1、第九章第九章 直流电动机的电力拖动直流电动机的电力拖动第一节第一节 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性 电动机的机械特性是指电动机的转速电动机的机械特性是指电动机的转速n与与电磁转矩电磁转矩T 的关系的关系 n=f(T)这里，这里，T T 指电磁转矩指电磁转矩T=TT=Td d+T+T0 0T Td d为电动机轴上的输出转矩，稳态时等于为电动机轴上的输出转矩，稳态时等于T T2 2一、机械特性方程式一、机械特性方程式 eTCC55.9aTICTnCEeaRIEUaaeaCRIUnTCCRCUnTee2Tnnb0RRRa3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
2、机实际空载转速 0200TCCRnnTe他励直流电动机的他励直流电动机的机械特性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 TTCCRnTeb2%100%0NNNnnnnTCCRCUnTee24电枢反应对机械特性电枢反应对机械特性的影响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，转速就要回升，机械特性在负载大时呈上翘现象。实际中低，转速就要回升，机械特性在负载大时呈上翘现象。实际中在主磁极上加稳定绕组改善，工程上可以忽略此现象。在主磁极上加稳定绕组改善，工程上可以忽略此现象。5二、固有机械特性与人为机械特性二、
3、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（一）电枢串联电阻时的人为机械特性的人为机械特性 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6（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械特性电压不同时的人为机械特性21NUUU721N21N（三）减弱电动机磁通时的人为机械特性（三）减弱电动机磁通
4、时的人为机械特性 aeaeICRCUnNTCCRCUneae2TNNT8三、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9（二）人为机械特性的绘制（二）
5、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/min16
6、50r/min133.0220额定点额定点mN3.147mN116133.055.955.9NNNICTTe10四、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：生产机械负载现在讨论：生产机械负载转矩特性与电动机的机械转矩特性与电动机的机械特性这两种特性的配合问特性这两种特性的配合问题。题。他励直流电动机的机他励直流电动机的机械特性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在电力拖动运动方程式中已指出，当转矩中已指出，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，转速为而相互平衡时，转速为某一稳定值，拖动系统某一稳定值，拖动系统处于稳态，或
7、称静态处于稳态，或称静态 tnGDTTzdd375211 两种特性有交点仅是稳定运行的必要条件。两种特性有交点仅是稳定运行的必要条件。稳稳定运行的充分条件定运行的充分条件是：如果电力拖动系统原在交点是：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（如电网电压处稳定运行，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，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，拖动系统必须有能力使转速恢复到当干扰消除后，拖动系统必须有能力使转速恢复到原来交点处的数值。
8、电力拖动系统如能满足这样的原来交点处的数值。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，否则是不稳定特性配合条件，则该系统是稳定的，否则是不稳定的。的。12稳定运行点稳定运行点TZTtnGDTTzdd375213不稳定运行点不稳定运行点TZTtnGDTTzdd3752结论：系统稳结论：系统稳定需要在交点定需要在交点所对应的转速所对应的转速之上保证之上保证 ，而在交点所对而在交点所对应的转速之下应的转速之下保证保证 。ZTT ZTT 14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
9、直接加额定电压起动:n=0,Ea=0Ra 较小，较小，则则 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，产生严重火花。产生严重火花。起动必须限制电枢电流！起动必须限制电枢电流！15电路图电路图16二、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 NII)0.25.1(1NII)2.11.1(217特性图特性图123)(1I)(2
10、I18（二）解析法（二）解析法在在b点点 22REUIb两级起动时两级起动时 在在c点点 11REUIc123)(1I)(2I在在c点点 11REUIc1221RRIIaRR1cbnn cbEE 19（二）解析法（二）解析法推广到推广到m级起动的一般情况级起动的一般情况 ammmmRRRRRRRRII11221121b21/II称为起动电流比称为起动电流比mammmammaaRRRRRRRRRRRbbbbbbb11212121mamRRbblglgamRRm 1IURm2011111222111212211)()1(RRRRRRRRRRRRRRRRRRRmmmmmmmmmmaaabbbbbbb
11、b注意：注意：1.m未知：需要初步选定I1、I2,即 ，计算m2.m已知：需要初步选定I1，即可计算mb21 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895.215244014IURRam664.1377.0895.2444aRRb22各分段电阻如下各分段电阻如下：250.0377.0627.011aRRR416.0627.0043.11
12、22RRR693.0043.1736.1233RRR153.1736.1889.2344RRR则各级起动总电阻如下：则各级起动总电阻如下：627.0377.0664.11aRRb043.1627.0664.112RRb736.1043.1664.123RRb889.2736.1664.134RRb23三、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，但由于惯性，这些变化却不能导致电动
13、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。研究过渡过程，即研究：研究过渡过程，即研究：)()()()(tfPtfItfTtfna24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。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
14、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。它使电动机的温度不能突变。25（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 RInCRIEUaeaaazICtnGDTTT2dd375
15、RRRaeaCRIUn26tICCRGDCTIaTeTzadd37522tITIatMzddTzzCTI/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
16、/e)e1(27tMTtezestezCRIUCRIUCRIUn/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或或tMTtzstzaIIII/e)(tMtMTtstTtzaIII/e)e1(eaCRIUn28tMTtzstzaIIII/e)()(maxstII29起动过程中转速
17、的上升曲线起动过程中转速的上升曲线当起动转速为零时当起动转速为零时)e1(/tMTtznntMTttMzeTndtdn/tMztTndtdn0tMstTt)43(30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 zxzsttMxIIIITtlnzxzsttMxnnnnTtlnzxzsttMxTTTTTtln或或或或或或tMTtzstzaIIII/e)(tMtMTtstTtzaIII/e)e1(tMTtzstznnnn/e)(tMtMTtstTtznnn/e)e1(或或xtxI312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
18、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(tMtMTtTtzaIII32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nZ2nZ133341.电阻越大，电阻越大，TtM越大越大2.不同加速级的起始转速与稳定转速时不不同加速级的起始转速与稳定转速时不同的同的3.起始电流为起始电流为I1，稳定电流为，稳定电流为IZ，终了电，终了电流为流为I24.结论：结论：zztMxxIIIITt21lntMTt)43(末级351.参考表参考表9-1，求起动时间应该用哪个公式？，求
19、起动时间应该用哪个公式？2.前一个公式需要用几次？前一个公式需要用几次？3.该公式在不同起动阶段，哪一个量不同？该公式在不同起动阶段，哪一个量不同？4.怎么求？怎么求？5.怎么求？怎么求？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。zztMxxIIIITt21ln4次次tMTt)43(末级
20、tMxTtMxT22375TextMxCCRGDTeCNNNnRIUCae36 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
21、.1375)158.1695.0405.0212.0377.0(05.491tMT37s137.0s615.1375)695.0405.0212.0377.0(05.492tMTs081.0s615.1375)405.0212.0377.0(05.493tMTs048.0s615.1375)212.0377.0(05.494tMTs031.0s615.1375377.005.49tMTA152A7622N1 II设设A2.91A762.12.1N2IIA76N IIz61.15ln762.9176152lnln21zzIIII)(4321tMtMtMtMstTTTTttMzzTIIII4ln2
22、1 =(0.231+0.137+0.0808+0.0478)1.61s+40.031s=0.924s 383加快起动过程的途径加快起动过程的途径 减小系统的飞轮惯量，以减小系统的飞轮惯量，以减小机电时间常数，从而减小机电时间常数，从而降低系统的惯性。降低系统的惯性。起动过程迟缓原因解决措施起动时间长大，所以大，系统惯性大，即222375.1TextMxCCRGDTGD例：两台一半容量电机比例：两台一半容量电机比一台电动机的一台电动机的GD2小，因小，因此常采用双电机拖动此常采用双电机拖动39起动过程迟缓原因解决措施在设计电力拖动系统时，在设计电力拖动系统时，尽可能设法改善起动过程尽可能设法改善
23、起动过程中电枢电流的波形中电枢电流的波形 2.起动电流（或起动转矩）随起动电流（或起动转矩）随时间呈指数规律衰减，使系时间呈指数规律衰减，使系统的加速度在起动过程中不统的加速度在起动过程中不断衰减。断衰减。理想的起动电流理想的起动电流变化规律变化规律实现方法：采用自动调节的拖动系统40（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，电枢电流从零增加到Iz
24、 之前，之前，T12zttnccn21ee2121122121,zzncnc)ee(212211ttaccIzTICGD375247scI(012)ztztznnnn21ee211212ztttMtazscaITTIII)ee(412100nt=0时，时，Ia=IZt=时，时，Ia=IZ482）当）当 时，时，1和和2为负共为负共轭复数轭复数tatMTT4j2j11421tMtataTTTtaT21式中式中zttatMzntTTnn)sin(e4114tg1tMtaTT式中式中zttMtazscaItTTIIIsine14)(249zttatMzntTTnn)sin(e41zttMtazsca
25、ItTTIIIsine14)(2考虑电枢电感时，有振荡情况下的变化曲线考虑电枢电感时，有振荡情况下的变化曲线501421tMtataTTT振荡的周期振荡的周期1442tMtataTTTT（944）式：结论：电枢电感的存在，不仅使电流与转速上升延迟，结论：电枢电感的存在，不仅使电流与转速上升延迟，而且使起动产生振荡过程。而且使起动产生振荡过程。振荡的频率振荡的频率14412tMtataTTTf51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电动机转矩转矩T的方向与转速的方向与转速n的方向相同的方向相同，此，此时电网向电动机输入电能，并变为机械能以带动负
26、时电网向电动机输入电能，并变为机械能以带动负载。载。2）制动运转状态制动运转状态电动机电动机转矩转矩T与转速与转速n的方向相反的方向相反，此时，用，此时，用电动机吸收机械能并转化为电能。电动机吸收机械能并转化为电能。制动的目的：停车，降速，位能负载的稳定下降电气制动方法：能耗制动、反接制动、回馈制动52一、能耗制动一、能耗制动 电动状态电动状态+-方向规定：方向规定：Ea与与n一致，即一致，即Ea ，nEa ，nIa与与T一致，即一致，即Ia ，TIa ，TnTnTnTnTnT顺时针为正顺时针为正53一、能耗制动一、能耗制动 T与与n反向反向电动状态电动状态aI能耗制动能耗制动制动制动动能消耗
27、在电枢电路电阻上动能消耗在电枢电路电阻上能耗制动能耗制动zaaaRREIU,054TCCRRnTeza2能耗制动机械特性方程式能耗制动机械特性方程式:能耗制动时机械特性能耗制动时机械特性TCCRCUneae2NTNNA思考思考：R RZ Z越小，越小，I I1 1越？越？如果按最大制动电流如果按最大制动电流不超不超 过来选择过来选择 NI21INzaNIRREI21zRaNNRIU255能耗制动时能耗制动时机械特性机械特性稳定的稳定的速度下放速度下放电动机带位能负载时的能耗电动机带位能负载时的能耗制动电路图制动电路图TCCRRnTeza256能耗制动时转速变化曲线能耗制动时转速变化曲线能耗制动
28、时电流变化曲线能耗制动时电流变化曲线tMTtzstzaIIII/e)(tMtMTtstTtznnn/e)e1(通用公式通用公式57能耗制动时转速变化曲线能耗制动时转速变化曲线能耗制动时电流变化曲能耗制动时电流变化曲线线通用公式通用公式停车的能耗制动时间为停车的能耗制动时间为 zzsttMTnnnTtlnzzsttMTIIITtlnzxzsttMxIIIITtlnzxzsttMxnnnnTtln58电动状态电动状态+-方向规定：方向规定：Ea与与n一致，即一致，即Ea ，nEa ，nIa与与T一致，即一致，即Ia ，TIa ，TnTnTnTnTnT顺时针为正顺时针为正59二、反接制动二、反接制动
29、 反接制动可用两种方法实现，反接制动可用两种方法实现，即即转速反向转速反向（用于位能负载）（用于位能负载）与与电枢反接电枢反接（一般用于反作用负载）。（一般用于反作用负载）。60（一）转速反向的反接制动（一）转速反向的反接制动(电动机带位能负载电动机带位能负载)aITTZnEazstTTT（起动转矩）T与与n反向反向制动制动转速方向与电枢被转速方向与电枢被反接情况相同反接情况相同反接制动反接制动电枢电路的电压平衡方电枢电路的电压平衡方程式变为程式变为 aaaaEUEURRI)()(R+-61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 TZ转速反向的反接制动机械特性转速反向的反
30、接制动机械特性TCCRRnTCCRRCUnTeaTeaeN202AB62aIT（二）电枢反接的反接制动（二）电枢反接的反接制动 1K2K3K断开断开 和和 ，接通接通 和和4KtnGDTTzdd3752迅速制动迅速制动电动电动制动制动aITRREURREUIaaaaa63（二）电枢反接的反接制动（二）电枢反接的反接制动 最大电流也不超过最大电流也不超过 N2IRaRIUNNNaaaaaIRREURREUI2RzRTCCRRnTCCRRCUnTeaTeaeN202aITzRaNNRIU2对比公式（9-47），反接制动的机械特性比能耗制动陡得多64电枢反接的反接制动机械特性电枢反接的反接制动机械特
31、性 TCCRRnnTea20（反作用负载）（反作用负载）65反向电动反向电动 三、回馈制动三、回馈制动（或称再生制动）（或称再生制动）（一）位能负载拖动电动机（一）位能负载拖动电动机 aIU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。aaIEaUIaaRI2TCCRnnTea2066TCCRnnTea20E较低速度的较低速度的稳定下放稳定
32、下放67（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。UEaABCDEF68 例例9-49-4 一台他励直流电动机的数据如下：一台他励直流电动机的数据如下：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
33、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，）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/min500n：分清是哪种制动，根据该制动的
34、电路图，分清是哪种制动，根据该制动的电路图，写出电枢回路方程，即明确写出电枢回路方程，即明确中的中的U,Ia和和R的方向和大小，进而进行计算。的方向和大小，进而进行计算。eaCRIUn69解解 （1）NNNnRIUCae39.01050393.02.76440电动机反向下放转速电动机反向下放转速 eaNCRIUnar/min1190r/min39.0393.060440电动机回馈制动电路图电动机回馈制动电路图(带位能负载带位能负载)+_70解解（2）aeaInCURRRN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
35、串接电阻 71解解(2)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 kW7.33W33700W48.13502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(72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
36、路串接电阻 557.1393.095.1aRRR解解(3)73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，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。以满足生产的需要，这种方法通常称为调速。调速方法调速方法机械方法机械方法电气方法电气方法机械电气配合方法机械电气配合方法eaCRIUn74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
37、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，轧钢机轧钢机D3120，造纸机，造纸机D320等等 75不同机械特性不同机械特性下的静差率下的静差率 2静差率静差率（或称相对稳定性：（或称相对稳定性：负载转矩变化下转速的变化程度）负载转矩变化下转速的变化程度）%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。率愈小，相对稳定性就愈高。调速范围调速范围D与与低速静差率低速静差率%间的关系间的关系允许的转速降允许的转速降 min
38、maxnnD)1()1(NmaxNmaxnnnn)1(maxNDnnN0maxnnn)1(0N0maxnnnn生产机械要求静差率小于某一允许值生产机械要求静差率小于某一允许值763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。77（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
39、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。PPP22 4调速时的容许输出（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。78电枢串联电阻电枢串联电阻调速调速二、降低电枢端二、降低电枢端 电压调速电压调速（一）电枢串联电阻（一）电枢串联电阻分析电枢串接电阻分析电枢串接电阻调速的经济性：调速的
40、经济性：PIERIIEUIPaaaaaa2111PPP效率：效率：特点：特点：调速范围不大调速范围不大有极调速有极调速UEa0nCnCee0nnaaaUIIE79（二）降低电源电压（二）降低电源电压 如何降低电源电压？如何降低电源电压？采用可调的直流电源！采用可调的直流电源！方法之一：方法之一：晶闸晶闸管整管整流器流器将电网提供的将电网提供的交流电转换成交流电转换成大小可调的直大小可调的直流电，供给直流电，供给直流电机的电枢流电机的电枢80降低电源电压的调速系统降低电源电压的调速系统的机械特性方程式为：的机械特性方程式为：0R方法之二：方法之二：0UaRTCCRRCUnTeae20081（二）
41、降低电源电压（二）降低电源电压 TCCRRCUnTeae200降低电源电压调速时降低电源电压调速时的机械特性的机械特性改变改变U U0 0，可以得到一组平行的机械特性。，可以得到一组平行的机械特性。82三、弱磁调速三、弱磁调速 弱磁的方法？弱磁的方法？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：TCCRCUnTeae2小容量系统小容量系统较大容量系统较大容量系统83三、弱磁调速三、弱磁调速 TCCRCUnTeae221NNT一般情况下，弱磁使转速升高一般情况下，弱磁使转速升高84弱磁调速过程：弱磁调速过程：不变点 na:nCEeaaaaREUI点到达baTICTnTaIaE弱磁弱磁Ia增加的多，增加的多，的下降的少的下降的少TTZ当当n增加的超过增加的超过的下降的的下降的弱磁前弱磁前弱磁后弱磁后85 弱磁调速的优弱磁调速的优点是，在功率较小点是，在功率较小的励磁电路中进行的励磁电路中进行调节，控制方便，调节，控制方便，能量损耗小，调速能量损耗小，调速的平滑性较高。由的平滑性较高。由于调速范围不大，于调速范围不大，常和额定转速以下常和额定转速以下的降压调速配合应的降压调速配合应用，以扩大调整范用，以扩大调整范围。围。TzTaCTCTI86
