他勵直流電動機的四象限運行教學ppt課件

1、4.3 他勵直流電動機的四象限運行他勵直流電動機的四象限運行 在電力拖動系統(tǒng)中，他勵直流電動機有兩在電力拖動系統(tǒng)中，他勵直流電動機有兩種運轉(zhuǎn)狀態(tài)：種運轉(zhuǎn)狀態(tài)： （1電動運行狀態(tài)：電動機電磁轉(zhuǎn)矩的方向與電動運行狀態(tài)：電動機電磁轉(zhuǎn)矩的方向與電動機轉(zhuǎn)速的方向相同，輸入電能，并變?yōu)闄C電動機轉(zhuǎn)速的方向相同，輸入電能，并變?yōu)闄C械能帶動負載。械能帶動負載。 （2 2制動運行狀態(tài)：其特點是電動機電磁制動運行狀態(tài)：其特點是電動機電磁轉(zhuǎn)矩與電動機轉(zhuǎn)速方向相反，此時電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩與電動機轉(zhuǎn)速方向相反，此時電磁轉(zhuǎn)矩屬制動性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩，電動機吸收機械能并轉(zhuǎn)屬制動性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩，電動機吸收機械能并轉(zhuǎn)化為電能，或把這些電能轉(zhuǎn)變成勢

2、能消耗掉，化為電能，或把這些電能轉(zhuǎn)變成勢能消耗掉，或把這些電能回送給電網(wǎng)，因而其能量傳遞或把這些電能回送給電網(wǎng)，因而其能量傳遞關(guān)系與發(fā)電機相似。關(guān)系與發(fā)電機相似。 他勵直流電動機的固有機械特性與各種人為機械特他勵直流電動機的固有機械特性與各種人為機械特性，分布在機械特性的四個象限內(nèi)，電動機所帶動的生性，分布在機械特性的四個象限內(nèi)，電動機所帶動的生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性，有反抗性恒轉(zhuǎn)矩、位能性恒轉(zhuǎn)產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性，有反抗性恒轉(zhuǎn)矩、位能性恒轉(zhuǎn)矩、泵類等典型負載轉(zhuǎn)矩特性，他們分布在四個象限內(nèi)。矩、泵類等典型負載轉(zhuǎn)矩特性，他們分布在四個象限內(nèi)。電動機會在四個象限內(nèi)運行包括穩(wěn)態(tài)與過渡過程），電動機會在

3、四個象限內(nèi)運行包括穩(wěn)態(tài)與過渡過程），即處于各種不同的運行狀態(tài)。本節(jié)將具體分析他勵直流即處于各種不同的運行狀態(tài)。本節(jié)將具體分析他勵直流電動機在各個象限內(nèi)不同的運行狀態(tài)。電動機在各個象限內(nèi)不同的運行狀態(tài)。4.3.1 電動運行狀態(tài)電動運行狀態(tài) 其特點是電動機電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)速其特點是電動機電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)速n的方向的方向相同，電動機從電網(wǎng)輸入電能并將其變?yōu)闄C械能帶相同，電動機從電網(wǎng)輸入電能并將其變?yōu)闄C械能帶動負載，其特性曲線繪制在平面坐標系的第一、三動負載，其特性曲線繪制在平面坐標系的第一、三象限內(nèi)。象限內(nèi)。 1正向電動運行正向電動運行 他勵直流電動機工作在第一他勵直流電動機工作在第一象限，如圖

4、象限，如圖4.9所示的所示的A點和點和B點，電動機電磁轉(zhuǎn)矩點，電動機電磁轉(zhuǎn)矩T0,轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n0，這種狀態(tài)稱為正向電動運行，由于，這種狀態(tài)稱為正向電動運行，由于T與與n同方向，同方向，T為拖動性轉(zhuǎn)矩。為拖動性轉(zhuǎn)矩。2反向電動運行反向電動運行 拖動反抗性負載，正轉(zhuǎn)時電動機工作在第一拖動反抗性負載，正轉(zhuǎn)時電動機工作在第一象限，反轉(zhuǎn)時電動機工作在第三象限，如圖象限，反轉(zhuǎn)時電動機工作在第三象限，如圖4.9所示的所示的C點，這時電動機電源電壓為負值。點，這時電動機電源電壓為負值。在第三象限運行時，電磁轉(zhuǎn)矩在第三象限運行時，電磁轉(zhuǎn)矩T0,轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n0，T與與n仍然同方向，仍然同方向，T仍然為拖動性轉(zhuǎn)矩，這種

5、仍然為拖動性轉(zhuǎn)矩，這種運行狀態(tài)稱為反向電動運行。運行狀態(tài)稱為反向電動運行。 4.3.24.3.2能耗制動能耗制動 方法：制動瞬間，切除電動機的電源電壓并方法：制動瞬間，切除電動機的電源電壓并在電樞回路串入電阻在電樞回路串入電阻R R。在切換后的瞬間，由于。在切換后的瞬間，由于慣性的作用，小車轉(zhuǎn)速慣性的作用，小車轉(zhuǎn)速n n仍保持與原電動機運行仍保持與原電動機運行狀態(tài)相同的方向和大小，不能突變，電動機運行狀態(tài)相同的方向和大小，不能突變，電動機運行點從，磁通不變，電樞感應電動勢的方向與大小點從，磁通不變，電樞感應電動勢的方向與大小亦與電動狀態(tài)時相同，而電樞電流：亦與電動狀態(tài)時相同，而電樞電流：0RR

6、EIaaaB 能耗制動的特點是N，U0，總電阻 ，代入式(4-1)，得到能耗制動的特性方程 RRaTCCRRnNTea2 改變制動電阻的大小，可得到不同斜率的特性曲線，R越大，特性越斜；R越小，特性越平，制動越快。但R不能太小，R太小，在制動瞬間會產(chǎn)生過大的沖擊電流，過大，換向則很困難。 4.3.3反接制動過程反接制動過程 所謂電壓反接就是將電源電壓反方向接到電所謂電壓反接就是將電源電壓反方向接到電動機電樞兩端，如圖動機電樞兩端，如圖4.13所示。這時電路中感所示。這時電路中感應電勢的極性和外加電壓的極性一致，幾乎應電勢的極性和外加電壓的極性一致，幾乎有近兩倍的額定電壓加到電樞回路兩端。電有近

7、兩倍的額定電壓加到電樞回路兩端。電壓壓U的方向改變了，此時電樞電流的方向改變了，此時電樞電流 RREURREUIaaaaa 在電壓反接制動過程中，=N，U=-UN ，總電阻，代入式(41)，得到反接制動的特性方程 TCCRRCUnNTeaNeN2 為了限制過大的電樞電流，在電樞回路中一定要串入反接制動電阻R，所串電阻越小，機械特性的斜率越硬，制動瞬間電樞電流越大，為使制動時最大電流不超過允許值，應使所串電阻R最小值為 aNaNaNRIEUIEURmax4.3.4 倒拉反轉(zhuǎn)運行倒拉反轉(zhuǎn)運行 這種制動方法一般發(fā)生在提升重物轉(zhuǎn)為下放重這種制動方法一般發(fā)生在提升重物轉(zhuǎn)為下放重物的情況下，負載是位能性的

8、。在電樞回路中物的情況下，負載是位能性的。在電樞回路中串入足夠大的電阻串入足夠大的電阻R，在剛串接的一瞬間，轉(zhuǎn)，在剛串接的一瞬間，轉(zhuǎn)速不能突變，工作點以速不能突變，工作點以A點突變到對應的人為點突變到對應的人為機械特性機械特性B點上，這時由于電磁轉(zhuǎn)矩點上，這時由于電磁轉(zhuǎn)矩TTL，電動機的轉(zhuǎn)速將不斷下降，當下降到電動機的轉(zhuǎn)速將不斷下降，當下降到C點，點，n=0，電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩TTL，電動機在轉(zhuǎn)矩作用下倒拉著，電動機在轉(zhuǎn)矩作用下倒拉著電機開始向相反方向旋轉(zhuǎn)電機開始向相反方向旋轉(zhuǎn) 電樞電流為電樞電流為 RREURREUIaaaaa)(4.3.5 回饋制動回饋制動 他勵直流電動機在電動狀態(tài)下提升重物

9、時，如他勵直流電動機在電動狀態(tài)下提升重物時，如果反接電樞，就有可能過渡到機械特性的第四象限果反接電樞，就有可能過渡到機械特性的第四象限運行，此時電動機便在回饋制動狀態(tài)下勻速下放重運行，此時電動機便在回饋制動狀態(tài)下勻速下放重物。他勵直流電動機在回饋制動時，轉(zhuǎn)速方向應與物。他勵直流電動機在回饋制動時，轉(zhuǎn)速方向應與理想空載轉(zhuǎn)速方向一致，理想空載轉(zhuǎn)速方向一致， 與的方向與電動狀態(tài)時與的方向與電動狀態(tài)時一樣，但電機轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速，即電樞電勢一樣，但電機轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速，即電樞電勢高于外加電壓，電樞電流是電樞電勢克服了外加電高于外加電壓，電樞電流是電樞電勢克服了外加電壓產(chǎn)生的。壓產(chǎn)生的。 此時，與電動狀態(tài)相比，電樞電流已經(jīng)反向，電磁此時，與電動狀態(tài)相比，電樞電流已經(jīng)反向，電磁轉(zhuǎn)矩也反向，由電動狀態(tài)時的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩變?yōu)橹苿愚D(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩也反向，由電動狀態(tài)時的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩變?yōu)橹苿愚D(zhuǎn)矩。因而，這時電機吸收機械能，輸出電能，具有發(fā)電并向因而，這時電機吸收機械能，輸出電能，