第3章 直流电动机的电力拖动幻灯片.pptVIP

第3章 直流电动机的电力拖动 3.1 直流电动机的起动 直流电动机的启动原则：在起动电流不超过允许值的情况下，获得尽可能大的起动转矩。 电动机拖动负载起动的基本要求是： 启动转矩大 启动电流小 启动设备简单 直流电动机的三种起动方式 直接起动 电枢回路串电阻起动 降压起动 3.1 直流电动机的起动 3.1.1 直接起动 一般的直流电机不允许直接起动，需要选择其他方式启动。 微型直流电机，因其功率小、电压低、电枢电流小，电枢电阻相对较大可以直接启动，操作简便。 3.1.2 电枢回路串电阻起动 在直流电动机的电枢回路中串入电阻减小启动电流。 为了保证较大的电磁转矩可以逐级减小电阻，起动完成后，所有电阻短接。（电枢回路串电阻启动图） 图3.1 电枢回路串电阻起动 此种方法设备简单操作方便，但起动过程中能量消耗大，不适合频繁起动的大、中型电动机。 3.1 直流电动机的起动 3.1.3 降压起动 降压起动的方式为：一开始采用低电压加在电枢端，伴随着转速的提升，逐级提升电压，直至提升至额定电压。 为了不影响励磁，应使用他励形式的电动机。 这种起动方法的优点是：起动平滑、能耗少。 这种起动方法的优点是：需要专门的可调压电源设备，投资大。 （降压起动图） 图3.2 降压起动 3.2 直流电动机的调速 根据直流电机的机械特性公式 可知，改变转速的办法有三：电枢串电阻调速、改变电枢电源电压调速、弱磁调速。 3.2.1 电枢串电阻调速（图3.3 电枢串电阻调速） 串入的电阻阻值越大，转速越低。 电动机运行于固有机械特性上的转速为基速，电枢回路串电阻的方法的调速范围为0转速和基速之间。 电动机拖动恒转矩负载采用串电阻的方法时，电枢电流不变但转速越低，在串入的电阻上损耗越大，电动机的效率越低。 优缺点：设备简单，运行调节方便；但调速效率过低，且机械特性变软，转速稳定性差。 图3.3 电枢串电阻调速 3.2 直流电动机的调速 3.2.2 改变电枢电源电压调速（图3.4 改变电枢电源电压调速） 改变电压时，只能由额定值向下改变，电压越小，转速越低。（在0转速和基速之间调整） 励磁绕组有另外电源供电，保持励磁电流不变（他励）。 若电动机拖动恒转矩负载，则电枢电流也不变。 优缺点：调速平滑性好，可实现无级调速，效率高，转速稳定性好（机械特性硬）；但可调压设备投资较高。 图3.4 改变电枢电源电压调速 3.2 直流电动机的调速(人为机械特性) 3.2.3 弱磁调速（图3.5 弱磁调速） 弱磁调速是向上调速，调速范围在额定转速和电机所允许的最高转速之间（1.2nN左右，最高达到3nN，调速范围小）。 系统拖动恒转矩负载时，由于T=CTΦIa=TL，若磁通减小则电流要增大，容易引起过载。 系统拖动恒功率负载时，虽然转速升高，但转矩减小，电枢电流Ia=常数。故弱磁调速适合恒功率负载。 优缺点：设备简单，调节方便，运行效率高，适合恒功率负载；但励磁过弱时，机械特性斜率大，转速稳定性差，拖动恒功率负载时，有过流的危险。 图3.5 弱磁调速 3.2 直流电动机的调速 3.2.4 调速的性能指标 1.调速范围： 在额定负载下调速的范围 2.净差率： 即转速变化率，指电机在额定负载时的转速降落与该机械特性的理想空载转速的比值： 净差率越小，转速的相对稳定性越好，且净差率与调速范围相互制约。 3.2 直流电动机的调速 3.调速的平滑性 指的是相邻两级转速的接近程度，越接近，平滑性越好（趋近无级调速）。 4.恒转矩调速方式与恒功率调速方式 恒转矩调速：保持Ia=IN，若电磁转矩不变，为恒转矩调速方式。（串电阻调速、改变电枢电压调速） 恒功率调速：保持Ia=IN，若电磁功率不变，为恒功率调速方式。（弱磁调速） 恒转矩（功率）负载配合恒转矩（功率）调速，称为匹配 通风机和泵类负载，无论采用哪种方式调速，都不能获得匹配 5.调速的经济性 3.3 直流电动机的制动 电动机的制动： 机械制动 电气制动 （使电磁转矩T与转速n的方向相反） 电气制动时可以为“制动过程”（快停，过渡过程）或“制动运行”（慢停，稳定运行） 电动机制动的方法：能耗制动、反接制动、倒拉反转制动、回馈制动。 电动机工作时可工作在两种状态下： 电动状态：电磁转矩T与转速n同方向，电动机输入电能， 输出机械能。 制动状态：电磁转矩T与转速n反方向，电动机输入机械能，输出电能。 3.3.1 能耗制动 1.能耗制动的原理： 方法：将电动运行的电机从电网中断开，电枢通过电阻短接（见图） 他励电动机能耗制动电路特点： U = 0，电枢回路电阻 Ra + RH 使得电流反向。 制动过程中，电动机靠系统的动能发电， 转化成发电机工作状态，把动能变成电能，