電機(jī)及電氣控制課件 直流電機(jī)的電力拖動

第3章直流電機(jī)的電力拖動?本章目標(biāo)知道電力拖動系統(tǒng)的運(yùn)動方程；知道負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性；掌握他勵(lì)直流電動機(jī)的機(jī)械特性；了解他勵(lì)直流電動機(jī)的啟動、調(diào)速和制動；第3章直流電機(jī)的電力拖動電力拖動系統(tǒng)的運(yùn)動方程一、運(yùn)動方程式

電力拖動系統(tǒng)運(yùn)動方程式描述了系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(tài)，系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(tài)取決于作用在原動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的各種轉(zhuǎn)矩。

根據(jù)如圖給出的系統(tǒng)（忽略空載轉(zhuǎn)矩），可寫出拖動系統(tǒng)的運(yùn)動方程式：其中為系統(tǒng)的慣性轉(zhuǎn)矩。第3章直流電機(jī)的電力拖動運(yùn)動方程的實(shí)用形式：系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的三種狀態(tài)1)當(dāng)或時(shí),系統(tǒng)處于靜止或恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行狀態(tài)，即處于穩(wěn)態(tài)。2)當(dāng)或時(shí),系統(tǒng)處于加速運(yùn)行狀態(tài)，即處于動態(tài)。3)當(dāng)或時(shí),系統(tǒng)處于減速運(yùn)行狀態(tài)，即處于動態(tài)。常把或稱為動負(fù)載轉(zhuǎn)矩,把稱為靜負(fù)載轉(zhuǎn)矩.第3章直流電機(jī)的電力拖動

首先確定電動機(jī)處于電動狀態(tài)時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檗D(zhuǎn)速的正方向，然后規(guī)定：二、運(yùn)動方程式中轉(zhuǎn)矩正、負(fù)號的規(guī)定（1）電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的正方向相同時(shí)為正，相反時(shí)為負(fù)。（2）負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的正方向相同時(shí)為負(fù)，相反時(shí)為正。(3)慣性轉(zhuǎn)矩的大小和正負(fù)號由和的代數(shù)和決定。第3章直流電機(jī)的電力拖動

負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性一、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性，就是負(fù)載的機(jī)械特性，簡稱負(fù)載特性。

恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性是指生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速無關(guān)的特性。分反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載兩種。1.反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載TLn2.位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載TLn第3章直流電機(jī)的電力拖動二、恒功率負(fù)載特性

恒功率負(fù)載特點(diǎn)是：負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積為一常數(shù)，即與成反比，特性曲線為一條雙曲線。TLn三、泵與風(fēng)機(jī)類負(fù)載特性

負(fù)載的轉(zhuǎn)矩基本上與轉(zhuǎn)速的平方成正比。負(fù)載特性為一條拋物線。TLn理想的通風(fēng)機(jī)特性實(shí)際通風(fēng)機(jī)特性TL0第3章直流電機(jī)的電力拖動他勵(lì)直流電動機(jī)的機(jī)械特性機(jī)械特性的表達(dá)式

直流電動機(jī)的機(jī)械特性是指電動機(jī)在電樞電壓、勵(lì)磁電流、電樞回路電阻為恒值的條件下，即電動機(jī)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系：由他勵(lì)直流電動機(jī)的原理圖可知：式中：為電樞回路總電阻。第3章直流電機(jī)的電力拖動他勵(lì)直流電動機(jī)的機(jī)械特性方程式稱為理想空載轉(zhuǎn)速。實(shí)際空載轉(zhuǎn)速第3章直流電機(jī)的電力拖動

固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性一、固有機(jī)械特性當(dāng)時(shí)的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性：

由于電樞電阻很小，特性曲線斜率很小，所以固有機(jī)械特性是硬特性。第3章直流電機(jī)的電力拖動二、人為機(jī)械特性當(dāng)改變或或得到的機(jī)械特性稱為人為機(jī)械特性。1、電樞串電阻時(shí)的人為特性

保持不變,只在電樞回路中串入電阻的人為特性特點(diǎn)：1）不變，變大；

2）越大，特性越軟。第3章直流電機(jī)的電力拖動2、降低電樞電壓時(shí)的人為特性

保持不變，只改變電樞電壓時(shí)的人為特性：特點(diǎn)：1)

隨變化,不變;2)不同,曲線是一組平行線。第3章直流電機(jī)的電力拖動3、減弱勵(lì)磁磁通時(shí)的人為特性

保持不變，只減弱磁通的人為特性：特點(diǎn)：1）弱磁，

增大；

2）弱磁，增大第3章直流電機(jī)的電力拖動

電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件

處于某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的電力拖動系統(tǒng)，由于受到某種擾動，導(dǎo)致系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化而離開原來的平衡狀態(tài)，如果系統(tǒng)能在新的條件下達(dá)到新的平衡狀態(tài)，或者當(dāng)擾動消失后系統(tǒng)回到原來的轉(zhuǎn)速下繼續(xù)運(yùn)行，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的，否則系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。在點(diǎn)，系統(tǒng)平衡擾動使轉(zhuǎn)速有微小增量，轉(zhuǎn)速由上升到，。擾動消失,系統(tǒng)減速，回到點(diǎn)運(yùn)行。擾動使轉(zhuǎn)速有微小下降，由下降到。擾動消失,系統(tǒng)加速，回到點(diǎn)運(yùn)行。第3章直流電機(jī)的電力拖動在點(diǎn)，系統(tǒng)平衡擾動使轉(zhuǎn)速有微小增量，轉(zhuǎn)速由上升到，,系統(tǒng)加速

。即使擾動消失,也不能回到點(diǎn)運(yùn)行。擾動使轉(zhuǎn)速有微小下降，由下降到,系統(tǒng)減速。即使擾動消失,也不能回到點(diǎn)運(yùn)行。第3章直流電機(jī)的電力拖動電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的充分必要條件是：(1)必要條件:電動機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性必須有交點(diǎn),即存在(2)充分條件:在交點(diǎn)處,滿足:?；蛘哒f,在交點(diǎn)的轉(zhuǎn)速以上存在,在交點(diǎn)的轉(zhuǎn)速以下存在第3章直流電機(jī)的電力拖動他勵(lì)直流電動機(jī)的啟動

電動機(jī)的起動是指電動機(jī)接通電源后，由靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過程。生產(chǎn)機(jī)械對直流電動機(jī)的起動要求是：起動轉(zhuǎn)矩T足夠大，因?yàn)橹挥蠺大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩T時(shí)，電動機(jī)方可順利起動；起動電流I不可太大；起動設(shè)備操作方便，起動時(shí)間短，運(yùn)行可靠，成本低廉。

一、起動方法

1、全壓起動

Ist=UN/Ra

Tst=CTφNIst

2、減壓起動

Ust=IstRa

=(1.5-2)

IN

Ra3、電樞回路串電阻起動Ist=

UN/(Ra+

Rst)第3章直流電機(jī)的電力拖動第3章直流電機(jī)的電力拖動他勵(lì)直流電動機(jī)的制動常用的電氣制動有能耗制動、反接制動和發(fā)電回饋制動。此時(shí)電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n的方向相反，其機(jī)械特性在第Ⅱ、第Ⅳ象限內(nèi)。

一、能耗制動

1、制動原理2、機(jī)械特性

n==-第3章直流電機(jī)的電力拖動當(dāng)電動機(jī)拖動的是位能性負(fù)載時(shí)，下放重物能耗制動的電路工作情況。第3章直流電機(jī)的電力拖動二、反接制動

（一）電樞反接制動

1、制動原理

Ia=

=-第3章直流電機(jī)的電力拖動2、機(jī)械特性

n=（二）倒拉反接制動

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。

第3章直流電機(jī)的電力拖動1、制動原理

2、機(jī)械特性n=第3章直流電機(jī)的電力拖動三、發(fā)電回饋制動

（一）位能負(fù)載高速拖動電動機(jī)時(shí)的發(fā)電回饋制動n=第3章直流電機(jī)的電力拖動（二）降低電樞電壓調(diào)速時(shí)的發(fā)電回饋制動第3章直流電機(jī)的電力拖動第五節(jié)直流他勵(lì)電動機(jī)的調(diào)速

由直流電動機(jī)機(jī)械特性方程式

n＝可知，人為地改變電樞電壓U、電樞回路總電阻R和主磁通