电机及拖动系统 课件 第2章 直流电动机的电力拖动.pptx

1.电力拖动系统概述

2.他励直流电动机的起动

3.他励直流电动机的调速

4.他励直流电动机的制动

5.直流电动机的四象限运行及应用分析

6.其他直流电动机的电力拖动*

7.直流电动机的闭环速度控制

8.直流电动机应用举例;2.1电力拖动系统概述;2.1.1电力拖动系统运动方程式;电力拖动系统运动方程式;◆在电力拖动系统中，一些电气参数(如电压、电阻等)以及负载转矩的突然变化，都会引起过渡过程。但由于惯性的存在，这些变化不能导致电动机的转速、电流、转矩及磁通等参量发生突变，而必须是个连续变化的过程。

◆电力拖动系统中一般存在三种惯性：

机械惯性----反映在系统的飞轮矩上，使转速不能突变

电磁惯性----反映在电感上，使电枢电流和励磁电流不

能突变，从而使磁通不能突变

热惯性------使电动机的温度不能突变

◆电力拖动系统的两种过渡过程：

机械过渡过程-------只考虑机械惯性，忽略电磁惯性

电气-机械过渡过程----同时考虑机械与电磁两种惯性;在应用电力拖动系统运动方程式时，要注意：

(1)转矩不但有大小而且有方向。电磁转矩与负载转矩的区别。

(2)转速不但有大小也有方向。

(3)转速变化时，电力拖动系统的状态（加速状态还是减速状态），要由转速变化的方向来决定而不是由转速的数值增加或减小来决定。

例如：当转速正向增加时，系统处于加速状态；而当转速反向增加时，尽管n可能增大了(实际旋转方向与规定正方向相反)，但系统仍是处于减速状态。;单轴与多轴系统;指生产机械工作机构的负载转矩与转速的关系。;右图为位能性恒转矩负载的转矩特性;2.恒功率负载的转矩特性;例2-1已知某电动机带额定恒转矩负载，额定转速，拖动系统总飞轮矩，求：

①若电动机的转速由零起动到的加速时间为0.8s，加速过程中设电动机的输出转矩不变，则电动机输出转矩为多少？

②若要求电动机转速由制动到停止时间为0.4s，制动减速过程中设电动机输出转矩不变，则电动机输出转矩为多少？;①加速过程中电动机的输出转矩;2.1.3电力拖动系统稳定运行条件;如右图：A点、B点均满足T-TL=0，此时系统处于稳态运行，A点、B点为稳态运行点，但不一定为稳定运行点。由稳定运行定义可知，稳定运行点一定是稳态运行点，故电力拖动系统稳定运行的必要条件为;稳态运行点A、B能否稳定运行？;A点的分析：;B点的分析：;2.电力拖动系统稳定运行充要条件

假设电力拖动系统在某稳态运行点H点运行，转速为，电动机的电磁转矩为,生产机械转矩为，系统的运动方程式为;在各增量很小时，可改写为;从上式可知，当指数的幂为负值时，转速的增量随时间的增加呈指数规律衰减，即，；当指数的幂为正值,则转速的增量随时间的增加呈指数规律增加，

，。因此，拖动系统稳定运行的充分条件：;直流电动机起动的一般要求：

(1)起动转矩足够大，使TstTL；

(2)起动电流不能太大，即Ist≤?IN；

(3)起动设备与控制装置简单、可靠。;2.2.2电枢回路串电阻起动;2.2.1降低电源电压起动;例2-2一台他励直流电动机的额定数据为：，

,现拖动恒转矩负载,采用降低电源电压起动，求起动级数及各级切换时电枢回路电压为多少？;;调速的目的：使生产机械按工艺要求以最合理的速度进行工作，从而提高产品的质量和生产效率。

调速实现方法：机械方法、电气方法和机械电气方法。

本节只讨论电气调速方法。;1.降压调速;2.电枢回路串电阻调速;3.弱磁调速;实际中，他励直流电动机的调速常采用降低端电压向下调速与减弱磁通向上调速相结合的调速方法。;例2-3一台他励直流电动机，额定数据为：，

。现拖动额定恒转矩负载运行，求：

(1)采用电枢串电阻调速，使电动机转速降为1000r/min，串入的电阻应为多大？

(2)采用降低端电压调速，使电动机转速降为1000r/min，电源电压应降为多少？

(3)上述两种调速情况下，电动机输入功率和输出功率各为多少