武汉理工第三章直流电机.ppt

4. 电动机工作在制动状态下的两种情况 1）使转速迅速减速到停止，电动机的转速是变化的，这属于过渡的制动状态； 2）限制位能负载的下降速度，以保持重物的匀速下降，只属于稳定的制动状态。 根据直流他励电机处于制动状态时的外部条件和能量传递的情况，他的制动状态又分为反接制动、反馈制动、能耗制动三种形式 一、反接制动 反接制动具有如下特点： 1）电动机的外加电枢电压U与感应电动势E的方向在外界的作用下由相反变为相同； 2）电动机的输出转矩TM与转速n的方向相反。 在反接制动中，把改变电枢电压U的方向所产生的反接制动称为电源反接制动；而把改变电枢电动势E的方向所产生的反接制动称为倒拉反接制动。 1．电源反接制动 设电动机外加电枢电压的参考方向为图中所示。 当电压的实际方向与参考方向相同时，电动机的机械特性为 当电压的实际方向与参考方向相相反时，电动机的机械特性为 其特性曲线分别如图中的曲线1和曲线2所示。 a点：当电动机稳速运行在第一象限中特性曲线1的a点时： b—c段： n0，Tm0——反接制动状态。到达c点反接制动过程结束。若电枢还不从电源拉开电机将会反相启动，并在c-f段建立平衡点。 n0，Tm0——电动 (1) 估算电枢电阻Ra (2) 求 (3) 求理想空载转速: (4) 求额定转矩: 固有机械特性的计算步骤如下： 算例 一台直流电动机，其额定功率PN=160kW,额定电压UN=220V,额定效率 =0.9，额定转速nN=1500r/min,求该电机的输入功率，额定电流和额 定输出转矩各是多少？ 解： 额定输入功率： 可知额定电流： 由 额定输出转矩： =1018.7Nm 三、人为机械特性 人为机械特性是指人为地改变电动机电枢外加电压U和励磁磁通Φ的大小以及电枢回路串接附加电阻Rad所得到的机械特性。 电动机的机械特性: 在上式中 Ke Km 为与电机结构有关的常数 U和Φ以及Rad是可以改变的 1. 电枢回路中串接附加电阻时的人为特性 电压平衡方程式为： 得到的人为机械特性方程式为： 特性变软 空载速度不变； 随着电阻的增加，转速降落增加； 结论： 电机启动的时候我们会用到 2. 改变电枢电压U时的人为特性 由于电动机电枢绕组绝缘耐压强度的限制，电枢电压只允许在其额定值以下调节，所以，不同值的人为特性曲线均在固有特性曲线之下。 空载速度随着U的减小而减小； 转速降落不变； 特性硬度不变 人为机械特性方程式为： 3．改变磁通? 时的人为特性 转速降随磁通的改变而变化。 理想空载转速随磁通的 改变而变化； 特性变软 人为机械特性方程式为： 由于励磁线圈发热和电动机磁饱和的限制，电动机的励磁电流和它对应的磁通只能在低于其额定值的范围内调节； 当磁通过分削弱后： （2）当?＝0时，从理论上说，空载时电动机速度趋近? ，通常称为“飞车”； 因此，直流他励电动机启动前必须先加励磁电流，在运转过程中，决不允许励磁电路断开或励磁电流为零，为此，直流他励电动机在使用中，一般都设有“失磁”保护。 （1）如果负载转矩不变，将使电动机电流大大增加而严重过载，长时间的大电流会烧坏电枢绕组； 3．4 直流他励电动机的启动特性 一、启动特性 电动机的启动就是施电于电动机，使电动机转子转动起来，达到要求转速的这一过程。 对直流电动机而言，在未启动之前n=0 , E=0, 而Ra一般很小。当将电动机直接接入电网并施加额定电压时，启动电流为： 这个电流很大，一般情况下能达到其额定电流的（10～20）倍。过大的启动电流危害很大： （1） 对电动机本身的影响： ? 使电动机在换向过程中产生危险的火花，烧坏整流子； ? 过大的电枢电流产生过大的电动应力，可能引起绕组的损坏； （2） 对机械系统的影响： 与启动电流成正比例的启动转矩使运动系统的动态转矩很大，过大的动态转矩会在机械系统和传动机构中产生过大的动态转矩冲击，使机械传动部件损坏； （3）对供电电网的影响： 过大的启动电流将使保护装置动作，切断电源造成事故，或者引起电网电压的下降，影响其他负载的正常运行。