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第4章 他励直流电动机的运行 4.1.2 降压启动 例题4-1 他励直流电动机：PN=96kW，UN=440V IN=250A，nN=500r/min，Ra=0.078Ω。 （1）若电枢串电阻启动，IS=2IN， 求：TS=？；R1=？ （2）降电压启动， IS=2IN, 求:US=？ 4.2 他励直流电动机的调速 4.2.1 他励直流电动机的调速方法 2.降低电源电压调速 3.弱磁调速 4.2.2 恒转矩调速和恒功率调速 4.2.3 调速的性能指标 2.调速的平滑性 3.调速的经济性 4.3 他励直流电动机的电动与制动运行 4.3.1 电动运行 4.3.2 能耗制动 他励直流电动机能耗制动过程中的功率关系 2.能耗制动运行 4.3.3 反接制动过程 4.3.4 倒拉反转运行 2.反向回馈制动运行 他励直流电动机四象相运行的机械特性 4.4 直流电力拖动系统的过渡过程 * * R1 R2 （1）起动转矩要大； 直流电动机接到电源以后，转速从零达到稳定转速的过程， 称为启动过程。 对电动机起动的基本要求： （2）起动电流要小； （3）起动设备要简单、经济、可靠。 4.1 他励直流电动机的启动 4.1.1 电枢回路串电阻启动 启动处理不好的危害： 1.大电流使电机发热甚至烧毁电机 2.大转矩损坏负载设备 3.大电流使电网电压降低影响启动、 影响其他设备运行、或使电网跳闸 注意：启动时n=0，Ea=0 电气调速方法： （1）电枢串电阻调速； （2）降低电源电压调速； （3）弱磁调速。 调速方式：机械调速、电气调速 调速要求：范围大、过程平滑、方法简单、经济、节能。 调速目的：工艺方面、节能方面 1.电枢串电阻调速 电磁转矩： 电动机拖动恒转矩负载运行在不同的转速上，电枢电流的大小变化吗？ 稳定运行时有： 电枢电流： 稳定运行，TL=常数时，Ia=常数 保持U=UN，Φ=ΦN不变 电枢回路串电阻，只能在额定转速（基速）以下调速， 一般称为由基速向下调速。 特点：① 机械特性变软，受负载波动影响大； ② 有级调速； ③ 有损耗，效率降低，大电机不宜采用。 它应用于中、小型电机对调速性能要求不高的场合。 电磁转矩： 电动机拖动恒转矩负载运行在不同的转速上，电枢电流的大小变化吗？ 稳定运行时有： 电枢电流： TL=常数时，Ia=常数 保持Φ=ΦN不变，电枢回路不串电阻 特点：① 基速向下调速； ② 机械特性的硬度不变，速度稳定性好； ③ 可实现无级调速； ④ 损耗小，电动机效率高。 保持U=UN不变，电枢回路不串电阻 电动机的电磁功率： 若电动机拖动恒功率负载，即TLΩ=常数 则有 PM=TΩ=TLΩ=常数 Ia=常数 特点： ① 基速向上调速； ② 可实现无级调速； ③ 损耗小，电动机效率高。 通常与降低电源电压调速配合使用，可以得到较宽的调速范围，能较好地满足生产机械的要求。 当直流电动机调速运行时，不管转速是多少，如果保持其电枢电流和每极磁通都为额定值，即对应的电磁转矩为额定值，则称为恒转矩调速。 直流电动机调速时，若采用弱磁升速，如果保持其电枢电流为额定值，其电磁功率保持不变，则称为恒功率调速。 （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）：指电动机由理想空载加到额定负载所出现的转速降与理想空载转速之比。 静差率越小， 转速的相对稳定性越好。 1.调速范围与静差率 平滑系数：相邻两级转速或线速度之比。 设备的初投资、调速时电能的损耗、运行时的维修费用等 与δ无关 少 较少 多 电能损耗 较多 多 少 设备初投资 无级调速 无级调速 有级调速 调速平滑性 恒功率 恒转矩 恒转矩 负载能力 较好 好 差 一定调速范围内转速的稳定性 1.2~2 3~4 10~12 ~2 δ≤50%时调速范围 向上调 向下调 向下调 调速方向 减弱磁通 降电源电压 电枢串电阻 调速方法 他励直流电动机三种调速方法的性能比较 1）稳定工作点：在满足稳定运行条件下，机械特性与负载转矩特性的交点； 2）电动机运行在工作点之外的机械特性上时，电磁转矩与负载转矩不相等，系统处于加速和减速的过度过程； 3）他励直流电动机的固有机械特性与各种人为机械特性，分布在直角坐标的四个象限内； 4）生产机械的负载转矩特性，有反抗性恒转矩、位能性恒转矩、泵类等典型负载转矩特性，也有由几种典型负载同时存在的负载转矩特性，它们也分布在四个象限之内； 1.正向电动运行 T 0，n0 2.反向电动运行 T 0，n0 + + + + + T2Ω + T0Ω = TΩ EaIa + Ia2（Ra+R） = UIa 输 出机械功率