第九-直流电动机的电力拖动课件.pptx

1、1理想空载转速理想空载转速 eCUn 0电动机实际空载转速电动机实际空载转速 0200TCCRnnTe他励直流电动他励直流电动机的机械特性机的机械特性电动机带负载后的转速降电动机带负载后的转速降 TTCCRnTe2%100%0NNNnnnn电枢反应对机电枢反应对机械特性的影响械特性的影响当电枢电流较大时，由于饱和的影响，当电枢电流较大时，由于饱和的影响，产生去磁作用。磁通降低，转速就要回产生去磁作用。磁通降低，转速就要回升，机械特性在负载大时呈上翘现象。升，机械特性在负载大时呈上翘现象。2二、固有机械特性与人为机械特性二、固有机械特性与人为机械特性 当他励电动机电压及磁通均为额定值时，电枢没有

2、串联电阻时当他励电动机电压及磁通均为额定值时，电枢没有串联电阻时的机械特性称为固有机械特性。的机械特性称为固有机械特性。 TCCRCUneae2NTNN（一）电枢串联电阻时的人为机械特性（一）电枢串联电阻时的人为机械特性 TCCRRCUneae2NTNN他励直流电动机固有机械特性电枢串联电阻时的人为机械特性321N21N（二）改变电压时的人为机械特性（二）改变电压时的人为机械特性 TCCRCUneae2NTN电压不同时的人为机电压不同时的人为机械特性械特性21NUUU（三）减弱电动机磁通时的（三）减弱电动机磁通时的人为机械特性人为机械特性 aeaeICRCUnNTCCRCUneae2TN4三、

3、机械特性的绘制三、机械特性的绘制（一）固有机械特性的绘制（一）固有机械特性的绘制NNNNNNnRIUnECae其中其中NN0eCUn 固有机械特性是一条直线，只要求出线上两个点的数据，就可固有机械特性是一条直线，只要求出线上两个点的数据，就可绘出这条直线。一般选择理想空载及额定运行两点较为方便。绘出这条直线。一般选择理想空载及额定运行两点较为方便。理想空载点理想空载点NNTNICTIN， UN及及nN 为已知，为已知，Ra 可以估算可以估算2NNNN3221IPIURa额定运行点额定运行点5（二）人为机械特性的绘制（二）人为机械特性的绘制 各种人为机械特性的计算较为简单，只要把相应的参数值代入

4、各种人为机械特性的计算较为简单，只要把相应的参数值代入相应的人为机械特性方程式即可。相应的人为机械特性方程式即可。 例例9-19-1 一台一台Z2 型他励直流电动机的铭牌数据为：型他励直流电动机的铭牌数据为：kW22NPV220NUA116NImin/ r1500Nn试计算其机械特性。试计算其机械特性。 解解174. 011622000116220323222NNNNIPIURaV/(r/min)133.0V/(r/min)1500174.0116220NNNNnRIUCae理想空载点理想空载点0TNN0eCUnnr/min1650r/min133. 0220额定点额定点mN3 .147mN1

5、16133. 055. 955. 9NNNICTTe6四、电力拖动稳定运行的条件四、电力拖动稳定运行的条件 现在讨论：生产机械负载转矩特性现在讨论：生产机械负载转矩特性与电动机的机械特性这两种特性的与电动机的机械特性这两种特性的配合问题。配合问题。他励直流电动机他励直流电动机的机械特性的机械特性负载特性负载特性负载特性负载特性在电力拖动运动方程式中已指出，在电力拖动运动方程式中已指出，当转矩当转矩T 与与Tz 方向相反，大小相等方向相反，大小相等而相互平衡时，转速为某一稳定值，而相互平衡时，转速为某一稳定值，拖动系统处于稳态，或称静态拖动系统处于稳态，或称静态 两种特性有交点仅是稳定运行的必要

6、条件。稳定运行的充分条件是：两种特性有交点仅是稳定运行的必要条件。稳定运行的充分条件是：如果电力拖动系统原在交点处稳定运行，由于出现某种干扰作用如果电力拖动系统原在交点处稳定运行，由于出现某种干扰作用（如电网电压波动、负载转矩的微小变化等），使原来两种特性的（如电网电压波动、负载转矩的微小变化等），使原来两种特性的平衡变成不平衡，电动机转速便稍有变化，这时，当干扰消除后，平衡变成不平衡，电动机转速便稍有变化，这时，当干扰消除后，拖动系统必须有能力使转速恢复到原来交点处的数值。电力拖动系拖动系统必须有能力使转速恢复到原来交点处的数值。电力拖动系统如能满足这样的特性配合条件，则该系统是稳定的，否则

7、是不稳统如能满足这样的特性配合条件，则该系统是稳定的，否则是不稳定的。定的。 7稳定运行点稳定运行点不稳定运行点不稳定运行点8第二节第二节 他励直流电动机的起动他励直流电动机的起动一、他励直流电动机的起动方法一、他励直流电动机的起动方法aaaREUI如直接加额定电压起动，如直接加额定电压起动，Ia 可能突增到额定电流的十多倍可能突增到额定电流的十多倍 特性图特性图电路图电路图9二、他励直流电动机起动电阻的计算二、他励直流电动机起动电阻的计算（一）图解解析法（一）图解解析法1绘制固有机械特性绘制固有机械特性 2选取起动过程中的最大电流选取起动过程中的最大电流 I1与电与电阻切除时的切换电流阻切除

8、时的切换电流 I2 （或（或T1 与与T2）3画出分级起动特性图画出分级起动特性图 aaRRRRR121TCCRnne2T0RCCTnnne2T0heechehehcnnnnnheecannRR1hecaannRR210（二）解析法（二）解析法在在b点点 22REUIb在在c点点 11REUIcaRRRRII11221两级起动时两级起动时 推广到推广到m级起动的一般情况级起动的一般情况 ammmmRRRRRRRRII1122112121/ II称为起动电流比称为起动电流比mammmammaaRRRRRRRRRRR11212121mamRRlglgamRRm 111111122211121221

9、1)() 1(RRRRRRRRRRRRRRRRRRRmmmmmmmmmmaaa 例例9-29-2 一台他励直流电动机的铭牌数据为：一台他励直流电动机的铭牌数据为： kW29NPV440NUA76NIr/min1000Nn377. 0aR试用解析法计算四级起动时的起动电阻值。试用解析法计算四级起动时的起动电阻值。 解解已知起动级数已知起动级数m=4 A152A7622N1 II选择选择895. 215244014IURRam664. 1377. 0895. 2444aRR12各分段电阻如下各分段电阻如下 ：250. 0377. 0627. 011aRRR416. 0627. 0043. 1122

10、RRR693. 0043. 1736. 1233RRR153. 1736. 1889. 2344RRR则各级起动总电阻如下：则各级起动总电阻如下： 627. 0377. 0664. 11aRR043. 1627. 0664. 112RR736. 1043. 1664. 123RR889. 2736. 1664. 134RR13三、他励直流电动机起动的过渡过程三、他励直流电动机起动的过渡过程 在电力拖动系统中，一些电气参数（如电压、电阻等）与负载在电力拖动系统中，一些电气参数（如电压、电阻等）与负载转矩的突然变化，会引起过渡过程，但由于惯性，这些变化却不能转矩的突然变化，会引起过渡过程，但由于惯

11、性，这些变化却不能导致电动机的转速、电流、转矩及磁通等参量的突变，而必须是个导致电动机的转速、电流、转矩及磁通等参量的突变，而必须是个连续变化的过程连续变化的过程 。电力拖动系统中一般存在以下三种惯性：电力拖动系统中一般存在以下三种惯性：1机械惯性机械惯性 反映在系统的飞轮惯量上，它使转速不能突变。反映在系统的飞轮惯量上，它使转速不能突变。 2电磁惯性电磁惯性 反映在电枢回路电感及励磁回路电感上，它们分反映在电枢回路电感及励磁回路电感上，它们分别使电枢电流和励磁电流不能突变，从而使磁通不能突变。别使电枢电流和励磁电流不能突变，从而使磁通不能突变。 3热惯性热惯性 它使电动机的温度不能突变。它使

12、电动机的温度不能突变。 14电力拖动的过渡过程一般分为两种：电力拖动的过渡过程一般分为两种：1）机械过渡过程）机械过渡过程 它只考虑机械惯性，忽略影响较小的电磁惯它只考虑机械惯性，忽略影响较小的电磁惯性。性。2）电气一机械过渡过程）电气一机械过渡过程 它同时考虑机械与电磁两种惯性。它同时考虑机械与电磁两种惯性。（一）起动时的机械过渡过程（一）起动时的机械过渡过程 他励直流电动机他励直流电动机串固定电阻全压串固定电阻全压起动起动1电枢串固定电阻起动的过渡过程电枢串固定电阻起动的过渡过程 RInCRIEUaeaaazICtnGDTTT2dd375RRRaeaCRIUn15tICCRGDCTIaTe

13、Tzadd37522tITIatMzddTzzCTI/负载转矩对应的负载电流，即电动机起动完毕负载转矩对应的负载电流，即电动机起动完毕后，保持稳定转速运行时的电枢电流后，保持稳定转速运行时的电枢电流 22375TetMCCRGDT电力拖动系统的机电时间常数，是表征机电力拖动系统的机电时间常数，是表征机械惯性的一个非常重要的物理量械惯性的一个非常重要的物理量 tMztMaaTITItIdd其解为其解为tMTtzaKII/e为电流的起始值为电流的起始值 stIzstIIK其中其中或或tMTtzstzaIIII/e )(tMtMTtstTtzaIII/e)e1 (16起动过程中电枢起动过程中电枢电流

14、的变化曲线电流的变化曲线tMTtezestezCRIUCRIUCRIUn/etMTtzstznnnn/e )(tMtMTtstTtznnn/e)e1 (或或 过渡过程开始时转速的起始值过渡过程开始时转速的起始值stn当起动转速为零时当起动转速为零时zn机械特性上负载转矩机械特性上负载转矩 （或负载电流（或负载电流 ）对应的转速，）对应的转速，即过渡过程结束时电动机的稳定转速。即过渡过程结束时电动机的稳定转速。 zTzI)e1 (/tMTtznn起动过程中转起动过程中转速的上升曲线速的上升曲线17求出过渡过程中某一段的时间求出过渡过程中某一段的时间 zxzsttMxIIIITtlnzxzsttM

15、xnnnnTtlnzxzsttMxTTTTTtln或或或或2电枢串多级电阻起动的过渡过程电枢串多级电阻起动的过渡过程 他励电动机二级起动的电路及特性他励电动机二级起动的电路及特性 第一级起动时第一级起动时 212RRRRa2T2121375)(CCRRRGDTeatM)e1 (1/1tMTtznn11/1/e)e1 (tMtMTtTtzaIII18转速变化曲线转速变化曲线机械特性曲线机械特性曲线电流变化曲线电流变化曲线1920 例例9-39-3 一台他励直流电动机铭牌数据为：一台他励直流电动机铭牌数据为： kW29NPV440NUA76NIr/min1000Nn已知四段起动电阻为：已知四段起动

16、电阻为： 212. 01R405. 02R695. 03R158. 14R377. 0aR电枢电阻电枢电阻系统飞轮惯量系统飞轮惯量22mN05.49GD求分级起动总的起动时间。求分级起动总的起动时间。解：解： NNNnRIUCae411. 01000377. 07644093. 3411. 055. 955. 9eTCC615. 193. 3411. 02TeCCs231. 0s615. 1375)158. 1695. 0405. 0212. 0377. 0(05.491tMT21s137. 0s615. 1375)695. 0405. 0212. 0377. 0(05.492tMTs081.

17、 0s615. 1375)405. 0212. 0377. 0(05.493tMTs048. 0s615. 1375)212. 0377. 0(05.494tMTs031. 0s615. 1375377. 005.49tMTA152A7622N1IIIst设设A2 .91A762 . 12 . 1N2IIIxA76N IIz61. 15ln762 .9176152lnln21zzIIII)(4321tMtMtMtMstTTTTttMzzTIIII4ln21 =(0.231+0.137+0.0808+0.0478)1.61s+40.0306s=0.922s 22理想的起动电理想的起动电流变化规律

18、流变化规律3加快起动过程的途径加快起动过程的途径 1）减小系统的飞轮惯量，以减小机电时间）减小系统的飞轮惯量，以减小机电时间常数，从而降低系统的惯性常数，从而降低系统的惯性 2）在设计电力拖动系统时，尽可能设法改）在设计电力拖动系统时，尽可能设法改善起动过程中电枢电流的波形善起动过程中电枢电流的波形 （二）电枢电路电感对起动过程的影响（二）电枢电路电感对起动过程的影响 电磁时间常数为电磁时间常数为 aataRLT式中，式中，La 为电枢电路的总电感为电枢电路的总电感 当电动机带负载起动时，则过渡过程分两阶段：当电动机带负载起动时，则过渡过程分两阶段：第一阶段，电枢电流从零增加到第一阶段，电枢电

19、流从零增加到Iz 之前，电动机转速为零。之前，电动机转速为零。tILRIUaaaadd)e1 (/taTtscaIIascRUI/式中式中23第二阶段，过了第二阶段，过了tz 后，电动机开始加速，机械惯性与后，电动机开始加速，机械惯性与电磁惯性同时存在电磁惯性同时存在 aaaaaEtILRIUddtnGDTTzdd3752tnCGDIITzadd3752或或ztatMtatMtanTTnTTtnTtn11dd1dd22该方程的解为该方程的解为zttnccn21ee21式中式中tMtatataTTTT4121211tMtatataTTTT412121224考虑电枢电感时，考虑电枢电感时，无振荡情

20、况下的无振荡情况下的变化曲线变化曲线)ee(212211ttaccIzTICGD3752其中其中c1及及c2积分常数，由初始条件决定积分常数，由初始条件决定 tatMTT41）当）当 时，时，1和和2为负实为负实数数ztztznnnn21ee211212ztttMtazscaITTIII)ee (4121252）当）当 时，时，1和和2为负共为负共轭复数轭复数tatMTT4考虑电枢电感时，考虑电枢电感时，有振荡情况下的有振荡情况下的变化曲线变化曲线j2j11421tMtataTTTtaT21式中式中zttatMzntTTnn)sin(e4114tg1tMtaTT式中式中zttMtazscaIt

21、TTIIIsine14)(226第三节第三节 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动1）电动运转状态）电动运转状态电动机转矩的方向与转速的方向相同，此时电动机转矩的方向与转速的方向相同，此时电网向电动机输入电能，并变为机械能以带动负载。电网向电动机输入电能，并变为机械能以带动负载。 2） 制动运转状态制动运转状态电动机转矩与转速的方向相反，此时，用电电动机转矩与转速的方向相反，此时，用电动机吸收机械能并转化为电能。动机吸收机械能并转化为电能。 一、能耗制动一、能耗制动 电动状态电动状态能耗制动能耗制动27能耗制动时机械特性和能耗制动时机械特性和转速及电流变化曲线转速及电流变化曲线28TCCR

22、RnTeza2能耗制动机械特性方程式能耗制动机械特性方程式 如果按最大制动电流不超如果按最大制动电流不超 过来选择过来选择 NI2则则电动机带位能负载时电动机带位能负载时的能耗制动电路图的能耗制动电路图tnCCRRGDnTezadd375)(222)(TezazCCRRT当当 时时zTT 2)(TezazzCCRRTn能耗制动时间为能耗制动时间为 zzsttMTnnnTtlnzzsttMTIIITtlnzaRR NNNNIUIE22zRaNNRIU229二、反接制动二、反接制动 电动机带位能负载时电动机带位能负载时的能耗制动电路图的能耗制动电路图反接制动可用两种方法实现，即转反接制动可用两种方

23、法实现，即转速反向（用于位能负载）与电枢反速反向（用于位能负载）与电枢反接（一般用于反作用负载）。接（一般用于反作用负载）。（一）转速反向的反接制动（一）转速反向的反接制动 转速反向的反接转速反向的反接制动机械特性制动机械特性转速反向的反接制动特性方程式为转速反向的反接制动特性方程式为 电枢电路的电压平衡方程式变为电枢电路的电压平衡方程式变为 aaaaEUEURRI)()(TCCRRnnTea2030aaaaaIEUIRRI)(2上式表明，上式表明， 与与 两者之和消耗在电枢电路的电阻两者之和消耗在电枢电路的电阻 上。上。 aUIaEIRRa（二）电枢反接的反接制动（二）电枢反接的反接制动 1

24、K2K3K断开断开 和和 ， 接通接通 和和4KRREURREUIaaaaa电枢反接的反电枢反接的反接制动电路图接制动电路图tnGDTTzdd3752TCCRRnnTea20最大电流也不超过最大电流也不超过 N2IRaRIUNN31（三）电枢反接（三）电枢反接时的过渡过程时的过渡过程电枢反接时的人为机械特电枢反接时的人为机械特性和转速及电流变化曲线性和转速及电流变化曲线1反作用负载反作用负载 tnGDTTzdd3752反抗性负载反抗性负载终止在终止在D D点点位能性负载位能性负载终止在终止在E E点点2位能负载位能负载 32 三、回馈制动（或称再生制动）三、回馈制动（或称再生制动） （一）位能

25、负载拖动电动机（一）位能负载拖动电动机 电动机回馈制动电电动机回馈制动电路图路图( (带位能负载带位能负载) )这时位能负载带动电动机，电枢将轴这时位能负载带动电动机，电枢将轴上输入的机械功率变为电磁功率上输入的机械功率变为电磁功率 后，后，大部分回馈给电网（大部分回馈给电网（ ），小部分），小部分变为电枢回路的铜耗变为电枢回路的铜耗 。电动。电动机变为一台与电网并联运行的发电机。机变为一台与电网并联运行的发电机。 aaIEaUI)(2RRIaa（二）他励电动机改变电枢电压调速（二）他励电动机改变电枢电压调速 在降低电压的降速过程中，当突然降低电枢电压，感应电动势还来在降低电压的降速过程中，当

26、突然降低电枢电压，感应电动势还来不及变化时，就会发生不及变化时，就会发生 的情况，亦即出现了回馈制动状的情况，亦即出现了回馈制动状态。态。 UEa33他励电动机降压、减速他励电动机降压、减速过程中回馈制动特性过程中回馈制动特性 例例9-49-4 一台他励直流一台他励直流电动机的数据如下：电动机的数据如下：kW29NPV440NUA2 .76NIr/min1050Nn393. 0aR（1）电动机带动一个位能负载，在固有特性上作回馈制动下）电动机带动一个位能负载，在固有特性上作回馈制动下放，放， ，求电动机反向下放转速。，求电动机反向下放转速。A60aI（2）电动机带动位能负载，作反接制动下放，）

27、电动机带动位能负载，作反接制动下放， 时，转时，转速速 ，求串接在电枢电路中的电阻值、电网输入的，求串接在电枢电路中的电阻值、电网输入的功率、从轴上输入的功率及电枢电路电阻上消耗的功率。功率、从轴上输入的功率及电枢电路电阻上消耗的功率。 A50aIr/min600n（3）电动机带动反作用负载，从）电动机带动反作用负载，从 进行能耗制动，若其进行能耗制动，若其最大制动电流限制在最大制动电流限制在100A，试计算串接在电枢电路中的电阻值。，试计算串接在电枢电路中的电阻值。 r/min500n34解解 （1）NNNnRIUCae39. 01050393. 02 .76440电动机反向下放转速电动机反

28、向下放转速 NNNCRIUnar/min1190r/min39. 0393. 060440aeaInCURRRN（2）电枢电路总电阻）电枢电路总电阻 48.1350)600(39. 0440077.13393. 048.13aRRR电枢串接电阻电枢串接电阻 电网输入功率电网输入功率 aIUPN1kW22W22000W50440RIPa2电枢电路电阻上消耗的功率电枢电路电阻上消耗的功率 kW7 .33W33700W48.1350235轴上功率（为负值，表示从轴上输入功率）轴上功率（为负值，表示从轴上输入功率） aaaNaaIRIUIEP)(2kW7 .11W11700W50)48.1350440

29、(（3）能耗制动时最大电流出现在制动开始时，此时感应电动势为）能耗制动时最大电流出现在制动开始时，此时感应电动势为 stestnCEV195V50039. 0电枢电路总电阻电枢电路总电阻 95. 1100195ststaIERRR电枢电路串接电阻电枢电路串接电阻 557. 1393. 095. 1aRRR36第四节第四节 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速 采用一定的方法来改变生产机械的工作速度，以满足生产的需采用一定的方法来改变生产机械的工作速度，以满足生产的需要，这种方法通常称为调速。要，这种方法通常称为调速。 一、调速指标一、调速指标 调速方法最主要的有两大指标：即技术指标与经济指

30、标调速方法最主要的有两大指标：即技术指标与经济指标 （一）调速的技术指标（一）调速的技术指标 1. 调速范围调速范围 minmaxminmaxvvnnD不同生产机械要求的调速范围是不同的，例如车床不同生产机械要求的调速范围是不同的，例如车床D20120，龙门刨床龙门刨床D1040，机床的进给机构，机床的进给机构D5200，轧钢机，轧钢机D3120，造纸机，造纸机D320等等 37不同机械特性不同机械特性下的静差率下的静差率 2静差率（或称相对稳定性）静差率（或称相对稳定性） %100%100000nnnnnNN电动机的机械特性愈硬，则静差电动机的机械特性愈硬，则静差率愈小，相对稳定性就愈高。率

31、愈小，相对稳定性就愈高。 调速范围调速范围D与低速静差率与低速静差率%间的关系间的关系允许的转速降允许的转速降 )1 (0N0maxN0maxminmaxnnnnnnnnnD)1 ()1 (NmaxNmaxnnnn)1 (maxNDnn383平滑性平滑性 在一定的调速范围内，调速的级数愈多则认为调速愈平滑。在一定的调速范围内，调速的级数愈多则认为调速愈平滑。 11iiiivvnn 值愈接近于值愈接近于1，则平滑性愈好。时称为无级调速，即转速连续，则平滑性愈好。时称为无级调速，即转速连续可调，级数接近无穷多，此时调速的平滑性最好。可调，级数接近无穷多，此时调速的平滑性最好。 4调速时的容许输出（

32、或调速时的功率与转矩）调速时的容许输出（或调速时的功率与转矩）容许输出是指电动机在得到充分利用的情况下，在调速过程中轴上容许输出是指电动机在得到充分利用的情况下，在调速过程中轴上所能输出的功率和转矩。所能输出的功率和转矩。 39（二）调速的经济指标（二）调速的经济指标 调速的经济指标决定于调速系统的设备投资及运行费用，而运行费调速的经济指标决定于调速系统的设备投资及运行费用，而运行费用又决定于调速过程的损耗，它可用设备的效率来说明。用又决定于调速过程的损耗，它可用设备的效率来说明。 PPP22r/min10000nr/min900Nn例例9-59-5 一直流调速系统采用改变电源电压调速，已知电

33、动机的额一直流调速系统采用改变电源电压调速，已知电动机的额定转速定转速 ，高速机械特性的理想空载转速，高速机械特性的理想空载转速 如果额定负载下低速机械特性的转速如果额定负载下低速机械特性的转速 ，而相应的理，而相应的理想空载转速想空载转速 。r/min100minnr/min200N n（1）试求出电动机在额定负载下运行的调速范围）试求出电动机在额定负载下运行的调速范围D和静差率和静差率 ；（2）如果生产工艺要求静差率）如果生产工艺要求静差率 20%，则此时额定负载下能达，则此时额定负载下能达到的调速范围是多少？还能否满足原有的要求？到的调速范围是多少？还能否满足原有的要求？ 40电枢串联电

34、枢串联电阻调速电阻调速解解 （1）9100900minmaxnnD低速静差率低速静差率 %50%100200100200（2）25. 2)2 . 01 (1002 . 0900D不能满足原有调速范围的要求不能满足原有调速范围的要求二、降低电枢端电压调速二、降低电枢端电压调速 （一）电枢串联电阻（一）电枢串联电阻分析电枢串接电阻调速的经分析电枢串接电阻调速的经济性：济性： RIIEUIPaaaa21000111nnnnnPPP效率效率41（二）降低电源电压（二）降低电源电压 降低电源电压的调速系统的机械特性降低电源电压的调速系统的机械特性方程式为方程式为TCCRRCUnTeae200晶闸管整流器

35、供电晶闸管整流器供电的直流调速系统的直流调速系统降低电源电压调降低电源电压调速时的机械特性速时的机械特性42减弱磁通的人减弱磁通的人为机械特性为机械特性三、弱磁调速三、弱磁调速 弱磁调速电路示意图弱磁调速电路示意图较大容量系统较大容量系统小容量系统小容量系统弱磁调速时，机械特性方程式是弱磁调速时，机械特性方程式是 ：TCCRCUnTeae243 弱磁调速的优点是，弱磁调速的优点是，在功率较小的励磁电路中在功率较小的励磁电路中进行调节，控制方便，能进行调节，控制方便，能量损耗小，调速的平滑性量损耗小，调速的平滑性较高。由于调速范围不大，较高。由于调速范围不大，常和额定转速以下的降压常和额定转速以

36、下的降压调速配合应用，以扩大调调速配合应用，以扩大调整范围。整范围。 减弱磁通时的电枢电流、减弱磁通时的电枢电流、转速、磁通变化曲线转速、磁通变化曲线44四、调速时的功率与转矩四、调速时的功率与转矩 在调速过程中，只要在不同转速下电流不超过额定值，电动机在调速过程中，只要在不同转速下电流不超过额定值，电动机长时运行，其发热不会超过容许的限度。长时运行，其发热不会超过容许的限度。 对于他励直流电动机，对于他励直流电动机，转矩与功率的关系为：转矩与功率的关系为： 9550)602(10001000TnnTTPICTaT降压调速时，从高速到低速，容许输出转矩是常数，称为恒转矩调降压调速时，从高速到低

37、速，容许输出转矩是常数，称为恒转矩调速方式。而容许输出功率则正比于转速。速方式。而容许输出功率则正比于转速。nCnTPN19550式中式中9550/1NTC 弱磁调速时的容许输出功率为常数，称为恒功率调速方式；弱磁调速时的容许输出功率为常数，称为恒功率调速方式； 常数95009550955033CnnCTnP45机械特性和容机械特性和容许输出转矩许输出转矩容许输出转容许输出转矩和功率矩和功率46第五节第五节 晶闸管晶闸管直流电动机系统直流电动机系统cos17. 132sin2226650EttdEU电流连续时的整流电压的平电流连续时的整流电压的平均值均值 三相半波零式晶闸管三相半波零式晶闸管电

38、动机系统的主电路电动机系统的主电路负载为电动机时负载为电动机时的整流电压波形的整流电压波形对于三相零式晶闸管整流电路对于三相零式晶闸管整流电路cos17. 120EU 式中，式中， 一逆变角。一逆变角。 47电流不连续时整流电流不连续时整流电压与电流波形电压与电流波形电流不连续时电流不连续时的机械特性的机械特性48反并联连接的两组反并联连接的两组晶闸管装置向直流晶闸管装置向直流电动机供电电动机供电晶闸管晶闸管直流电动机系统的优点为：直流电动机系统的优点为：改变控制角，即可调节电动机的电改变控制角，即可调节电动机的电枢端电压或励磁电流，从而达到平枢端电压或励磁电流，从而达到平滑调速的目的。其技术

39、与经济指标滑调速的目的。其技术与经济指标较高；调速范围大，平滑性高，质较高；调速范围大，平滑性高，质量小，占地面积小，运行效率高，量小，占地面积小，运行效率高，设备投资和运行费用都较低，而且设备投资和运行费用都较低，而且快速响应控制准确。快速响应控制准确。其缺点是：其缺点是：1）由于电枢电流为）由于电枢电流为脉冲波脉冲波 ，电流的有效值较高，电流的有效值较高，增加电枢的铜耗，引起电动机增加电枢的铜耗，引起电动机效率下降。效率下降。 2）当调速范围较大）当调速范围较大时，功率因数较低时，功率因数较低 。3）晶闸管）晶闸管整流装置整流变压器一次电流整流装置整流变压器一次电流中的谐波成分会造成种种不

40、良中的谐波成分会造成种种不良影响影响 。49第六节第六节 他励直流电动机过渡过程的能量损耗他励直流电动机过渡过程的能量损耗 一、空载起动的能量损耗一、空载起动的能量损耗 0W()dxstJ 空载起动时空载起动时 020001W()d2stJJ起动时由电源输向电动机的能量为起动时由电源输向电动机的能量为 02000000dddststttstaWUItTtJJ可见，电源输入电动机两倍于系统储存动能的能量，其中一半为拖可见，电源输入电动机两倍于系统储存动能的能量，其中一半为拖动系统储存的动能，另一半为起动损耗。动系统储存的动能，另一半为起动损耗。50二、空载能耗制动的能量损耗二、空载能耗制动的能量

41、损耗0211()d2TTTWJJ损耗等于拖动系统所储存的动能。损耗等于拖动系统所储存的动能。 三、空载反接制动的能量损耗三、空载反接制动的能量损耗 002201W()d32TTJJ 空载反接制动的能量损耗等于拖动系统动能储存量的三倍空载反接制动的能量损耗等于拖动系统动能储存量的三倍 。51四、空载反转过程的能量损耗四、空载反转过程的能量损耗002001W()d42FJJ空载反转过程的能量损耗等于拖动系统动能储存量的四倍空载反转过程的能量损耗等于拖动系统动能储存量的四倍 。五、减少他励直流电动机过渡过程能量损耗的方法五、减少他励直流电动机过渡过程能量损耗的方法 （一）减少拖动系统的动能储存量（一

42、）减少拖动系统的动能储存量 2/ )(20J1、通常设计成细而长的形状。、通常设计成细而长的形状。2、也可采用双电动机拖动，它由两台一半功率的电动机组成，这、也可采用双电动机拖动，它由两台一半功率的电动机组成，这时即相当于电枢的等效长度增加，而直径减小。时即相当于电枢的等效长度增加，而直径减小。52（二）合理选择电动机的起、制动方式（二）合理选择电动机的起、制动方式 比较二级与一级起动时的损耗可见，前者仅为后者的一半。同比较二级与一级起动时的损耗可见，前者仅为后者的一半。同理，他励直流电动机理，他励直流电动机 m 级改变电压起动（如发电机一电动机组）时，级改变电压起动（如发电机一电动机组）时，

43、能量损耗可大大减小，为一级起动时的能量损耗可大大减小，为一级起动时的 1/m 。两台电动机串两台电动机串并联两级起动并联两级起动两台电动机两台电动机一级起动一级起动53串励直流电动机串励直流电动机固有机械特性固有机械特性串励直流电动机串联电串励直流电动机串联电阻时的人为机械特性阻时的人为机械特性第七节第七节 串励直流电动机的电力拖动串励直流电动机的电力拖动 一、串励电动机的机械特性一、串励电动机的机械特性 磁路未饱和时串励电动磁路未饱和时串励电动机机械特性方程式机机械特性方程式 RCTUCCneeT1串励直流电动串励直流电动机的电路图机的电路图54串励直流电动机降压串励直流电动机降压时的人为机

44、械特性时的人为机械特性励磁绕组并分路励磁绕组并分路电阻的电路图电阻的电路图（一）降低电源电压（一）降低电源电压 （二）励磁绕组并分路电阻（二）励磁绕组并分路电阻 55电枢并分路电阻电枢并分路电阻的电路图的电路图串电阻时的人串电阻时的人为机械特性为机械特性固有机械特性固有机械特性励磁绕组并分路励磁绕组并分路电阻时的人为特电阻时的人为特性性电枢并分路电阻电枢并分路电阻时的人为特性时的人为特性（三）电枢并分路电阻（三）电枢并分路电阻 56二、串励电动机的制动状态二、串励电动机的制动状态串励电动机只有两种制动状态，即反接制动与能耗制动。串励电动机只有两种制动状态，即反接制动与能耗制动。 串励电动机直接

45、反串励电动机直接反接电枢的电路图接电枢的电路图转速反向的转速反向的反接制动反接制动串励电动机反接制串励电动机反接制动特性曲线动特性曲线反接电枢的反接电枢的反接制动反接制动能耗制动的方法，是把电枢由电源断开，接到制动电阻上。此时励能耗制动的方法，是把电枢由电源断开，接到制动电阻上。此时励磁常用他励。必须使励磁电流方向与能耗制动前相同，否则不能产磁常用他励。必须使励磁电流方向与能耗制动前相同，否则不能产生制动转矩。由于串励绕组电阻很小，当接成他励时，必须在励磁生制动转矩。由于串励绕组电阻很小，当接成他励时，必须在励磁电路内串入较大的电阻，以限制电流。电路内串入较大的电阻，以限制电流。57三、复励直流电动机的机械特性三、复励直流电动机的机械特性 复励直流电动机有两个励磁绕组，一个是串励绕组，另一个是复励直流电动机有两个励磁绕组，一个是串励绕组，另一个是他励绕组，两绕组的励磁磁动势方向一般是相同的，即是所谓积复他励绕组，两绕组的励磁磁动势方向一般是相同的，即是所谓积复励接法。励接法。 复励电动机的电路图复励电动机的电路图复励电动机的固复励电动机的固有机械特性和人有机械特性和人为机械特性为机械特性58第九章第九章 结结 束束