知識資料直流電機電力系統(tǒng)基本知識(一)(新版)

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁29.7直流電動機的起動、調(diào)速和制動29.7.1直流電動機的起動1．定義：電動機接到規(guī)定電源后，轉(zhuǎn)速從零升高到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的過程稱為起動過程。這里分析穩(wěn)態(tài)起動即n=0,Ea=0之眨眼，起動電流將很大。起動問題是評價電動機性能的重要方面之一。這是一個動態(tài)過程。但這里只推薦穩(wěn)態(tài)情況，即在電動機接入電源眨眼，轉(zhuǎn)子待轉(zhuǎn)而未轉(zhuǎn)動這一眨眼的狀態(tài)。系統(tǒng)要求起動電流要小，起動轉(zhuǎn)矩要大的緣故是要保證電源供電質(zhì)量和起動時光要短。2．對電動機起動的要求（1）起動電流要??；（2）起動轉(zhuǎn)矩要大；（3）起動設備要容易便可靠29.7.1.1全壓啟動1．直接起動（即全壓起動）

操作主意簡便，不需任何起動設備，只需兩個開關（勵磁開關Q1和電樞開關Q2）即可，但起動時沖擊電流很大，可達（10～20）IN，從而沖擊電源電壓，影響同一電源的其他設備正常運行。還對電機本身造成換向艱難引起較大火花。故全壓起動僅用于極小型電動機的起動。29.7.1.2電樞電路串變阻器啟動2.分組起動電阻的計算設對應轉(zhuǎn)速n1、n2、n3時電勢分離為Ea1、Ea2、Ea3，在已知起動電流比β和電樞電阻Ra前提下，經(jīng)推導可得各級串聯(lián)電阻為:計算各級起動電阻的步驟：(1)估算或查出電樞電阻；（2）按照過載倍數(shù)選取最大轉(zhuǎn)矩對應的最大電流；（3）選取起動級數(shù)；（4）計算起動電流比：，取整數(shù)（5）計算轉(zhuǎn)矩:，校驗：倘若不滿意，應另選或值并重新計算，直到滿意該條件為止。（6）計算各級起動電阻。29.7.1.3降壓啟動優(yōu)點：沒有起動電阻，起動過程平滑，起動過程中能量損耗少。

缺點：專用降壓設備，成本較高。

注：

（1）并勵（或他勵）電動機起動時電樞回路的外串電阻Rst應置于最大阻值位置；(是為了限制起動電流；)勵磁回路的外串電阻Rf應置于最小阻值位置。（是為了限制起動電流；）（2）對串勵直流電動機，不允許空載（或輕載）起動，否則起動后將造成"飛車"事故。29.7.2直流電動機的調(diào)速29.7.2.1改變勵磁電流調(diào)速結(jié)論：磁場越弱，轉(zhuǎn)速越高。因此電機運行時勵磁回路不能開路。優(yōu)點：因為在電流較小的勵磁回路中舉行調(diào)節(jié)，因而控制方便，能量損耗小，設備容易，調(diào)速平滑性好。弱磁升速后電樞電流增大，電動機的輸入功率增大，但因為轉(zhuǎn)速升高，輸出功率也增大，電動機的效率基本不變，因此經(jīng)濟性是比較好。缺點：1）機械特性的斜率變大，特性變軟；2）轉(zhuǎn)速的升高受到電動機換向能力和機械強度的限制，升速范圍不可能很大，普通D≤2；為了擴大調(diào)速范圍，通常把降壓和弱磁兩種調(diào)速主意結(jié)合起來，在額定轉(zhuǎn)速以上，采用弱磁調(diào)速，在額定轉(zhuǎn)速以下采用降壓調(diào)速。29.7.2.2改變串入點數(shù)回路中的電阻調(diào)速結(jié)論：帶恒轉(zhuǎn)矩負載時,串電阻越大,轉(zhuǎn)速越低。優(yōu)點：電樞串電阻調(diào)速設備容易，操作方便。缺點：1）因為電阻只能分段調(diào)節(jié)，所以調(diào)速的平滑性差；2）低速時特性曲線斜率大,靜差率大,所以轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性差；3）輕載時調(diào)速范圍小，額定負載時調(diào)速范圍普通為D≦2；4）損耗大，效率低，不經(jīng)濟。對恒轉(zhuǎn)矩負載，調(diào)速前、后因增通不變而使Tem和Ia不變，輸入功率不變，輸出功率卻隨轉(zhuǎn)速的下降而下降，減少的部分被串聯(lián)電阻消耗了。29.7.2.3改變電樞端電壓調(diào)速降壓調(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）隨時光變化的曲線也相似。優(yōu)點：1）電源電壓能夠平滑調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)無級調(diào)速。2）調(diào)速前后的機械特性的斜率不變，硬度較高，負載變化時穩(wěn)定性好。3）無論輕載還是負載，調(diào)速范圍相同，普通可達D=2.5?12。4）電能損耗較小。缺點：需要一套電壓可延續(xù)調(diào)節(jié)的直流電源29.7.3直流電動機的制動29.7.3.1能耗制動在電動狀態(tài)，電樞電流、電樞電動勢、轉(zhuǎn)速及驅(qū)動性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩如圖所示。需要制動時,將開關S投向制動電阻上即可。因為慣性，電樞保持本來方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，電動勢方向不變。由產(chǎn)生的電樞電流的方向與電動狀態(tài)時的方向相反,對應的電磁轉(zhuǎn)矩與方向相反,為制動性質(zhì),電機處于制動狀態(tài)。制動運行時，電機靠生產(chǎn)機械的慣性力的拖動而發(fā)電，將生產(chǎn)機械儲存的動能轉(zhuǎn)換成電能，消耗在電阻上，直到電機停止轉(zhuǎn)動。能耗制動操作容易,但隨著轉(zhuǎn)速下降,電動勢減小,制動電流和制動轉(zhuǎn)矩也隨著減小,制動效果變差。若為了盡快停轉(zhuǎn)電機,可在轉(zhuǎn)速下降到一定程度時,切除一部分制動電阻,增大制動轉(zhuǎn)矩。29.7.3.2反接制動（1）電壓反接制動電壓反接制動時接線如圖所示。開關S投向“電動”側(cè)時，電樞接正極電壓，電機處于電動狀態(tài)。舉行制動時，開關投向“制動”側(cè)，電樞回路串入制動電阻后，接上極性相反的電源電壓，電樞回路內(nèi)產(chǎn)生反向電流：反向的電樞電流產(chǎn)生反向的電磁轉(zhuǎn)矩，從而產(chǎn)生很強的制動作用——電壓反接制動。反接后電流的數(shù)值將異常大，為了限制電樞電流，所以反接時必須在電樞回路串入一個充足大的限流電阻。電壓反接制動時，，電樞回路的電阻為：。機械特性為：（2）倒拉反轉(zhuǎn)反接制動倒拉反轉(zhuǎn)反接制動只適用于位能性恒轉(zhuǎn)矩負載。倒拉反轉(zhuǎn)反接制動時的機械特性方程就是電動狀態(tài)時電樞串電阻時的人為特性方程。因為串入電阻很大，有倒拉反轉(zhuǎn)反接制動時的機械特性曲線就是電動狀態(tài)時電樞串電阻時的人為特性在第四象限的部分。倒拉反轉(zhuǎn)反接制動時的能量關系和電壓反接