線是一組平行線。0nUU第二章 直流電動機的電力拖動3 3、減弱勵磁磁通時的人為特性、減弱勵磁磁通時的人為特性 保持保持 不變，只改變勵磁回路調(diào)節(jié)電阻不變，只改變勵磁回路調(diào)節(jié)電阻 的人為特性：的人為特性：NaUU,RRSfR2aNemeeTRUnTC C C 01n11kT202n2kTNn0nemTkTN12特點：特點：1 1）弱磁，）弱磁， 增大；增大；

10、2 2）弱磁，）弱磁， 增大增大0n第二章 直流電動機的電力拖動2.2.3 2.2.3 機械特性求取機械特性求取一、固有特性的求取一、固有特性的求取 )nn,(Tem00)nn,T(TNNem已知已知 ，求兩點，求兩點:1:1）理想空載）理想空載點點 和額定運行和額定運行 。NNN,Nn,IU,P具體步驟：具體步驟：(1)(1)估算估算:Ra2NNNNaIPIU)(R3221(2)(2)計算計算:CCNTNe和NNNNenIUCaRNeNTCC9.55(3)(3)計算理想空載點：計算理想空載點：NeNemCUn,T00(4)(4)計算額定工作點：計算額定工作點：NNNTNnn,ICT二、人為特

11、性的求取二、人為特性的求取 在固有機械特性在固有機械特性方程方程 的基礎上，根據(jù)人為的基礎上，根據(jù)人為特性所對應的參數(shù)特性所對應的參數(shù) 或或 或或 變化，重新變化，重新計算計算 和和 ，然后得，然后得到人為機械特性方程到人為機械特性方程式式。em0TnnSRU0n第二章 直流電動機的電力拖動例：一臺他勵直流電動機的銘牌數(shù)據(jù)為例：一臺他勵直流電動機的銘牌數(shù)據(jù)為PN=5.5kW，UN=110V，IN=62A, nN=1000r/min，求：固有，求：固有機械方程式；實際空載轉(zhuǎn)速機械方程式；實際空載轉(zhuǎn)速 。0n解：解：（1）求固有機械特性方程式：）求固有機械特性方程式：172. 0625500621

12、1021IPIU21R22NNNNa099. 01000172. 062110nIUCNNNNeaR945. 0099. 055. 9C9.55CNeNTmin1111min099. 0110CUnNeN0rr84. 1945. 0099. 0172. 0CCNNeTaR固有機械特性方程式為：固有機械特性方程式為：min84. 111110rTTnnemem第二章 直流電動機的電力拖動（2）求實際空載轉(zhuǎn)速0nmNmNICTNNTemN6 .5862945. 0mNmNnPTNNLN5 .521000550055. 955. 9mNmNTTTLNemN1 . 6)5 .526 .58(0min1

13、100min) 1 . 684. 11111(000rrTnn第二章 直流電動機的電力拖動2.2.4 2.2.4 電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行條件電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行條件 處于某一轉(zhuǎn)速下運行的電力拖動系統(tǒng)，由于受到某種擾動，處于某一轉(zhuǎn)速下運行的電力拖動系統(tǒng)，由于受到某種擾動，導致系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化而離開原來的平衡狀態(tài)，如果系統(tǒng)能在導致系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化而離開原來的平衡狀態(tài)，如果系統(tǒng)能在新的條件下達到新的平衡狀態(tài)，或者當擾動消失后系統(tǒng)回到原來新的條件下達到新的平衡狀態(tài)，或者當擾動消失后系統(tǒng)回到原來的轉(zhuǎn)速下繼續(xù)運行，則系統(tǒng)是的轉(zhuǎn)速下繼續(xù)運行，則系統(tǒng)是穩(wěn)定穩(wěn)定的，否則系統(tǒng)是的，否則系統(tǒng)是不穩(wěn)定不穩(wěn)定的。的。

14、nAemTLTAn0在在 點，系統(tǒng)平衡點，系統(tǒng)平衡ALemTTAn擾動使轉(zhuǎn)速有微小增量，轉(zhuǎn)速由擾動使轉(zhuǎn)速有微小增量，轉(zhuǎn)速由 上升到上升到 ， 。AnAnLemTTA擾動消失擾動消失, ,系統(tǒng)減速，回到系統(tǒng)減速，回到 點運行。點運行。LemATT,n 擾動使轉(zhuǎn)速有微小下降，由擾動使轉(zhuǎn)速有微小下降，由 下降下降到到 。AnA擾動消失擾動消失, ,系統(tǒng)加速，回到系統(tǒng)加速，回到 點運行。點運行。An 第二章 直流電動機的電力拖動電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的充分必要條件充分必要條件是：是：BnnBemTLTBn0Bn 在在 點，系統(tǒng)平衡點，系統(tǒng)平衡BLemTT擾動使轉(zhuǎn)速有微小增量，轉(zhuǎn)速由

15、擾動使轉(zhuǎn)速有微小增量，轉(zhuǎn)速由 上升到上升到 ， , ,系統(tǒng)加速系統(tǒng)加速 。BnBnLemTTB即使擾動消失即使擾動消失, ,也不能回到也不能回到 點運行。點運行。LemBTT,n 擾動使轉(zhuǎn)速有微小下降，由擾動使轉(zhuǎn)速有微小下降，由 下降下降到到 , ,系統(tǒng)減速系統(tǒng)減速。BnB即使擾動消失即使擾動消失, ,也不能回到也不能回到 點運行。點運行。(1)(1)必要條件必要條件: :電動機的機械特性與負載的轉(zhuǎn)矩特性必須有交點電動機的機械特性與負載的轉(zhuǎn)矩特性必須有交點, ,即存在即存在LemTT(2)充分條件充分條件:在交點處在交點處,滿足滿足: 。或者說或者說,在交點的轉(zhuǎn)速以上存在在交點的轉(zhuǎn)速以上存在

16、,在交點的轉(zhuǎn)速以下存在交點的轉(zhuǎn)速以下存在在dndTdndTLemLemTTLemTT第二章 直流電動機的電力拖動例：試判斷下列各點是否穩(wěn)定？第二章 直流電動機的電力拖動2.3 他勵直流電動機的起動 電動機的電動機的起動起動是指電動機接通電源后，由靜止狀態(tài)加速到穩(wěn)是指電動機接通電源后，由靜止狀態(tài)加速到穩(wěn)定運行狀態(tài)的過程。定運行狀態(tài)的過程。stTstNstaTC IUIR起動瞬間，起動轉(zhuǎn)矩和起動電流分別為起動瞬間，起動轉(zhuǎn)矩和起動電流分別為 為了限制起動電流，他勵直流電動機通常采用為了限制起動電流，他勵直流電動機通常采用電樞回路串電樞回路串電阻電阻或或降低電樞電壓降低電樞電壓起動。起動。 起動時由于

17、轉(zhuǎn)速為零，電樞電動勢為零，而且電樞電阻很起動時由于轉(zhuǎn)速為零，電樞電動勢為零，而且電樞電阻很小，所以起動電流將達很大值。小，所以起動電流將達很大值。 過大的起動電流將引起電網(wǎng)電壓下降、影響電網(wǎng)上其它用戶過大的起動電流將引起電網(wǎng)電壓下降、影響電網(wǎng)上其它用戶的正常用電、使電動機的換向惡化；同時過大的沖擊轉(zhuǎn)矩會損的正常用電、使電動機的換向惡化；同時過大的沖擊轉(zhuǎn)矩會損壞電樞繞組和傳動機構(gòu)。一般直流電動機不允許直接起動。壞電樞繞組和傳動機構(gòu)。一般直流電動機不允許直接起動。第二章 直流電動機的電力拖動一、起動過程2.3.1 2.3.1 電樞回路串電阻起動電樞回路串電阻起動以三級電阻起動時電動機為例以三級電阻

18、起動時電動機為例331RRRRRst2ststaLLIT2IT21IT1ITem0nabn1122aststRRRR1ncd211astRRR2nef3aRNngh3nMaRS1SU1stR2stR3stR2S3S第二章 直流電動機的電力拖動二、分組起動電阻的計算 設對應轉(zhuǎn)速設對應轉(zhuǎn)速n n1 1、n n2 2、n n3 3時電勢分別為時電勢分別為E Ea1a1、E Ea2a2、E Ea3a3，則有，則有：b b點點123aNEUIRc c點點1aNEUIR12d d點點222aNEUIRe e點點211aNEUIRf f點點321aNEUIRg g點點31aNaEUIR比較以上各式得：比較以

19、上各式得：IIRRRRRRa2111223331RRRRRst2ststaLLIT2IT21IT1ITem0nabn1122aststRRRR1ncd211astRRRITemef3aRNngh3n第二章 直流電動機的電力拖動 若已知起動電流比若已知起動電流比和電樞電阻和電樞電阻RaRa，則：，則：12231211111 stma1mstmstaststastastRR)(RRR)(RRR)(RR)(R經(jīng)推導可得各級串聯(lián)電阻為經(jīng)推導可得各級串聯(lián)電阻為: :astaRRRR11aststaRRRRRR21212astststaRRRRRRR323213可以推出，當起動電阻為可以推出，當起動電阻為

20、m m級時，總電阻為：級時，總電阻為：ammRR第二章 直流電動機的電力拖動（6 6）計算各級起動電阻。）計算各級起動電阻。（1 1）估算或查出電樞電阻）估算或查出電樞電阻 ；aR1T1I（2 2）根據(jù)過載倍數(shù)選取最大轉(zhuǎn)矩）根據(jù)過載倍數(shù)選取最大轉(zhuǎn)矩 對應的最大電流對應的最大電流 ；m（3 3）選取起動級數(shù)）選取起動級數(shù) ；（4 4）計算起動電流比：）計算起動電流比：maNRIU1 取整數(shù)取整數(shù)m（5 5）計算轉(zhuǎn)矩）計算轉(zhuǎn)矩: :TT12，校驗校驗：LT).(T31112如果不滿足，應另選如果不滿足，應另選 或或 值并重新計算，直到滿足該條件為止值并重新計算，直到滿足該條件為止. .1Tm計算各

21、級起動電阻的步驟：計算各級起動電阻的步驟：第二章 直流電動機的電力拖動2.3.2 2.3.2 降壓起動降壓起動 當直流電源電壓可調(diào)時，可采用降壓方法起動當直流電源電壓可調(diào)時，可采用降壓方法起動。 起動時，以較低的電源電壓起動電動機，起動電流隨電源起動時，以較低的電源電壓起動電動機，起動電流隨電源電壓的降低而正比減小。隨著電動機轉(zhuǎn)速的上升，反電動勢逐電壓的降低而正比減小。隨著電動機轉(zhuǎn)速的上升，反電動勢逐漸增大，再逐漸提高電源電壓，使起動電流和起動轉(zhuǎn)矩保持在漸增大，再逐漸提高電源電壓，使起動電流和起動轉(zhuǎn)矩保持在一定的數(shù)值上，保證按需要的加速度升速。一定的數(shù)值上，保證按需要的加速度升速。 降壓起動需

22、專用電源，設備投資較大，但它起動平穩(wěn)，起降壓起動需專用電源，設備投資較大，但它起動平穩(wěn)，起動過程能量損耗小，因此得到廣泛應用。動過程能量損耗小，因此得到廣泛應用。第二章 直流電動機的電力拖動2.4 他勵直流電動機的制動 當電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)速方向相同時當電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)速方向相同時, ,電機運行于電動機狀電機運行于電動機狀態(tài)態(tài); ;當電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反時當電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反時, ,電機運行于制動狀態(tài)。電機運行于制動狀態(tài)。 2.4.1 能耗制動 U電動電動MaEaInemTfIS制動制動BRaBIemBT電動狀態(tài)，如圖所示。電動狀態(tài)，如圖所示。將開關將開關S S投向制動電阻投向

23、制動電阻 上即實現(xiàn)制動上即實現(xiàn)制動. .BR 由于慣性，電樞保持原來方向繼續(xù)旋由于慣性，電樞保持原來方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，電動勢轉(zhuǎn)，電動勢 方向不變。由方向不變。由 產(chǎn)生的電樞產(chǎn)生的電樞電流電流 的方向與電動狀態(tài)時的的方向與電動狀態(tài)時的 方向相方向相反反, ,對應的電磁轉(zhuǎn)矩對應的電磁轉(zhuǎn)矩 與與 方向相反方向相反, ,為為制動性質(zhì)制動性質(zhì), ,電機處于制動狀態(tài)。電機處于制動狀態(tài)。aEaEaBIaIemBTemT 制動運行時，電機靠生產(chǎn)機械的慣性力的制動運行時，電機靠生產(chǎn)機械的慣性力的拖動而發(fā)電，將生產(chǎn)機械儲存的動能轉(zhuǎn)換成電拖動而發(fā)電，將生產(chǎn)機械儲存的動能轉(zhuǎn)換成電能，消耗在電阻上，直到電機停止轉(zhuǎn)動。能，消

24、耗在電阻上，直到電機停止轉(zhuǎn)動。第二章 直流電動機的電力拖動能耗制動時的機械特性為：能耗制動時的機械特性為：20aBememeTNRRnTTC C BaRR CBn0naRA0LTemT電動機狀態(tài)工電動機狀態(tài)工作作點點制動瞬間制動瞬間工作點工作點制動過程制動過程工作段工作段電動機拖動反抗性電動機拖動反抗性負載，電機停轉(zhuǎn)。負載，電機停轉(zhuǎn)。若電動機若電動機帶位能性帶位能性負載負載, ,穩(wěn)穩(wěn)定工作點定工作點第二章 直流電動機的電力拖動 制動電阻越小，制動電流越大。制動電阻越小，制動電流越大。選擇制動電阻的原則選擇制動電阻的原則是是22 5aaBmaxNaBEII( . )IRR 能耗制動操作簡單能耗制

25、動操作簡單, ,但隨著轉(zhuǎn)速下降但隨著轉(zhuǎn)速下降, ,電動勢減小電動勢減小, ,制動電流制動電流和制動轉(zhuǎn)矩也隨著減小和制動轉(zhuǎn)矩也隨著減小, ,制動效果變差。若為了盡快停轉(zhuǎn)電機制動效果變差。若為了盡快停轉(zhuǎn)電機, ,可可在轉(zhuǎn)速下降到一定程度時在轉(zhuǎn)速下降到一定程度時, ,切除一部分制動電阻切除一部分制動電阻, ,增大制動轉(zhuǎn)矩。增大制動轉(zhuǎn)矩。 改變制動電阻改變制動電阻 的大小可以改變能耗制動特性曲線的斜率的大小可以改變能耗制動特性曲線的斜率, ,從而可以改變制動轉(zhuǎn)矩及下放負載的穩(wěn)定速度。從而可以改變制動轉(zhuǎn)矩及下放負載的穩(wěn)定速度。 越小越小, ,特性曲特性曲線的斜率越小線的斜率越小, ,起始制動轉(zhuǎn)矩越大起始

26、制動轉(zhuǎn)矩越大, ,而下放負載的速度越小。而下放負載的速度越小。BRBR22.5aBaNERR()I其中其中 為制動瞬間的電樞電動勢。為制動瞬間的電樞電動勢。aE第二章 直流電動機的電力拖動2.4.2 2.4.2 反接制動反接制動電壓反接制動時接線如圖所示。電壓反接制動時接線如圖所示。一、電壓反接制動 U電動電動MaEaInemTfIS制動制動BRaBIemBT 開關開關S S投向投向“電動電動”側(cè)時，電樞接正極側(cè)時，電樞接正極電壓，電機處于電動狀態(tài)。進行制動時，開電壓，電機處于電動狀態(tài)。進行制動時，開關投向關投向“制動制動”側(cè)，電樞回路串入制動電阻側(cè)，電樞回路串入制動電阻 后，接上極性相反的電

27、源電壓，電樞回路內(nèi)后，接上極性相反的電源電壓，電樞回路內(nèi)產(chǎn)生反向電流：產(chǎn)生反向電流：BRaaaBaBaBUEUEIRRRR 反向的電樞電流產(chǎn)生反向的電磁轉(zhuǎn)矩，從反向的電樞電流產(chǎn)生反向的電磁轉(zhuǎn)矩，從而產(chǎn)生很強的制動作用而產(chǎn)生很強的制動作用電壓反接制動電壓反接制動。第二章 直流電動機的電力拖動電壓反接制動時的機械特性為：電壓反接制動時的機械特性為：02aBNememeNeTNRRUnTnTC C C 曲線如圖中曲線如圖中 所示。所示。BCBaRR CBn0naRA0LTemTLT0nD工作點變化為：工作點變化為： 。CBA制動過程中制動過程中 、 、 均為負均為負, ,而而 、 為正為正UaIem

28、TnaE10aPUI表明電機從電源吸收電功率表明電機從電源吸收電功率220emPT T表明電機從軸上吸收機械功率表明電機從軸上吸收機械功率0emaaPE I表明軸上輸入的機械功率轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌谢芈冯姽β?。表明軸上輸入的機械功率轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌谢芈冯姽β省?可見可見, ,反接制動時反接制動時, ,從電源輸入的電功率和從軸上輸入的機械從電源輸入的電功率和從軸上輸入的機械功率轉(zhuǎn)變成的電功率一起消耗在電樞回路電阻上。功率轉(zhuǎn)變成的電功率一起消耗在電樞回路電阻上。第二章 直流電動機的電力拖動二、倒拉反轉(zhuǎn)反接制動倒拉反轉(zhuǎn)反接制動只適用于倒拉反轉(zhuǎn)反接制動只適用于位能性恒轉(zhuǎn)矩負載位能性恒轉(zhuǎn)矩負載BaRR CBn0naRA

29、0LTemTBTDKT電樞回路串入較大電電樞回路串入較大電阻阻 后特性曲線后特性曲線BR正向電動狀態(tài)提正向電動狀態(tài)提升重物升重物(A(A點點) )負載作用下負載作用下電機反向旋電機反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)( (下放重物下放重物) )電機以穩(wěn)電機以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速定的轉(zhuǎn)速下放重物下放重物D D點點在電樞回路中串聯(lián)一個較大的電阻在電樞回路中串聯(lián)一個較大的電阻,即可實即可實現(xiàn)制動現(xiàn)制動.工作點由工作點由A-B-A-B-C-DC-D,CD,CD段為制段為制動段動段第二章 直流電動機的電力拖動第二章 直流電動機的電力拖動 倒拉反轉(zhuǎn)反接制動時的機械特性方程就是電動狀態(tài)時電倒拉反轉(zhuǎn)反接制動時的機械特性方程就是電動狀態(tài)時電樞串電

30、阻時的人為特性方程。由于串入電阻很大，有樞串電阻時的人為特性方程。由于串入電阻很大，有0aB0L2eTNRRnnTC C 倒拉反轉(zhuǎn)反接制動倒拉反轉(zhuǎn)反接制動時的機械特性曲線就是電動狀態(tài)時電樞時的機械特性曲線就是電動狀態(tài)時電樞串電阻時的人為特性在串電阻時的人為特性在第四象限第四象限的部分的部分。倒拉反轉(zhuǎn)反接制動時的能量關系和電壓反接制動時相同倒拉反轉(zhuǎn)反接制動時的能量關系和電壓反接制動時相同。第二章 直流電動機的電力拖動2.4.3 2.4.3 回饋制動回饋制動 回饋制動時的機械特性方回饋制動時的機械特性方程與電動狀態(tài)時相同。程與電動狀態(tài)時相同。 電動狀態(tài)下運行的電動機，在某種條件下會出現(xiàn)電動狀態(tài)下運

31、行的電動機，在某種條件下會出現(xiàn) 情況，情況，此時此時 ， 反向，反向， 反向，由驅(qū)動變?yōu)橹苿印哪芰糠较蚩?，反向，由?qū)動變?yōu)橹苿?。從能量方向看，電機處于發(fā)電狀態(tài)電機處于發(fā)電狀態(tài)回饋制動狀態(tài)?；仞佒苿訝顟B(tài)。0nn UEaaIemT穩(wěn)定運行有穩(wěn)定運行有兩種情況兩種情況: :Bn0nA0LTemTLT 0n當電車下當電車下坡時，運坡時，運行轉(zhuǎn)速可行轉(zhuǎn)速可能超過理能超過理想空載轉(zhuǎn)想空載轉(zhuǎn)速速, ,進入第進入第二象限二象限電壓反電壓反接制動接制動帶位能帶位能性負載性負載進入第進入第四象限四象限第二章 直流電動機的電力拖動 發(fā)生在動態(tài)過程中的回饋制動過程有以下兩種情況發(fā)生在動態(tài)過程中的回饋制動過程有以下兩

32、種情況: :1 1、降壓調(diào)速時產(chǎn)、降壓調(diào)速時產(chǎn)生的回饋制動生的回饋制動Bn02nA0LTemT1U01nCnAn2UC12UU 制動過程為制動過程為 線段線段02Bn2 2、增磁調(diào)速時產(chǎn)、增磁調(diào)速時產(chǎn)生的回饋制動生的回饋制動Bn02nA0LTemT101nCnAn2C12 制動過程為制動過程為 線段線段02Bn 回饋制動時由于有功率回饋到電網(wǎng)，因此與能耗和反接制回饋制動時由于有功率回饋到電網(wǎng)，因此與能耗和反接制動相比，回饋制動是比較經(jīng)濟的。動相比，回饋制動是比較經(jīng)濟的。第二章 直流電動機的電力拖動 直流電動機的轉(zhuǎn)向是由電樞電流的方向和主磁場的方直流電動機的轉(zhuǎn)向是由電樞電流的方向和主磁場的方向確

33、定的。向確定的。2.4.4 2.4.4 直流電動機的反轉(zhuǎn)直流電動機的反轉(zhuǎn)要改變電動機轉(zhuǎn)向的方法有：要改變電動機轉(zhuǎn)向的方法有：改變電樞電流的方向改變電樞電流的方向改變主磁場的方向，即改變勵磁電流的方向改變主磁場的方向，即改變勵磁電流的方向第二章 直流電動機的電力拖動2.5 他勵直流電動機的調(diào)速 電力拖動系統(tǒng)的調(diào)速可以采用機械調(diào)、電氣調(diào)速或二者配合電力拖動系統(tǒng)的調(diào)速可以采用機械調(diào)、電氣調(diào)速或二者配合調(diào)速。通過改變傳動機構(gòu)速比進行調(diào)速的方法稱為調(diào)速。通過改變傳動機構(gòu)速比進行調(diào)速的方法稱為機械調(diào)速機械調(diào)速；通；通過改變電動機參數(shù)進行調(diào)速的方法稱為過改變電動機參數(shù)進行調(diào)速的方法稱為電氣調(diào)速電氣調(diào)速。他勵

34、直流電動機的轉(zhuǎn)速為他勵直流電動機的轉(zhuǎn)速為aaseUI (RR )nC 電氣調(diào)速方法電氣調(diào)速方法: :1.1.調(diào)壓調(diào)速調(diào)壓調(diào)速; ;2.2.電樞串電阻調(diào)速電樞串電阻調(diào)速; ;3.3.調(diào)磁調(diào)速調(diào)磁調(diào)速。 改變電動機的參數(shù)就是人為地改變電動機的機械特性，使改變電動機的參數(shù)就是人為地改變電動機的機械特性，使工作點發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。調(diào)速前后，電動機工作在不工作點發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。調(diào)速前后，電動機工作在不同的機械特性上。同的機械特性上。第二章 直流電動機的電力拖動2.5.1 2.5.1 評價調(diào)速的指標評價調(diào)速的指標一、調(diào)速范圍一、調(diào)速范圍:minmaxnnD 二、靜差率（相對穩(wěn)定性）二、靜差率

35、（相對穩(wěn)定性）%越小，相對穩(wěn)定性越好；越小，相對穩(wěn)定性越好；%與機械特性硬度和與機械特性硬度和n n0 0有關有關。%nn%nnn%NN100100000指負載變化時，轉(zhuǎn)速變化的程度，轉(zhuǎn)速變化小，穩(wěn)定性好。指負載變化時，轉(zhuǎn)速變化的程度，轉(zhuǎn)速變化小，穩(wěn)定性好。)(1nnnnnnnnnnDNmaxNNmaxNminmaxminmax0 D D與與%相互制約相互制約: :越小越小,D,D越小越小, ,相對穩(wěn)定性越好相對穩(wěn)定性越好; ;在保證一定在保證一定的的指標的前提下指標的前提下, ,要擴大要擴大D,D,須減少須減少n,n,即提高機械特性的硬度。即提高機械特性的硬度。第二章 直流電動機的電力拖動三

36、、調(diào)速的平滑性三、調(diào)速的平滑性1iinn 越接近越接近1 1，平滑性越好，當，平滑性越好，當 時，稱為無級調(diào)速，即轉(zhuǎn)時，稱為無級調(diào)速，即轉(zhuǎn)速可以連續(xù)調(diào)節(jié)。調(diào)速不連續(xù)時，級數(shù)有限，稱為有級調(diào)速。速可以連續(xù)調(diào)節(jié)。調(diào)速不連續(xù)時，級數(shù)有限，稱為有級調(diào)速。1四、調(diào)速的經(jīng)濟性 在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級數(shù)越多，調(diào)速越平滑。相在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級數(shù)越多，調(diào)速越平滑。相鄰兩級轉(zhuǎn)速之比，為平滑系數(shù)鄰兩級轉(zhuǎn)速之比，為平滑系數(shù)主要指調(diào)速設備的投資、運行效率及維修費用等主要指調(diào)速設備的投資、運行效率及維修費用等。第二章 直流電動機的電力拖動2.5.2 2.5.2 調(diào)速方法調(diào)速方法一、電樞回路串電阻調(diào)速一、電

37、樞回路串電阻調(diào)速未串電阻時未串電阻時的工作點的工作點串電阻后串電阻后, ,工作點由工作點由AAAABB0aRn0nNnLTemTA1SaRR 1nAB第二章 直流電動機的電力拖動調(diào)速過程電流變調(diào)速過程電流變化曲線化曲線:調(diào)速前、調(diào)速前、后電流不變后電流不變調(diào)速過程轉(zhuǎn)速調(diào)速過程轉(zhuǎn)速變化曲線變化曲線結(jié)論：帶恒轉(zhuǎn)矩結(jié)論：帶恒轉(zhuǎn)矩負載時負載時, ,串電阻越串電阻越大大, ,轉(zhuǎn)速越低。轉(zhuǎn)速越低。調(diào)速過程中電流和轉(zhuǎn)速的變化情況調(diào)速過程中電流和轉(zhuǎn)速的變化情況ainaNINn1n0tt0ain第二章 直流電動機的電力拖動優(yōu)點：優(yōu)點：電樞串電阻調(diào)速設備簡單，操作方便。電樞串電阻調(diào)速設備簡單，操作方便。2 2）低

38、速時特性曲線斜率大）低速時特性曲線斜率大, ,靜差率大靜差率大, ,所以轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性差所以轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性差3 3）輕載時調(diào)速范圍小，額定負載時調(diào)速范圍一般為）輕載時調(diào)速范圍小，額定負載時調(diào)速范圍一般為D2D2；4 4）損耗大，效率低，不經(jīng)濟。對恒轉(zhuǎn)矩負載，調(diào)速前、后因）損耗大，效率低，不經(jīng)濟。對恒轉(zhuǎn)矩負載，調(diào)速前、后因增通不變而使電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電流不變，輸入功率不變，輸出增通不變而使電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電流不變，輸入功率不變，輸出功率卻隨轉(zhuǎn)速的下降而下降，減少的部分被串聯(lián)電阻消耗了。功率卻隨轉(zhuǎn)速的下降而下降，減少的部分被串聯(lián)電阻消耗了。缺點：缺點：1 1）由于電阻只能分段調(diào)節(jié)，所以調(diào)速的平滑性

39、差；）由于電阻只能分段調(diào)節(jié)，所以調(diào)速的平滑性差；第二章 直流電動機的電力拖動二、降低電源電壓調(diào)速二、降低電源電壓調(diào)速Tem0nnNUTLNnA1U01nAB1n調(diào)速壓前調(diào)速壓前工作點工作點A A降壓瞬間降壓瞬間工作點工作點穩(wěn)定后工穩(wěn)定后工作點作點 降壓調(diào)速降壓調(diào)速過程與電樞串過程與電樞串電阻調(diào)速過程電阻調(diào)速過程相似，調(diào)速過相似，調(diào)速過程中轉(zhuǎn)速和電程中轉(zhuǎn)速和電樞電流（或轉(zhuǎn)樞電流（或轉(zhuǎn)矩）隨時間變矩）隨時間變化的曲線也相化的曲線也相似似。第二章 直流電動機的電力拖動優(yōu)點優(yōu)點：1 1）電源電壓能夠平滑調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)無級調(diào)速。）電源電壓能夠平滑調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)無級調(diào)速。 2 2）調(diào)速前后的機械特性的斜率不變

40、，硬度較高，負載變化時）調(diào)速前后的機械特性的斜率不變，硬度較高，負載變化時穩(wěn)定性好。穩(wěn)定性好。3 3）無論輕載還是負載，調(diào)速范圍相同，一般可達）無論輕載還是負載，調(diào)速范圍相同，一般可達 D=2.5D=2.51212。 4 4）電能損耗較小。）電能損耗較小。缺點缺點： 需要一套電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)的直流電源。需要一套電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)的直流電源。第二章 直流電動機的電力拖動三、減弱磁通調(diào)速三、減弱磁通調(diào)速調(diào)節(jié)磁場前調(diào)節(jié)磁場前工作點工作點弱磁瞬間工作弱磁瞬間工作點點AAAA弱磁穩(wěn)定后的弱磁穩(wěn)定后的工作點工作點Nn0nANnemTLT01n11nBA減弱磁通后，減弱磁通后，理想空載轉(zhuǎn)速理想空載轉(zhuǎn)速上升上升,

41、曲線的曲線的斜率值增大。斜率值增大。 第二章 直流電動機的電力拖動弱磁調(diào)速前、后的電樞電流和轉(zhuǎn)速的變化情況弱磁調(diào)速前、后的電樞電流和轉(zhuǎn)速的變化情況減弱磁通調(diào)速減弱磁通調(diào)速前、后轉(zhuǎn)速變前、后轉(zhuǎn)速變化曲線化曲線減弱磁通前、減弱磁通前、后的電樞電流后的電樞電流變化曲線變化曲線結(jié)論結(jié)論：磁場越弱，：磁場越弱，轉(zhuǎn)速越高。因此電轉(zhuǎn)速越高。因此電機運行時勵磁回路機運行時勵磁回路不能開路。不能開路。aNInNn1n1aIaiait0tn第二章 直流電動機的電力拖動優(yōu)點：優(yōu)點： 由于在電流較小的勵磁回路中進行調(diào)節(jié)，因而控制方便，由于在電流較小的勵磁回路中進行調(diào)節(jié)，因而控制方便，能量損耗小，設備簡單，調(diào)速平滑性好。弱磁升速后電樞電流能量損耗小，設備簡單，調(diào)速平滑性好。弱磁升速后電樞電流增大，電動機的輸入功率增大，但由于轉(zhuǎn)速升高，輸出功率也增大，電動機的輸入功率增大，但由于轉(zhuǎn)速升高，輸出功率也增大，電動機的效率基本不變，因此經(jīng)濟性是比較好。增大，