《电机拖动与控制》课件第2章.ppt

显然，在大于额定电流下工作的电机，其实际输出转矩和功率将超过其允许值，这时电机将会因过热而烧坏；而在小于额定电流下工作的电机，其实际输出转矩和功率将小于其允许值，这时电机便得不到充分利用而造成浪费。正确地使用电动机，应当使电动机既满足负载的要求，又得到充分利用，即保证电动机总是处于额定电流下工作。不调速的电动机通常都工作在额定状态，电枢电流为额定值，因此恒转速运行的电动机一般都能得到充分利用。但当电动机调速时，在不同的转速下，电枢电流能否总是保持为额定值，即电动机能否在不同的转速下都得到充分利用，这就需要进一步研究了。事实上，这个问题与调速方式和负载类型的配合有关。2.恒转矩与恒功率调速方式以电机在不同转速下都能得到充分利用为条件(Ia=IN)，可以把他励直流电动机的调速分为恒转矩调速和恒功率调速两种方式。电枢串电阻调速和降压调速属于恒转矩调速方式，而弱磁调速属于恒功率调速方式。电枢串电阻调速和降压调速时，磁通Φ=ΦN保持不变，如果在不同转速下保持电流Ia=IN不变，即电机得到充分利用，则电动机的允许输出转矩和功率分别为（2.5.5）式中：C为常数。由此可见，电枢串电阻和降压调速时，电动机的允许输出功率与转速成正比，而允许输出转矩为恒值，故称为恒转矩调速方式。弱磁调速时，磁通Φ是变化的，在不同转速下，若保持Ia=IN不变，则电动机的允许输出转矩和功率分别为（2.5.6）则式中:C为常数。由此可见，弱磁调速时，电动机的允许输出转矩与转速成反比，而允许输出功率为恒值，故称之为恒功率调速方式。式(2.5.5)、式(2.5.6)中的允许输出转矩和功率随转速的变化关系可用图2.5.7表示。显然，图中以nN为界，分为两个区域：nnN(电枢串电阻和降压调速)为恒转矩调速区；nnN(弱磁调速)为恒功率调速区。图2.5.7他励直流电动机调速时的允许输出3.调速方式与负载类型的配合1）恒转矩负载配恒转矩调速方式此时负载转矩TL和电动机的允许输出转矩T均为常数，负载功率PL和电动机的允许输出功率P均与转速n成正比。因此，只要选择电动机的允许输出转矩T(也就是额定转矩TN)与负载转矩TL相等，则负载转矩特性与电动机的允许输出转矩特性就完全重合，如图2.5.8(a)所示。这样，在任何转速下均有T=TL，P=PL，Ia=IN。此时，电动机既满足了负载的要求，又得到了充分利用。因此，恒转矩负载配恒转矩调速方式是一种理想的配合。需要指出的是，此时电动机的额定转速为系统的最高转速。2）恒功率负载配恒功率调速方式此时负载功率PL和电动机的允许输出功率P均为常数，负载转矩TL和电动机的允许输出转矩T均与转速n成反比。因此，只要选择电动机的允许输出功率(也就是额定功率PN)与负载功率PL相等，则负载转矩特性也与电动机的允许输出转矩特性完全重合，在任何转速下，也均有P=PL，T=TL，Ia=IN，特性配合如图2.5.8(b)所示。与第一种情况相同，电动机既满足了负载的要求，又得到了充分利用，这也是一种理想的配合。恒功率调速时，转速是从额定转速往上调的，故电动机的额定转速为系统的最低转速。图2.5.8调速方式与负载类型的理想配合(a)恒转矩负载采用恒转矩调速；(b)恒功率负载采用恒功率调速3）恒转矩负载配恒功率调速方式恒转矩负载，即负载转矩TL=常数；恒功率调速方式，即电动机的允许输出转矩T与转速n成反比变化。显然，此时的负载转矩特性TL=常数，与电动机的允许输出转矩特性T∝1/n不可能重合。为了满足负载转矩的需要，二者的特性配合只能如图2.5.9(a)所示，即使电动机允许输出转矩的最小值(此时转速最高)等于恒定的负载转矩。可见，恒转矩负载配恒功率调速方式时，只有在最高转速这一点上才有T=TL，P=PL,Ia=IN，电动机才被充分利用。而在低于最高转速时，均出现TLT，PLP，IaIN，即电动机的实际输出小于允许输出，电动机没有充分利用。可以证明，在最低转速时，电动机的实际输出功率(负载功率)只是电动机额定功率的1/D(D是调速范围)。图2.5.9调速方式与负载类型的不适当配合(a)恒转矩负载采用恒功率调速；(b)恒功率负载采用恒转矩调速因为负载所需要的最大功率应作为选择电动机额定功率的依据，所以电动机的额定功率（2.5.7）显然，这种配合是不好的，它将造成电动机容量的浪费。4）恒功率负载配恒转矩调速方式恒功率负载，其转矩与转速成反比变化，恒转矩调速方式时，电动机的允许输出转矩为常数。显然，此时的负载转矩特性与电动机的允许输出转矩