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1、课程主讲人：（本科）第6章 直流电动机的电力拖动ppt课件第六章第六章 直流电动机的电力拖动直流电动机的电力拖动主要内容主要内容v6.1 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式v6.2 工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算v6.3 生产机械的负载转矩特性生产机械的负载转矩特性v6.4 电力拖动系统静态稳定运行的条件电力拖动系统静态稳定运行的条件v6.5 他励直流电动机的起动他励直流电动机的起动v6.6 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动v6.7 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速6.1 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式第
2、六章v1 电力拖动系统电力拖动系统由电动机作为动力，拖动各类生产机械，完成一定生产工艺要求的系统电电 源源控制设备控制设备电动机电动机传动机构传动机构工作机构工作机构电力拖动系统示意图电力拖动系统示意图6.1 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式第六章风风 机机起起 重重 机机6.1 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式第六章皮带运输机皮带运输机电力火车电力火车6.1 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式第六章v2 单轴电力拖动系统的运动方程单轴电力拖动系统的运动方程电动机电动机6.1 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式第六章v2 单轴电力拖动
3、系统的运动方程单轴电力拖动系统的运动方程ddLTTJt24GDgJ运动方程：运动方程：转动惯量(kg.m2)负载转矩(N.m)角加速度(rad/s2)拖动转矩（N.m）用飞轮惯量或飞轮矩用飞轮惯量或飞轮矩GD2表示系统惯量：表示系统惯量：G:系统转动部分的重量（N）D:系统转动部分的惯性直径（m）g:重力加速度（g=9.8m/s2）6.1 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式第六章v2 单轴电力拖动系统的运动方程单轴电力拖动系统的运动方程2Ld375 dGDnTTt则：260n 又：375是一个具有加速度量纲的系数，单位为m/min.s-1T-TL:称为动态转矩LLL2dd00()
4、dd3752dd00dd3752dd00dd375GDnnT TttGDnnT TttGDnnT Ttt 稳态 静止或匀速加速减速6.1 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式第六章v2 单轴电力拖动系统的运动方程单轴电力拖动系统的运动方程2Ld375 dGDnTTt对于：不同的电动机运行状态和生产机械负载类型，使得电动机轴上的拖动转矩T和负载转矩TL不仅大小不同，方向也不同，因此，运动方程可写为：2Ld()375 dGDnTTt 以n的方向为参考方向（转速n的正方向一般选实际方向）：（1）T与n同向时取正号，反向时取负号（2） TL与n同向时取负号，反向时取正号6.2 工作机构转矩
5、、力、飞轮矩和质量的折算工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算第六章v多轴电力拖动系统多轴电力拖动系统1jgnLgT2j11n12n21n22nn21GD22GD23GD24GD2gGD6.2 工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算第六章v多轴电力拖动系统多轴电力拖动系统LTnT6.2 工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算第六章v工作机构转矩的折算工作机构转矩的折算将旋转运动形式的多轴系统折算为等效的单轴系统gg12,nnjj：电动机转速；：电动机角速度：工作机构转速；： 工作机构角速度： 各对齿轮的转速比1111221nnj
6、nn2121222gnnjnn12gnj jjnj为总转速比一般一般j1,即即n1，等效负载转矩变小，等效负载转矩变小由高速轴折算到低速轴，即由高速轴折算到低速轴，即j1，等效负载转矩变大，等效负载转矩变大（1）电动机工作在电动状态，功率由电动机传给负载，）电动机工作在电动状态，功率由电动机传给负载，传动机构的损耗由电动机承担传动机构的损耗由电动机承担6.2 工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算第六章v工作机构转矩的折算工作机构转矩的折算LgLcTT：工作机构轴上负载转矩；： 折算到电动机轴上的负载转矩：传动机构效率，为各级效率之积折算原则：折算前后系统传送
7、的功率不变折算原则：折算前后系统传送的功率不变LLgcgTT LgLgLgLccc(6.5)ggTTTTj（2）电动机工作在制动状态，功率由负载传递给电动机，）电动机工作在制动状态，功率由负载传递给电动机，传动机构的损耗由负载承担传动机构的损耗由负载承担6.2 工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算第六章v工作机构直线作用力的折算工作机构直线作用力的折算某些生产机械具有直线运动的工作机构，如龙门刨床和起重机的提升装置1. 工作机构为平移运动工作机构为平移运动刨床电力拖动示意图6.2 工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算第六章
8、v工作机构转矩的折算工作机构转矩的折算PFv工作机构的功率为：切削力反映到电动机轴上表现为负载转矩切削力反映到电动机轴上表现为负载转矩TL， T TL应满足应满足折算前后功率不变的原则，若不计传动机构损耗，则：折算前后功率不变的原则，若不计传动机构损耗，则：LFvTL260nFvTL9.55260FvFvTnn2. 工作机构为升降运动工作机构为升降运动升降运动的工作机构如电梯、起重机等若考虑传动机构损耗，则：若考虑传动机构损耗，则：LFvTL9.55(6.6)FvTn6.2 工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算第六章v工作机构直线作用力的折算工作机构直线作用
9、力的折算（1） 提升运动提升运动功率传递方向由电动机到负载，减速机构损耗由电动机负担功率传递方向由电动机到负载，减速机构损耗由电动机负担FgGTLTFgGmggv6.2 工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算第六章v工作机构直线作用力的折算工作机构直线作用力的折算设提升时传动机构效率为设提升时传动机构效率为，电动机转速为，电动机转速为n, ,重物提升和下重物提升和下放时速度相等，均为放时速度相等，均为vg. .重物对钢丝绳的拉力为重物对钢丝绳的拉力为F, , 则：则：gLFvTggL9.55(6.7)FvFvTn（2） 下降运动下降运动重物拖着电动机反转，功率
10、传递方向由负载到电动机，减速重物拖着电动机反转，功率传递方向由负载到电动机，减速机构损耗由负载负担，设提升时传动机构效率为机构损耗由负载负担，设提升时传动机构效率为，则：，则：6.2 工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算第六章v工作机构直线作用力的折算工作机构直线作用力的折算（2） 下降运动下降运动FgGTLTFgGmggv6.2 工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算第六章v6.2.2 工作机构直线作用力的折算工作机构直线作用力的折算LgTFv ggL9.55(6.8)FvFvTn同一重物在提升和下放时折算到电动机轴上的等
11、效转矩同一重物在提升和下放时折算到电动机轴上的等效转矩TL是不是不同的。下放时的等效转矩小于提升时折算的等效转矩。此外，在同的。下放时的等效转矩小于提升时折算的等效转矩。此外，在提升与下放时，若传动机损耗相等，则提升与下放时，若传动机损耗相等，则LgTFv gLFvTLg(1)(1)TFv1(1)1 126.2 工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算第六章v6.2.3 传动机构与工作机构飞轮矩的折算传动机构与工作机构飞轮矩的折算在在多轴系统多轴系统中，将各级传动轴作为电动机负载的一部分，必须将各级传动轴中，将各级传动轴作为电动机负载的一部分，必须将各级传动轴的
12、飞轮矩的飞轮矩GD12， GD22 ， GD32 ， GD42 和负载的飞轮矩和负载的飞轮矩GDg2 ，折算到电动机折算到电动机轴上轴上，用一个等效的飞轮矩，用一个等效的飞轮矩GD2 来表示实际的多轴电力拖动系统中各个传动来表示实际的多轴电力拖动系统中各个传动轴的飞轮矩对电动机轴有影响。各级飞轮矩反映各传动机构所存储的动能。轴的飞轮矩对电动机轴有影响。各级飞轮矩反映各传动机构所存储的动能。估折算原则为：折算前后，系统所存储的动能相等估折算原则为：折算前后，系统所存储的动能相等260n 224GDJmrg212AJ旋转物体的动能：2212()2460GDnAg工作机构转速为工作机构转速为 ng
13、，飞轮矩为，飞轮矩为 GDg2 ，折算到转速为，折算到转速为n的电动机轴上的等效的电动机轴上的等效飞轮矩为飞轮矩为GDz，根据折算前后动能不变的原则，有，根据折算前后动能不变的原则，有222gg2222112() =() =2 4602 460jgzzGDnGDGDnGDgg6.2 工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算第六章v6.2.3 传动机构与工作机构飞轮矩的折算传动机构与工作机构飞轮矩的折算2m2z22142g-GDGDGD GDGD：电动机的飞轮矩：传动机构和负载飞轮矩的折算值：各级传动机构的飞轮矩：负载的飞轮矩222z2222g2232412222
14、2211121222224g22231222112mmmGDGDGDGDGDGDGDGDGDjjj jj jGDGDGDGDGDGDjj j即：每级飞轮矩折算到电动机轴上，应除以电动机与该级转速比的平方。即：每级飞轮矩折算到电动机轴上，应除以电动机与该级转速比的平方。22m(1)(0.20.3)GDGD飞轮矩估算：飞轮矩估算：6.2 工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算第六章v6.2.4 工作机构直线运动质量的折算工作机构直线运动质量的折算221122 ggGAmvv直线运动的工作机构的动能为：直线运动的工作机构的动能为：222zD112()22 460zG
15、nAJg 将其折算到电动机轴上，需要用一个转动惯量为将其折算到电动机轴上，需要用一个转动惯量为Jz的转动体的转动体与之等效，转动体的动能为：与之等效，转动体的动能为：折算前后，动能相等：折算前后，动能相等：gAA22z2365G vGDn6.3 生产机械的负载转矩特性生产机械的负载转矩特性第六章电动机的机械特性：电动机的电磁转矩电动机的机械特性：电动机的电磁转矩T和转速和转速n的关系。的关系。生产机械的负载转矩特性：负载转矩生产机械的负载转矩特性：负载转矩TL和和n的关系。的关系。v恒转矩负载特性恒转矩负载特性负载转矩负载转矩TL与转速与转速n无关，无关， 无论无论n如何变化，如何变化，TL始
16、终为常数，始终为常数，即即TLC。恒转矩负载分为反抗性恒转矩负载和位能性恒转。恒转矩负载分为反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载。矩负载。1.反抗性恒转矩负载（摩擦转矩负载）：反抗性恒转矩负载（摩擦转矩负载）：负载转矩作用的方向总是与运动方向相反，即总是阻碍运动负载转矩作用的方向总是与运动方向相反，即总是阻碍运动的制动性质转矩。的制动性质转矩。2.位能性恒转矩负载：位能性恒转矩负载：负载转矩的大小和方向恒定不变。（提升机带重物升降运动）负载转矩的大小和方向恒定不变。（提升机带重物升降运动）6.3 生产机械的负载转矩特性生产机械的负载转矩特性第六章反抗性恒转矩负载特性位能性恒转矩负载特性TLTLT
17、TLT通风机负载特性6.3 生产机械的负载转矩特性生产机械的负载转矩特性第六章v泵及通风机累负载转矩特性泵及通风机累负载转矩特性负载转矩的大小与转速的平方成正比，如水泵、油泵、通风负载转矩的大小与转速的平方成正比，如水泵、油泵、通风机和螺旋浆等。机和螺旋浆等。2LTKnT恒功率负载特性6.3 生产机械的负载转矩特性生产机械的负载转矩特性第六章v恒功率负载转矩特性恒功率负载转矩特性当转速当转速n变化时，负载从电动机轴上吸收的功率基本不变。变化时，负载从电动机轴上吸收的功率基本不变。负载从电动机吸收的功率就是电动机轴上输出的功率负载从电动机吸收的功率就是电动机轴上输出的功率P2。2LPT 常数T2
18、L2602PTPn即:解解 (1)(1)系统总的飞轮矩： (2)(2)负载转矩：LL12f85N.m=6.15N.m24500.91 0.93150TTnn 22222bfa2222fb120180+14.5=17.005N.m24502450()()()()150810GDGDGDGDnnnn22222214.5N.m ,18.8N.m ,120N.mabfGDGDGD1230.91,0.92,0.93L85N.mT b2450r/min,810r/min,150fnnn解解 (1)(1)切削功率： 切削时折算到电动机轴上的负载转矩： (2)(2)估算系统总的飞轮矩：222D1.2=120N
19、.mGDGD10000 0.7W=7000WPFv22100N.mDGD 0.8110000NF 0.7m/sv 1450r/minn L70009.559.55N.m=56.92N.m1450 0.81FvTn 解解 (1)(1)切削功率： 切削时折算到电动机轴上的负载转矩： (2)(2)估算系统总的飞轮矩：222D1.2=120N.mGDGD10000 0.7W=7000WPFv22100N.mDGD 0.8110000NF 0.7m/sv 1450r/minn L70009.559.55N.m=56.92N.m1450 0.81FvTn 解解 (3)(3)不切削时，工作台与工件反向加速时
20、，系统动态转矩不切削时，工作台与工件反向加速时，系统动态转矩绝对值：绝对值：22100N.mDGD 0.8110000NF 0.7m/sv 1450r/minn 2d120500N.m=160N.m375 d375GDnTt22a123N.mGD 1230.95N20kWP 1243,3.5,4jjjN950r/minn 22c40N.m ,GD 22b49N.m ,GD 22d465N.mGD 0.6md 01962NG 49050N,G f0ff2F3f0.3m/s110.6()(196249050)N.m=7651.8N.m222260 260 2 0.3r/min19.1r/min0.
21、67651.8N.m212.5N.m3 3.5 4 0.9519.1 3 3.5 4r/minvdTGGvndTTTjnn j 解：(1)以提升重物时，负载（吊钩及重物）转矩卷筒转速：电动机输出转矩电动机转速：802.2r/min22220F222222222bcdaF2221121232f123()(196249050) 0.33653652.6N.m802.2131.7N.m()()0.1m/sGG vGDnGDGDGDGDGDGDjj jj j jann j j j(2)负载及系统的飞轮矩的计算：吊钩及重物飞轮矩系统总飞轮矩：(3)以加速度提升重物时电动机转矩的计算：电动机转速与重物提升
22、速度的关系为：12312360 2120vvj j jj j jdd123123123-22Fdd 120120d120()ddd267.4r/min.sd131.7.212.5+267.4N.m=306.4N.m375d375nvvj j jj j jj j j attddtdGDnTTt则电动机加速度与重物提升加速度的关系为：电动机输出转矩：6.4 电力拖动系统静态稳定运行的条件电力拖动系统静态稳定运行的条件第六章v他励直流电动机机械特性的绘制他励直流电动机机械特性的绘制1、固有机械特性的绘制、固有机械特性的绘制 若略去电枢反应的去磁效应的时，机械特性是一条略下若略去电枢反应的去磁效应的时
23、，机械特性是一条略下垂的直线。垂的直线。只要求出线上两个点的数据，就可绘出这条直线。只要求出线上两个点的数据，就可绘出这条直线。一般选择一般选择理想空载点理想空载点(0,n0)和额定运行点和额定运行点(TN,nN)较为方便。较为方便。已知固有机械特性为：已知固有机械特性为：（1）计算理想空载点）计算理想空载点n0Na2NNeeTURnTCC CN0NeUnC6.4 电力拖动系统静态稳定运行的条件电力拖动系统静态稳定运行的条件第六章v他励直流电动机机械特性的绘制他励直流电动机机械特性的绘制NaNNNaNNaN0,eeUR ICnIIRCn因：于他直流机，只要知道的值，即可算出与Ra的求取：的求取
24、：A、伏安法、伏安法:B、估算：、估算：aNNNNNaaNaNN(0.930.97)(0.030.07)0.95eECnUURIEU一般中小容量电机取：6.4 电力拖动系统静态稳定运行的条件电力拖动系统静态稳定运行的条件第六章v他励直流电动机机械特性的绘制他励直流电动机机械特性的绘制NNaNNaN9.55TeTCICI（2）计算额定电磁转矩）计算额定电磁转矩TNA、精确计算：、精确计算：NaNNaNfNNaNNfNfNNNfNN:(0.010.05)(1%5%)IIIIIIIPPI UPIU对于他励直流电动机，有对于并励直流电动机,有：，可近似为；或大容量电机取下限，小容量电机取上限。B、工程
25、计算，略去、工程计算，略去T0有：有：NN2NN9550PTTn6.4 电力拖动系统静态稳定运行的条件电力拖动系统静态稳定运行的条件第六章v他励直流电动机机械特性的绘制他励直流电动机机械特性的绘制2、电枢电路串电阻人为机械特性的绘制、电枢电路串电阻人为机械特性的绘制 电枢电路串电阻后，其机械特性可表示为：电枢电路串电阻后，其机械特性可表示为：Na2NNeeTURRnTCC C（1）计算理想空载点）计算理想空载点n0，与前绘制固有特性同，与前绘制固有特性同（2）计算额定电磁转矩）计算额定电磁转矩TN ，与前绘制固有特性同，与前绘制固有特性同， 再根据：再根据：NaRNN2NNeeTURRnTCC
26、 C选择选择理想空载点理想空载点(0,n0)和额定运行点和额定运行点(TN,nN),就可绘出这条直线就可绘出这条直线6.4 电力拖动系统静态稳定运行的条件电力拖动系统静态稳定运行的条件第六章v电力拖动系统稳定运行条件分析电力拖动系统稳定运行条件分析1、静态稳定运行的、静态稳定运行的必要条件必要条件：LL( )( )TfTTnTf n直流电动机机械特性与生产机械的负载特性都是转速的函数，作用在同一根转轴上，应有交点静态稳定运行的必要条件L1TL2T6.4 电力拖动系统静态稳定运行的条件电力拖动系统静态稳定运行的条件第六章v电力拖动系统稳定运行条件分析电力拖动系统稳定运行条件分析2、稳定运行的充分
27、条件：、稳定运行的充分条件：即：电力拖动系统受到某种干扰（如电源电压波动、加载、减载、起动、制动与调速等）而失去平衡时，它具有自动恢复到原有平衡点或移到新的平衡点运行的能力负载L1TL2T突变电动机, n T不能突变2L2GD d0375 dnTTtnaNeECnaNaa()/IUERNaTTCIL2TT系统进入新的较低转速的稳定点运行系统进入新的较低转速的稳定点运行6.4 电力拖动系统静态稳定运行的条件电力拖动系统静态稳定运行的条件第六章v电力拖动系统静态稳定运行条件分析电力拖动系统静态稳定运行条件分析判定方法：判定方法：2、静态稳定运行的充分条件：、静态稳定运行的充分条件：(1)(1)做一
28、条水平直线于工作点上方，分别与电动机机械特做一条水平直线于工作点上方，分别与电动机机械特性和负载转矩特性相交。比较两个转矩的增量，若性和负载转矩特性相交。比较两个转矩的增量，若d dT d dTL L，则系统稳定。否则，系统不稳定。，则系统稳定。否则，系统不稳定。(2)(2)在工作点上方做一条水平直线，分别交在工作点上方做一条水平直线，分别交T- -n 曲线于曲线于A点，点，TL L- -n 曲线于曲线于B点，若点，若A点在点在B点左侧，则系统稳定，点左侧，则系统稳定，否则，系统不稳定。否则，系统不稳定。6.4 电力拖动系统静态稳定运行的条件电力拖动系统静态稳定运行的条件第六章v电力拖动系统静
29、态稳定运行条件分析电力拖动系统静态稳定运行条件分析2、静态稳定运行的充分条件：、静态稳定运行的充分条件：稳定运行的充分条件为在运行点附近满足：LLddddTTTTnnnn或综上，电力拖动系统静态稳定运行的条件：综上，电力拖动系统静态稳定运行的条件：（1）电动机与负载的机械特性必须有交点，该点处）电动机与负载的机械特性必须有交点，该点处T=TL（2）在该点附近）在该点附近dT/dnn0时，应用范围较窄。时，应用范围较窄。 适用范围：适用于位能性负载的稳定高速下降；在降压、增适用范围：适用于位能性负载的稳定高速下降；在降压、增磁调速过程中，可能出现回馈制动过程。磁调速过程中，可能出现回馈制动过程。
30、第六章各种制动方法的比较各种制动方法的比较（3）反接制动（电压反接制动和倒拉反转制动）反接制动（电压反接制动和倒拉反转制动）优点：制动过程中，制动转矩随转速降低的变化很小，即制优点：制动过程中，制动转矩随转速降低的变化很小，即制动转矩较恒定，制动效果较强烈，效果好。动转矩较恒定，制动效果较强烈，效果好。缺点：需要从电网吸收大量的电能，不经济；转速为零时，缺点：需要从电网吸收大量的电能，不经济；转速为零时，不及时切断电源，会自行反向加速（电源反接）。不及时切断电源，会自行反向加速（电源反接）。 适用范围：用于要求迅速反转，较强烈制动的场合；倒拉反适用范围：用于要求迅速反转，较强烈制动的场合；倒拉
31、反转制动可应用于吊车以较慢的稳定转速下放重物。转制动可应用于吊车以较慢的稳定转速下放重物。-1NNNNN0NN0N220 115 0.1=0.139V/(r.min )1500220=1582.7r/min0.1391582.7 150082.7r/minaeeUI RCnUnCnnn解：(1)反抗性恒转矩负载能耗制动过程中应串入的电阻：理想空载转速：额定转速降落：aNNNLNNNNLN0aaNN0.139 1500208.5V=0.90.90.9 82.774.4r/min=0.91582.774.41508.3r/min1508.3208.5209.7V1500eECnTTTnnTTTnn
32、nnEEn 额定运行状态的感应电动势：负载转矩时的转速降落：负载转矩时的转速：制动开始时的电枢感应电动势：能耗制动应串入的制动电阻最aminamax209.70.10.8122 115aERRI小值为：LNLa1NNa1N1a11aa112R1a1=0.90.9 115103.5-200r/min0.139 (-200)=-27.8V27.80.10.169103.5eTTTIITECnRERRIRPI(2)位能性恒转矩负载能耗制动过程中应串入的电阻及其功率损耗计算：忽略传动机构损耗，下放时的负载转矩：负载电流：转速为时电枢感应电动势串入电枢回路的电阻 ：上消耗的功率：21(103.5)0.1
33、691813.3WR Naminamax200209.70.11.7682 115UERRI(3)反接制动过程中应串入的电阻最小值：a2N2Na22aa1222R2a12-1000r/min0.139 (-1000)=-139V220 1390.13.369103.5(103.5)3.36936089.6WeECnRUERRIRPI R(4)位能性恒转矩负载倒拉反转运行中应串入的电阻及其功率损耗计算：转速为时电枢感应电动势串入电枢回路的电阻：上消耗的功率：Na3a1NN0.22200.10.2103.51806.1r/min0.1390.139eeURRnICC (5)位能性恒转矩负载反向回馈
34、制动运行时，电枢回路串电阻，电动机转速为：6.7 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速第六章 电动机作为原动机的电力拖动系统中，被拖动的生产机械为电动机作为原动机的电力拖动系统中，被拖动的生产机械为 适应工艺过程的要求，往往需要改变运行速度适应工艺过程的要求，往往需要改变运行速度。v实现速度变化的两种方法实现速度变化的两种方法机械调速机械调速：通过改变机械传动机构速比的方法使速度发生变化电气调速电气调速：在负载不变的条件下，通过改变电动机电气参数得到不同运行速度。较机械调速更为优越v调速与速度变化的区别调速与速度变化的区别由于负载的变化而引起的电动机转速变化称为速度变化由人为改变电气参数（
35、如电枢电阻）而引起的转速变化称为速度调节6.7 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速第六章常用的调速方法：常用的调速方法：电枢串电阻调速电枢串电阻调速、降压调速降压调速和和弱磁调速弱磁调速。v调速指标调速指标1、静差率、静差率:是指电动机由理想空载转速是指电动机由理想空载转速n0到额定负载时转速到额定负载时转速n的变化率的变化率000nnnnn0nnn 转速降:0,.nn(1) 与机械特性的硬度有关当相同时，机械特性越硬，越小，则越小，表明电动机相对稳定性就越高000(2)nnnn还与理想空载转速有关，对于同样硬度的机械特性，它们的相同，则越低 越大，越高， 越小。不同机械特性下的静差率2
36、131；6.7 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速第六章调速指标调速指标2、调速范围、调速范围D:额定负载时，电力拖动系统可能运行的最高转额定负载时，电力拖动系统可能运行的最高转速与最低转速之比：速与最低转速之比：NmaxminT TnDn不同生产机械对不同生产机械对D的要求不同。希望较大的的要求不同。希望较大的D是共同的要求。但是共同的要求。但最高转速受电机换向和系统机械强度的限制，最低转速又受系最高转速受电机换向和系统机械强度的限制，最低转速又受系统对低速时静差率的限制。可推导出统对低速时静差率的限制。可推导出D与与之间的关系式：之间的关系式：maxmaxmaxmaxmaxNmin0
37、minNNmaxNmax.(1)nnnnDnnnnnn3、调速的平滑性、调速的平滑性:调速时，相邻两级转速的接近程度，用平滑调速时，相邻两级转速的接近程度，用平滑系数系数 来衡量，它是相邻两级转速之比来衡量，它是相邻两级转速之比1iin n 越接近越接近1，相邻两级速度就越接近，调速平滑性就越好，无，相邻两级速度就越接近，调速平滑性就越好，无极调速时，极调速时， 16.7 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速第六章调速指标调速指标5、调速方式与负载特性的匹配、调速方式与负载特性的匹配（1 1）调速方式调速方式恒转矩调速恒转矩调速: : 电动机允许输出转矩是常数，允许输出电动机允许输出转矩是
38、常数，允许输出功率与转速成正比功率与转速成正比.(.(调压调速和电枢串电阻调速属于恒矩调速调压调速和电枢串电阻调速属于恒矩调速) )恒功率调速恒功率调速:电动机允许输出功率是常数，允许输出转矩与转电动机允许输出功率是常数，允许输出转矩与转速成反比速成反比.(.(弱磁调速属于恒功率调速弱磁调速属于恒功率调速) )119.55PTTnC n 2TaTNNTCICICT1NNaeUI RCC nn 122TNTNCCTTCICInn2222119.559.55CPTT nnCn 6.7 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速第六章调速指标调速指标（2 2）电动机运行时的）电动机运行时的Ia的大小完
39、全由负载大小决定的大小完全由负载大小决定, ,最佳运行最佳运行状态为状态为Ia=IN. . （3 3）三种负载转矩特性：恒转矩负载、恒功率负载、泵类负）三种负载转矩特性：恒转矩负载、恒功率负载、泵类负载载 。（4）恒转矩负载采用恒转矩调速方案，系统可在容许的速度范恒转矩负载采用恒转矩调速方案，系统可在容许的速度范围内以任何速度运行；恒功率负载采用恒功率调速方案，系统围内以任何速度运行；恒功率负载采用恒功率调速方案，系统也可在容许的速度范围内以任何速度运行。电动机均得到充分也可在容许的速度范围内以任何速度运行。电动机均得到充分应用。应用。（5）若）若恒功率负载采用恒转矩调速方案，或恒转矩负载采用
40、恒恒功率负载采用恒转矩调速方案，或恒转矩负载采用恒功率调速方案，都会出现电动机实际输出转矩比电动机允许转功率调速方案，都会出现电动机实际输出转矩比电动机允许转矩小的情况，即矩小的情况，即“大马拉小车大马拉小车”的情况。的情况。6.7 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速第六章电枢回路串电阻调速电枢回路串电阻调速1、初始条件、初始条件电源电压为额定电压，电源电压为额定电压，每极磁通为额定磁通，每极磁通为额定磁通，轴上带恒转矩负载轴上带恒转矩负载. .2、特点、特点（1 1）从基速往下调）从基速往下调（2 2）设备简单，操作方便）设备简单，操作方便（3 3）电阻只能分段调节，）电阻只能分段调节
41、，调速不均匀，为有级调速，调速不均匀，为有级调速，调速平滑性差，调速的相对稳定性差调速平滑性差，调速的相对稳定性差（4 4）所串电阻带来电能损耗，降低了电动机的效率）所串电阻带来电能损耗，降低了电动机的效率串电阻调速主要应用在调速性能要求不高的生产机械上，如起串电阻调速主要应用在调速性能要求不高的生产机械上，如起重机，矿井下使用的电机车等。重机，矿井下使用的电机车等。nTTLRan0nAA0CBnBRa+Rc1Ra+Rc2nC2.NaceNeTNURRnTCC C6.7 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速第六章v调压调速调压调速:改变电枢电压来改变电动机的转速改变电枢电压来改变电动机的转
42、速2.aeNeTNRUnTCC C1、初始条件、初始条件 电源电压为额定电压，电源电压为额定电压，每极磁通为额定磁通，每极磁通为额定磁通，轴上带恒转矩负载。轴上带恒转矩负载。2、特点、特点（1 1）基速向下调速基速向下调速；（2 2）机械特性的硬度不变，机械特性的硬度不变， 速度稳定性好速度稳定性好；（3 3）可实现无级调速可实现无级调速；（4 4）损耗小，电动机效率高）损耗小，电动机效率高T0nnNUTLNnA1U01nAB1n调压调速6.7 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速第六章弱磁调速弱磁调速:降低电动机的磁通来改变电动机的转速。降低电动机的磁通来改变电动机的转速。1、初始条件、
43、初始条件电源电压为额定电压，电源电压为额定电压，电枢回路不串电阻，电枢回路不串电阻，轴上所带负载不能太大。轴上所带负载不能太大。2、特点、特点（1 1）由）由基速向基速向上升上升速速；（2 2）磁通越弱，转速越高，）磁通越弱，转速越高，一般为一般为( (1.21.5)nN；（3 3）可实现无级调速可实现无级调速；（4 4）损耗小，电动机效率高）损耗小，电动机效率高弱磁调速后，机械特性变软，弱磁调速后，机械特性变软，加大，系统相对稳定性变差，故加大，系统相对稳定性变差，故该调速方法很少单独采用，往往将其与调压调速结合起来使用该调速方法很少单独采用，往往将其与调压调速结合起来使用2.NaeeTUR
44、nTCC C01n1A1nBNTnTL0nANn1N 56调速性能比较-1NNNNN0NN0N0N220 115 0.1=0.139V/(r.min )1500220=1582.7r/min0.1391582.7 150082.7r/min1582.7 1000582.7r/min,aeeaaUI RCnUnCnnnnnnRRRnRn 解：(1)电枢应串入的电阻：理想空载转速：额定转速降落：电枢串电阻后转速降落：设电枢串电阻为则：0.605R 01N10111N0100082.71082.7r/min,150.5nnnUnUUUn(2)降压调速电压的计算：降低电源电压后的理想空载转速：设降压后电压为则：N2N2221NN11 N2295509550140.1N.m150022140.1100014670W6060220 115W=25300W150.5 115W=17307.5WPTnPTTnPU IPU I (3)电动机降速后输入功率与输出功率的计算：电动机输出转矩：两种调速情况下降速后的输出功率：电枢串电阻降速的输入功率：降压降速的输入功率：