第4章他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行

1、電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ) 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 本章以他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)為主要討論對(duì)象，本章以他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)為主要討論對(duì)象，分析以下主要問題。分析以下主要問題。 直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 第第4 4章章 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage4.1 4.1 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)接通電源后，由靜止?fàn)顟B(tài)加是指電動(dòng)機(jī)接通電源后，由靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過程。速到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過程。啟動(dòng)瞬間，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)電流分別為啟動(dòng)瞬

2、間，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)電流分別為 過大的起動(dòng)電流將引起電網(wǎng)電壓下降、影響電網(wǎng)上其過大的起動(dòng)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(dòng)機(jī)的換向惡化；同時(shí)過大的沖它用戶的正常用電、使電動(dòng)機(jī)的換向惡化；同時(shí)過大的沖擊轉(zhuǎn)矩會(huì)損壞傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。擊轉(zhuǎn)矩會(huì)損壞傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。除微型電機(jī)外，一般直流電動(dòng)機(jī)除微型電機(jī)外，一般直流電動(dòng)機(jī)不允許直接啟動(dòng)不允許直接啟動(dòng)。 NSNtSNaNTICTIRUIs電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage 為了限制啟動(dòng)電流，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)通常采用電樞回為了限制啟動(dòng)電流，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)通常采用電樞回路串電阻或降低電樞電壓?jiǎn)?dòng)。路串電阻或降低電樞電壓?jiǎn)?dòng)。4.1.1 電樞回路

3、串電阻啟動(dòng)1、啟動(dòng)過程三級(jí)電阻啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的電路原理圖如下圖三級(jí)電阻啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的電路原理圖如下圖MaRS1SU1stR2stR3stR2S3S電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage2、電樞回路串電阻啟動(dòng)的各阻值計(jì)算1) 分組啟動(dòng)電阻的關(guān)系分組啟動(dòng)電阻的關(guān)系 設(shè)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速設(shè)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速n n1 1、n n2 2、n n3 3時(shí)電勢(shì)分別為時(shí)電勢(shì)分別為E Ea1a1、E Ea2a2、E Ea3a3，則有：，則有：b b點(diǎn)點(diǎn)123aNEUIRc c點(diǎn)點(diǎn)112aNEUIRd d點(diǎn)點(diǎn)222aNEUIRe e點(diǎn)點(diǎn)211aNEUIRf f點(diǎn)點(diǎn)321aNEUIRg g點(diǎn)點(diǎn)31aNaEUIR3321RRRRRst

4、ststaLLIT22IT11ITTI0nabn1221RRRRststa1ncd211RRRsta2nef3aRNngh3n電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage 在已知啟動(dòng)電流比在已知啟動(dòng)電流比和電樞電阻和電樞電阻R Ra a前提下，經(jīng)推導(dǎo)前提下，經(jīng)推導(dǎo)可得各級(jí)串聯(lián)電阻為可得各級(jí)串聯(lián)電阻為: :11223121) 1() 1() 1() 1( stmamstmstaststastastRRRRRRRRRRR比較以上各式得：比較以上各式得：2111223IIRRRRRRa電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImagem（3 3）選取啟動(dòng)級(jí)數(shù)）選取啟動(dòng)級(jí)數(shù) ；（4 4）計(jì)算啟動(dòng)電流比：）計(jì)算啟

5、動(dòng)電流比：maNRIU1 取整數(shù)取整數(shù)m（5 5）計(jì)算轉(zhuǎn)矩）計(jì)算轉(zhuǎn)矩: :12TT，校驗(yàn)：校驗(yàn)：LTT)3 .11 .1 (2 如果不滿足，應(yīng)另選如果不滿足，應(yīng)另選 或或 值并重新計(jì)算，直到滿足值并重新計(jì)算，直到滿足該條件為止。該條件為止。1Tm（6 6）計(jì)算各級(jí)啟動(dòng)電阻。）計(jì)算各級(jí)啟動(dòng)電阻。2) 2) 計(jì)算各級(jí)啟動(dòng)電阻的步驟計(jì)算各級(jí)啟動(dòng)電阻的步驟（1 1）估算或查出電樞電阻）估算或查出電樞電阻 ；1T1I（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(duì)應(yīng)的最大電流對(duì)應(yīng)的最大電流 ；aR電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage 降壓?jiǎn)?dòng)需專用電源，設(shè)備投資較大，但它啟動(dòng)平降壓

6、啟動(dòng)需專用電源，設(shè)備投資較大，但它啟動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)過程能量損耗小，因此得到廣泛應(yīng)用。穩(wěn)，啟動(dòng)過程能量損耗小，因此得到廣泛應(yīng)用。2 2、降壓?jiǎn)?dòng)、降壓?jiǎn)?dòng) 當(dāng)直流電源電壓可調(diào)時(shí)，可采用降壓方法啟動(dòng)。當(dāng)直流電源電壓可調(diào)時(shí)，可采用降壓方法啟動(dòng)。 電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage例例4-14-1：某他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)額定功率為某他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)額定功率為P PN N=96kW=96kW，額定電，額定電壓為壓為U UN N=440V=440V，I IN N=250A=250A，額定轉(zhuǎn)速為，額定轉(zhuǎn)速為n nN N=500r/min=500r/min，電樞，電樞回路總電阻為回路總電阻為Ra=0.078Ra

7、=0.078 ，拖動(dòng)額定大小的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，拖動(dòng)額定大小的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行，忽略空載轉(zhuǎn)矩。運(yùn)行，忽略空載轉(zhuǎn)矩。（1 1）若采用電樞回路串電阻起動(dòng)，起動(dòng)電流）若采用電樞回路串電阻起動(dòng)，起動(dòng)電流I IS S=2I=2IN N時(shí)，時(shí)，應(yīng)串入多大的電阻，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為多大？應(yīng)串入多大的電阻，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為多大？（2 2）若采取降壓起動(dòng)，條件同上，電壓應(yīng)降至多少，）若采取降壓起動(dòng)，條件同上，電壓應(yīng)降至多少，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)該為多大？起動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)該為多大？電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage4.2 4.2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速機(jī)械調(diào)速：機(jī)械調(diào)速：通過改變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)速比進(jìn)行調(diào)速的方通過改變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)速比進(jìn)

8、行調(diào)速的方法。法。說明：改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù)就是人為地改變電動(dòng)機(jī)改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù)就是人為地改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，使工作點(diǎn)發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。的機(jī)械特性，使工作點(diǎn)發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。調(diào)速前后，電動(dòng)機(jī)工作在不同的機(jī)械特性上。調(diào)速前后，電動(dòng)機(jī)工作在不同的機(jī)械特性上。如如果機(jī)械特性不變，因負(fù)載變化而引起轉(zhuǎn)速的變化，果機(jī)械特性不變，因負(fù)載變化而引起轉(zhuǎn)速的變化，則不能稱為調(diào)速。則不能稱為調(diào)速。電氣調(diào)速：電氣調(diào)速：通過改變電動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行調(diào)速的方法。通過改變電動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行調(diào)速的方法。電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage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

9、；、電樞串電阻調(diào)速； 3 3、調(diào)磁調(diào)速。、調(diào)磁調(diào)速。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不僅電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不僅要能調(diào)節(jié)，而且要求要能調(diào)節(jié)，而且要求調(diào)節(jié)的范圍寬廣調(diào)節(jié)的范圍寬廣、過程、過程平滑平滑、調(diào)節(jié)的方法調(diào)節(jié)的方法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。eaaeCRRIUCEn)(電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage4.2.1 4.2.1 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法1 1、電樞回路串電阻調(diào)速、電樞回路串電阻調(diào)速nTTLRan0nNA0ABn1Ra+Rs1未串電阻時(shí)的工作點(diǎn)串電阻Rs1后,工作點(diǎn)由AAB結(jié)論：帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載

10、時(shí),串電阻越大,轉(zhuǎn)速越低。電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：電樞串電阻調(diào)速設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。：電樞串電阻調(diào)速設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。2 2）低速時(shí)靜差率大）低速時(shí)靜差率大, ,所以轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定性差；所以轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定性差； 3 3）輕載時(shí)調(diào)速范圍小，額定負(fù)載時(shí)調(diào)速范圍一般為）輕載時(shí)調(diào)速范圍小，額定負(fù)載時(shí)調(diào)速范圍一般為D D2 2；4 4）損耗大，效率低，不經(jīng)濟(jì)。對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速前、后）損耗大，效率低，不經(jīng)濟(jì)。對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速前、后因磁通不變而使因磁通不變而使T T和和I Ia a不變，輸入功率不變，輸出功率卻隨不變，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

11、串聯(lián)電阻消耗了。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(diǎn)：缺點(diǎn)：5 5）固有機(jī)械特性處稱為基速，串電阻速度只能下調(diào)。）固有機(jī)械特性處稱為基速，串電阻速度只能下調(diào)。1）由于電阻只能分段調(diào)節(jié)，所以調(diào)速的平滑性差；）由于電阻只能分段調(diào)節(jié)，所以調(diào)速的平滑性差；電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage2 2、降低電源電壓調(diào)速、降低電源電壓調(diào)速T0nnNUTLNnA1U01nAB1n調(diào)速前工作點(diǎn)A降壓瞬間工作點(diǎn)穩(wěn)定后工作點(diǎn) 降壓調(diào)速過程與電樞串電阻調(diào)速過程相似，調(diào)速過程降壓調(diào)速過程與電樞串電阻調(diào)速過程相似，調(diào)速過程中轉(zhuǎn)速和電樞電流（或轉(zhuǎn)矩）隨時(shí)間變化的曲線也相似中轉(zhuǎn)速和電樞電流（或轉(zhuǎn)矩）隨時(shí)間

12、變化的曲線也相似。電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage1 1）電源電壓能夠平滑調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。）電源電壓能夠平滑調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。 2 2）調(diào)速前后的機(jī)械特性的斜率不變，硬度較高，負(fù)載變）調(diào)速前后的機(jī)械特性的斜率不變，硬度較高，負(fù)載變 化時(shí)穩(wěn)定性好?；瘯r(shí)穩(wěn)定性好。3 3）無論輕載還是負(fù)載，調(diào)速范圍相同，一般可達(dá)）無論輕載還是負(fù)載，調(diào)速范圍相同，一般可達(dá)D=2.5D=2.51212。 4 4）電能損耗較小。）電能損耗較小。缺點(diǎn)缺點(diǎn)： 1 1）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。 2 2）固有機(jī)械特性處稱為基速，降電壓速度只能下調(diào)。）固有機(jī)械特性處

13、稱為基速，降電壓速度只能下調(diào)。5 5）對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速前、后因磁通不變而使）對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速前、后因磁通不變而使T T和和I Ia a不變。不變。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage3 3、弱磁調(diào)速、弱磁調(diào)速01n1A1nBNTnTL0nANn調(diào)節(jié)磁場(chǎng)前工作點(diǎn)弱磁瞬間工作點(diǎn)AA弱磁穩(wěn)定后的工作點(diǎn)結(jié)論結(jié)論：磁場(chǎng)越弱，轉(zhuǎn)速越高。因此電機(jī)運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁回路不能：磁場(chǎng)越弱，轉(zhuǎn)速越高。因此電機(jī)運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁回路不能開路。開路。NoImage 1 1）控制方便，能量損耗小，設(shè)備簡(jiǎn)單，平滑性好。）控制方便，能量損耗小，設(shè)備簡(jiǎn)單，平滑性好。 2 2）弱磁升速后電樞電流增大，電動(dòng)機(jī)的輸入功率增大，）

14、弱磁升速后電樞電流增大，電動(dòng)機(jī)的輸入功率增大，但由于轉(zhuǎn)速升高，輸出功率也增大，電動(dòng)機(jī)的效率基本不但由于轉(zhuǎn)速升高，輸出功率也增大，電動(dòng)機(jī)的效率基本不變，因此經(jīng)濟(jì)性是比較好。變，因此經(jīng)濟(jì)性是比較好。1）機(jī)械特性的斜率變大，特性變軟；）機(jī)械特性的斜率變大，特性變軟；2 2）轉(zhuǎn)速的升高受到電動(dòng)機(jī)換向能力和機(jī)械強(qiáng)度的限制，升）轉(zhuǎn)速的升高受到電動(dòng)機(jī)換向能力和機(jī)械強(qiáng)度的限制，升速范圍不可能很大，一般不能超過速范圍不可能很大，一般不能超過1.2n1.2nN N。 為了擴(kuò)大調(diào)速范圍，通常把降壓和弱磁兩種調(diào)速方法結(jié)為了擴(kuò)大調(diào)速范圍，通常把降壓和弱磁兩種調(diào)速方法結(jié)合起來，在額定轉(zhuǎn)速以上，采用弱磁調(diào)速，在額定轉(zhuǎn)速以合

15、起來，在額定轉(zhuǎn)速以上，采用弱磁調(diào)速，在額定轉(zhuǎn)速以下采用降壓調(diào)速。下采用降壓調(diào)速。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)例例4-24-2：某他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)額定功率為某他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)額定功率為P PN N=22kW=22kW，額定電，額定電壓壓U UN N=220V=220V，額定電流，額定電流I IN N=115A=115A，額定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速n nN N=1500r/min=1500r/min，電樞回路總電阻為電樞回路總電阻為Ra=0.1Ra=0.1 ，拖動(dòng)額定大小的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)，拖動(dòng)額定大小的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行，忽略空載轉(zhuǎn)矩。若要把載運(yùn)行，忽略空載轉(zhuǎn)矩。若要把轉(zhuǎn)速調(diào)到轉(zhuǎn)速調(diào)到1000r

16、/min1000r/min。1 1）采用電樞串電阻調(diào)速，串入的）采用電樞串電阻調(diào)速，串入的R=R=？2 2）采用降低電源電壓調(diào)速，需把電源電壓降到）采用降低電源電壓調(diào)速，需把電源電壓降到多少？多少？3 3）上述兩種情況下，電動(dòng)機(jī)的輸入和輸出功率為多少）上述兩種情況下，電動(dòng)機(jī)的輸入和輸出功率為多少4 4）采用弱磁調(diào)速，當(dāng)）采用弱磁調(diào)速，當(dāng)T TL L=0.6T=0.6TN N時(shí)，轉(zhuǎn)速升到時(shí)，轉(zhuǎn)速升到2000r/min2000r/min，此時(shí)此時(shí) 應(yīng)降到額定值的多少倍？應(yīng)降到額定值的多少倍？電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage 電樞串電阻調(diào)速電樞串電阻調(diào)速和和降壓調(diào)速降壓調(diào)速時(shí)，磁通時(shí)，磁通

17、 保持不保持不變，若在不同轉(zhuǎn)速下保持電流變，若在不同轉(zhuǎn)速下保持電流 不變，即電機(jī)得到不變，即電機(jī)得到充分利用，則輸出轉(zhuǎn)矩和功率分別為：充分利用，則輸出轉(zhuǎn)矩和功率分別為： NNaIInCTnPCICTTNNtem155.9恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速：恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速：當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行時(shí)，不管轉(zhuǎn)速是多少，當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行時(shí)，不管轉(zhuǎn)速是多少，如果保持其電樞電流和每極磁通都為額定值，即對(duì)應(yīng)的電如果保持其電樞電流和每極磁通都為額定值，即對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩為額定值。磁轉(zhuǎn)矩為額定值。4.2.2 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速與恒功率調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速與恒功率調(diào)速電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImageNaaeeUrnICC9.55TaeaTCIC

18、I229.55()60NaeaaeeNaaaUrPTCIICCUII R 則輸出功率為則輸出功率為恒功率調(diào)速：恒功率調(diào)速：當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行時(shí)，保持其當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行時(shí)，保持其電樞電流為額定值，采用弱磁調(diào)速，此時(shí)，電樞電流為額定值，采用弱磁調(diào)速，此時(shí)，電動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩減小，但轉(zhuǎn)速升高，電磁功率保持機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩減小，但轉(zhuǎn)速升高，電磁功率保持不變。不變。電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage調(diào)速方法的選擇調(diào)速方法的選擇 為了使電動(dòng)機(jī)得到充分利用，拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)為了使電動(dòng)機(jī)得到充分利用，拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，應(yīng)采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。拖動(dòng)恒功率負(fù)載載時(shí)，應(yīng)采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。拖動(dòng)恒功率負(fù)載時(shí)，采

19、用恒功率調(diào)速方式。對(duì)風(fēng)機(jī)類負(fù)載，三種時(shí)，采用恒功率調(diào)速方式。對(duì)風(fēng)機(jī)類負(fù)載，三種調(diào)速方式都不是十分適合，但采用串電阻或降壓調(diào)速方式都不是十分適合，但采用串電阻或降壓調(diào)速比弱磁調(diào)速合適一些。調(diào)速比弱磁調(diào)速合適一些。電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage4.2.3 4.2.3 調(diào)速的性能指標(biāo)調(diào)速的性能指標(biāo)1、調(diào)速范圍：指電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩T=TN下，其最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比。minmaxnnD 2、靜差率（相對(duì)穩(wěn)定性）：%100%100000nnnnnNN指電動(dòng)機(jī)由理想空載到額定負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)速的變化率，用指電動(dòng)機(jī)由理想空載到額定負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)速的變化率，用表示表示。越小，相對(duì)穩(wěn)定性越好；越小，相對(duì)穩(wěn)定性

20、越好；與機(jī)械特性硬度和與機(jī)械特性硬度和n n0 0有關(guān)有關(guān)。電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage D D與與相互制約相互制約：越小越小,D,D越小越小, ,相對(duì)穩(wěn)定性越好；在相對(duì)穩(wěn)定性越好；在保證一定的保證一定的指標(biāo)的前提下指標(biāo)的前提下, ,要擴(kuò)大要擴(kuò)大D,D,須減少須減少n,n,即提高機(jī)即提高機(jī)械特性的硬度。具體如下：械特性的硬度。具體如下：與與D D的關(guān)系：的關(guān)系：1 1）采用同一方法調(diào)速，）采用同一方法調(diào)速，越大，越大，D D的調(diào)速范圍越寬的調(diào)速范圍越寬2 2）一定時(shí)，采用不同的調(diào)速方法，一定時(shí)，采用不同的調(diào)速方法，D D值不同值不同3 3）需要調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，）需要調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械

21、， 和和D D同時(shí)提出才有意同時(shí)提出才有意 義，否則義，否則n n可以為零。可以為零。4 4）要提高）要提高，必須采用電壓和速度負(fù)反饋。，必須采用電壓和速度負(fù)反饋。電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)例例4-64-6：某他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)額定功率為某他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)額定功率為P PN N=60kW=60kW，額定電，額定電壓壓U UN N=220V=220V，額定電流，額定電流I IN N=305A=305A，額定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速n nN N=1000r/min=1000r/min，電樞回路總電阻為電樞回路總電阻為Ra=0.04Ra=0.04 ，求下列情況下的電動(dòng)機(jī)，求下列情況下的電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍調(diào)速范圍。1

22、1、靜差率、靜差率 ，電樞串電阻調(diào)速，電樞串電阻調(diào)速2 2、靜差率、靜差率 ，電樞串電阻調(diào)速，電樞串電阻調(diào)速3 3、靜差率、靜差率 ，降低電源電壓調(diào)速，降低電源電壓調(diào)速30%20%20%電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage3 3、調(diào)速的平滑性、調(diào)速的平滑性1iinn 越接近越接近1 1，平滑性越好，當(dāng)，平滑性越好，當(dāng) 時(shí)，稱為無級(jí)調(diào)速，時(shí)，稱為無級(jí)調(diào)速，即轉(zhuǎn)速可以連續(xù)調(diào)節(jié)。調(diào)速不連續(xù)時(shí)，級(jí)數(shù)有限，稱為有即轉(zhuǎn)速可以連續(xù)調(diào)節(jié)。調(diào)速不連續(xù)時(shí)，級(jí)數(shù)有限，稱為有級(jí)調(diào)速。級(jí)調(diào)速。14 4、調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性、調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性平滑系數(shù)平滑系數(shù) ：相鄰兩級(jí)轉(zhuǎn)速中，高一級(jí)轉(zhuǎn)速與低一級(jí)轉(zhuǎn)速之：相鄰兩級(jí)轉(zhuǎn)速中，高一級(jí)轉(zhuǎn)

23、速與低一級(jí)轉(zhuǎn)速之比。在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級(jí)數(shù)越多，調(diào)速越平滑。比。在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級(jí)數(shù)越多，調(diào)速越平滑。主要指調(diào)速設(shè)備的初投資、電能損耗及維修費(fèi)用等主要指調(diào)速設(shè)備的初投資、電能損耗及維修費(fèi)用等。電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage4.3 4.3 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)與制動(dòng)運(yùn)行他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)與制動(dòng)運(yùn)行直流電動(dòng)機(jī)的兩種運(yùn)行狀態(tài)：直流電動(dòng)機(jī)的兩種運(yùn)行狀態(tài)：（1）電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)：電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)：電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩方向與電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩方向與旋轉(zhuǎn)方向相同旋轉(zhuǎn)方向相同 ，此時(shí)電網(wǎng)向電動(dòng)機(jī)輸入電能，此時(shí)電網(wǎng)向電動(dòng)機(jī)輸入電能， 并轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能帶動(dòng)負(fù)載。并轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能帶動(dòng)負(fù)載。（2）制動(dòng)運(yùn)

24、行狀態(tài)：制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)：電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩方向與旋電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩方向與旋轉(zhuǎn)方向相反，此時(shí)電動(dòng)機(jī)吸收機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋＾D(zhuǎn)方向相反，此時(shí)電動(dòng)機(jī)吸收機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)4.3.1 電動(dòng)運(yùn)行電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage斷開電源斷開電源抱閘抱閘能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)反接制動(dòng)反接制動(dòng)回饋制動(dòng)回饋制動(dòng)機(jī)械制動(dòng)機(jī)械制動(dòng)電氣制動(dòng)電氣制動(dòng)自由停車自由停車 當(dāng)當(dāng) 與與 的方向相同時(shí)，電機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，當(dāng)?shù)姆较蛳嗤瑫r(shí)，電機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，當(dāng) 與與 方向相反時(shí)，電機(jī)運(yùn)行于制動(dòng)狀態(tài)。方向相反時(shí)，電機(jī)運(yùn)行于制動(dòng)狀態(tài)。 TTnn 電動(dòng)機(jī)很快停車，或者由高速運(yùn)行很快進(jìn)入低速運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)很

25、快停車，或者由高速運(yùn)行很快進(jìn)入低速運(yùn)行，要求制動(dòng)運(yùn)行。要求制動(dòng)運(yùn)行。電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage4.3.2 能耗制動(dòng) 在電動(dòng)狀態(tài)，電在電動(dòng)狀態(tài)，電樞電流、電樞電動(dòng)勢(shì)、樞電流、電樞電動(dòng)勢(shì)、轉(zhuǎn)速及驅(qū)動(dòng)性質(zhì)的電轉(zhuǎn)速及驅(qū)動(dòng)性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩如圖所示。磁轉(zhuǎn)矩如圖所示。 U電動(dòng)MaEaInTfIS制動(dòng)RaBIBT 需要制動(dòng)時(shí)需要制動(dòng)時(shí),將開關(guān)將開關(guān)S S投向制動(dòng)電阻投向制動(dòng)電阻 上即可。上即可。R1 1、 能耗制動(dòng)過程能耗制動(dòng)過程電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImageaRRCBn0naRA0LTT電動(dòng)機(jī)狀態(tài)工作點(diǎn)制動(dòng)瞬間工作點(diǎn)制動(dòng)過程工作段電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)反抗性負(fù)載，電機(jī)停轉(zhuǎn)。若電動(dòng)機(jī)帶位能性負(fù)載

26、,穩(wěn)定工作點(diǎn)能耗制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性方程式為：能耗制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性方程式為：TTCCRRnNtea02電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage選擇制動(dòng)電阻選擇制動(dòng)電阻 的原則是的原則是Rmax(2 2.5)aaBNaEIIIRR 能耗制動(dòng)操作簡(jiǎn)單能耗制動(dòng)操作簡(jiǎn)單, ,但隨著轉(zhuǎn)速下降但隨著轉(zhuǎn)速下降, ,電動(dòng)勢(shì)減小電動(dòng)勢(shì)減小, ,制動(dòng)電制動(dòng)電流和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩也隨著減小流和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩也隨著減小, ,制動(dòng)效果變差。若為了盡快停轉(zhuǎn)制動(dòng)效果變差。若為了盡快停轉(zhuǎn)電機(jī)電機(jī), ,可在轉(zhuǎn)速下降到一定程度時(shí)可在轉(zhuǎn)速下降到一定程度時(shí), ,切除一部分制動(dòng)電阻切除一部分制動(dòng)電阻, ,增增大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。即：(22.5)a

27、aNERRI其中 為制動(dòng)瞬間的電樞電動(dòng)勢(shì)。aE電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage能耗制動(dòng)過程中的功率關(guān)系能耗制動(dòng)過程中的功率關(guān)系輸入電功率：輸入電功率：P1 （0） 電樞回路總損耗：電樞回路總損耗：pCua （+）電磁功率（機(jī)電磁功率（機(jī)電）：電）：PM （-）電動(dòng)機(jī)空載損耗：電動(dòng)機(jī)空載損耗：p0 （+）輸出機(jī)械功率：輸出機(jī)械功率：P2 （-）規(guī)定電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能為電磁功率的正方向。規(guī)定電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能為電磁功率的正方向。aUI2()aaIRRaaE IT0T 2T 電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage2 2、能耗制動(dòng)運(yùn)行、能耗制動(dòng)運(yùn)行 能耗制動(dòng)的特點(diǎn)：能耗制動(dòng)的特點(diǎn)：（1 1）

28、操作簡(jiǎn)單，停車準(zhǔn)確）操作簡(jiǎn)單，停車準(zhǔn)確（2 2）能耗制動(dòng)產(chǎn)生的沖擊電流不會(huì)影響電網(wǎng)；）能耗制動(dòng)產(chǎn)生的沖擊電流不會(huì)影響電網(wǎng)；（3 3）低速時(shí)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，停轉(zhuǎn)慢；）低速時(shí)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，停轉(zhuǎn)慢；（4 4）動(dòng)能大部分都消耗在制動(dòng)電阻上。）動(dòng)能大部分都消耗在制動(dòng)電阻上。電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImageaaaBaaUEUEIRRRR 反向的電樞電流產(chǎn)生反反向的電樞電流產(chǎn)生反向的電磁轉(zhuǎn)矩，從而產(chǎn)生很向的電磁轉(zhuǎn)矩，從而產(chǎn)生很強(qiáng)的制動(dòng)作用強(qiáng)的制動(dòng)作用電壓反接電壓反接制動(dòng)。制動(dòng)。 U電動(dòng)MaEaInTfIS制動(dòng)RaBIBT U機(jī)械特性方程式為：機(jī)械特性方程式為：02NaeNeTNURRnTnTCC C 4

29、.3.3 反接制動(dòng)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImageaRRCBn0naRA0LTTLT0nD曲線如圖中曲線如圖中 所示。所示。BC工作點(diǎn)變化為：工作點(diǎn)變化為： 。CBA制動(dòng)過程中制動(dòng)過程中, 、 、 均為負(fù)，均為負(fù)，而而 、 為正。為正。UaIemTnaE01aUIP022emTTP0aaemIEP表明電機(jī)從電源吸收電功率；表明電機(jī)從電源吸收電功率；表明電機(jī)從軸上吸收機(jī)械功率；表明電機(jī)從軸上吸收機(jī)械功率；表明軸上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌谢芈冯姽β?。表明軸上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌谢芈冯姽β省ｋ姍C(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage選擇制動(dòng)電阻的原則是選擇制動(dòng)電阻的原則是max(2 2

30、.5)NaaBNaUEIIIRR即：(2 2.5)NaaNUERRI其中 為制動(dòng)瞬間的電樞電動(dòng)勢(shì)。aE反接制動(dòng)的特點(diǎn)：反接制動(dòng)的特點(diǎn)：（1 1）可以很快使機(jī)組停機(jī)。）可以很快使機(jī)組停機(jī)。（2 2）需要加入足夠的電阻，限制電樞電流；）需要加入足夠的電阻，限制電樞電流；（3 3）轉(zhuǎn)速至零時(shí)，）轉(zhuǎn)速至零時(shí)， 需切斷電源。需切斷電源。電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage4.3.4 倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行（轉(zhuǎn)速反向的反接制動(dòng)）倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行（轉(zhuǎn)速反向的反接制動(dòng)）倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行只適用于位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行只適用于位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。 I If f及端電壓及端電壓U UN N不變，不變， 僅在電樞回路串入足

31、夠大的電阻僅在電樞回路串入足夠大的電阻R R，使該人為特性與負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性的交點(diǎn)處于第四象限。使該人為特性與負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性的交點(diǎn)處于第四象限。aRRCBn0naRA0LTTBTDKT電樞回路串入較大電阻R后特性曲線正向電動(dòng)狀態(tài)提升重物(A點(diǎn))負(fù)載作用下電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)(下放重物)電機(jī)以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速下放重物D點(diǎn) 倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)的能量關(guān)系和電壓反接制動(dòng)時(shí)相同。倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)的能量關(guān)系和電壓反接制動(dòng)時(shí)相同。電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage4.3.5 回饋制動(dòng)運(yùn)行 電動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，在某種條件下會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，在某種條件下會(huì)出現(xiàn) 情況，此時(shí)情況，此時(shí) ， 反向，反向， 反向，由驅(qū)動(dòng)

32、變?yōu)橹苿?dòng)。反向，由驅(qū)動(dòng)變?yōu)橹苿?dòng)。從能量方向看，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)從能量方向看，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)回饋制動(dòng)狀態(tài)?；仞佒苿?dòng)狀態(tài)。0nn UEaaIT1 1、正向回饋制動(dòng)：正向回饋制動(dòng)：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行，電機(jī)將他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行，電機(jī)將系統(tǒng)具有的動(dòng)能反饋回電網(wǎng)，且電機(jī)仍為正向轉(zhuǎn)動(dòng)，稱系統(tǒng)具有的動(dòng)能反饋回電網(wǎng)，且電機(jī)仍為正向轉(zhuǎn)動(dòng)，稱之為正向回饋制動(dòng)。之為正向回饋制動(dòng)。2 2、反向回饋制動(dòng)：反向回饋制動(dòng)：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行，采用電壓反接制動(dòng)，電機(jī)將系統(tǒng)具有的動(dòng)能反饋運(yùn)行，采用電壓反接制動(dòng)，電機(jī)將系統(tǒng)具有的動(dòng)能反饋回電網(wǎng)，電機(jī)為反向轉(zhuǎn)動(dòng)，

33、稱之為反向回饋制動(dòng)。回電網(wǎng)，電機(jī)為反向轉(zhuǎn)動(dòng)，稱之為反向回饋制動(dòng)。電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage回饋制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性方程與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)相同。回饋制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性方程與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)相同。穩(wěn)定運(yùn)行穩(wěn)定運(yùn)行有兩種情況有兩種情況: :Bn0nA0LTTLT 0n當(dāng)電車下坡時(shí)，運(yùn)行轉(zhuǎn)速可能超過理想空載轉(zhuǎn)速,進(jìn)入第二象限電壓反接制動(dòng)帶位能性負(fù)載進(jìn)入第四象限電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)NoImage發(fā)生在發(fā)生在動(dòng)態(tài)過程動(dòng)態(tài)過程中的回饋制動(dòng)過程有以下兩種情況中的回饋制動(dòng)過程有以下兩種情況1 1、降壓調(diào)速時(shí)產(chǎn)生的回饋制動(dòng)、降壓調(diào)速時(shí)產(chǎn)生的回饋制動(dòng)Bn02nA0LTT1U01nCnAn2UC12UU 制動(dòng)過程為 段。02Bn電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)