直流電機的電力拖動

直流電機的電力拖動1固有機械特性他勵直流電動機的固有機械特性是指：在電源電壓U=UN，氣隙磁通Ф=ФN，電樞外串電阻RΩ=0時，n=?(T)的機械特性，其數(shù)學(xué)表達式為：

式中稱為斜率，ΔnN為額定負載時的轉(zhuǎn)速降。二、固有機械特性與人為機械特性他勵直流電動機固有機械特性固有機械特性說明

他勵直流電動機固有機械特性是一條過理想空載點（n=n0，T=0）斜率很小的硬特性曲線。當空載轉(zhuǎn)矩為T0時，實際空載轉(zhuǎn)速為n0’。（2）人為機械特性每臺電動機只有一條固有機械特性，當改變電氣參數(shù)如變電源電壓、或變氣隙磁通、或變電樞外串電阻時，所得到的機械特性，稱為人為機械特性。①電樞回路串電阻時的人為機械特性說明式中

稱為人為特性的斜率，當改變外串電阻RΩ的大小，可得到一簇人為特性曲線，如圖所示。特性的特點是：①理想空載點n0與固有機械特性的相同；②斜率β隨外串電阻RΩ的增大而增大，使特性變軟。電樞回路串電阻時的人為機械特性可用于電機起動和調(diào)速。電樞回路串電阻時的人為機械特性串電阻時的人為機械特性②改變電樞電源電壓時的人為機械特性改變電樞電源電壓時的人為機械特性是指：在氣隙磁通Ф=ФN，電樞外串電阻RΩ=0，改變電樞端電壓時，n=?(T)的機械特性，其數(shù)學(xué)表達式為：說明特性的特點是：①與固有機械特性比斜率β沒變，即特性硬度沒變；②特性的理想空載點n0隨電壓的下降而變小，是一簇平行特性。改變電樞電源電壓時的人為機械特性可用于調(diào)速。改變電樞電源電壓時的人為機械特性改變電樞電源電壓時的人為機械特性③減少氣隙磁通時的人為機械特性減少氣隙磁通時的人為機械特性是指：在電源電壓U=UN，電樞外串電阻RΩ=0，改變氣隙磁通Ф時，n=?(T)的機械特性，其數(shù)學(xué)表達式為：式中氣隙磁通Ф<ФN。說明特性的特點是：①與固有機械特性比斜率β隨磁通Ф減少而變大，特性變軟；②特性的理想空載點n0隨氣隙磁通Ф減少而變大，故特性上移。減少氣隙磁通時的人為機械特性也可用于調(diào)速。減小氣隙磁通時的人為機械特性減小氣隙磁通時的人為機械特性三、機械特性繪制直流電動機的固有機械特性可通過實驗測得，也可根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)估算求得。其它各種人為機械特性則可根據(jù)固有機械特性求得。求理想空載點由于固有機械特性是一條直線，一般通過求取兩個特殊點（理想空載點和額定工作點），再將這兩點連成直線便可得到固有機械特性。①求理想空載點（n0，0）計算理想空載轉(zhuǎn)速公式為：式中電樞回路電阻計算電樞回路電阻Ra，可實測或根據(jù)經(jīng)驗公式估算。一般直流電動機額定運行時的銅損約占總損耗的一半至三分之二，則Ra的估算式為：根據(jù)上述公式可計算出理想空載轉(zhuǎn)速n0。

②求額定工作點（nN，TN）根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)可得額定轉(zhuǎn)速nN，而計算電磁轉(zhuǎn)矩公式為：四、電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件1.穩(wěn)態(tài)時電動機電流由負載大小決定(1)轉(zhuǎn)矩平衡(T=Tz)

(2)穩(wěn)態(tài)運行－

A穩(wěn)態(tài)運行點

(3)負載發(fā)生變化

負載轉(zhuǎn)矩特性由1變?yōu)?，(T<Tz)進入動態(tài)減速過程

(4)動態(tài)減速過程

(5)新的穩(wěn)態(tài)工作點

一直過渡到特性3與2的交點B點

減速過程結(jié)束，系統(tǒng)又轉(zhuǎn)化為穩(wěn)態(tài)(T=Tz)

(6)結(jié)論：穩(wěn)態(tài)下電動機發(fā)出轉(zhuǎn)矩的大小是由負載轉(zhuǎn)矩的數(shù)值所決定的2.電力拖動的穩(wěn)態(tài)運行問題

電動機的機械特性和負載轉(zhuǎn)矩的機械特性有交點，僅是必要條件。

穩(wěn)定概念：如果電力拖動系統(tǒng)原在交點處穩(wěn)定運行，由于出現(xiàn)某種干擾作用使原來轉(zhuǎn)矩T與TZ的平衡變成不平衡，電動機轉(zhuǎn)速便稍有變化，當干擾消除后，拖動系統(tǒng)必須有能力使轉(zhuǎn)速恢復(fù)到干擾作用出現(xiàn)前原來交點處的數(shù)值。電力拖動的穩(wěn)態(tài)運行條件（1)穩(wěn)態(tài)運行的必要條件電動機的機械特性和負載轉(zhuǎn)矩的機械特性有交點

(2)穩(wěn)態(tài)運行的充分條件在交點所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速之上保證T<Tz,而在這一轉(zhuǎn)速之下則要求T>Tz.9-2他勵直流電動機的起動一、起動的問題：起動：電機接上電源從靜止狀態(tài)轉(zhuǎn)動起來到達穩(wěn)態(tài)運行，這就是電動機的起動過程起動條件：1、起動轉(zhuǎn)矩要足夠大，2、起動電流不要太大，注意：因為在起動時，n=0,反電動勢Ea=0

二.起動方法

1、降壓啟動電壓調(diào)節(jié)，現(xiàn)已逐步被晶閘管可控整流電源所取代。這種啟動方法需要專用電源，投資較大大但啟動電流小，啟動轉(zhuǎn)矩容易控制，啟動平穩(wěn)啟動能耗小，是一種較好的啟動方法。

2、串電阻分級啟動

無須可調(diào)電源，實現(xiàn)方便。但電阻耗能嚴重，調(diào)節(jié)平滑性差。三.串電阻起動解析法求起動電阻：解析法計算分級啟動電阻分兩種情況：1、起動級數(shù)m未定初選值，計算起動級數(shù)m并整定，（）代入求出新的2、起動級數(shù)m已定選定T1（I1）值，計算Rm，計算§9.3他勵直流電動機的制動概念:

就是指使電動機產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)速方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩Tem,(起到阻礙運動的作用)的狀態(tài)意義（應(yīng)用）：

一是使系統(tǒng)快速或停車（或減速）二是使位能性負載的穩(wěn)速下放特點：

吸收機械能轉(zhuǎn)換成電能一、能耗制動1．能耗制動的原理與方法RZKUNIaIfEaTnMUUfIf+–R運行制動K電機實際處于發(fā)電機運行狀態(tài)，將轉(zhuǎn)動部分的動能轉(zhuǎn)換成電能消耗在電阻和電樞回路的電阻上，所以稱為能耗制動。2.能耗制動的機械特性機械特性分析：，電動機的機械特性方程式為

制動電阻Rz愈小，則機械特性愈平

T平均絕對值愈大，制動愈快.3.能耗制動的應(yīng)用1)能耗制動停車（第二象限n>0,T<0）：

制動電阻選擇:按最大制動電流不超過2IN來選擇RZ。

3.能耗制動的應(yīng)用2)位能負載穩(wěn)速下放（第四象限n<0,T>0）：

下放速度:二、反接制動－轉(zhuǎn)速反向的反接制動1．原理與方法他勵電動機拖動位能性負載，電樞回路串入較大電阻，使n=0時的電磁轉(zhuǎn)矩（起動轉(zhuǎn)矩）小于負載轉(zhuǎn)矩Tz。

2.機械特性機械特性分析：，電動機的機械特性方程式為二、反接制動－電樞反接的反接制動1．原理與方法

電樞反接制動是將正在正向運行的他勵直流電動機電樞回路的電壓突然反接，電樞電流也將反向，主磁通不變，則電磁轉(zhuǎn)矩反向，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩。MUUfIf+–R運行制動2.機械特性機械特性分析：，電動機的機械特性方程式為3.反接制動的運行狀態(tài)1)反接制動停車狀態(tài)（第二象限n>0,T<0）：

制動電阻選擇:按最大制動電流不超過2IN來選擇RZ。注意：僅用于停車時，當n=0時應(yīng)立即切斷電源否則反向加速，進入反向電動狀態(tài)。2)反向電動狀態(tài)（第三象限n<0,T<0）：

3.反接制動的運行狀態(tài)2)反向電動狀態(tài)（第三象限n<0,T<0）：

3）回饋制動狀態(tài)（第四象限n<0,T>0）：

3.反接制動的運行狀態(tài)§9.3他勵直流電動機的制動三、回饋制動1、正向回饋制動2、反向回饋制動※直流電動機制動問題總結(jié)判別方法：一、求制動時串入電阻值電磁轉(zhuǎn)矩Tem與轉(zhuǎn)速n方向相反制動意義：計算題目類型：一是使系統(tǒng)快速停車（或減速）二是使位能性負載穩(wěn)速下放二、求負載的穩(wěn)定下放速度一、能耗制動1、求制動時串入電阻值2、求負載的穩(wěn)定下放