电力拖动与控制第二章.ppt

第一节 他励直流电动机的机械特性 第一节 他励直流电动机的机械特性 一、机械特征方程式 第一节 他励直流电动机的机械特性 第一节 他励直流电动机的机械特性 二、固有机械特性 第一节 他励直流电动机的机械特性 三.人为机械特性 第一节 他励直流电动机的机械特性 第一节 他励直流电动机的机械特性 (3)改变磁通的人为机械特性 第一节 他励直流电动机的机械特性 第二节 电力拖动系统稳定运行的条件 电力拖动系统受外界某种短时扰动离开原平衡状态，当外界扰动消失，系统恢复到原转速，或在新条件下达到新平衡状态，电力拖动就称该系统能稳定运行，否则就称为不稳定运行。 为使系统能稳定运行，电动机的机械特性和负载的转矩特性必须配合得当，这就是电力拖动系统稳定运行的条件。 起动：指电动机从静止状态转动起来。 起动过程：电动机从静止运转到某一稳态转速的过程叫起动过程。 一、系统对起动的要求 不同的生产机械对起动有不同的要求。例如，无轨电车要求起动慢些平稳些，但一般生产机械都要求快速起动。即要求起动时间 tst小些，则起动转矩Tst大些。 （1）起动转矩足够大，电动机才能顺利起动）。 （2）起动电流要限制在一定的范围内 （3）起动设备操作方便，起动时间短，运行可靠，成本低廉。 起动时n=0 Tst=CTΦNIst Ist为起动电流，也称为堵转电流 (在起动瞬间n=0)。 从式T=CTΦIa可知，当Φ一定时，T与Ia成正比。 Ist越大，Tst也越大。但起动电流不能太大。否则会引起换向恶化，产生严重的火花。还会导致很大的线路压降，使电网电压不稳定。 Ist不能太大，一般为（1.5～2） IN ，因为 T大小是受机械强度限制， T太大，突然加到传动机构上，会损坏机械部件的薄弱部分，例如传动齿轮的轮齿等。 二、降压起动 起动瞬间把加在电枢两端电源电压降低，可把 电源电压降低到 U=(1.5-2.0) INRa，随着转速n的 上升，电势Ea也逐渐增大，Ia 相应减小，此时电压 U必须不断升高(手动调节或自动调节)，而且使Ia保 持在 (1.5-2.0) IN范围内，直到电压升到额定电压 UN ，电动机进入稳定运行状态，起动过程结束。 降压起动需要一套可以调节的直流电源，初投 资大，但它起动平稳，起动过程能量损耗小。 三、电枢回路串电阻起动 电压不变，在电枢回路中串接电阻， 可达到限制起动电流的目的，使 2-12 电枢串电阻三级启动的接线图及机械特性 为了在起动过程中使电枢和转矩被限制 在允许的范围之内，采用分级起动。 起动瞬间， 电枢回路总电阻为 起动电流或起动转矩为 求切换转矩的原则：既要使电动机能够带动负载起动，又要保证在切换时的加速度转矩 ( T2和TL之差 )不过小。过大，加速转矩大，可满足快速起动的要求，但是起动级数增多，过小，延缓起动过程。综合考虑，选I2= （1.1～1.2 ）ILmax，则切换转矩T2= （1.1～1.2 ）TLmax 。电阻分三次切除称三级起动，起动级数m=3，一般选m=3～4，级数多，起动快，但同时也使设备增多，线路复杂。运行不可靠性增大。 1.电动状态 特点：转速n与转矩T方向相同，T为拖动转 矩，Ia 与Ea 方向相反，输入电能，输出机械 能，机械特性在直角坐标的第一、 三象限。 2.制动状态 特点：转速n与转矩T方向相反， Ia 与Ea 方向 相同，电机工作在发电状态。 制动的概念 制动： 指通过某种方法产生一个与拖动系统转 向相反的阻转矩以阻止系统运动的过程。 制动作用： 它可以维持受位能转矩作用的拖动系统恒 速运动，如起重类机械等速下放重物。列车等 速下坡等。也可以用于使拖动系统减速或停车. 实现制动方法有： 机械制动，即刹车，它是用磨擦力产生阻转 矩实现制动的。其特点是损耗大，多用于停车制 动，如起重类机械的抱闸； 电气制动，是使电动机变直流发电机将系统 的机械能或位能负载的位能转变为电能，消耗在 电枢电路的总电阻或回馈电网。 电气制动方法分： 能耗制动，反接制动（倒拉制动），回馈制动。 直流电机正常工作时，何时出现制动状态情况？ (1)要求停车 切断电枢电源，自由停车，或小容量电机切断 电源，机械抱闸，帮助停车。 (2) 降速过程中： 在降压调速幅度比较大时，降速过程中要经过 制动状态。 （3） 提升机构下放重物 提升机构下放重物时，电动机要处于