直流电机的工作原理及特性.ppt

* * 3．3 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。 因此，直流电动机是不允许直接启动的，即在启动时必须设法限制电枢电流，例如普通的Z2型直流电动机，规定电枢的瞬时电流不得大于额定电流的1.5～2倍。 二、启动方法 限制直流电动机的启动电流，一般有降压启动和电枢回路串电阻启动两种方式。 1. 降压启动： 所谓降压启动即在启动瞬间，降低供电电源电压，随着转速的升高，反电势增大，再逐步提高供电电压，最后达到额定电压时，电动机达到所要求的转速。 2. 电枢回路串电阻启动 启动时，电枢回路串接启动电阻Rst,此时启动电流Ist=UN/(Ra+Rst)将受外加启动电阻的限制。随着转速的升高，反电势增大，再逐步切除外加电阻直到全部切除，电动机达到所要求的转速。 电枢回路串电阻启动时电动机电枢电路和启动特性如图所示： 直线1为电动机电枢回路串接启动电阻时的机械特性，直线2为电动机的固有机械特性。启动电阻的大小就是保证启动电流为额定值的两倍。 冲击电流仍很大 从图中不难看出：当电动机的工作点从a点切换到b点时，冲击电流仍很大，为了解决这种现象，通常采用逐级切除启动电阻的方法来实现。图所示为具有三段启动电阻的原理电路和启动特性。 图中： －尖峰（最大）转矩； －换接（最小）转矩 由上可见，启动级数愈多， T1、 T2愈与平均转矩 接近，启动过程快而平稳，但所需的控制设备也就愈多。我国生产的标准控制柜都是按快速启动原则设计的，一般启动电阻为（3～4）段。 多级启动时， T1、 T2的数值需按照电动机的具体启动条件决定，一般原则是保持每一级的最大转矩 T1（或最大电流I1 ）不超过电动机的允许值，而每次切换电阻时的 T2（或最小电流I2 ）也基本相同，一般选择： 3．4 直流他励电动机的调速特性 一、速度调节和速度变化 调速（又称速度调节）与速度变化是两个完全不同的概念 电动机的调速是在一定的负载条件下，人为地改变电动机的电路参数，以改变电动机的稳定转速，如图所示。 转速的变化是人为改变（或调节）电枢回路的电阻大小所造成的，故称调速或速度调节。 速度变化是指由于电动机的负载转矩发生变化（增大与减小）或其它不可预见因素引起电动机转速的变化（下降或上升），如图所示。 总之，速度变化是在某条机械特性上，由于负载改变而引起的；而速度调节则是在某一特定的负载下，靠人为改变机械特性而得到的。 二、调速方法 下面仅就他励直流电动机的调速方法作一般性的介绍。 从直流他励电动机机械特性方程式 可知：改变串入电枢回路的电阻Rad ；改变电枢供电电压U或主磁通?，都可以得到不同的人为机械特性，从而在负载不变时可以改变电动机的转速，以达到速度调节的要求，故直流电动机调速的方法有以下三种。 1、改变电枢电路外串电阻 直流电动机电枢回路串接电阻后，可以得到如图所示的一簇机械特性。 存在问题: ? 机械特性较软 ? 在空载或轻载时，调速范围不大； ? 实现无级调速困难； ? 在调速电阻上消耗大量电能等。 仅用于起重机、卷扬机 2．改变电动机电枢供电电压U 如图所示特性为改变电枢供电电压U调速的特性： 从特性可看出，在一定的负载转矩TL下，电枢外加不同电压可以得到不同的转速。如在电压分别为 UN、 U1、 U2、 U3的情况