第二章直流电机的电机拖动解读.ppt

电力拖动系统的动力学基础 基础 多轴系统的运动方程 负载转矩特性 稳定运行条件 他励直流电动机的机械特性 他励直流电动机的固有机械特性 固有机械特性分析 固有机械特性分析 人为机械特性分析 电枢回路串电阻的人为机械特性 电枢回路串电阻的人为机械特性 改变端电压时的人为机械特性 改变端电压时的人为机械特性 减弱电机主磁通的人为机械特性 减弱电机主磁通的人为机械特性 人为特性的几点补充 他励直流电动机的起动 （1）他励直流电机直接起动： （2）电枢回路串变阻器起动 电枢回路串变阻器起动 降压起动 直流电动机的调速 直流电动机调速 改变励磁调速 弱磁调速的过程 弱磁调速 弱磁调速特点 优点：设备简单，调节方便，能耗小。 缺点： 单方向调节，转速调得过高，励磁过弱， 电枢电流变大， 换向变坏， 出现不稳定。 改变端电压调速 保持电动机的?＝ ?N不变且无外接电枢电阻， 仅降低施加于电动机电枢两端电压U达到调速的目的， 称为降压调速。 调压调速的特点： 改变电枢回路电阻调速 保持U＝UN且?＝ ?N不变，电枢回路中串入调速电阻Rc，使同一个负载得到不同转速的方法， 称为电枢串电阻调速。 串电枢电阻调速 调速性能指标 电动机调速时的容许输出 弱磁调速时的允许输出 负载类型与调速方式的配合 恒功率负载与调速方式的配合 通风机负载与调速方式的配合 直流电动机的制动 直流电动机的制动 能耗制动的方法和原理 能耗制动时的机械特性 能耗制动的特点 反接制动 转速反向的反接制动 转速反向的反接制动 电枢反接的反接制动 电枢反接的反接制动 电枢反接的反接制动 回馈制动 反向回馈制动 正向回馈制动 回馈制动 回馈制动过程中，有功功率U Ia回馈电网。从电能消耗看， 回馈制动是最经济的一种制动方式。 转速高于理想空载转速是回馈制动运行状态的重要特点。 （1）降压的人为特性是一簇与固有特性平行的直线， 无论是满载、轻载还是空载都有明显的调速效果。 （2）由于人为特性硬度不变，低速时由于负载变化引起的转速波动不大。静态稳定性好， 调速范围大。 （3）可平滑调节端电压， 使转速平滑调节，实现无级调速。 （4）调节过程能量损耗小。 串入电枢回路的电阻越大， 转速越低。 R2 R1 P Q R1R2R3 Mem n R3 电机运行于固有机械特性上的转速称为基速。 电枢回路串电阻调速的方法， 只能从基速往下调。 该调速的特点： （1）设备简单、操作方便。 （2）低速时， 机械特性很软， 当负载变化时， 转速波动很大。静态稳定性差 调速范围不大。 （3）由于电阻的不连续调节， 因此速度调节不平滑， 属有级调速。 （4）电枢电流在Rc上消耗的能量大， 调速时效率低。 效率与转速成正比。 （1）调速范围：电动机在额定负载转矩下调速时， 最高转速与最低转速之比。用D表示。 （2）静差率（相对稳定性：也称转速变化率。指电动机由理想空载到额定负载时转速的变化率。 静差率越小， 转速的相对稳定性越好。 （3）调速的平滑性：无级调速平滑性最好， 有级调速由相邻两级转速中， 高一级转速与低一级转速之比。 （4）调速时电动机的容许输出：电动机在不同转速时轴上输出的功率和转矩。不同的调速方法允许的输出不同。 （5） 经济性 在某转速下， 电机即能充分利用， 又能安全运行时输出的功率和转矩称为， 调速时的允许输出功率和转矩。 (1)调压调速的允许输出 降压调速、电枢回路串电阻都是降低电枢两端的电压。 在整个调速范围允许输出转矩为常数，恒转矩调速方式。 允许输出功率与转速成正比。 保持I不变 弱磁调速时，保持电流I＝IN 弱磁调速时， 在整个调速范围内的允许输出功率为常数， 是恒功率调速方式。 其允许输出转矩与转速成反比。 恒转矩负载 恒转矩调速方式：使电机在任何转速下都满载运行， 能得到充分利用。 恒功率调速方法，在n＝nmin时，电动机的转矩及功率比负载需要的转矩和负载大得多， 电动机没充分利用，造成浪费。 恒转矩调速方式 弱磁控制 恒功率负载 恒转矩调速方式：高速时电动机需要输出的转矩小于额定转矩， 电流小于额定电流， 电动机没有被充分利用。 恒功率调速方法，在整个调速范围内，做到额定转矩输出， 电机安全且充分利用。 恒转矩调速方式 恒功率控制 M n UN U’ nmax nmin MN ML n M nmax nmin ?N ?’ ML 恒转矩控制 恒功率控制 两种调速方式，在整个调速范围内，除n＝nmax外所有的转速点，输出转矩多小于允许输出，速度越低， 电机越不能充分利用。 相比通风机负载采用恒转矩调速方式比弱磁调速造成浪费小一些。 直流电动机的两种运转状态： （1）电动运转状态：电动机的电磁转矩方向与旋转方向相同 ，此时电网向电动机输入电能