直流電動機(jī)的電力拖動青島科技大學(xué)自動化與電子工程學(xué)

第四章直流電動機(jī)的電力拖動

ElectricDriveSystemsofDCMotorDrives

第一節(jié)他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性第二節(jié)他勵直流電動機(jī)的起動和反轉(zhuǎn)第三節(jié)他勵直流電動機(jī)的調(diào)速第四節(jié)他勵直流電動機(jī)的制動本章教學(xué)基本要求1.掌握分析直流電動機(jī)機(jī)械特性及各種運(yùn)行狀態(tài)的基本理論和基本運(yùn)算方法；2.掌握他勵直流電動機(jī)機(jī)械特性、起動、制動及其過渡過程的基本特性；3.了解電樞反應(yīng)對過渡過程的影響；4.掌握他勵直流電動機(jī)調(diào)速性能指標(biāo)和直流電動機(jī)調(diào)速方法本次課程教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn):機(jī)械特性、直流電動機(jī)的起動。教學(xué)難點(diǎn):電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

第一節(jié)他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性一、機(jī)械特性方程式機(jī)械特性：指電源電壓U、氣隙磁通Φ、電樞回路電阻R均為常數(shù)時，電動機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T與電力拖動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系，即n=f(T)。機(jī)械特性方程：硬度：斜率β的倒數(shù)或定義機(jī)械特性曲線工作范圍內(nèi)某一點(diǎn)轉(zhuǎn)矩對該點(diǎn)轉(zhuǎn)速的導(dǎo)數(shù)，即：

α越大（β越小），特性越硬，稱為硬特性。即T變化時，Δn的變化不大。1.并(他)勵電動機(jī)：α較大，稱為硬特性。2.串勵電動機(jī)：α較小，稱為軟特性。Tn00n差復(fù)勵他勵積復(fù)勵串勵各種直流電動機(jī)機(jī)械特性二、固有機(jī)械特性

他勵直流電動機(jī)的固有機(jī)械特性是指：在電源電壓U=UN，氣隙磁通Ф=ФN，電樞外串電阻RΩ=0時，n=?(T)的機(jī)械特性，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

式中β稱為斜率，Δn為負(fù)載時的轉(zhuǎn)速降。固有機(jī)械特性三、人為機(jī)械特性

人為機(jī)械特性：指改變電機(jī)參數(shù)，即改變U或變R或變Φ得到機(jī)械特性。

1.電樞回路串接電阻時的人為機(jī)械特性條件：當(dāng)U=UN，Φ=ΦN，電樞回路外串電阻RΩ時電樞樞回回路路串串電電阻阻時時的的人人為為機(jī)機(jī)械械特特性性UfNIfNRfM-RaRs1Rs2R1=Ra+Rs1KM1KM2R2=Ra+Rs1+Rs2UN+-(a)接接線線圖圖(b)機(jī)機(jī)械械特特性性nn00T(I)TLT2(I2)T1(I2)RaR1AabcdeR2①②③2.改變變電動機(jī)機(jī)供電電電源的人人為特性性條件：當(dāng)當(dāng)U<UN，Φ=ΦΦN，電樞外外串電阻阻RΩ=0時電源電壓壓可調(diào)的的他勵直直流電動動機(jī)降降低電電樞電壓壓調(diào)速的的機(jī)械特特性UfNIfNRf調(diào)壓電源源EanT3.改變變磁通時時的人為為特性條件：當(dāng)當(dāng)U=UN，Φ<ΦΦN，電樞外外串電阻阻RΩ=0時，，有弱磁他勵勵直流電電動機(jī)減減弱磁通通的人為為機(jī)械特特性UfNIfNRfEanT(a)接接線圖RaUNIann00TLTFN(b)機(jī)機(jī)械特性性n02n01F1F2FN>F1>F2四、電力力拖動系系統(tǒng)穩(wěn)定定運(yùn)行的的條件穩(wěn)定運(yùn)行行的概念念：當(dāng)T=TL，n=f(T)與n=f(TL)有交點(diǎn)稱稱靜態(tài)態(tài)平衡，，這是穩(wěn)穩(wěn)定運(yùn)行行的必要要條件T=TL是平衡穩(wěn)穩(wěn)定運(yùn)行行的一個個必要條條件。在在電力拖動中，，為使問問題簡化均均忽略即即T0≈0,T=T2=TL。靜態(tài)平衡衡示意圖圖nT0TLnTTLn0AnA問題問：有了了交點(diǎn)是是否平衡衡了即為為穩(wěn)定運(yùn)運(yùn)行?答:(1)要看看系統(tǒng)出出現(xiàn)干擾擾后在新新的條件件下能否平衡衡。(2)干擾擾消失后后，能否否回到原原來的平衡衡點(diǎn)。如如果能滿滿足以上上兩條件件，即為穩(wěn)定定運(yùn)行。。例1.電電網(wǎng)電壓壓波動nTn=f(TL)0電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定平衡狀態(tài)n0AA'BC曲線1(UN)曲線1'(U')TBTLTCn0'UNU'<分析系統(tǒng)原工工作在平平衡點(diǎn)A，這時時電網(wǎng)電電壓向下波動動，從UN降到U’，在此此瞬間由由于機(jī)械械慣性，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速來不不及變化化，從A點(diǎn)過渡渡到B點(diǎn)點(diǎn)。負(fù)載轉(zhuǎn)矩矩TL沒變，則則UN↓→Ia↓→T↓→T<TL破壞了原原來的平平衡狀態(tài)態(tài)。這時時系統(tǒng)要要減速，，系統(tǒng)沿BA’特性性減速，，n↓→Ea↓→Ia↑→T↑→到A’點(diǎn),TA’=TL達(dá)到新的的平衡狀狀態(tài)。電壓擾動動消失后后分析在擾動消消失后，，U1(U=UN)→Ia↑→T↑→T>TL從B’點(diǎn)點(diǎn)過渡到到C點(diǎn)，，TL沒變，T>TL系統(tǒng)加速速。n↑→Ea↑→Ia↓→T↓→系系統(tǒng)沿CA特性性加速到到A點(diǎn)，，n=nN時，T=TL，達(dá)到原原來平衡衡點(diǎn)A。。說明：當(dāng)U<UN，負(fù)載不不變時，，他勵直直流電動動機(jī)能達(dá)達(dá)到新的平衡衡(A’’點(diǎn))，，在干擾擾消失后后，能回回到原來來的平衡衡點(diǎn)(A點(diǎn)點(diǎn))，所所以能穩(wěn)穩(wěn)定運(yùn)行行。nT0TLADnn=f(T)n=f(TL)DTLDT探討穩(wěn)定運(yùn)行條件的示意圖平衡穩(wěn)定定運(yùn)行充充要條件件：1.電動動機(jī)機(jī)械械特性與與負(fù)載特特性必須須相交，，在交點(diǎn)點(diǎn)處T=TL處，實現(xiàn)現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩矩平衡。。2.在交交點(diǎn)處有有第二節(jié)他他勵勵直流電電動機(jī)的的起動和和反轉(zhuǎn)一、他勵勵直流電電動機(jī)的的起動起動：指電動機(jī)機(jī)從靜止止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動起來來。起動過程程：電動機(jī)從從靜止運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)到某某一穩(wěn)態(tài)態(tài)轉(zhuǎn)速的的過程叫起起動過程程。1.系統(tǒng)統(tǒng)對起動動的要求求不同的生生產(chǎn)機(jī)械械對起動動有不同同的要求求。例如如，無軌軌電車要求求起動慢慢些平穩(wěn)穩(wěn)些，但但一般生生產(chǎn)機(jī)械械都要求求快速起動。。即要求求起動時時間tst小些，則則起動轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩Tst大些。Ist為起動電電流，也也稱為堵堵轉(zhuǎn)電流流(在在起動瞬間n=0)。。從式T=CTΦIa可知，當(dāng)當(dāng)Φ一定定時，T與Ia成正比，，Ist越大，Tst也越大。。但起動動電流不不能太大。否否則會引引起換向向惡化，，產(chǎn)生嚴(yán)嚴(yán)重的火火花。還會導(dǎo)致致很大的的線路壓壓降，使使電網(wǎng)電電壓不穩(wěn)穩(wěn)定。Ist不能太大大，一般般為1.5～2IN，因為T大小是受機(jī)機(jī)械強(qiáng)度度限制，，T太大，突突然加到到傳動機(jī)機(jī)構(gòu)上，會會損壞機(jī)機(jī)械部件件的薄弱弱部分，，例如傳傳動齒輪的輪齒齒等。2.降壓壓起動起動瞬間間把加在在電樞兩兩端電源源電壓降降低，可可把電源電壓壓降低到到U=(1.5~2.0)INRa，隨著轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速n的上升，電電勢Ea也逐漸增增大，Ia相應(yīng)減小小，此時時電壓U必須不斷斷升高(手動調(diào)調(diào)節(jié)或自自動調(diào)節(jié)節(jié))，而而且使Ia保持在(1.5~2.0)IN范圍內(nèi)，，直到電電壓升到到額定電電壓UN，電動機(jī)機(jī)進(jìn)入穩(wěn)穩(wěn)定運(yùn)行行狀態(tài)，，起動過過程結(jié)束束。降壓起動動需要一一套可以以調(diào)節(jié)的的直流電電源，初初投資大。3.電樞樞回路串串電阻起起動電壓不變變，在電電樞回路路中串接接電阻，，可達(dá)到限限制起動動電流的的目的，，使1）串入入恒值電電阻起動動在電樞回回路串入入固定的的起動電阻阻RΩ，電機(jī)拖動恒恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，在額額定磁場下，，將刀開關(guān)K合向向電源使電機(jī)機(jī)起動。缺點(diǎn)：起動時時間tst較長，穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速ns低，長期串入入電阻不經(jīng)濟(jì)。電樞回路串入入固定電阻起起動接線圖UfNIfNRfEanTRWRa電樞回路串串入固定電電阻特性曲曲線2)分級起起動(逐級級切除起動動電阻的起起動)為了在起動動過程中使使電樞和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩被限制制在允許的范范圍之內(nèi)，，采用分級級起動。電樞回路串串電阻起動動UfNIfNRfM-RaRs1Rs2R1=Ra+Rs1KM1KM2R2=Ra+Rs1+Rs2UN+-(a)接接線線圖圖(b)機(jī)機(jī)械械特特性性nn00T(I)TLT2(I2)T1(I2)RaR1AabcdeR2①②③逐級級切切除除起起動動電電阻阻的的起起動動分分析析起動動瞬瞬間間，，電電樞樞回回路路總總電電阻阻為為設(shè)λλ為為電電動動機(jī)機(jī)的的過過載載倍倍數(shù)數(shù)，，λ=1.5~2.0求切切換換轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩的的原原則則：既要要使使電電動動機(jī)機(jī)能能夠夠帶帶動動負(fù)負(fù)載載起起動，，又又要要保保證證在在切切換換時時的的加加速速度度轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩(T2和TL之差)不不過過小小。。過過大大，，加加速速轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩大大，，可可滿滿足足快快速速起起動動的要要求求，，但但是是起起動動級級數(shù)數(shù)增增多多，，過過小小，，延延緩緩起起動動過過程程。。綜合考慮慮，選I2=（1.1～1.2））IL，則切換換轉(zhuǎn)矩T2=（1.1～1.2））TL。電阻分分三次切切除稱三三級起動，起動動級數(shù)m=3，一一般選m=3～4，級數(shù)數(shù)多，起起動快，但同同時也使使設(shè)備增增多，線線路復(fù)雜雜。運(yùn)行行不可靠靠性增大。。3）起動動電阻的的計算方方法解析法計計算起動動電阻忽略電樞樞繞組的的電感，，電樞電電流在切切換電阻瞬間間突變，，而在切切換電阻阻瞬間，，由于機(jī)機(jī)械慣性的的作用，，轉(zhuǎn)速n不變，Ea不變。計算公式式如有m級，則通通用公式式為：式中Rm為最大起起動電阻阻：各段電阻阻值：討論m為起動級級數(shù)，一一般取m=3～4,m大，起動平滑滑，但設(shè)設(shè)備多。。I1為起動電電流；I2為切換電電流，IL為負(fù)載電電流。由m求時由求m時m取整數(shù)數(shù)，然然后代代入式式中，，修正正，，之之后再再求各各級起起動電電阻二、他他勵直直流電電動機(jī)機(jī)反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)兩種方方法：：1.改改變電電樞繞繞組端端接線線；2.改改變勵勵磁繞繞組端端接線線。第三節(jié)節(jié)他他勵直直流電電動機(jī)機(jī)的調(diào)調(diào)速調(diào)速：是指通通過人人為手手段改改變電電力拖拖動系系統(tǒng)的的轉(zhuǎn)速以滿滿足生生產(chǎn)實實際的的需要要。一、調(diào)速方方法1.機(jī)機(jī)械調(diào)調(diào)速：：指通過過改變變變速速機(jī)構(gòu)構(gòu)傳動動比以以改變變轉(zhuǎn)速的的方法法。特點(diǎn)是是：調(diào)調(diào)速時時必須須停，，多為為有級級調(diào)速速，同同生活中如如變速速自行行車原原理基基本相相似。。2.電電氣氣調(diào)速速：指通過過改變變電動動機(jī)有有關(guān)電電氣參參數(shù)電動機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)速速的方方法，，特點(diǎn)點(diǎn)是簡簡化機(jī)機(jī)械傳傳動與與變速機(jī)構(gòu)，調(diào)調(diào)速時不需需停車，在在運(yùn)行中便便可以調(diào)速，可實現(xiàn)現(xiàn)無級調(diào)速速，必要時時還可采用用各種反饋環(huán)節(jié)提高高機(jī)械特性性硬度，以以便提高拖拖動系統(tǒng)靜態(tài)與動態(tài)態(tài)運(yùn)行指標(biāo)標(biāo)，易于實實現(xiàn)電氣控控制自動化。3.電氣———機(jī)械調(diào)調(diào)速：指上述兩種種方法都采采用的混合調(diào)速速法。（主主要介紹電電氣調(diào)速））二、電氣調(diào)調(diào)速方法1.降壓調(diào)調(diào)速：降低電樞外外加電壓的的數(shù)值，使使理想空載載轉(zhuǎn)速n0下降，導(dǎo)致致轉(zhuǎn)速下降降。2.電樞回回路串電阻阻調(diào)速電樞回路串串入不同數(shù)數(shù)值的附加加電阻，使使機(jī)械特性斜率β變大，負(fù)載載轉(zhuǎn)速降變變大，導(dǎo)致致轉(zhuǎn)速下降降。3.弱磁磁調(diào)速減少他勵直直流電動機(jī)機(jī)的勵磁電電流If，使每極磁磁通減少(Φ<ΦN),導(dǎo)致理理想空載轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速n0與特性斜斜率β均增加。。在一定定負(fù)載條條件下，，轉(zhuǎn)速將將增大。。注意：調(diào)速與轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速自然然變化的的區(qū)別。?！稗D(zhuǎn)速的的自然變變化”是是指生產(chǎn)產(chǎn)機(jī)械的的負(fù)載轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩發(fā)生生變化時時，電動動機(jī)的電電磁轉(zhuǎn)矩矩T要相應(yīng)發(fā)發(fā)生變化化，電動動機(jī)的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速也將將隨著發(fā)發(fā)生變化化。調(diào)速速是通過過人為手手段改變變電機(jī)參參數(shù)而實實現(xiàn)的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速變化化。三、調(diào)速速的基本本指標(biāo)1.靜差差率δ(或稱相相對穩(wěn)定定性)指同一條條機(jī)械特特性上額額定負(fù)載載時轉(zhuǎn)速速降落Δn與理想空空載轉(zhuǎn)速速n0之比。定定義為：：電動機(jī)的的機(jī)械特特性愈硬硬，則靜靜差率愈愈小，相相對穩(wěn)定定性愈高高。生產(chǎn)機(jī)械械調(diào)速時時，為保保持一定定的穩(wěn)定定程度，，要求靜靜差率δ%小于某某一允許許值，不不同的生生產(chǎn)機(jī)械械，其允允許的靜靜差率是是不同的的。如：：普通機(jī)機(jī)床δ≤30%;起起重類機(jī)機(jī)械δ≤50%;；；精密機(jī)機(jī)床δ≤1%～～５%;精度高高的造紙紙機(jī)δ≤0.1%靜差率和和機(jī)械特特性的硬硬度有關(guān)關(guān)系，但但又有不不同之處處，兩條條平行的的機(jī)械特特性，硬硬度一樣樣，β1=β2，但靜差差率不同同。靜差率比比較同樣硬度度的特性性，轉(zhuǎn)速速越低，，靜差率率越大，，越難滿滿足生產(chǎn)產(chǎn)機(jī)械對對靜差率率的要求求。不同機(jī)械械特性對對應(yīng)的靜靜差率2.調(diào)速速范圍D定義：指額定負(fù)負(fù)載時，，電力拖拖動系統(tǒng)統(tǒng)可能運(yùn)運(yùn)行的最高轉(zhuǎn)速速nmax與最低轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速nmin之比。其其中nmax受直流電動機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)動部部分機(jī)械械強(qiáng)度與與換向條條件的限限制，nmin受低轉(zhuǎn)速速時相對對穩(wěn)定性性的限制制。不同的生生產(chǎn)機(jī)械械對調(diào)速速范圍要要求也不不相同。。例如：車床床：D=20～120，，龍門刨刨床：D=10～40,機(jī)床進(jìn)給給機(jī)構(gòu)：：D=5～200；軌軌鋼機(jī)：：D=3～120;造紙機(jī)：：D=3～20等等。對于于一些經(jīng)經(jīng)常輕載載運(yùn)行的生產(chǎn)機(jī)機(jī)械，例例如精密密機(jī)床等等，可用用實際負(fù)負(fù)載時的最高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和最最低轉(zhuǎn)速速之比計計算調(diào)速速范圍D。調(diào)速中的的最低轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速3.平平滑性用平滑系系數(shù)表示示調(diào)速的的平滑性性，定義義即相鄰兩兩級轉(zhuǎn)速速之比。。在一定的的調(diào)速范范圍內(nèi)，，調(diào)速的的級數(shù)越越多，認(rèn)認(rèn)為調(diào)速越平滑滑，相鄰鄰兩級轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的接接近程度度叫調(diào)速速的平滑滑性。k接近1，，平滑性性好。通通常第i級表示較較高的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，第i-1級級表示較較低的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，因因此系數(shù)數(shù)k>1，，顯然，調(diào)速速的級數(shù)數(shù)越多，，k越接近于于1，調(diào)調(diào)速的平平滑性越好。。當(dāng)k=1時時，稱為為無級調(diào)調(diào)速，即即在調(diào)速速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速速可得到到任意值值。4.調(diào)速速時允許許輸出的的轉(zhuǎn)矩和和功率電動機(jī)在在額定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速下容容許輸出出的功率率主要取取決于電機(jī)機(jī)的發(fā)熱熱，而發(fā)發(fā)熱又主主要取決決于電樞樞電流在調(diào)速過程中中，只要在不不同轉(zhuǎn)速下電電流不超過額額定值值IN，電電機(jī)機(jī)長長時時間間運(yùn)運(yùn)行行，，其其發(fā)發(fā)熱熱不不會會超超過過允允許許的限限度度，，因因此此，，額額定定電電流流是是電電機(jī)機(jī)長長期期工工作作的的利利用用限度度。。電電機(jī)機(jī)在在調(diào)調(diào)速速過過程程中中，，如如在在不不同同轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速下下都都能能保持持電電流流Ia=IN，則則電電機(jī)機(jī)利利用用充充分分，，運(yùn)運(yùn)行行安安全全。。從從合理理使使用用電電動動機(jī)機(jī)的的角角度度考考慮慮，，提提出出了了調(diào)調(diào)速速方方式式與與負(fù)載載類類型型相相配配合合的的問問題題。。恒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩調(diào)調(diào)速速調(diào)速速過過程程中中保保持持Ia=IN，ФФ=ФФN=常常數(shù)數(shù)，，則則T=常常數(shù)數(shù)，，電電動動機(jī)機(jī)允允許許輸輸出出轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩不不變變的的調(diào)調(diào)速速方方法法稱稱恒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩調(diào)調(diào)速速。。在在實實際際調(diào)調(diào)速速時時改改變變電電動動機(jī)機(jī)供供電電電電壓壓和改改變變電電樞樞回回路路串串入入的的電電阻阻均均屬屬恒恒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩調(diào)調(diào)速速。。電動動機(jī)機(jī)輸輸出出功功率率P=TΩ，，T=常常數(shù)數(shù)ΩΩ↓↓→→P↓,即電電動動機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速越越低低，，輸輸出出功功率率越越小小,PΩ。。nnmaxnminnNTNPNT（P））0他勵勵直直流流電電動動機(jī)機(jī)調(diào)調(diào)速速時時的的允允許許輸輸出出轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩和和功功率率12恒功功率率調(diào)調(diào)速速調(diào)速速中中，，保保持持Ia=IN，若若Ф↓→→n↑，P=常數(shù)數(shù)。。在保保持持電電樞樞電電流流接接近近或或等等于于額額定定值值條條件件下，，調(diào)調(diào)速速過過程程中中電電動動機(jī)機(jī)允允許許輸輸出出功功率率不不變變的的調(diào)速速方方法法稱稱為為恒恒功功率率調(diào)調(diào)速速。。如如改改變變電電動動機(jī)機(jī)主主磁通通Ф的調(diào)調(diào)速速方方法法就就屬屬于于恒恒功功率率調(diào)調(diào)速速方方法法。。說明明在圖圖中中，，T=f（n）和和P=f（n）曲曲線線表表示示在在保保證證電電動機(jī)機(jī)得得到到充充分分利利用用的的條條件件下下(即即Ia=IN)，，允允許許輸輸出出的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩和和功率，，并不不代表表電動動機(jī)實實際輸輸出的的轉(zhuǎn)矩矩和功功率，，電動動機(jī)實實際輸出出的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和和功率率要由由它所所拖動動的負(fù)負(fù)載轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和和負(fù)載載功率率特性來來決定定。實際上上，電電動機(jī)機(jī)在調(diào)調(diào)速時時實際際輸出出的功功率和和轉(zhuǎn)矩矩是多多大，則則要看看電動動機(jī)拖拖動是是什么么類型型的負(fù)負(fù)載。。如果果配合合適當(dāng)，電電機(jī)實實際輸輸出即即為允允許輸輸出，，電動動機(jī)容容量能能充分分利用，否否則電電機(jī)容容量造造成浪浪費(fèi)。。調(diào)速方式與與負(fù)載類型型配合問題題調(diào)速方式與與負(fù)載類型型配合恰當(dāng)當(dāng)，所選電電動機(jī)的體積積較經(jīng)濟(jì)。。在不同轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速下，可可較充分地利用，，不致造成成浪費(fèi)(浪浪費(fèi)是指電電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和功率選選的過大)，或長時時間運(yùn)行而而燒壞(指指轉(zhuǎn)矩及功率率選的較小小)。最好的配合合方式為：：恒功率負(fù)負(fù)載，采用用恒功率的調(diào)調(diào)速方法。。(弱磁調(diào)調(diào)速)；恒恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，采用恒恒轉(zhuǎn)矩的調(diào)調(diào)速方法。。(變電壓壓或變串入電阻調(diào)速速)。這樣匹配，，使電機(jī)在在整個調(diào)速速范圍內(nèi)容容量能充分利利用，且Ia=IN不變，電動動機(jī)的調(diào)速速轉(zhuǎn)矩與負(fù)載載一致時，，電機(jī)容量量能充分利利用。調(diào)速方式與與負(fù)載類型型配合恰當(dāng)當(dāng)nnmaxnNT0電動機(jī)調(diào)速速轉(zhuǎn)矩與負(fù)負(fù)載一致n=f(Tal)n=f(TL)(1)恒功功率負(fù)載與與恒轉(zhuǎn)矩調(diào)調(diào)速方法配配合nnminT0恒功率負(fù)載載與恒轉(zhuǎn)矩矩調(diào)速配合合n=f(TL)n=f(Tal)(2)恒恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載載與恒功率率調(diào)速方法法配合nnminT0恒功率調(diào)速速與恒轉(zhuǎn)矩矩負(fù)載的配配合n=f(TL)n=f(Tal)TL5.經(jīng)濟(jì)性性在考慮技術(shù)術(shù)指標(biāo)的同同時，還應(yīng)應(yīng)考慮設(shè)備備投資、電能消耗、、運(yùn)行費(fèi)用用等。第四節(jié)他他勵直流電電動機(jī)的制制動電動狀態(tài)與與制動狀態(tài)態(tài)電動狀態(tài)特點(diǎn)：轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)矩T方向相同，，T為拖動轉(zhuǎn)矩，Ia與Ea方向相反，，輸入電能能，輸出機(jī)機(jī)械能，機(jī)械特特性在直角角坐標(biāo)的第第一、三三象限。制動狀態(tài)特點(diǎn)：轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)矩T方向相反，，Ia與Ea方向相同，電機(jī)機(jī)工作在發(fā)發(fā)電狀態(tài)。。直流電機(jī)拖拖動系統(tǒng)示示意圖一、制動的的概念制動：指通過某種種方法產(chǎn)生生一個與拖拖動系統(tǒng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向相反的的阻轉(zhuǎn)矩矩以阻止止系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)動的過過程。制動作用用：它可以維維持受位位能轉(zhuǎn)矩矩作用的的拖動系系統(tǒng)恒速運(yùn)動，，如起重重類機(jī)械械等速下下放重物物。列車車等速下坡等等。也可可以用于于使拖動動系統(tǒng)減減速或停停車.實現(xiàn)制動動方法有有：機(jī)械制動動，即剎剎車，它它是用磨磨擦力產(chǎn)產(chǎn)生阻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)制制動的。。其特點(diǎn)點(diǎn)是損耗耗大，多多用于停停車制動，如起起重類機(jī)機(jī)械的抱抱閘；電氣制動動，是使使電動機(jī)機(jī)變直流流發(fā)電機(jī)機(jī)將系統(tǒng)統(tǒng)的機(jī)械能能或位能能負(fù)載的的位能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)殡婋娔?，消消耗在電樞電路路的總電電阻或回回饋電網(wǎng)網(wǎng)。電氣制動動方法分分：能耗制動動，反接接制動，，再生制制動。直流電機(jī)機(jī)正常工工作時，，出現(xiàn)制制動狀態(tài)態(tài)情況分分析如下：(1)要求求停車切斷電樞樞電源，，自由停停車，或或小容量量電機(jī)切切斷電源，機(jī)機(jī)械抱閘閘，幫助助停車。。(2)降降速過過程中：：在降壓調(diào)調(diào)速幅度度比較大大時，降降速過程程中要經(jīng)經(jīng)過制動狀態(tài)態(tài)。(3)提提升機(jī)機(jī)構(gòu)下放放重物提升機(jī)構(gòu)構(gòu)下放重重物時，，電動機(jī)機(jī)要處于于制動狀狀態(tài)。(4)反反轉(zhuǎn)電動機(jī)從從正轉(zhuǎn)變變?yōu)榉崔D(zhuǎn)轉(zhuǎn)，首先先要制動動停車，，然后才能反向向起動，，從上面面分析可可見，制制動不能能簡單地地理解為停停車，停停車只是是制動過過程中的的一種形形式而已。二、能耗耗制動1.能耗耗制動實實現(xiàn)及機(jī)機(jī)械特性性(1)實實現(xiàn)方法法：a.電動動狀態(tài)接觸器KM1閉閉合，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速速n相同同方向，，電樞電流與與反電勢勢方向相相反，電機(jī)機(jī)運(yùn)行在在A點(diǎn)。。b.能耗耗制動接觸器KM2閉閉合(電電機(jī)原運(yùn)行在A點(diǎn))，電樞脫離離電源經(jīng)電阻R將將電樞短接。。能耗制動原理理接線圖（2）能耗制制動分析U=0,由于于電機(jī)慣性，，n≠0，Ea≠0，在反電動勢Ea作用下產(chǎn)生電電樞電流Ia反向，電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩也也反向。這時時IB=-Ea/(R+Ra)。IB與原來的IA方向相反，TB反向，與n相反,轉(zhuǎn)速下降，當(dāng)n=0，停車車。（3）能耗制制動特性T(I)TB(IB)BAn0TL(IL)C0-TLnRaRa+Rad位能性負(fù)載轉(zhuǎn)矩反抗性負(fù)載轉(zhuǎn)矩他勵直流電動機(jī)能耗制動機(jī)械特性（4）特性方方程及制動電電阻特性是一條過過原點(diǎn)的直線線，在第二象象限，特性斜率取決于于能耗制動電電阻Rad。分析Rad越大，特性性越斜，Rad越小，特性性越平，但但Rad不能太小，，否則在制制動瞬間會會產(chǎn)生過大大的沖擊電流，取IB=(2～2.5)IN，IB為制動瞬間間的電樞電電流，設(shè)制動動瞬間電勢勢為EB，有：當(dāng)制動時轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速大于或或等于nN時，認(rèn)為EB與U近似相等。2.能耗制制動運(yùn)行3.能耗制制動特點(diǎn)(i)制制動時U=0，n0=0，直直流電動機(jī)機(jī)脫離電網(wǎng)網(wǎng)變成直流流發(fā)電機(jī)單單獨(dú)運(yùn)行，，把系統(tǒng)存存儲的動能能，或位能能性負(fù)載的的位能轉(zhuǎn)變變成電能(EaIa)消消耗耗在在電電樞樞電電路路的的總總電電阻阻上上I2(Ra+Rad)。。(ii)制制動動時時，，n與T成正正比比,所所以以轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速n下降降時時，，T也下下降降，，故故低低速速時時制制動動效效果果差差，，為為加加強(qiáng)強(qiáng)制制動動效效果果，，可可減減少少Rad，以以增增大大制制動動轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩T，此此即即多多級級能能耗耗制制動動。。(iii)實實現(xiàn)現(xiàn)能能耗耗制制動動的的線線路路簡簡單單可可靠靠，，當(dāng)當(dāng)n=0時時T=0,可實現(xiàn)現(xiàn)準(zhǔn)確停停車。4.應(yīng)用用能耗制動動多用于于一般生生產(chǎn)機(jī)械械的制動停車，，對于起起重機(jī)械械，能耗耗制動可可使位能性負(fù)負(fù)載的恒恒低速下下放，確確保生產(chǎn)產(chǎn)安全，對反反抗性負(fù)負(fù)載能確確保停車車。5.功率率流程圖圖三、反接接制動1.電壓壓反接的的反接制制動(1)方方法：將正在運(yùn)運(yùn)行的電電機(jī)電樞樞串入制制動電阻阻Rc，且電樞兩端電電壓極性性改變。。要實現(xiàn)現(xiàn)反接制制動電路路有兩種，一種種手動適適合小容容量電動動機(jī)，另另一種是是自動線線路適合大大容量的的電動機(jī)機(jī)采用。。他勵直流流電動機(jī)機(jī)反接制制動接線線圖（2）電電壓反接接制動機(jī)機(jī)械特性性方程式式(3)機(jī)機(jī)械特特性曲線線特性BC段為電電壓反接制制動機(jī)械械特性曲線，由由于制動動狀態(tài)到n=0告告終，所所以只有實線部部分為反反接制動特性。。電壓反接接制動機(jī)機(jī)械特性性E-n0nATTBBAn0TLC0-TLnRa位能性性負(fù)載載轉(zhuǎn)矩矩反抗性性負(fù)載載轉(zhuǎn)矩矩D(4)制制動電電阻Rc的的計算算制動電電阻的的比較較當(dāng)制動動初始始轉(zhuǎn)速速nL>nN，可用用近似似公式式計算，，即：：反接制制動電電阻比比能耗耗制動動電阻阻幾乎乎大一一倍。。2.電電動勢勢反接接制動動又稱轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速反反向的反接接制動動或倒倒拉反接制制動(1)方方法電樞回回路串串入大電阻阻（2））特性性從C點(diǎn)點(diǎn)至D點(diǎn)為為電動動減速速狀態(tài)態(tài)，從從D點(diǎn)點(diǎn)至B點(diǎn)為為發(fā)電電狀態(tài)態(tài)。nAT-nBAn0TLC0nRa電動勢勢反接接制動動機(jī)械械特性性BD（3））電阻阻計算算3.反反接制制動時時的能能量關(guān)關(guān)系(1)電電壓反反接制制動時時說明從從電源源吸收收電能能說明電電動機(jī)機(jī)從負(fù)負(fù)載吸收收機(jī)械械能使使電機(jī)機(jī)處于于發(fā)電電狀態(tài)態(tài)，將將機(jī)械械能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為電能能。上述兩兩部分分能量量加在在一起起消耗耗在電電樞回回路的的電阻上。。(2)電動動勢反反接制制動時時說明從從電源源吸收收電能能說明從從負(fù)載載吸收收機(jī)械械能上述述兩部部分能能量全全部消消耗在在電樞樞回路路的電電阻上上，其能量量關(guān)系系同電電壓及及制動動時一一樣。。0<→0>

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,0>aaUIIU反接制制動功功率流流程圖圖4.兩兩種反反接制制動的的異同同點(diǎn)共同點(diǎn)點(diǎn)：能量關(guān)關(guān)系相相同。。不同點(diǎn)點(diǎn)：電壓反反接制制動特特性位位于第第二象象限，，制動轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩大大，制制動效效果好好，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速反反向反反接