电机控制与调速技术1-4课件.ppt

1、第第1 1章章 直流电机直流电机 1.4 直流电动机的起动与调速直流电动机的起动与调速 他励直流电动机若加额定电压UN，电枢回路不串电阻起动，叫做直接起动，由于起动瞬间转子转速n=0，电枢绕组的感应电动势Ea=0，起动电流达额定电流的20倍。由于转矩与电流成正比故起动转矩可达额定电磁转矩的20倍。如果起动电流太大，将会导致直流电动机不能换向，换向器表面产生强烈火花或环火，在电枢绕组中产生过大的电磁力而损坏绕组。因此，除了微型直流电机由于Ra大可直接起动外，一般直流电机都不允许直接起动。第第1 1章章 直流电机直流电机 1.4 直流电动机的起动与调速直流电动机的起动与调速1、降压起动第第1 1章

2、章 直流电机直流电机 1.4 直流电动机的起动与调速直流电动机的起动与调速 对于并励直流电动机，降压起动时，为保证磁通不会降低，影响起动转矩，可将电机改为他励，井配备两套直流电源设备。一套电源设备用于改变电枢回路的端电压，另一套电源作为励磁电源。他励直流电动机降压起动时，电动机起动电流小，起动转矩较大，起动迅速平稳，能量损耗也小。2、电枢回路串接电阻起动在电枢回路串接电阻R，以限制起动电流Ist,起动电流NstaUIRR第第1 1章章 直流电机直流电机 1.4 直流电动机的起动与调速直流电动机的起动与调速若已知负载转矩ML，可根据起动条件的要求，确定串人电枢回路电阻R的大小，以保证起动电流在允

3、许的范围内，又使转矩足够大。第第1 1章章 直流电机直流电机 1.4 直流电动机的起动与调速直流电动机的起动与调速 为了保持足够大的电磁转矩，加速起动过程，可切除部分电阻，在切除电阻瞬间，由于惯性电动机转速来不及变化，而电枢电流由于串联总电阻R的减小而增大，使电磁转矩增加，电动机转速n将继续加速，Ea将再次变大，Ist再次减小，电磁转矩也减小，再切除部分起动电阻，这样逐段切除起动电阻，以保持电枢电流一直在允许范围内，电磁转矩足够大，直至起动电阻全部切除，当Mst=ML，转速为nN时，电动机稳定运行在A点。1.4.2、直流电动机的调速直流电动机的调速 许多生产机械的运行速度，要随其工作情况不同而

4、改变。因此，系统运行的速度需要根据生产机械的工艺要求而进行人为调节。人为改变转速称为调速。第第1 1章章 直流电机直流电机 1.4 直流电动机的起动与调速直流电动机的起动与调速从直流电动机机械特性方程式2aeeMRUnMCC C 可见，调节直流电动机的转速有三种方法：1）电枢回路串人电阻调速；2）降低电枢电压凋速；3）弱磁调速。1、电枢回路串入电阻调速电枢回路串入电阻调速保持电压额定，磁通额定，在电枢回路里串人不同的电阻时，电动机的机械特性方程式为2NaeNeMNURRnMCC C在电枢回路中串入不同的电阻时，电动机就可运行于不同的转速，且R越大，转速越低。第第1 1章章 直流电机直流电机 1

5、.4 直流电动机的起动与调速直流电动机的起动与调速第第1 1章章 直流电机直流电机 1.4 直流电动机的起动与调速直流电动机的起动与调速 这种调速方法只能使电动机的转速在额定转速以下调节。由于电枢回路串电阻的人为机械特性曲线，是一组经过理想空载点n。的直线，串入的调速电阻越大，机械特性越软。因此，在空载或轻载时，调速范围很小，调速效果不太明显；另外，在低速运行时，负载在不大的范围内变动，就会引起转速较大的变化，即转速的稳定性较差。由于电枢电流Ia较大，调速电阻的容量又较大，功率损耗很大。又因调速电阻较笨重，不易做到电阻值连续调节，一般最多分成六级，因此，速度调节不平滑，只能是有级调速。尽管电枢

6、回路串电阻的调速方法所需设备简单，操作方便，但由于功率损耗大、效率低、低速时不稳定、不能连续调节等缺点，只应用于调速性能要求不高的中小型电机上，大容量电动机一般不采用这种调速方法。第第1 1章章 直流电机直流电机 1.4 直流电动机的起动与调速直流电动机的起动与调速2、降低电枢电压调速、降低电枢电压调速第第1 1章章 直流电机直流电机 1.4 直流电动机的起动与调速直流电动机的起动与调速 电源电压越低，转速则越低。考虑到电机的绝缘，电压不能超过额定电压，故调速的区间也是从额定转速往下调。降低电枢电压时，电动机机械特性的硬度不变。因此，电动机无论在低速范围内运行，还是在高速范围内运行，转速随负载

7、变化的幅度较小，转速的稳定性较好。只要使电枢电压在额定值以下连续平滑地变化，就能使转速的变化也是连续平滑的。这种调速称为无级调速。又由于电压变化的范围较大，所以凋速范围比较宽广。改变电枢电压必须要有专用的直流凋压设备，所以投资大，设备维修较复杂。降低电枢电压调速的方法，因其特性较好，在直流电力拖动系统中被广泛采用。在小功率直流电动机的调压调速控制中，广泛采用PWM脉宽调制电路，有专门的集成电路芯片，使用方便、可靠，成本也低。第第1 1章章 直流电机直流电机 1.4 直流电动机的起动与调速直流电动机的起动与调速3、弱磁调速、弱磁调速 在负载转矩不过分大时，降低他励直流电动机的磁通，可以使电动机转

8、速升高。第第1 1章章 直流电机直流电机 1.4 直流电动机的起动与调速直流电动机的起动与调速 他励直流电动机中励磁磁通的减小，是通过调节励磁回路中的可变电阻，使电阻值增大来实现的。正常运行时，他励直流电动机励磁电流要比电枢电流小得多，因此励磁回路中所串调速电阻消耗的功率要比电枢回路串调速电阻时消耗的功率小得多，而且由于励磁电阻的容量很小，控制方便，可以连续调节电阻，使得磁通连续变化，实现转速的无级调速。他励直流电动机电力拖动系统中，广泛地采用降低电枢电压向下调速和减弱磁通向上调速的双向调速方法。这样，可以得到更宽广的调速范围，可以在凋速范围之内的任何需要的转速上运行，而且调速时损耗较小，运行效率较高，因此，能很好地满足各种生产机械的调速要求。