第3章--直流電動機(jī)的電力拖動

1、第三章第三章 本章主要教學(xué)內(nèi)容本章主要教學(xué)內(nèi)容1. 1. 電力拖動系統(tǒng)的運(yùn)動方程式電力拖動系統(tǒng)的運(yùn)動方程式2. 2. 負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性及電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性及電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件 3. 3. 他勵直流電動機(jī)的啟動他勵直流電動機(jī)的啟動 4. 4. 他勵直流電動機(jī)的調(diào)速他勵直流電動機(jī)的調(diào)速 5. 5. 他勵直流電動機(jī)的制動他勵直流電動機(jī)的制動 6. 6. 其他直流電動機(jī)的電力拖動其他直流電動機(jī)的電力拖動 第三章第三章3.1 3.1 電力拖動系統(tǒng)的運(yùn)動方程式電力拖動系統(tǒng)的運(yùn)動方程式電力拖動系統(tǒng)的構(gòu)成電力拖動系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖示意圖3.1.1 3.1.1 運(yùn)動方程式運(yùn)動方程式直線運(yùn)動

2、方程式直線運(yùn)動方程式dtdvmFFL第三章第三章dtdnGDTTL3752旋轉(zhuǎn)運(yùn)動方程式旋轉(zhuǎn)運(yùn)動方程式dtdJTTLgGDDgGmJ4)2(222602 n整理得電力拖動系統(tǒng)運(yùn)動方程式整理得電力拖動系統(tǒng)運(yùn)動方程式 的大小反映了系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)：的大小反映了系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)： ，系統(tǒng)處于加速運(yùn)動的過渡過程；，系統(tǒng)處于加速運(yùn)動的過渡過程； ，系統(tǒng)處于靜止或恒速運(yùn)動；，系統(tǒng)處于靜止或恒速運(yùn)動； ，系統(tǒng)處于減速運(yùn)動的過渡過程。，系統(tǒng)處于減速運(yùn)動的過渡過程。LTT 0, 0dtdnTTL0, 0dtdnTTL0, 0dtdnTTL第三章第三章在應(yīng)用電力拖動系統(tǒng)運(yùn)動方程式時，在應(yīng)用電力拖動系統(tǒng)運(yùn)動方程式時，要

3、注意要注意：(1)(1)轉(zhuǎn)矩不但有大小而且有方向。首先確定某一旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)矩不但有大小而且有方向。首先確定某一旋轉(zhuǎn)方向( (順時順時針或逆時針針或逆時針) )為正方向，則電磁轉(zhuǎn)矩的方向與所規(guī)定的正方為正方向，則電磁轉(zhuǎn)矩的方向與所規(guī)定的正方向相同時取正值，反之取負(fù)值。對于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，因定義為向相同時取正值，反之取負(fù)值。對于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，因定義為阻轉(zhuǎn)矩，則當(dāng)它的方向與所規(guī)定的正方向相同時取負(fù)值，阻轉(zhuǎn)矩，則當(dāng)它的方向與所規(guī)定的正方向相同時取負(fù)值，反之取正值。反之取正值。(2)(2)轉(zhuǎn)速也是有方向的。當(dāng)實(shí)際旋轉(zhuǎn)的方向與所規(guī)定的正方向轉(zhuǎn)速也是有方向的。當(dāng)實(shí)際旋轉(zhuǎn)的方向與所規(guī)定的正方向相同時取正值，反之取負(fù)值。相

4、同時取正值，反之取負(fù)值。(3)(3)當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時，電力拖動系統(tǒng)是處于加速狀態(tài)還是減速狀當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時，電力拖動系統(tǒng)是處于加速狀態(tài)還是減速狀態(tài)，要由轉(zhuǎn)速變化的方向來決定而不是由轉(zhuǎn)速的數(shù)值增加態(tài)，要由轉(zhuǎn)速變化的方向來決定而不是由轉(zhuǎn)速的數(shù)值增加或減小來決定。例如，當(dāng)轉(zhuǎn)速正向增加時，系統(tǒng)處于加速或減小來決定。例如，當(dāng)轉(zhuǎn)速正向增加時，系統(tǒng)處于加速狀態(tài)；而當(dāng)轉(zhuǎn)速反向增加時，盡管狀態(tài)；而當(dāng)轉(zhuǎn)速反向增加時，盡管n n可能增大了可能增大了( (實(shí)際旋轉(zhuǎn)實(shí)際旋轉(zhuǎn)方向與規(guī)定的正方向相反方向與規(guī)定的正方向相反) )，但系統(tǒng)仍是處于減速狀態(tài)。，但系統(tǒng)仍是處于減速狀態(tài)。 第三章第三章3.1.2 3.1.2 單軸與多軸系統(tǒng)單

5、軸與多軸系統(tǒng)單軸系統(tǒng)單軸系統(tǒng)多軸系統(tǒng)多軸系統(tǒng)第三章第三章3.2 3.2 負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性及電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性及電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件 指生產(chǎn)機(jī)械工作指生產(chǎn)機(jī)械工作機(jī)構(gòu)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩機(jī)構(gòu)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速 的關(guān)系。的關(guān)系。 FTn1. 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩特性右圖右圖為反抗性恒轉(zhuǎn)為反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性實(shí)際特性實(shí)際特性折算后的特性折算后的特性cT傳動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩傳動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩3.2.1 負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性第三章第三章右圖為右圖為位能性位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩特性 實(shí)際特性實(shí)際特性折算后特性折算后特性第三章第三章2

6、 恒功率負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性恒功率負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性常數(shù)55. 955. 9602KnTnTTPFFFF3 風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性2knTF恒功率負(fù)載恒功率負(fù)載風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載特性風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載特性實(shí)際的通風(fēng)機(jī)負(fù)載特性實(shí)際的通風(fēng)機(jī)負(fù)載特性第三章第三章例例3-13-1 已知某電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為已知某電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為 ，額定轉(zhuǎn)，額定轉(zhuǎn)速速 ，拖動系統(tǒng)的總飛輪矩，拖動系統(tǒng)的總飛輪矩 ，負(fù)載為額定恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。求負(fù)載為額定恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。求 若電動機(jī)的轉(zhuǎn)速由零起動到若電動機(jī)的轉(zhuǎn)速由零起動到 的加速時間為的加速時間為0.8s0.8s，加速過，加速過程中設(shè)電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩不變，則電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩為

7、多少？程中設(shè)電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩不變，則電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩為多少？ 若要求電動機(jī)轉(zhuǎn)速由若要求電動機(jī)轉(zhuǎn)速由 制動到停止的時間為制動到停止的時間為0.4s0.4s，制動減，制動減速過程中設(shè)電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不變，則電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩為多少？速過程中設(shè)電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不變，則電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩為多少？ mNTN 260min/1000rnN2272mNGD解解：設(shè)起動時電動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檗D(zhuǎn)速：設(shè)起動時電動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檗D(zhuǎn)速 的正方向，電動機(jī)輸?shù)恼较颍妱訖C(jī)輸出轉(zhuǎn)矩出轉(zhuǎn)矩 與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速 同向。而在加速和減速過程中電動機(jī)的同向。而在加速和減速過程中電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩都不變，則加速度輸出轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩都不變，則加速度(

8、(減速度減速度) )不變，故有不變，故有 NnNnnnT第三章第三章 加速過程中電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩加速過程中電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩)(6002608 . 001000375723752mNTdtdnGDTL 減速過程中電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩減速過程中電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 )(2202604 . 010000375723752mNTdtdnGDTL式中，轉(zhuǎn)矩式中，轉(zhuǎn)矩 為負(fù)值表示電動機(jī)實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)為負(fù)值表示電動機(jī)實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反速方向相反 T第三章第三章3.2.2 3.2.2 電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件1.系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的概念系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的概念 當(dāng)拖動系統(tǒng)受到干擾，使電動

9、機(jī)工作狀態(tài)發(fā)生變化或負(fù)當(dāng)拖動系統(tǒng)受到干擾，使電動機(jī)工作狀態(tài)發(fā)生變化或負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生波動時，系統(tǒng)若能進(jìn)入新的穩(wěn)態(tài)恒速運(yùn)行，且當(dāng)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生波動時，系統(tǒng)若能進(jìn)入新的穩(wěn)態(tài)恒速運(yùn)行，且當(dāng)干擾消失后，系統(tǒng)仍能回到原來的穩(wěn)態(tài)恒速運(yùn)行，則稱系統(tǒng)干擾消失后，系統(tǒng)仍能回到原來的穩(wěn)態(tài)恒速運(yùn)行，則稱系統(tǒng)是穩(wěn)定運(yùn)行的；若當(dāng)拖動系統(tǒng)受到干擾，系統(tǒng)不能進(jìn)入新的是穩(wěn)定運(yùn)行的；若當(dāng)拖動系統(tǒng)受到干擾，系統(tǒng)不能進(jìn)入新的穩(wěn)態(tài)恒速運(yùn)行，或者當(dāng)干擾消失后，不能回到原來的穩(wěn)態(tài)恒穩(wěn)態(tài)恒速運(yùn)行，或者當(dāng)干擾消失后，不能回到原來的穩(wěn)態(tài)恒速運(yùn)行，則稱系統(tǒng)是不穩(wěn)定運(yùn)行的。速運(yùn)行，則稱系統(tǒng)是不穩(wěn)定運(yùn)行的。 由定義可知，電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的由定義可知，電

10、力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件必要條件為為 LTT 第三章第三章2.系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的充要條件系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的充要條件A A點(diǎn)為穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)，點(diǎn)為穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)，B B點(diǎn)為不穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)點(diǎn)為不穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)第三章第三章拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行充要條件充要條件推導(dǎo)：推導(dǎo)： 設(shè)電力拖動系統(tǒng)在某穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)設(shè)電力拖動系統(tǒng)在某穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)H點(diǎn)運(yùn)行，轉(zhuǎn)速為點(diǎn)運(yùn)行，轉(zhuǎn)速為 ，電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為 ，生產(chǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)矩為，生產(chǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)矩為 ，系統(tǒng)的運(yùn)，系統(tǒng)的運(yùn)動方程式為動方程式為 HnHTLHT03752dtdnGDTTHLHH在干擾作用下，運(yùn)動方程式變?yōu)樵诟蓴_作用下，運(yùn)動方程式變?yōu)?(375)()(2nndtdG

11、DTTTTHLLHH兩式相減得兩式相減得)(3752ndtdGDTTL第三章第三章在各增量很小時，上式可改寫為在各增量很小時，上式可改寫為)(3752ndtdGDndndTndndTL變換一下得到變換一下得到nnddtGDdndTdndTL)(375/2考慮邊值條件：考慮邊值條件： 時，時， ，解方程得，解方程得 2375)(GDtdndTdndTcLenn0tcnn 系統(tǒng)離開穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)系統(tǒng)離開穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)H H的初始轉(zhuǎn)速的初始轉(zhuǎn)速 對穩(wěn)態(tài)點(diǎn)轉(zhuǎn)速對穩(wěn)態(tài)點(diǎn)轉(zhuǎn)速的增量，即的增量，即 cncnHnHccnnn第三章第三章從上式可知，當(dāng)指數(shù)的冪為從上式可知，當(dāng)指數(shù)的冪為負(fù)值負(fù)值時，轉(zhuǎn)速的增量時，轉(zhuǎn)速的增

12、量 隨時間的隨時間的增加呈指數(shù)規(guī)律增加呈指數(shù)規(guī)律衰減衰減；當(dāng)指數(shù)的冪為；當(dāng)指數(shù)的冪為正值正值，則轉(zhuǎn)速的增量，則轉(zhuǎn)速的增量 隨時間的增加呈指數(shù)規(guī)律隨時間的增加呈指數(shù)規(guī)律增加增加。 nn電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的充要條件充要條件為為處）在LLLTTdndTdndTTT(0第三章第三章3.33.3他勵直流電動機(jī)的啟動他勵直流電動機(jī)的啟動對直流電動機(jī)啟動的對直流電動機(jī)啟動的一般要求一般要求：(1)(1)啟動轉(zhuǎn)矩啟動轉(zhuǎn)矩 足夠大足夠大; (2); (2)啟動電流啟動電流 不能太大不能太大 ；(3)(3)啟動設(shè)備與控制裝置簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)、操作方便。啟動設(shè)備與控制裝置簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)、操

13、作方便。 stTstI啟動順序啟動順序：先給勵磁回路通入額定勵磁電流，在電機(jī)氣隙：先給勵磁回路通入額定勵磁電流，在電機(jī)氣隙中建立額定磁場，然后再給電樞回路通電。若直接啟動，中建立額定磁場，然后再給電樞回路通電。若直接啟動，則則aRaaastRUREUI由于由于 很小，直接啟動時，啟動電流會很大，可達(dá)額定電流很小，直接啟動時，啟動電流會很大，可達(dá)額定電流的的1020倍倍 ，有危害，有危害，故除了微型直流電動機(jī)和航空直流故除了微型直流電動機(jī)和航空直流電動機(jī)由于電動機(jī)由于Ra較大可以直接啟動外，一般直流電動機(jī)都較大可以直接啟動外，一般直流電動機(jī)都不允不允許直接啟動許直接啟動。第三章第三章啟動方法啟動

14、方法: (1) : (1) 降壓啟動；降壓啟動；(2) (2) 電樞回路串電阻啟動。電樞回路串電阻啟動。3.3.1 3.3.1 降壓啟動降壓啟動aNstaLRIURI2以保證有足夠大的啟以保證有足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩及啟動電流不動轉(zhuǎn)矩及啟動電流不太大，即太大，即NstII2降壓啟動機(jī)械特性降壓啟動機(jī)械特性特點(diǎn)特點(diǎn)：啟動平穩(wěn)，能量損耗少：啟動平穩(wěn)，能量損耗少實(shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)方法: (1)(1)采用采用發(fā)電機(jī)電動機(jī)組；發(fā)電機(jī)電動機(jī)組；(2)(2)采用整流裝置。采用整流裝置。第三章第三章3.3.2 3.3.2 電樞回路串電阻啟動電樞回路串電阻啟動 電動機(jī)電樞回路串啟動電阻時，啟動電流為：電動機(jī)電樞回路串啟動電

15、阻時，啟動電流為：staNstRRUI1.分級啟動過程分級啟動過程分級啟動：保證整個啟動過程中都能限制啟動電流，且分級啟動：保證整個啟動過程中都能限制啟動電流，且使使 。LTT 在啟動過程中，逐段切除啟動電阻，啟動完成后，電在啟動過程中，逐段切除啟動電阻，啟動完成后，電阻全部切除阻全部切除 。第三章第三章他勵直流電動機(jī)三級啟動他勵直流電動機(jī)三級啟動接線圖及機(jī)械特性接線圖及機(jī)械特性優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：操作簡單、可靠；：操作簡單、可靠；缺點(diǎn)缺點(diǎn)：啟動電阻要消耗大量電能，效率較低：啟動電阻要消耗大量電能，效率較低 。第三章第三章2.分級啟動電阻的計(jì)算分級啟動電阻的計(jì)算要點(diǎn)要點(diǎn)：取好：取好 和和 ，計(jì)算出起動電

16、流比，計(jì)算出起動電流比通常?。和ǔＨ。?， 或或1T2T各級各級總電阻總電阻計(jì)算公式為計(jì)算公式為 ammmammmaaRRRRRRRRRRR11212121) 1(11)()2(221) 1(1212211) 1() 1()() 1(mstammmmstmstammmmststastaastRRRRRRRRRRRRRRRRRRR各各分段電阻分段電阻計(jì)算公式為計(jì)算公式為NTT21NTT)2 . 11 . 1 (2LTT)5 . 12 . 1 (2第三章第三章mamRR /計(jì)算時的計(jì)算時的具體方法具體方法如下如下：(1)(1)啟動級數(shù)啟動級數(shù)m m未定未定: : 首先選擇首先選擇 ( (或或 )

17、)，初定，初定 ( (或或 ) )，由由 計(jì)算計(jì)算 ，由，由 初定啟動電流比初定啟動電流比 ，根據(jù)，根據(jù) 求出啟動級數(shù)求出啟動級數(shù)m m，并將其修正為相近的整數(shù)。，并將其修正為相近的整數(shù)。再根據(jù)再根據(jù)m m值和值和 計(jì)算出新的計(jì)算出新的 值，然后即可利用前面的值，然后即可利用前面的公式計(jì)算出各級電阻。公式計(jì)算出各級電阻。(2)(2)啟動級數(shù)啟動級數(shù)m m已定已定：選擇：選擇 ( (或或 ) )，由，由 計(jì)算計(jì)算 ，由，由 求出求出 ，然后即可利用前面的公式計(jì)算出各級電阻。，然后即可利用前面的公式計(jì)算出各級電阻。 在計(jì)算得出在計(jì)算得出 值后，可由值后，可由 校驗(yàn)切換電流校驗(yàn)切換電流 ，如果，如果

18、過小應(yīng)適當(dāng)增大起動級數(shù)，反之則應(yīng)適當(dāng)減少起動級數(shù)。過小應(yīng)適當(dāng)增大起動級數(shù)，反之則應(yīng)適當(dāng)減少起動級數(shù)。1T1I2T2I1/ IURmmR21/ IIlg/ )/lg(amRRm mamRR /21/ II2I1I1/ IURmmR1T第三章第三章例例3-23-2 一臺他勵直流電動機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：一臺他勵直流電動機(jī)的額定數(shù)據(jù)為： ， , ,現(xiàn)拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載現(xiàn)拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 , ,求：求：采用電樞串電阻啟動，問需要串入多大的啟動電阻？采用電樞串電阻啟動，問需要串入多大的啟動電阻？采用電樞串三級電阻啟動，問各分段電阻為多少？采用電樞串三級電阻啟動，問各分段電阻為多少？NLTT8 . 0KWPRNa5

19、. 7,48. 0min/1500,40,220rnAIVUNNN解解： 啟動電流啟動電流80402248. 0220NststaNstIRRRUI)(27. 248. 080220stR第三章第三章 取取 )(8040221AIIN3m，由，由 得得)(75. 28022013IURN79. 148. 075. 2333aRR)(7 .4479. 18012AII)(32408 . 08 . 0AIINL)(4 .38322 . 12 . 1)(7 .442AIAIL)(215. 148. 0) 179. 1 (79. 1) 1()(879. 048. 0) 179. 1 (79. 1) 1

20、()(379. 048. 0) 179. 1 () 1(22321astastastRRRRRR各級啟動電阻為各級啟動電阻為：第三章第三章3.4 3.4 他勵直流電動機(jī)的調(diào)速他勵直流電動機(jī)的調(diào)速調(diào)速的調(diào)速的原因原因：使生產(chǎn)機(jī)械以最合理的速度進(jìn)行工作，從而提：使生產(chǎn)機(jī)械以最合理的速度進(jìn)行工作，從而提 高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 調(diào)速的調(diào)速的實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)：機(jī)械方法、電氣方法和機(jī)械電氣方法：機(jī)械方法、電氣方法和機(jī)械電氣方法 。本節(jié)只討論電氣調(diào)速方法。本節(jié)只討論電氣調(diào)速方法。3.4.1 3.4.1 調(diào)速方法調(diào)速方法TCCRRCUnTecae2調(diào)速方法有三種：調(diào)速方法有三種：(1)(1

21、)改變端電壓；改變端電壓；(2)(2)改變電樞回路所串改變電樞回路所串電阻；電阻；(3)(3)改變勵磁磁通。改變勵磁磁通。 第三章第三章1.1.降低端電壓調(diào)速降低端電壓調(diào)速TCCRCUnNTeaNe2降壓調(diào)速的機(jī)械特性降壓調(diào)速的機(jī)械特性特點(diǎn)特點(diǎn)：(1)(1)對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，電動機(jī)對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，電動機(jī)運(yùn)行在不同轉(zhuǎn)速上時，運(yùn)行在不同轉(zhuǎn)速上時，電樞電流電樞電流 不變；不變；(2)(2)調(diào)速的穩(wěn)定性較好；調(diào)速的穩(wěn)定性較好；(3)(3)可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速；可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速；(4)(4)只能是基速向下調(diào)。只能是基速向下調(diào)。 aI第三章第三章2.2.電樞回路串電阻調(diào)速電樞回路串電阻調(diào)速TCCRRCUnNTecaNe

22、N2串電阻調(diào)速機(jī)械特性串電阻調(diào)速機(jī)械特性特點(diǎn)：特點(diǎn)：(1)對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，電動機(jī)對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，電動機(jī)運(yùn)行在不同轉(zhuǎn)速上時，運(yùn)行在不同轉(zhuǎn)速上時，電樞電流電樞電流 不變；不變；(2)調(diào)速的穩(wěn)定性較差；調(diào)速的穩(wěn)定性較差；(3)調(diào)速過程能量損耗大；調(diào)速過程能量損耗大；(4)只能實(shí)現(xiàn)有級調(diào)速；只能實(shí)現(xiàn)有級調(diào)速；(5)只能是基速向下調(diào)。只能是基速向下調(diào)。aI第三章第三章3.3.弱磁調(diào)速弱磁調(diào)速TCCRCUnTeaeN2特點(diǎn)特點(diǎn)：(1)對恒功率負(fù)載，電動機(jī)對恒功率負(fù)載，電動機(jī)運(yùn)行在不同轉(zhuǎn)速上時，電樞運(yùn)行在不同轉(zhuǎn)速上時，電樞電流電流 不變；不變；(2)勵磁電路電阻容量小，勵磁電路電阻容量小，連續(xù)調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)

23、速；連續(xù)調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速；(3)只能實(shí)現(xiàn)基速向上調(diào)。只能實(shí)現(xiàn)基速向上調(diào)。aI弱磁調(diào)速機(jī)械特性弱磁調(diào)速機(jī)械特性實(shí)際中實(shí)際中，直流電動機(jī)的調(diào)速常采用降低端電壓向下調(diào)速與減弱，直流電動機(jī)的調(diào)速常采用降低端電壓向下調(diào)速與減弱磁通向上調(diào)速相結(jié)合的調(diào)速方法，調(diào)速范圍寬磁通向上調(diào)速相結(jié)合的調(diào)速方法，調(diào)速范圍寬。 第三章第三章例例3-33-3 一臺他勵直流電動機(jī)，額定數(shù)據(jù)為：一臺他勵直流電動機(jī)，額定數(shù)據(jù)為： ， 。現(xiàn)拖動額定負(fù)載運(yùn)?，F(xiàn)拖動額定負(fù)載運(yùn)行，求行，求(1)(1)采用電樞串電阻調(diào)速，使電動機(jī)轉(zhuǎn)速降為采用電樞串電阻調(diào)速，使電動機(jī)轉(zhuǎn)速降為1000r/min1000r/min，串入，串入的電阻應(yīng)為多大？

24、的電阻應(yīng)為多大？(2)(2)采用降低端電壓調(diào)速，使電動機(jī)轉(zhuǎn)速降為采用降低端電壓調(diào)速，使電動機(jī)轉(zhuǎn)速降為1000r/min1000r/min，電源，電源電壓應(yīng)降為多少？電壓應(yīng)降為多少？(3)(3)上述兩種調(diào)速情況下，電動機(jī)輸入功率和輸出功率各為多上述兩種調(diào)速情況下，電動機(jī)輸入功率和輸出功率各為多少少( (輸入功率不計(jì)勵磁回路的功率輸入功率不計(jì)勵磁回路的功率) )？VUKWPNN220,13min/1500,225. 0,5 .68rnRAINaN解解：(1) 電樞串電阻值的計(jì)算電樞串電阻值的計(jì)算1364. 01500225. 05 .68220NaNNNenRIUC第三章第三章10001364.

25、05 .68)225. 0(220)(2cNeacaNNTecaNeNRCIRRUTCCRRCUn)(995. 0cR(2) (2) 降低端電壓數(shù)值的計(jì)算降低端電壓數(shù)值的計(jì)算10001364. 05 .68225. 02UCIRUTCCRCUnNeaaNTeaNe)(8 .151VU (3) (3) 電動機(jī)降速后輸入功率和輸出功率的計(jì)算電動機(jī)降速后輸入功率和輸出功率的計(jì)算)(77.82150013955095502mNnPTNN第三章第三章)(66. 8100060277.82602222KWnTTP電樞串電阻降速時的輸入功率為電樞串電阻降速時的輸入功率為)(07.155 .682201KWI

26、UPNN降低端電壓降速時的輸入功率為降低端電壓降速時的輸入功率為)(398.105 .688 .15111KWIUPN第三章第三章例例3-43-4 例題例題3-33-3中的他勵直流電動機(jī)，忽略空載轉(zhuǎn)矩，采用弱中的他勵直流電動機(jī)，忽略空載轉(zhuǎn)矩，采用弱磁升速。磁升速。若要求負(fù)載轉(zhuǎn)矩若要求負(fù)載轉(zhuǎn)矩 ，轉(zhuǎn)速升到，轉(zhuǎn)速升到 ，此時磁通應(yīng)降為額定值的多少倍？此時磁通應(yīng)降為額定值的多少倍？NLTT6 . 0min/2000rn VUfN220110fR若已知電動機(jī)的磁化曲線如圖所示，若已知電動機(jī)的磁化曲線如圖所示，且勵磁繞組額定電壓且勵磁繞組額定電壓 ，勵磁，勵磁繞組電阻繞組電阻 ，在的情況下，在的情況下，

27、勵磁回路應(yīng)串入多大電阻？勵磁回路應(yīng)串入多大電阻？要不使電樞電流超過額定電流，在按要不使電樞電流超過額定電流，在按題要求減弱磁通后不變的情況下，該題要求減弱磁通后不變的情況下，該電動機(jī)所能輸出的最大轉(zhuǎn)矩為多少？電動機(jī)所能輸出的最大轉(zhuǎn)矩為多少？電機(jī)磁化特性曲線電機(jī)磁化特性曲線第三章第三章解解： ，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速 時磁通的計(jì)算時磁通的計(jì)算NLTT6 . 0min/2000rn )(23.895 .681364. 055. 955. 9mNICTNNeN200023.896 . 0)(55. 9225. 022022eeTeaeNCCTCCRCUn1039. 0eC解得解得 或或0061. 0eC（舍去）

28、（舍去）762. 01364. 01039. 0NeeNCC磁通減少到額定磁通的倍數(shù)為磁通減少到額定磁通的倍數(shù)為第三章第三章 在情況下，勵磁回路串入電阻值的計(jì)算在情況下，勵磁回路串入電阻值的計(jì)算從圖中磁化曲線查到從圖中磁化曲線查到 時，勵磁電流為時，勵磁電流為 N762. 0AIf2 . 1)(33.731102 . 1220fffRIUR 在磁通減少的情況下，不使在磁通減少的情況下，不使 超過超過 ，電動機(jī)可能，電動機(jī)可能輸出的最大轉(zhuǎn)矩為輸出的最大轉(zhuǎn)矩為aINI)(97.675 .681039. 055. 955. 92mNICTNe勵磁回路所串電阻為勵磁回路所串電阻為第三章第三章3.4.2

29、 3.4.2 調(diào)速性能指標(biāo)調(diào)速性能指標(biāo)1.調(diào)速范圍：指電動機(jī)在額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下調(diào)速時，最高轉(zhuǎn)調(diào)速范圍：指電動機(jī)在額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下調(diào)速時，最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比速與最低轉(zhuǎn)速之比 。minmax/nnD 2.靜差率：指電動機(jī)在一條機(jī)械特性上運(yùn)行時，由理想空靜差率：指電動機(jī)在一條機(jī)械特性上運(yùn)行時，由理想空載到額定負(fù)載時轉(zhuǎn)速的變化率載到額定負(fù)載時轉(zhuǎn)速的變化率 。%100%100000nnnnn上式中上式中 為低速靜差率。一般調(diào)速范圍為低速靜差率。一般調(diào)速范圍D越大越好，越大越好，靜差靜差率率 越小越好。越小越好。 調(diào)速范圍與靜差率之間的調(diào)速范圍與靜差率之間的關(guān)系關(guān)系)1 ()1 ()1 (maxmax00

30、max0maxminmaxNNNNnnnnnnnnnnnnnD第三章第三章機(jī)械特性與調(diào)速指標(biāo)的關(guān)系機(jī)械特性與調(diào)速指標(biāo)的關(guān)系 調(diào)速范圍與靜調(diào)速范圍與靜差率的差率的分析分析第三章第三章3.調(diào)速的平滑性調(diào)速的平滑性1iinn4.調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性 取決于調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)備初投資、調(diào)速時電能的損耗及運(yùn)行取決于調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)備初投資、調(diào)速時電能的損耗及運(yùn)行時的維修費(fèi)用等。時的維修費(fèi)用等。 選擇選擇調(diào)速方法時，應(yīng)在滿足調(diào)速范圍調(diào)速方法時，應(yīng)在滿足調(diào)速范圍D D、靜差率及調(diào)速平、靜差率及調(diào)速平滑性要求的基礎(chǔ)上，力求設(shè)備投資少，電能損耗小，維護(hù)簡單滑性要求的基礎(chǔ)上，力求設(shè)備投資少，電能損耗小，維護(hù)簡單方便。方

31、便。第三章第三章例例3-53-5 某他勵直流電動機(jī)有關(guān)數(shù)據(jù)為：某他勵直流電動機(jī)有關(guān)數(shù)據(jù)為： , , , , , , , 。求：。求：靜差率靜差率 ，電樞串電阻調(diào)速時的調(diào)速范圍；，電樞串電阻調(diào)速時的調(diào)速范圍；靜差率靜差率 ，降低電源電壓調(diào)速時的調(diào)速范圍；，降低電源電壓調(diào)速時的調(diào)速范圍；生產(chǎn)機(jī)械要求調(diào)速范圍生產(chǎn)機(jī)械要求調(diào)速范圍 且低速靜差率且低速靜差率 ，應(yīng)采用什么調(diào)速方法。應(yīng)采用什么調(diào)速方法。 KWPN22VUN220AIN1151 . 0aRmin/1500rnN%30%103D%20解解：靜差率：靜差率 ，電樞串電阻調(diào)速時的調(diào)速范圍的計(jì)算，電樞串電阻調(diào)速時的調(diào)速范圍的計(jì)算 %30139. 0

32、15001 . 0115220NaNNNenRIUCmin)/(73.1582139. 02200rCUnNeN第三章第三章0min0nnn min)/(91.110773.1582%)301 (00minrnnn35. 191.11071500minnnDN靜差率靜差率 ，降壓調(diào)速時的調(diào)速范圍的計(jì)算，降壓調(diào)速時的調(diào)速范圍的計(jì)算%10min)/(73.82150073.15820rnnnNN最低轉(zhuǎn)速對應(yīng)機(jī)械特性的理想空載轉(zhuǎn)速最低轉(zhuǎn)速對應(yīng)機(jī)械特性的理想空載轉(zhuǎn)速min)/( 3 .8271 . 073.820rnnN第三章第三章min)/(57.74473.823 .8270minrnnnN01.

33、 27440571500minmaxnnD要求要求 ， ，時調(diào)速方法的選擇計(jì)算，時調(diào)速方法的選擇計(jì)算3D%20min)/(1500maxrnnNmin)/(50031500maxminrDnn采用串電阻調(diào)速，則低速靜差率為采用串電阻調(diào)速，則低速靜差率為%20%4 .6873.158250073.15820min0nnn不滿足不滿足要求要求第三章第三章采用降壓調(diào)速，則低速特性的理想空載轉(zhuǎn)速為采用降壓調(diào)速，則低速特性的理想空載轉(zhuǎn)速為min)/(73.582)150073.1582(500min0rnnnN%20%2 .1473.58250073.5820min0nnn滿足要求，故應(yīng)采用降壓調(diào)速的方

34、法滿足要求，故應(yīng)采用降壓調(diào)速的方法。低速靜差率為低速靜差率為第三章第三章3.4.3 3.4.3 調(diào)速方式與負(fù)載性質(zhì)的配合調(diào)速方式與負(fù)載性質(zhì)的配合 1.調(diào)速方式調(diào)速方式 如何既能使電動機(jī)安全可靠地運(yùn)行，電樞電流不超過額如何既能使電動機(jī)安全可靠地運(yùn)行，電樞電流不超過額定電流，又能使電動機(jī)得到充分利用？定電流，又能使電動機(jī)得到充分利用？ (1) 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式 指在某種調(diào)速方法中保持指在某種調(diào)速方法中保持 不變不變，如果電動機(jī)電，如果電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩磁轉(zhuǎn)矩 恒定不變恒定不變，則稱這種調(diào)速方式為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。，則稱這種調(diào)速方式為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。 典型例子：他勵直流電動機(jī)的典型例子：他勵直

35、流電動機(jī)的降壓調(diào)速降壓調(diào)速和電樞回路和電樞回路串電串電阻調(diào)速阻調(diào)速 。 特點(diǎn)特點(diǎn)：電動機(jī)容許輸出的功率與轉(zhuǎn)速成正比，即：電動機(jī)容許輸出的功率與轉(zhuǎn)速成正比，即 nP NaIIT第三章第三章(2) 恒功率調(diào)速方式恒功率調(diào)速方式 指在某種調(diào)速方法中保持指在某種調(diào)速方法中保持 不變不變，如果電動機(jī)電磁功率，如果電動機(jī)電磁功率 恒定恒定不變不變，則稱這種調(diào)速方式為恒功率調(diào)，則稱這種調(diào)速方式為恒功率調(diào)速方式。速方式。 典型例子：他勵直流電動機(jī)的典型例子：他勵直流電動機(jī)的弱弱磁調(diào)速磁調(diào)速。 特點(diǎn)特點(diǎn)：電動機(jī)容許輸出的轉(zhuǎn)矩與電動機(jī)容許輸出的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速近似成反比，即轉(zhuǎn)速近似成反比，即 NaIIMPnT1他勵電動

36、機(jī)調(diào)速時容許輸他勵電動機(jī)調(diào)速時容許輸出的轉(zhuǎn)矩與功率出的轉(zhuǎn)矩與功率 右圖左邊為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速區(qū)，右邊右圖左邊為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速區(qū)，右邊為恒功率調(diào)速區(qū)為恒功率調(diào)速區(qū)第三章第三章 2.調(diào)速方式與負(fù)載性質(zhì)的匹配調(diào)速方式與負(fù)載性質(zhì)的匹配 電動機(jī)采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式時，如果拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)電動機(jī)采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式時，如果拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行，并且使電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等，則不論運(yùn)行在行，并且使電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等，則不論運(yùn)行在什么轉(zhuǎn)速下，電動機(jī)的電樞電流什么轉(zhuǎn)速下，電動機(jī)的電樞電流始終等于始終等于 ，電動機(jī)得到，電動機(jī)得到了充分利用，即恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式與恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載性質(zhì)匹配。了充分利用，即恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式與恒轉(zhuǎn)

37、矩負(fù)載性質(zhì)匹配。 電動機(jī)采用恒功率調(diào)速方式時，如果拖動恒功率負(fù)載運(yùn)電動機(jī)采用恒功率調(diào)速方式時，如果拖動恒功率負(fù)載運(yùn)行，并且使電動機(jī)電磁功率行，并且使電動機(jī)電磁功率 不變，則不論運(yùn)行在不變，則不論運(yùn)行在什么轉(zhuǎn)速下，電動機(jī)的電樞電流什么轉(zhuǎn)速下，電動機(jī)的電樞電流始終等于始終等于 ，電動機(jī)得到，電動機(jī)得到了充分利用，即恒功率調(diào)速方式與恒功率負(fù)載性質(zhì)匹配。了充分利用，即恒功率調(diào)速方式與恒功率負(fù)載性質(zhì)匹配。結(jié)論結(jié)論：恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式與恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載性質(zhì)匹配；：恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式與恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載性質(zhì)匹配； 恒功率調(diào)速方式與恒功率負(fù)載性質(zhì)匹配。恒功率調(diào)速方式與恒功率負(fù)載性質(zhì)匹配。NINNMTPNI第三章第三章(1) 恒轉(zhuǎn)矩

38、調(diào)速方式與恒功率負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式與恒功率負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式與恒恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式與恒功率負(fù)載的配合功率負(fù)載的配合 常數(shù)95509550minmaxnTnTPbaL若采用降壓調(diào)速，則應(yīng)選擇若采用降壓調(diào)速，則應(yīng)選擇bNTTmaxnnN電動機(jī)的額定功率電動機(jī)的額定功率DPnnnTnTnTPLbbNNNminmaxminmax955095509550結(jié)論結(jié)論：恒功率負(fù)載若與恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方：恒功率負(fù)載若與恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式配合，則電動機(jī)的額定功率為所拖式配合，則電動機(jī)的額定功率為所拖動負(fù)載功率的動負(fù)載功率的D D倍倍。 第三章第三章(2) 恒功率調(diào)速方式與恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒功率調(diào)速方式與恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載常數(shù)LT若采用若磁調(diào)

39、速，則應(yīng)選擇若采用若磁調(diào)速，則應(yīng)選擇maxnnN)(maxnnTTLN當(dāng)電動機(jī)的功率為電動機(jī)的功率為9550maxnTPLN結(jié)論結(jié)論：當(dāng)：當(dāng) 時，電動機(jī)時，電動機(jī)容許輸出的轉(zhuǎn)矩及功率均比負(fù)載容許輸出的轉(zhuǎn)矩及功率均比負(fù)載實(shí)際需要的大。實(shí)際需要的大。 maxnn 恒功率調(diào)速方式與恒轉(zhuǎn)恒功率調(diào)速方式與恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的配合矩負(fù)載的配合第三章第三章 對于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載，既非恒轉(zhuǎn)矩類型，也非恒功率類對于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載，既非恒轉(zhuǎn)矩類型，也非恒功率類型，采用型，采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式浪費(fèi)要小一點(diǎn)。方式浪費(fèi)要小一點(diǎn)。兩點(diǎn)結(jié)論兩點(diǎn)結(jié)論： 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式與恒功率調(diào)速方式只是用來表征電動機(jī)采恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式與恒功率調(diào)

40、速方式只是用來表征電動機(jī)采用某種調(diào)速方法時的用某種調(diào)速方法時的負(fù)載能力負(fù)載能力，并不是指電動機(jī)拖動的，并不是指電動機(jī)拖動的實(shí)際實(shí)際負(fù)載負(fù)載。 電動機(jī)的調(diào)速方式與其拖動的實(shí)際負(fù)載匹配時，電動機(jī)才電動機(jī)的調(diào)速方式與其拖動的實(shí)際負(fù)載匹配時，電動機(jī)才可以得到充分利用。從可以得到充分利用。從理論理論上講，匹配時，可以讓電動機(jī)的上講，匹配時，可以讓電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩或額定功率與負(fù)載實(shí)際轉(zhuǎn)矩或功率相等；但額定轉(zhuǎn)矩或額定功率與負(fù)載實(shí)際轉(zhuǎn)矩或功率相等；但實(shí)際實(shí)際上，上，由于電動機(jī)容量分為若干等級，有時電樞電流只能由于電動機(jī)容量分為若干等級，有時電樞電流只能盡量接近盡量接近額定電流而不能相等。額定電流而不能相等。

41、第三章第三章例例3-63-6 某生產(chǎn)機(jī)械采用他勵直流電動機(jī)作原動機(jī)，采用弱磁調(diào)某生產(chǎn)機(jī)械采用他勵直流電動機(jī)作原動機(jī)，采用弱磁調(diào)速方法進(jìn)行調(diào)速。電動機(jī)的有關(guān)參數(shù)為：速方法進(jìn)行調(diào)速。電動機(jī)的有關(guān)參數(shù)為： 。求。求若電動機(jī)拖動額定恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，當(dāng)弱磁至若電動機(jī)拖動額定恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，當(dāng)弱磁至 時，電時，電動機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速和電樞電流為多少？能否長期運(yùn)行？為什么？動機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速和電樞電流為多少？能否長期運(yùn)行？為什么？若電動機(jī)拖動額定恒功率負(fù)載，當(dāng)弱磁至若電動機(jī)拖動額定恒功率負(fù)載，當(dāng)弱磁至 時，電時，電動機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速和電樞電流為多少？能否長期運(yùn)行？為什么？動機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速和電樞電流為多少？能否長期運(yùn)行？為什么？VU

42、KWPNN220,5 .18min/500min,/1500,18. 0,103maxrnrnRAINaN3/N3/N解解： 拖動額定恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，拖動額定恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載， 時時 和和 的計(jì)算的計(jì)算3/NnaI)min/(403. 050018. 01032201rVnRIUCNaNNNe第三章第三章aTNNTNLICICTT)(309103333/AIIIINNNNNNamin)/(12253/403. 018. 0309220rCRIUneaaN可知，電樞電流遠(yuǎn)大于額定電流可知，電樞電流遠(yuǎn)大于額定電流, , 會造成電動機(jī)不能換向會造成電動機(jī)不能換向及繞組過熱燒壞的結(jié)果，故不能長期運(yùn)行。及繞組過熱

43、燒壞的結(jié)果，故不能長期運(yùn)行。 拖動額定恒功率負(fù)載，拖動額定恒功率負(fù)載， 時時 和和 的計(jì)算的計(jì)算 恒功率負(fù)載采用弱磁調(diào)速時，恒功率負(fù)載采用弱磁調(diào)速時， 不變。又不變。又3/NnaINaII第三章第三章min)/(150050033rnnnNNN)(103 AIINa可知，由于電樞電流等于額定電流可知，由于電樞電流等于額定電流, ,電動機(jī)換向不受影響，電動機(jī)換向不受影響，電動機(jī)的溫升等均在允許范圍內(nèi)，故能夠長期運(yùn)行。電動機(jī)的溫升等均在允許范圍內(nèi)，故能夠長期運(yùn)行。 nCnCEeNNeaaaaRIUE對于對于具體的負(fù)載具體的負(fù)載，可選擇合適的調(diào)速方法使電動機(jī)電樞，可選擇合適的調(diào)速方法使電動機(jī)電樞電流

44、電流 等于或接近等于或接近 ，達(dá)到匹配。，達(dá)到匹配。 aINI第三章第三章3.5 3.5 他勵直流電動機(jī)的制動他勵直流電動機(jī)的制動3.5.1 3.5.1 電動運(yùn)行與制動運(yùn)行電動運(yùn)行與制動運(yùn)行 電動運(yùn)行時，電動機(jī)的電電動運(yùn)行時，電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相同相同，為拖，為拖動轉(zhuǎn)矩，電動機(jī)從電源動轉(zhuǎn)矩，電動機(jī)從電源吸收吸收電電功率，向負(fù)載功率，向負(fù)載傳遞傳遞機(jī)械功率。機(jī)械功率。特征特征： ， ，0T0n0T0n他勵直流電動機(jī)的他勵直流電動機(jī)的電動運(yùn)行狀態(tài)電動運(yùn)行狀態(tài) 第三章第三章制動運(yùn)行的制動運(yùn)行的目的目的：使電力拖動系統(tǒng)減速或停車，或使位能性：使電力拖動系統(tǒng)減速或停車，或使位能性

45、負(fù)載獲得穩(wěn)定的下放速度。負(fù)載獲得穩(wěn)定的下放速度。 制動制動方式方式：機(jī)械制動，電氣制動。：機(jī)械制動，電氣制動。電氣制動的電氣制動的特征特征：電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速 反向而成反向而成為制動轉(zhuǎn)矩，即為制動轉(zhuǎn)矩，即 ， 或或 ， 電動機(jī)在電動機(jī)在制動運(yùn)行制動運(yùn)行時，時，既既可使電力拖動系統(tǒng)減速或停車，可使電力拖動系統(tǒng)減速或停車，又又可使位能性負(fù)載獲得穩(wěn)定的下放速度?？墒刮荒苄载?fù)載獲得穩(wěn)定的下放速度。 電氣制動的電氣制動的方法方法： (1)能耗制動；能耗制動；(2)反接制動；反接制動；(3)回饋制動?；仞佒苿?。 Tn0T0n0T0n第三章第三章3.5.2 3.5.2 能耗制動能

46、耗制動能耗制動根據(jù)所拖動負(fù)載性質(zhì)的不同分為兩種：能耗制動根據(jù)所拖動負(fù)載性質(zhì)的不同分為兩種：(1)(1)能耗制動能耗制動過程，；過程，；(2)(2)能耗制動運(yùn)行。能耗制動運(yùn)行。下圖下圖為能耗制動原理圖。為能耗制動原理圖。能耗制動原理圖能耗制動原理圖能耗制動的機(jī)械特性方程能耗制動的機(jī)械特性方程TCCRRnTea2第三章第三章1. 1. 能耗制動過程分析能耗制動過程分析2. 2. 能耗制動運(yùn)行分析能耗制動運(yùn)行分析能耗制動過程能耗制動過程能耗制動運(yùn)行能耗制動運(yùn)行第三章第三章3. 能耗制動的功率關(guān)系能耗制動的功率關(guān)系000021PPnTPUM反向與能耗制動負(fù)載向電動機(jī)輸入了機(jī)負(fù)載向電動機(jī)輸入了機(jī)械功率械

47、功率 機(jī)械功率來源機(jī)械功率來源：能耗制動過程中，機(jī)械功率來源于系統(tǒng)：能耗制動過程中，機(jī)械功率來源于系統(tǒng)轉(zhuǎn)速從高到低制動時所釋放出來的轉(zhuǎn)速從高到低制動時所釋放出來的動能動能；在能耗制動運(yùn)；在能耗制動運(yùn)行中，機(jī)械功率來源于位能性負(fù)載減少的行中，機(jī)械功率來源于位能性負(fù)載減少的位能位能。機(jī)械功率去處機(jī)械功率去處：扣除空載損耗，其余的通過電磁作用轉(zhuǎn)：扣除空載損耗，其余的通過電磁作用轉(zhuǎn)變成電功率，消耗在電樞回路總電阻上變成電功率，消耗在電樞回路總電阻上。 第三章第三章4. 能耗制動電阻的計(jì)算能耗制動電阻的計(jì)算能耗制動中，起始制動轉(zhuǎn)矩的大小與外串制動電阻的大能耗制動中，起始制動轉(zhuǎn)矩的大小與外串制動電阻的大小

48、有關(guān)小有關(guān) 。aaaRIERmaxminmaxaI能耗制動電阻能耗制動電阻最最小值小值 最大最大制動電流制動電流 能耗制動能耗制動開始瞬間開始瞬間的電樞感應(yīng)電動勢的電樞感應(yīng)電動勢 aE第三章第三章例例3-73-7 一臺他勵電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)為：一臺他勵電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)為： ， 。用這臺電動機(jī)拖動。用這臺電動機(jī)拖動提升機(jī)構(gòu)。試求：提升機(jī)構(gòu)。試求：電動機(jī)原先運(yùn)行在額定狀態(tài)，現(xiàn)進(jìn)行能耗制動，若容許最大電動機(jī)原先運(yùn)行在額定狀態(tài)，現(xiàn)進(jìn)行能耗制動，若容許最大制動電流不超過制動電流不超過 ，電樞電路中應(yīng)串接多大的電阻。，電樞電路中應(yīng)串接多大的電阻。電動機(jī)帶位能性負(fù)載電動機(jī)帶位能性負(fù)載 ，要求以，要求以 的穩(wěn)速

49、的穩(wěn)速下放重物，采用能耗制動，電樞電路中應(yīng)串接多大的電阻。下放重物，采用能耗制動，電樞電路中應(yīng)串接多大的電阻。NI2min/800r2/NLTTVUKWPNN220,22min/1500,174. 0,116rnRAINaN解解：電樞回路串接電阻的計(jì)算：電樞回路串接電阻的計(jì)算)min./(133. 01500174. 01162201rVnRIUCNaNNNe第三章第三章)(8 .199174. 0116220VRIUEaNNaN)(687. 0174. 011628 .1992aNaNRIER以穩(wěn)速下放重物時電樞回路串接電阻的計(jì)算以穩(wěn)速下放重物時電樞回路串接電阻的計(jì)算LNeaICRRn根據(jù)已

50、知條件有根據(jù)已知條件有2116133. 0174. 0800R)(656. 1R第三章第三章3.5.3 3.5.3 反接制動反接制動反接制動的實(shí)現(xiàn)方法有反接制動的實(shí)現(xiàn)方法有兩種兩種：(1) (1) 電樞電源反接的反接制動；電樞電源反接的反接制動；(2) (2) 轉(zhuǎn)速反向的反接制動。轉(zhuǎn)速反向的反接制動。 1 1電樞電源反接電樞電源反接的反接制動的反接制動 控制電路原理控制電路原理圖如圖如右圖右圖。機(jī)械特性方程式機(jī)械特性方程式eaeCRRCUn控制電路原理圖控制電路原理圖第三章第三章(1) (1) 反接制動過程分析反接制動過程分析A點(diǎn)：點(diǎn)：T0，n0B點(diǎn)：點(diǎn)：Ea0，Ia0，T0;C點(diǎn)：點(diǎn)：T0，

51、n=0，制動過，制動過程結(jié)束。程結(jié)束。第三章第三章(2) (2) 功率關(guān)系功率關(guān)系0000021PPnTPIUMa反向與反接制動電源向電動機(jī)輸入電電源向電動機(jī)輸入電功率，負(fù)載向電動機(jī)功率，負(fù)載向電動機(jī)輸入機(jī)械功率。輸入機(jī)械功率。機(jī)械功率的機(jī)械功率的來源來源：系統(tǒng)轉(zhuǎn)速從高到低制動時所釋放出來的動：系統(tǒng)轉(zhuǎn)速從高到低制動時所釋放出來的動能；能；扣除空載損耗扣除空載損耗 ，其余的通過電磁作用轉(zhuǎn)變成電功率。，其余的通過電磁作用轉(zhuǎn)變成電功率。 0p功率的功率的去處去處：從電源輸入的電功率和由機(jī)械功率轉(zhuǎn)變成的：從電源輸入的電功率和由機(jī)械功率轉(zhuǎn)變成的電功率，都消耗在電樞回路總電阻上。電功率，都消耗在電樞回路總

52、電阻上。 (3) (3) 制動電阻的計(jì)算制動電阻的計(jì)算aaaRIEURmaxmin 最小制動電阻值最小制動電阻值 最大制動電流值最大制動電流值minRmaxaI第三章第三章(4) (4) 反向電動運(yùn)行反向電動運(yùn)行C C點(diǎn)：點(diǎn)：T0T0，n0；B點(diǎn)：點(diǎn)：T0，n0， 但但 ， 電動機(jī)沿曲線電動機(jī)沿曲線2減速，到減速，到C點(diǎn)：雖然點(diǎn)：雖然 n=0，但仍，但仍 有有 ，電動機(jī)繼續(xù)沿曲線電動機(jī)繼續(xù)沿曲線2減速，減速，到到D點(diǎn)：點(diǎn)： ，穩(wěn)定，穩(wěn)定下發(fā)重物。下發(fā)重物。LTT LTT LTT 第三章第三章(2) 功率關(guān)系功率關(guān)系0000021PPnTPIUMa反向與轉(zhuǎn)速反向電源向電動機(jī)輸入電功率，電源向電動

53、機(jī)輸入電功率，負(fù)載向電動機(jī)輸入機(jī)械功負(fù)載向電動機(jī)輸入機(jī)械功率。率。機(jī)械功率的機(jī)械功率的來源來源：位能性負(fù)載減少的位能；扣除空載損：位能性負(fù)載減少的位能；扣除空載損耗耗 ，其余的通過電磁作用轉(zhuǎn)變成電功率。，其余的通過電磁作用轉(zhuǎn)變成電功率。功率的功率的去處去處：從電源輸入的電功率和由機(jī)械功率轉(zhuǎn)變成的：從電源輸入的電功率和由機(jī)械功率轉(zhuǎn)變成的電功率，都消耗在電樞回路總電阻上。電功率，都消耗在電樞回路總電阻上。(3) 制動電阻的計(jì)算制動電阻的計(jì)算對于某給定的下放速度對于某給定的下放速度 ，所串電阻值為，所串電阻值為aLaDRIEURDnDeaDnCE第三章第三章3.5.4 回饋制動回饋制動特征特征：T與

54、與n反向，且轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速反向，且轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速 ，即，即 電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，將機(jī)械能變成電能回饋給電網(wǎng)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，將機(jī)械能變成電能回饋給電網(wǎng) 。0nn 回饋制動回饋制動分為分為：正向回饋制動，反向回饋制動。：正向回饋制動，反向回饋制動。1.正向回饋制動正向回饋制動 (1) 正向回饋制動過程：降壓調(diào)速和弱磁升速過程正向回饋制動過程：降壓調(diào)速和弱磁升速過程正向回饋制動正向回饋制動過程過程第三章第三章(2) 正向回饋制動運(yùn)行：電車下坡正向回饋制動運(yùn)行：電車下坡A點(diǎn)：點(diǎn)：T0，n0，下坡，下坡，合成負(fù)載轉(zhuǎn)矩合成負(fù)載轉(zhuǎn)矩 ，在在 的作用下沿的作用下沿AB加加速，到速，到 ，T=0時，

55、電時，電動機(jī)只靠本身的負(fù)載轉(zhuǎn)矩加動機(jī)只靠本身的負(fù)載轉(zhuǎn)矩加速下坡，使速下坡，使 ， 使使 改變方向，進(jìn)入正改變方向，進(jìn)入正向回饋制動運(yùn)行，到向回饋制動運(yùn)行，到B點(diǎn)，點(diǎn)， ，穩(wěn)定運(yùn)行。，穩(wěn)定運(yùn)行。02LT2LTT 0nn 0nn UEaTIa,2LTT 正向回饋制動運(yùn)行正向回饋制動運(yùn)行第三章第三章(3) 功率關(guān)系功率關(guān)系 與直流發(fā)動機(jī)相同，將機(jī)械功率轉(zhuǎn)變?yōu)殡姽β瘦敵?。區(qū)別：與直流發(fā)動機(jī)相同，將機(jī)械功率轉(zhuǎn)變?yōu)殡姽β瘦敵?。區(qū)別： 正向回饋制動的機(jī)械功率是系統(tǒng)從高速降為低速釋放出正向回饋制動的機(jī)械功率是系統(tǒng)從高速降為低速釋放出的動能或是系統(tǒng)減少的位能；的動能或是系統(tǒng)減少的位能； 電功率不是輸出給用電設(shè)備

56、，而是回饋給直流電源。電功率不是輸出給用電設(shè)備，而是回饋給直流電源。2.反向回饋制動運(yùn)行反向回饋制動運(yùn)行實(shí)質(zhì)上為電源反接的反接制動用于位能性負(fù)載的運(yùn)行情況，實(shí)質(zhì)上為電源反接的反接制動用于位能性負(fù)載的運(yùn)行情況，只有反向回饋制動運(yùn)行。只有反向回饋制動運(yùn)行。第三章第三章反向回饋制動運(yùn)行反向回饋制動運(yùn)行分析分析A A點(diǎn)點(diǎn)：T0T0，n0n0，提升重物，提升重物，現(xiàn)電源反接，進(jìn)行反接制動，現(xiàn)電源反接，進(jìn)行反接制動，工作點(diǎn)從工作點(diǎn)從 。C C點(diǎn)點(diǎn)：T0T0T0，直到，直到D D點(diǎn)點(diǎn)： ，穩(wěn)定運(yùn)行。，穩(wěn)定運(yùn)行。 CBA0nn0nnUEa0aILTT 功率關(guān)系功率關(guān)系與正向回饋制動運(yùn)行是一致的。與正向回饋制動

57、運(yùn)行是一致的。 反向回饋制動反向回饋制動第三章第三章例例3-83-8 一臺他勵直流電動機(jī)，有關(guān)參數(shù)：一臺他勵直流電動機(jī)，有關(guān)參數(shù)： ， ，忽略空載轉(zhuǎn)矩。要，忽略空載轉(zhuǎn)矩。要求求 ，若運(yùn)行于正向電動狀態(tài)時，若運(yùn)行于正向電動狀態(tài)時， ，求：，求： 負(fù)載為反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，采用反接制動停車，電樞回路負(fù)載為反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，采用反接制動停車，電樞回路應(yīng)串入的制動電阻最小值為多少？應(yīng)串入的制動電阻最小值為多少？ 負(fù)載為位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，傳動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)矩?fù)p耗為負(fù)載為位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，傳動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)矩?fù)p耗為 ，要求電動機(jī)運(yùn)行在要求電動機(jī)運(yùn)行在 ，勻速下放重物，采用轉(zhuǎn)速反，勻速下放重物，采用轉(zhuǎn)速反向的反接制動，電樞回

58、路應(yīng)串入的電阻值是多少？該電阻上的向的反接制動，電樞回路應(yīng)串入的電阻值是多少？該電阻上的功率損耗是多少？功率損耗是多少？ 負(fù)載同題，采用反向回饋制動運(yùn)行，電樞回路不串電阻，負(fù)載同題，采用反向回饋制動運(yùn)行，電樞回路不串電阻，電動機(jī)轉(zhuǎn)速是多少？電動機(jī)轉(zhuǎn)速是多少？ NaII2maxNLTT9 . 0VUKWPNN220,22min/1500,1 . 0,115rnRAINaNNcTT1 . 0min/1000r第三章第三章解解： 反接制動停車，電樞回路串電阻最小值的計(jì)算反接制動停車，電樞回路串電阻最小值的計(jì)算)min/(139. 015001 . 01152201rVnRIUCNaNNNe)(5 .

59、2081500139. 0VnCENNeaN時的轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速NLTT9 . 0min)/( 3 .1508139. 01 . 01159 . 0220rCRIUnNeaLN制動開始時的電樞感應(yīng)電動勢制動開始時的電樞感應(yīng)電動勢)(7 .2093 .1508139. 01VnCENea)(768. 11 . 011522207 .209max1minaaNaRIUER第三章第三章 位能性負(fù)載反接制動運(yùn)行，串入電阻值功率損耗的計(jì)算位能性負(fù)載反接制動運(yùn)行，串入電阻值功率損耗的計(jì)算NNNcLLTTTTTT7 . 01 . 029 . 021負(fù)載電流：負(fù)載電流：)(5 .801157 . 07 . 0AI

60、INal轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為10001000 時的電樞感應(yīng)電動勢時的電樞感應(yīng)電動勢min/r)(1391000139. 02VnCENea)(36. 41 . 05 .80)139(22022aaLaNRIEUR)(2825436. 45 .802222WRIpalR 位能性負(fù)載反向回饋制動運(yùn)行，不串電阻時，電機(jī)轉(zhuǎn)速位能性負(fù)載反向回饋制動運(yùn)行，不串電阻時，電機(jī)轉(zhuǎn)速min)/(6 .164092.577 .1582139. 01 . 01157 . 0139. 0220rCRICUnNeaaLNeN第三章第三章3.5.5 3.5.5 他勵直流電動機(jī)的四象限運(yùn)行他勵直流電動機(jī)的四象限運(yùn)行 他勵直流電動機(jī)的