直流電動(dòng)機(jī)電力拖動(dòng)課件

1、第五章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)一、直流電機(jī)的起動(dòng)二、直流電機(jī)的制動(dòng)三、直流電機(jī)的調(diào)速及控制四、直流電機(jī)四象限運(yùn)行五、電力拖動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程第五章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)一、直流電機(jī)的起動(dòng) 一、直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 一、直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 1、起動(dòng)相關(guān)的問題：起動(dòng)：通電后，轉(zhuǎn)速?gòu)牧氵_(dá)到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的過(guò)程起動(dòng)要求： 起動(dòng)轉(zhuǎn)距大 起動(dòng)電流小 起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單可靠、經(jīng)濟(jì)起動(dòng)方法： 直接起動(dòng)： 電樞回路串電阻起動(dòng) 降壓起動(dòng) 1、起動(dòng)相關(guān)的問題： 2、他勵(lì)磁（并勵(lì)磁）方式起動(dòng)的有關(guān)問題：起動(dòng)前應(yīng)加有勵(lì)磁；起動(dòng)開始時(shí)應(yīng)限流 t=0時(shí) n=0、Ea=0 無(wú)限流時(shí)，起動(dòng)電流： 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩： 有： 電流沖擊 機(jī)械沖擊。 2、他勵(lì)磁（

2、并勵(lì)磁）方式起動(dòng)的有關(guān)問題：以某直流電動(dòng)機(jī)參數(shù)為例：不限流時(shí) :將使電機(jī)繞組、電刷和換向器燒壞。切記：工業(yè)直流電動(dòng)機(jī)不能加全電壓直接起 動(dòng)。 以某直流電動(dòng)機(jī)參數(shù)為例： 3、限流措施： 1電樞回路串接附加起動(dòng)電阻： 為直流電動(dòng)機(jī)電流短時(shí)允許過(guò)載倍數(shù)。2降低電樞電壓； 起動(dòng)過(guò)程中保持 不變，產(chǎn)生允許的最大加速度，縮短起動(dòng)時(shí)間：Rc隨n升高逐步切除，直到Rc0或U隨n升高逐步增大，直到 3、限流措施： 4、起動(dòng)電阻的計(jì)算： 1圖解解析法： 1）畫出固有機(jī)械特性； 2）確定最大電流 和最小電流 ； 3）畫出分級(jí)起動(dòng)機(jī)械特性； 4）由 （ ） 確定各級(jí)電阻。 4、起動(dòng)電阻的計(jì)算： 2解析法： 1）確定最

3、大電流 和最小電流 2）在進(jìn)行電阻分級(jí)切換時(shí)， 因?yàn)椋恨D(zhuǎn)速不變化 ； 所有： 3）據(jù)此計(jì)算各分級(jí)電阻； 2解析法： 二、直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 二、直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 1、直流電動(dòng)機(jī)制動(dòng)運(yùn)行的相關(guān)問題：制動(dòng)運(yùn)行的基本特征： 產(chǎn)生與n相反的電磁轉(zhuǎn)矩 電機(jī)的作用為：將運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)貯存的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，實(shí)現(xiàn)能量的迅速轉(zhuǎn)移；結(jié)論:制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)本質(zhì)上為發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。與發(fā)電機(jī)運(yùn)行的差異： 1輸入能量有限; 2機(jī)電能量轉(zhuǎn)換不是目的，而是一種能量轉(zhuǎn)移的手段 。 1、直流電動(dòng)機(jī)制動(dòng)運(yùn)行的相關(guān)問題：2、直流電動(dòng)機(jī)制動(dòng)的分類：1回饋制動(dòng) ； 實(shí)現(xiàn)：回饋制動(dòng)的條件： ，因而： 。 2能耗制動(dòng) ； 實(shí)現(xiàn)：U0，電樞回路串入電阻

4、。 3反接制動(dòng) ； 實(shí)現(xiàn)：電樞電壓或電動(dòng)勢(shì)極性突然改變 （勵(lì)磁反向）2、直流電動(dòng)機(jī)制動(dòng)的分類：1回饋制動(dòng) ；說(shuō)明：電動(dòng)機(jī)狀態(tài)。說(shuō)明：電動(dòng)機(jī)狀態(tài)。說(shuō)明：電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)狀態(tài)。說(shuō)明：電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)狀態(tài)。說(shuō)明：電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)狀態(tài)。說(shuō)明：電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)狀態(tài)。說(shuō)明：電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)狀態(tài)（電源反接）。說(shuō)明：電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)狀態(tài)（電源反接）。說(shuō)明：電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)狀態(tài)（轉(zhuǎn)速反向）。說(shuō)明：電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)狀態(tài)（轉(zhuǎn)速反向）。3、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)狀態(tài)1條件： 2功率平衡關(guān)系： 功率平衡：3功率流程： 3、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)狀態(tài)1條件： 4、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的回饋制動(dòng)狀態(tài) 回饋制動(dòng)時(shí)： 因而 1電壓方程： 2功率平衡

5、： 4、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的回饋制動(dòng)狀態(tài)電磁功率為負(fù)，代表將機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為電功 率輸入；輸入功率為負(fù)，代表功率回饋到電源。3功率流程：電磁功率為負(fù)，代表將機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為電功4機(jī)械特性(他勵(lì)) 電壓方程 4機(jī)械特性(他勵(lì))5機(jī)械特性示意：5機(jī)械特性示意：6機(jī)械特性示意：6機(jī)械特性示意：7機(jī)械特性示意：7機(jī)械特性示意： 5、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)狀態(tài) 能耗制動(dòng)時(shí)： 電樞回路串入電阻 。 1電壓方程： 2功率平衡： 5、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)狀態(tài)電磁功率為負(fù)，代表將機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為電功 率輸入；輸入功率為零，代表無(wú)功率回饋到電源， 機(jī)械能量全部消耗在電阻中 。 3功率流程： 0電磁功率為負(fù)，代表將機(jī)械

6、功率轉(zhuǎn)換為電功4能耗制動(dòng)接線圖：4能耗制動(dòng)接線圖： 5機(jī)械特性：(假定正向仍按電動(dòng)方向) 5機(jī)械特性：(假定正向仍按電動(dòng)方向) 6機(jī)械特性示意： 6機(jī)械特性示意： 6、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng) 反接制動(dòng)時(shí)：電樞電壓或電動(dòng)勢(shì)極性突然改變 。 （必須采取限制電樞電流的措施） 1電壓方程為： 電樞電壓反接時(shí)： 電流反向，轉(zhuǎn)向不變，電磁轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)性質(zhì)； 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反時(shí)： 電流方向不變，轉(zhuǎn)向反向，電磁轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)性質(zhì)； 6、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng) 反接制動(dòng)時(shí)：電樞電壓 2功率平衡： 3功率流程： 軸上機(jī)械功率通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電磁功率后，連同電網(wǎng)輸入功率全部消耗于電阻上。直流電動(dòng)機(jī)電力拖動(dòng)課件 4反接制動(dòng)接

7、線圖（電源反接）： 4反接制動(dòng)接線圖（電源反接）： 5機(jī)械特性： 假定正方向按電動(dòng)機(jī)慣例不變，各變量為有符號(hào)數(shù)，則機(jī)械特性方程不變，仍為：直流電動(dòng)機(jī)電力拖動(dòng)課件 6機(jī)械特性示意： 6機(jī)械特性示意： 7機(jī)械特性示意： 7機(jī)械特性示意： 8機(jī)械特性示意： 8機(jī)械特性示意： 三、直流電機(jī)的調(diào)速及控制 三、直流電機(jī)的調(diào)速及控制 1、直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的相關(guān)內(nèi)容調(diào)速及調(diào)速的基本方法調(diào)速指標(biāo)電樞串電阻調(diào)速變電機(jī)端電壓調(diào)速弱磁調(diào)速 1、直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的相關(guān)內(nèi)容 2、調(diào)速及調(diào)速的基本方法： 調(diào)速：根據(jù)工作機(jī)械的要求人為改變電動(dòng) 機(jī)的運(yùn)行速度 ； 調(diào)速的方法： 1電樞電路串附加電阻調(diào)速； 2改變電樞電壓調(diào)速； 3改

8、變勵(lì)磁調(diào)速 ； 2、調(diào)速及調(diào)速的基本方法： 3、調(diào)速指標(biāo)：1調(diào)速范圍:定義：額定負(fù)載下電機(jī)允許達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速 與保證不超過(guò)工作機(jī)械的最大允許靜差 率條件下的最低轉(zhuǎn)速 之比。 調(diào)速范圍： 2靜差率： 3、調(diào)速指標(biāo)：1調(diào)速范圍:圖示如下：圖示如下：允許最大靜差率：調(diào)速范圍和最大允許靜差率的關(guān)系：結(jié)論：對(duì)同一調(diào)速系統(tǒng)靜差率要求不同，則 所能達(dá)到的調(diào)速范圍也不同 。 即，當(dāng)靜差率一定時(shí)，若要求擴(kuò)大調(diào)速范 圍，則 ： 受限； 必須設(shè)法減小 。 允許最大靜差率： 3電動(dòng)機(jī)負(fù)載能力的充分應(yīng)用： 負(fù)載能力：調(diào)速運(yùn)行中在額定電流狀態(tài)下， 電動(dòng)機(jī)軸上輸出轉(zhuǎn)矩與輸出功 率大小和變化規(guī)律。 調(diào)壓調(diào)速： 與轉(zhuǎn)速成正比，

9、稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 3電動(dòng)機(jī)負(fù)載能力的充分應(yīng)用：改變磁通調(diào)速： 稱為恒功率調(diào)速。 關(guān)于轉(zhuǎn)矩計(jì)算：二者相差空載轉(zhuǎn)矩 。改變磁通調(diào)速： 充分利用電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力：按負(fù)載性質(zhì) 選擇調(diào)速方式。 充分利用電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力：按負(fù)載性質(zhì) 調(diào)解電壓和勵(lì)磁的: T=f(n) 和 p=f(n) 特性曲線調(diào)解電壓和勵(lì)磁的: 4調(diào)速的平滑性： 相鄰兩級(jí)轉(zhuǎn)速之比: ， K1稱為無(wú)級(jí)調(diào)速。 調(diào)壓、調(diào)磁調(diào)速，為無(wú)級(jí)調(diào)速； 串附加電阻調(diào)速，為有級(jí)調(diào)速。 5原始投資與運(yùn)行費(fèi)用的合理利用 略 4調(diào)速的平滑性： 4、電樞串電阻調(diào)速：設(shè) ,串Rc時(shí)的機(jī)械特性: 4、電樞串電阻調(diào)速：特點(diǎn): 1 在不同的Rc下， 不變； 2 斜率絕對(duì)值隨

10、Rc增大而增大; 3 固有特性， 人為特性; 4所有人為特性均在固有特性之下 ;結(jié)論： 調(diào)速只能在固有特性之下進(jìn)行。 直流電動(dòng)機(jī)電力拖動(dòng)課件圖示說(shuō)明：圖示說(shuō)明： 5、改變電樞電壓調(diào)速： 設(shè)： ； 當(dāng)： 時(shí)，機(jī)械特性為： 5、改變電樞電壓調(diào)速：特點(diǎn): 1 在不同的U下， 與U成正比 ； 2 斜率絕對(duì)值，與U無(wú)關(guān) ; 3 :固有特性， :人為特性; （電壓值受絕限制， ） 4所有人為特性均在固有特性之下 ;結(jié)論： 調(diào)速只能在固有特性之下進(jìn)行。 直流電動(dòng)機(jī)電力拖動(dòng)課件圖示說(shuō)明：圖示說(shuō)明： 6、改變勵(lì)磁調(diào)速： 設(shè)： ； 當(dāng)： 時(shí)，機(jī)械特性為： 6、改變勵(lì)磁調(diào)速：特點(diǎn)： 1 隨磁通下降而增大;2斜率絕對(duì)

11、值隨磁通下降而增大;3轉(zhuǎn)速特性所有堵轉(zhuǎn)電流 交與一點(diǎn);4機(jī)械特性：磁通下降， 下降;5在有效負(fù)載范圍內(nèi)，人為機(jī)械特性在固 有特性之上;6對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，弱磁后，速度升高同時(shí) 電流相應(yīng)也增大。特點(diǎn)： 結(jié)論： 調(diào)速只能在固有特性之上進(jìn)行。 直流電動(dòng)機(jī)電力拖動(dòng)課件圖示說(shuō)明：圖示說(shuō)明：以上分析表明，調(diào)速時(shí)： 額定轉(zhuǎn)速以下：串電阻或調(diào)壓調(diào)速； 額定轉(zhuǎn)速以上：弱磁調(diào)速。直流電動(dòng)機(jī)電力拖動(dòng)課件 7、 電動(dòng)機(jī)的基本調(diào)速方式 1轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的機(jī)電過(guò)程: 7、 電動(dòng)機(jī)的基本調(diào)速方式轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的控制方法轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的控制方法2描述直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的基本方程：2描述直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的基本方程：3 改變電樞電壓的調(diào)速過(guò)程 ：3 改

12、變電樞電壓的調(diào)速過(guò)程 ：勵(lì)磁繞組的脈寬調(diào)制系統(tǒng)勵(lì)磁繞組的脈寬調(diào)制系統(tǒng)并聯(lián)電樞法并聯(lián)電樞法電樞電壓控制電樞電壓控制4改變勵(lì)磁的調(diào)速過(guò)程 ：4改變勵(lì)磁的調(diào)速過(guò)程 ：5改變電樞電路電阻的調(diào)速過(guò)程 ：弱磁時(shí)，因勵(lì)磁電路電磁時(shí)間常數(shù)影響，勵(lì)磁電流不能突變，I、T 的最大值均不可能達(dá)到；相點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為曲線。因dT小，弱磁升速過(guò)渡過(guò)程較長(zhǎng)。5改變電樞電路電阻的調(diào)速過(guò)程 ： 四、直流電機(jī)四象限運(yùn)行 四、直流電機(jī)四象限運(yùn)行在直流電機(jī)所處的狀態(tài)中，如其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 和電樞電流 是可逆的，那么直流電機(jī)的運(yùn)行就是四象限運(yùn)行。直流電機(jī)的四象限運(yùn)行，通過(guò)相應(yīng)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。直流電動(dòng)機(jī)電力拖動(dòng)課件 六、電力拖動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程 六、電力拖動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程 1、運(yùn)動(dòng)方程式（轉(zhuǎn)矩平衡方程）對(duì)平面運(yùn)動(dòng)，有：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)則為： 轉(zhuǎn)矩平衡方程的另一形式： 1、運(yùn)動(dòng)方程式（轉(zhuǎn)矩平衡方程） 2、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的折算： 1不考慮中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗： 原則：系統(tǒng)的傳送功率不變。 2考慮中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗：