直流电动机综述.ppt

直流电动机 电力拖动系统 2.1 电力拖动系统的运动方程和负载转矩特性 2.2 他励直流电动机的机械特性 2.3 他励直流电动机的起动 本章主要介绍电力拖动系统的运动方程、负载转矩特性、直流电动机的机械特性、起动、调速、制动等方法和物理过程。 2.4 他励直流电动机的制动 2.5 他励直流电动机的调速 2.6 串励直流电动机的电力拖动 2.1电力拖动系统的运动方程式和负载转矩特性 电力拖动系统运动方程式描述了系统的运动状态，系统的运动状态取决于作用在原动机转轴上的各种转矩。 2.1.1 电力拖动系统的运动方程式 一、运动方程式 根据如图给出的系统（忽略空载转矩），可写出拖动系统的运动方程式： 运动方程的实用形式： 系统旋转运动的三种状态 首先确定电动机处于电动状态时的旋转方向为转速的正方向，然后规定： 二、运动方程式中转矩正、负号的规定 2.1.2 负载的转矩特性 一、恒转矩负载特性 负载的转矩特性，就是负载的机械特性，简称负载特性。 1.反抗性恒转矩负载 2.位能性恒转矩负载 二、恒功率负载特性 三、泵与风机类负载特性 2.2 他励直流电动机的机械特性 2.2.1 机械特性的表达式 由电机的电路原理图可得机械特性的表达式： 2.2.2 固有机械特性和人为机械特性 一、固有机械特性 二、人为机械特性 由于电枢电阻很小，特性曲线斜率很小，所以固有机械特性是硬特性。 1、电枢串电阻时的人为特性 2、降低电枢电压时的人为特性 3、减弱励磁磁通时的人为特性 2.2.3 机械特性求取 一、固有特性的求取 具体步骤： (3)计算理想空载点： (4)计算额定工作点： 二、人为特性的求取 2.2.4 电力拖动系统稳定运行条件 处于某一转速下运行的电力拖动系统，由于受到某种扰动，导致系统的转速发生变化而离开原来的平衡状态，如果系统能在新的条件下达到新的平衡状态，或者当扰动消失后系统回到原来的转速下继续运行，则系统是稳定的，否则系统是不稳定的。 电力拖动系统稳定运行的充分必要条件是： 2.3 他励直流电动机的起动 电动机的起动是指电动机接通电源后，由静止状态加速到稳定运行状态的过程。 起动瞬间，起动转矩和起动电流分别为 为了限制起动电流，他励直流电动机通常采用电枢回路串电阻或降低电枢电压起动。 起动时由于转速为零，电枢电动势为零，而且电枢电阻很小，所以起动电流将达很大值。 过大的起动电流将引起电网电压下降、影响电网上其它用户的正常用电、使电动机的换向恶化；同时过大的冲击转矩会损坏电枢绕组和传动机构。一般直流电动机不允许直接起动。 一、起动过程 2.3.1 电枢回路串电阻起动 以三级电阻起动时电动机为例 二、分组起动电阻的计算 设对应转速n1、n2、n3时电势分别为Ea1、Ea2、Ea3，则有： 比较以上各式得： 在已知起动电流比β和电枢电阻前提下，经推导可得各级串联电阻为: （6）计算各级起动电阻。 计算各级起动电阻的步骤： 2.3.2 降压起动 当直流电源电压可调时，可采用降压方法起动。 起动时，以较低的电源电压起动电动机，起动电流随电源电压的降低而正比减小。随着电动机转速的上升，反电动势逐渐增大，再逐渐提高电源电压，使起动电流和起动转矩保持在一定的数值上，保证按需要的加速度升速。 降压起动需专用电源，设备投资较大，但它起动平稳，起动过程能量损耗小，因此得到广泛应用。 2.4 他励直流电动机的制动 当电磁转矩的方向与转速方向相同时,电机运行于电动机状态;当电磁转矩方向与转速方向相反时,电机运行于制动状态。 2.4.1 能耗制动 电动状态，如图所示。 制动运行时，电机靠生产机械的惯性力的拖动而发电，将生产机械储存的动能转换成电能，消耗在电阻上，直到电机停止转动。 能耗制动时的机械特性为： 电动机状态工作点 制动瞬间工作点 制动过程工作段 电动机拖动反抗性负载，电机停转。 若电动机带位能性负载,稳定工作点 制动电阻越小，制动电流越大。选择制动电阻的原则是 能耗制动操作简单,但随着转速下降,电动势减小,制动电流和制动转矩也随着减小,制动效果变差。若为了尽快停转电机,可在转速下降到一定程度时,切除一部分制动电阻,增大制动转矩。 2.4.2 反接制动 电压反接制动时接线如图所示。 一、电压反接制动 反向的电枢电流产生反向的电磁转矩，从而产生很强的制动作用——电压反接制动。 电压反接制动时的机械特性为： 可见,反接制动时