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第四章 直流电动机运行.ppt

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第四章 直流电动机运行.ppt
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4.1 他励直流电动机的起动 4.2 他励直流电动机调速 4.3 他励直流电动机的电动与制动运行,第四章 他励直流电动机的运行,4.1 他励直流电动机的起动,电动机的起动是指电动机接通电源后,由静止状态加速到稳定运行状态的过程。,一、起动基本情况,起动问题是评价电动机性能的重要方面之一。这是一个动态过程。但这里只介绍稳态情况,即在电动机接入电源瞬间,转子待转而未转动这一瞬间的状态。系统要求起动电流要小,起动转矩要大的原因是要保证电源供电质量和起动时间要短。,起动瞬间,起动转矩和起动电流分别为,为了限制起动电流,他励直流电动机通常采用电枢回路串电阻或降低电枢电压起动。,起动时由于转速 ,电枢电动势 ,而且电枢电阻 很小,所以起动电流将达很大值。 过大的起动电流将引起电网电压下降、影响电网上其它用户的正常用电、使电动机的换向恶化;同时过大的冲击转矩会损坏电枢绕组和传动机构。一般直流电动机不允许直接起动。,起动过程,一、电枢回路串电阻起动,三级电阻起动时电动机的电路原理图和机械特性为,二、 降压起动,当直流电源电压可调时,可采用降压方法起动。,起动时,以较低的电源电压起动电动机,起动电流随电源电压的降低而正比减小。随着电动机转速的上升,反电动势逐渐增大,再逐渐提高电源电压,使起动电流和起动转矩保持在一定的数值上,保证按需要的加速度升速。,降压起动需专用电源,设备投资较大,但它起动平稳,起动过程能量损耗小,因此得到广泛应用。,4.2 他励直流电动机的调速,电力拖动系统的调速可以采用机械调速、电气调速或二者配合调速。通过改变传动机构速比进行调速的方法称为机械调速;通过改变电动机参数进行调速的方法称为电气调速。,改变电动机的参数就是人为地改变电动机的机械特性,使工作点发生变化,转速发生变化。调速前后,电动机工作在不同的机械特性上,如果机械特性不变,因负载变化而引起转速的变化,则不能称为调速。,电气调速方法: 1.调压调速; 2.电枢串电阻调速; 3.调磁调速。,他励直流电动机的转速为,三种调速方法实质上都是改变了电动机的机械特性,使之与负载机械特性的交点(工作点)改变,达到调速的目的。,一、调速方法,(一)电枢回路串电阻调速,未串电阻时的工作点,串电阻R1后,工作点由A→A’→B,结论:带恒转矩负载时,串电阻越大,转速越低。,调节电阻R增大时,电动机机械特性的斜率增大,与负载机械特性的交点也会改变,达到调速目的。,基速——电机运行于固有机械特性上的转速,调速方向——指调速的结果,与基速比较而言。从基速向下调。,电磁转矩: T=CT ΦN Ia 稳定运行:T=TL 电枢电流:Ia =IN=TL/CT ΦN 与电动机转速n无关。,优点:电枢串电阻调速设备简单,操作方便。,2)低速时特性曲线斜率大, 所以转速的相对稳定性差;,3)轻载时调速范围小,4)损耗大,效率低,不经济。对恒转矩负载,调速前、后因增通不变而使T和Ia不变,输入功率不变,输出功率却随转速的下降而下降,减少的部分被串联电阻消耗了。,缺点:1)由于电阻只能分段调节,所以调速的平滑性差;,(二)、降低电源电压调速,调速压前工作点A,降压瞬间工作点,稳定后工作点,降压调速过程与电枢串电阻调速过程相似,调速过程中转速和电枢电流(或转矩)随时间变化的曲线也相似。,优点:1)电源电压能够平滑调节,可实现无级调速。,2)调速前后的机械特性的斜率不变,硬度较高,负载变化时稳定性好。,3)无论轻载还是负载,调速范围相同,,4)电能损耗较小。,缺点:需要一套电压可连续调节的直流电源。,(三)、减弱磁通调速,调节磁场前工作点,弱磁瞬间工作点A→A‘,弱磁稳定后的工作点,(三)、改变励磁电流调速(调节励磁电阻——弱磁调速),调速方向——从基速向上调。,若TLΩ=常数时 Ia=IN,弱磁稳定后的工作点,(三)、减弱磁通调速,结论:磁场越弱,转速越高。因此电机运行时励磁回路不能开路。,优点:由于在电流较小的励磁回路中进行调节,因而控制方便,能量损耗小,设备简单,调速平滑性好。 弱磁升速后电枢电流增大,电动机的输入功率增大,但由于转速升高,输出功率也增大,电动机的效率基本不变,因此经济性是比较好。,,2)转速的升高受到电动机换向能力和机械强度的限制,升速范围不可能很大;,为了扩大调速范围,通常把降压和弱磁两种调速方法结合起来,在额定转速以上,采用弱磁调速,在额定转速以下采用降压调速。,缺点:1)机械特性的斜率变大,特性变软;,最充分使用电动机——就是让它工作在Ia=IN情况下。 电枢电流Ia的大小取决于所拖动的负载。,恒转矩调速方式——在某种调速方法中,保持电枢 电流Ia=IN不变,若该电动机电磁转矩恒定不变, 则称这种调速方式为恒转矩调速方式。,当直流电动机调速运行时,不管转速是
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