青岛港湾职业技术学院授课教案NO.doc

青岛港湾职业技术学院授课教案 编号：第3周 第2次 课 题 直流电机电力拖动系统运动方程及负载机械特性 班 级 授课日期 年 月 日 星期 目 的 与 要 求 1、理解直流电动机的调速概念。 2、掌握直流电机调速方法和各调速方法的原理和特点。 3、会定量分析调速时各参量的值。 4、掌握直流电机的典型故障分析和维护方法。 重 点 各种调速原理和特点 难 点 各种调速原理和特点 授课方式 课堂讲授 教 具 多媒体 教 学 过 程 设 计 复习人为机械特性特点和方程、曲线。 依次讲解降压、串电阻、弱磁调速。 结合例题定量分析。 提出问题，结合直流电机结构讲解直流电机机械和电气故障。 留课后思考题和布置作业。 教 学 过 程 3.6 他励电动机的调速 电力拖动系统的调速可以采用机械调速、电气调速或二者配合调速。通过改变传动机构转速比进行调速的方法称为机械调速；通过改变电动机参数进行调速的方法称为电气调速。 改变电动机的参数就是人为地改变电动机的机械特性，使工作点发生变化，转速发生变化。调速前后，电动机工作在不同的机械特性上，如果机械特性不变，因负载变化而引起转速的变化，则不能称为调速。 他励直流电动机的转速为 他励直流电动机的转速为 电气调速方法： 1.电枢回路串电阻调速；2.降低电源电压调速；3.弱磁调速。 衡量调速好坏的指标： (1) 调速范围 （2）调速的平滑性 在一定的调速范围内，调速的级数越多，调速越平滑。相邻两级转速之比称为调速的平滑性，平滑系数为： 越接近1，平滑性越好，当φ＝1 时，称为无级调速，即转速可以连续调节。调速不连续时，级数有限，称为有级调速。 衡量调速好坏的指标： （3）调速的稳定性（静差率δ） 指负载变化时，转速变化的程度，转速变化小，稳定性好。静差率δ，是指电动机在某机械特性上运转时，由理想空载至满载时的转速降对理想空载转速的百分比，即： δ%越小，相对稳定性越好；δ%与机械特性硬度和n0有关。 D与δ%相互制约:δ越小,D越小,相对稳定性越好;在保证一定的δ指标的前提下,要扩大D,须减少Δn,即提高机械特性的硬度。 （4）调速的经济性 主要指调速设备的投资、运行效率及维修费用等。 （5）调速时电动机的容许输出 是指电动机得到充分利用的情况下，在调速过程中所能输出的功率和转矩。 3.6.1 电枢回路串电阻调速 拖动恒转矩负载为例。保持电源电压及主极磁通为额定值不变，在电枢回路内串入不同的电阻。 电枢回路串联电阻越大，机械特性的斜率越大，因此在负载转矩恒定时，即为常数，增大电阻，可以降低电动机的转速。 （2）改变励磁电流 If （励磁回路串电阻） 这种调速方法的特点是由于励磁回路的电流很小，只有额定电流的（1～3）%，不仅能量损失很小，且电阻可以做成连续调节的，便于控制。其限制是转速只能由额定磁通时对应的速度向高调，而电动机最高转速要受到电机本身的机械强度及换向的限制。 减弱磁通前、后的电枢电流变化：(Ea=CeΦn，弱磁瞬间n不能突变，Φ减小则Ea减小，UN= Ea+IaRa，Ia增大) 减弱磁通调速前、后转速变化曲线 结论：磁场越弱，转速越高。因此电机运行时励磁回路不能开路。 优点：由于在电流较小的励磁回路中进行调节，因而控制方便，能量损耗小，设备简单，调速平滑性好。弱磁升速后电枢电流增大，电动机的输入功率增大，但由于转速升高，输出功率也增大，电动机的效率基本不变，因此经济性是比较好。 缺点： 1）机械特性的斜率变大，特性变软； 2）转速的升高受到电动机换向能力和机械强度的限制，升速范围不可能很大； 为了扩大调速范围，通常把降压和弱磁两种调速方法结合起来，在额定转速以上，采用弱磁调速，在额定转速以下采用降压 调速。 例3-3：某台他励直流电动机，额定功率PN=220kW，UN=220V，IN=115A，nN=1500r/min，电枢回路电阻Ra=0.1W，忽略空载转矩T0，电动机带额定负载运行，试求： （1）要求把转速降到1000r/min，可有几种方法，并求出它们的参数。 （2）当减弱磁通至Φ=3/4ΦN时，拖动恒转矩负载时，求电动机稳定转速和电枢电流。能够长期运行？为什么？如果拖动恒功率负载，情况又怎样？ 解： (1)把转速降到1000r/min，可有两种方法:1）电枢回路串电阻；2）降低电枢电压。 1）计算电枢串入电阻的数值 CeΦN=（UN－IN Ra）/nN=（220－115×0.1）/1500=0.139 电枢串电阻为R，则有 R=（UN－CeΦNn）/IN-Ra =(220－0.