第章 直流电机的电力拖动.pptVIP

第3章 直流电机的电力拖动 内容简介 电力拖动系统的基本问题，包括：电力拖动的动力学方程式及相关问题、电力拖动系统的稳定运行条件； 各类典型机械的负载转矩特性； 由他励直流电动机组成电力拖动系统的起、制动与调速方法及分析。 3.1 电力拖动系统的动力学方程式 3.2 各类生产机械的负载转矩特性 3.3 电力拖动系统的稳定运行条件 B、电力拖动系统的稳定运行条件 3.5 直流电动机的起动 3.6 直流电动机的调速 3.7 他励直流电动机的制动 图3.26 他励直流电动机弱磁升速的过渡过程 为了获得较高的调速范围，通常将额定转速以上的弱磁升速与额定转速以下的降压调速配合使用。 对于恒转矩负载，在弱磁升速过程中，电枢电流随着磁通的增加而减小。 以上分析忽略了励磁回路的时间常数，若不忽略，动态过程沿曲线abc到达b点。时间常数越大，过渡时间越长。 对于普通直流电动机，弱磁调速范围最多为D=2，而对于专门设计的弱磁调速电机，其调速范围可达D=3~4。 C、调速方式与负载类型的配合 调速系统须满足下列两个准则： （1）在整个调速范围内电机不至于过热，为此，求： ； （2）电动机的负载能力要尽可能得到充分利用。 鉴于此，不同类型的负载必须选择合适的调速方式。 1. 调速方式 下面分别就不同调速方式以及各种调速方式所适合的负载类型加以讨论。 电力拖动系统的调速方式主要分为两大类： （1）恒转矩调速方式：在保持 不变的前提下， 保持不变； (电枢回路串电阻和降低电源电压调速) （2）恒功率调速方式：在保持 不变的前提下， 保持不变。 （弱磁调速） （a) 对于电枢回路串电阻调速（或降压调速）方式： 由于调速过程中， ， 保持不变，故电磁转矩为： 电机轴上的输出功率为： 结论： 电枢回路串电阻与减低电源电压的降压调速均属恒转矩调速方式，其轴上容许的输出功率与转速成正比。 （b) 对于弱磁调速方式： 由于调速过程中，保持 不变，于是有： 将上式代入电磁转矩表达式得： 于是有： 结论： 弱磁调速属于恒功率调速方式，其容许的输出转矩与转速成反比。 结论： 基速以下，他励直流电动机采用恒转矩调速方式，而基速以上，则采用恒功率调速方式。 图3.27a、b分别给出了他励直流电动机在整个调速过程中的机械特性与负载能力曲线。 图3.27 他励直流电动机调速过程中所容许的转矩和功率 2. 调速方式的选择 考虑到生产机械可大致分为恒转矩负载和恒功率负载两种类型，为了确保电机在不过热的前提下负载能力得到充分发挥，调速方式应根据下列准则选择： （1）对于恒转矩负载应选择具有恒转矩调速方式； （2）对于恒功率负载应选择具有恒功率调速方式； 否则，会造成不必要的转矩和功率浪费。 现说明如下： 图3.28分别给出了恒转矩负载采用恒功率调速方式以及恒功率负载采用恒转矩调速方式时的负载转矩特性和电动机的机械特性。 图3.28 调速方式与负载类型不匹配的说明 a、假若恒转矩负载选择恒功率调速方式（见图3.28a）。 为了满足整个调速范围内的转矩要求，必须满足： 。根据图3.28a，显然，电动机的转矩应按照高速数值选择，即： （3-54） 低速时，有： （3-55） 浪费的转矩为： （3-56） 浪费的功率为： 结论： 恒转矩负载不宜采用恒功率调速方式。 b、假若恒功率负载选择恒转矩调速方式（见图3.28b）。 为了满足整个调速范围内的转矩要求，必须 ，根据图3.28a，显然，电动机 的转矩应按照低速数值选择，即： 。 高速 时，有： （3-57） 浪费的功率为： 浪费的转矩为： （3-58） 结论： 恒功率负载不宜采用恒转矩调速方式。 定义： 广义的制动是电磁转矩 与转速 方向相反的一种运行状态。 A、能耗制动 定义: 能耗制动是指将机械轴上的动能或势能转换而来的电能通过电枢回路的外串电阻发热消耗掉的一种制动方式。 图3.29a、b分别给出了制动前后电机作电动机运行时和能耗制动时的接线图以及各物理量的实际方向。 图3.29 他励直流电机能耗制动前后的接线图 由图3.29可见，制动前后，直流电机的电枢电流方向改变，因此， 改变方向，由驱动性变为制动性的电磁