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1、第3章 直流电动机的电力拖动第1页，共35页，编辑于2022年，星期一3.1 直流电动机的起动 直流电动机的启动原则：在起动电流不超过允许值的情况下，直流电动机的启动原则：在起动电流不超过允许值的情况下，获得尽可能大的起动转矩。获得尽可能大的起动转矩。电动机拖动负载起动的基本要求是：电动机拖动负载起动的基本要求是：启动转矩大启动转矩大 启动电流小启动电流小 启动设备简单启动设备简单 直流电动机的三种起动方式直流电动机的三种起动方式 直接起动直接起动 电枢回路串电阻起动电枢回路串电阻起动 降压起动降压起动第2页，共35页，编辑于2022年，星期一3.1 直流电动机的起动3.1.1 3.1.1 直
2、接起动直接起动一般的直流电机不允许直接起动，需要选择其他方式启动。微型直流电机，因其功率小、电压低、电枢电流小，电枢电微型直流电机，因其功率小、电压低、电枢电流小，电枢电阻相对较大可以直接启动，操作简便。阻相对较大可以直接启动，操作简便。3.1.2 3.1.2 电枢回路串电阻起动电枢回路串电阻起动 在直流电动机的电枢回路中串入电阻减小启动电流。在直流电动机的电枢回路中串入电阻减小启动电流。为了保证较大的电磁转矩可以逐级减小电阻，起动完成为了保证较大的电磁转矩可以逐级减小电阻，起动完成后，所有电阻短接。（电枢回路串电阻启动图）后，所有电阻短接。（电枢回路串电阻启动图）例题例题3-1第3页，共35
3、页，编辑于2022年，星期一图3.1 电枢回路串电阻起动 此种方法设备简单操作方便，但起动过程中能量消耗大，此种方法设备简单操作方便，但起动过程中能量消耗大，不适合频繁起动的大、中型电动机。不适合频繁起动的大、中型电动机。n。nATLTs第4页，共35页，编辑于2022年，星期一3.1 直流电动机的起动3.1.3 降压起动 降压起动的方式为：一开始采用低电压加在电枢端，伴随降压起动的方式为：一开始采用低电压加在电枢端，伴随着转速的提升，逐级提升电压，直至提升至额定电压。着转速的提升，逐级提升电压，直至提升至额定电压。为了不影响励磁，应使用他励形式的电动机。为了不影响励磁，应使用他励形式的电动机
4、。这种起动方法的优点是：起动平滑、能耗少。这种起动方法的优点是：起动平滑、能耗少。这种起动方法的优点是：需要专门的可调压电源设备，投这种起动方法的优点是：需要专门的可调压电源设备，投资大。资大。（降压起动图）（降压起动图）第5页，共35页，编辑于2022年，星期一图3.2 降压起动第6页，共35页，编辑于2022年，星期一3.2 直流电动机的调速根据直流电机的机械特性公式根据直流电机的机械特性公式 可知，改变转速的办法有三：电枢串电阻调速、改变电枢电源电可知，改变转速的办法有三：电枢串电阻调速、改变电枢电源电压调速、弱磁调速。压调速、弱磁调速。3.2.1 电枢串电阻调速（图（图3.3 3.3
5、电枢串电阻调速）电枢串电阻调速）串入的电阻阻值越大，转速越低。串入的电阻阻值越大，转速越低。电动机运行于固有机械特性上的转速为电动机运行于固有机械特性上的转速为基速，基速，电枢回路串电阻的电枢回路串电阻的方法的调速范围为方法的调速范围为0 0转速和基速之间。转速和基速之间。电动机拖动恒转矩负载采用串电阻的方法时，电枢电流不变但转速电动机拖动恒转矩负载采用串电阻的方法时，电枢电流不变但转速越低，在串入的电阻上损耗越大，电动机的效率越低。越低，在串入的电阻上损耗越大，电动机的效率越低。优缺点：设备简单，运行调节方便；但调速效率过低，且机械特性优缺点：设备简单，运行调节方便；但调速效率过低，且机械特
6、性变软，转速稳定性差。变软，转速稳定性差。第7页，共35页，编辑于2022年，星期一图3.3 电枢串电阻调速Ra固有固有Ra+R1Ra+R2R2R1TLAA1A2nn1n2第8页，共35页，编辑于2022年，星期一3.2 直流电动机的调速3.2.2 改变电枢电源电压调速（图（图3.4 3.4 改变电枢电源电压调速改变电枢电源电压调速）改变电压时，只能由额定值向下改变，电压越小，转速越改变电压时，只能由额定值向下改变，电压越小，转速越低。（在低。（在0 0转速和基速之间调整）转速和基速之间调整）励磁绕组有另外电源供电，保持励磁电流不变（他励）。励磁绕组有另外电源供电，保持励磁电流不变（他励）。若
7、电动机拖动恒转矩负载，则电枢电流也不变。优缺点：调速平滑性好，可实现无级调速，效率高，转速稳定性好（机械特性硬）；但可调压设备投资较高。例题例题3-2第9页，共35页，编辑于2022年，星期一图3.4 改变电枢电源电压调速nonono”TLUUU”nnn”第10页，共35页，编辑于2022年，星期一3.2 直流电动机的调速(人为机械特性)3.2.3 3.2.3 弱磁调速弱磁调速（图（图3.5 3.5 弱磁调速）弱磁调速）弱磁调速是向上调速，调速范围在额定转速和电机所允许的最高转速弱磁调速是向上调速，调速范围在额定转速和电机所允许的最高转速之间（之间（1.2n1.2nN N左右，最高达到左右，最
8、高达到3n3nN N，调速范围小）。，调速范围小）。系统拖动恒转矩负载时系统拖动恒转矩负载时系统拖动恒转矩负载时系统拖动恒转矩负载时，由于，由于T=CT=CT TIIa a=T=TL L，若磁通减小则电流要增大，若磁通减小则电流要增大，容易引起过载。容易引起过载。系统拖动恒功率负载时系统拖动恒功率负载时系统拖动恒功率负载时系统拖动恒功率负载时，虽然转速升高，但转矩减小，电枢电流，虽然转速升高，但转矩减小，电枢电流Ia=Ia=常数。常数。故弱磁调速适合恒功率负载。故弱磁调速适合恒功率负载。优缺点：设备简单，调节方便，运行效率高，适合恒功率负载；但优缺点：设备简单，调节方便，运行效率高，适合恒功率
9、负载；但励磁过弱时，机械特性斜率大，转速稳定性差，拖动恒功率负载励磁过弱时，机械特性斜率大，转速稳定性差，拖动恒功率负载时，有过流的危险。时，有过流的危险。例题例题 3-3第11页，共35页，编辑于2022年，星期一图3.5 弱磁调速TLn0n01n02AA1A2nn1n2N1221n0，则，则EaU，产生制动性转，产生制动性转矩，电动机处于反向矩，电动机处于反向回馈制动的稳定运行回馈制动的稳定运行状态，此回馈制动运状态，此回馈制动运行状态又称为行状态又称为发电运行发电运行状态状态第29页，共35页，编辑于2022年，星期一3.3.4 回馈制动（再生制动）电车在下坡时，工作在正向回馈制动运行正
10、向回馈制动运行状态FfGf第30页，共35页，编辑于2022年，星期一各种制动时的能量关系第31页，共35页，编辑于2022年，星期一例题例题3-63-6 一台他励直流电动机的额定功率一台他励直流电动机的额定功率P PN N=110KW=110KW，额定电压，额定电压U UN N=440V=440V，额定电流，额定电流I IN N=276A=276A，额定转速，额定转速n nN N=1500r/min=1500r/min，电枢回路总，电枢回路总电阻电阻Ra=0.0807Ra=0.0807。电动机拖动反抗性负载转矩运行于正向电动状态。电动机拖动反抗性负载转矩运行于正向电动状态时，时，T TL L
11、=0.85T=0.85TN N。(1)(1)采用能耗制动停车，并且要求制动开始时最大电磁转矩为采用能耗制动停车，并且要求制动开始时最大电磁转矩为1.9T1.9TN N，电，电枢回路应串多大的电阻？枢回路应串多大的电阻？解：解：第32页，共35页，编辑于2022年，星期一（2）采用反接制动停车，要求制动开始时最大电磁转矩不变，电枢回路应串多大的电阻？（3）采用反接制动若转速接近于零时不及时切断电源，问电动机最后的运行结果如何？第33页，共35页，编辑于2022年，星期一3.4 直流电动机的各种运行状态本节内容为阅读内容，请同学们阅读后试回答以下几个问题：1.电机有哪几种运行状态？每种状态的特点是什么？2.在机械特性曲线内，每个象限的曲线分别是什么样的运行状态？3.在下图的电动机四象限运行的机械特性曲线图中，说明各条线的运行状态。第34页，共35页，编辑于2022年，星期一直流电动机各种稳定运行状态的机械特性曲线nTO123456TL-TLRaRa+R1Ra+RDRa+RHn0-n0ABCDEFHGJK正向回馈制动正向回馈制动固有机械特性固有机械特性加电阻正向电动加电阻正向电动加电阻后倒拉反转加电阻后倒拉反转能耗制动能耗制动反接制动反接制动反向回馈制动反向回馈制动第35页，共35页，编辑于2022年，星期一