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1、拖动直流电动机的起动调速第1页，本讲稿共49页Tenn0TstTNnNn0T0 小，特性较硬；小，特性较硬；堵转状态：堵转状态：n=0，大，特性较软。大，特性较软。第2页，本讲稿共49页一、固有机械特性一、固有机械特性:当当UN，N，Rc=0时，时，小，特性较硬。小，特性较硬。Ten二、人为机械特性：二、人为机械特性：1.电枢回路串电阻：电枢回路串电阻：R 0，大，特性较软。大，特性较软。Ran0Ra+RcTst第3页，本讲稿共49页2.降低电压的人为机械特性：降低电压的人为机械特性：当当N，R=0时，降电源电压。时，降电源电压。TenUNn0U1n01U2n02TL第4页，本讲稿共49页3.
2、弱磁的人为机械特性：当弱磁的人为机械特性：当UN，R=0时，减弱励磁磁通。时，减弱励磁磁通。Ten1n01Nn02n02TL但励磁回路决不允许开路。但励磁回路决不允许开路。第5页，本讲稿共49页例：例：他励直流电动机他励直流电动机PN22kW，UN220V，IN115A，nN1500rmin，Ra0.125，若保持若保持TL，求，求串串Rc 0.75，降压降压U=100V，=0.85N时的时的Ia和和n。解：解：第6页，本讲稿共49页第7页，本讲稿共49页8.2他励直流电动机的起动和反转他励直流电动机的起动和反转起动过程：电动机从静止到稳定运行的过程。起动过程：电动机从静止到稳定运行的过程。要
3、求：要求：Tst1.1TLIst（1.52.0）IN (Z2型直流电动机型直流电动机)一、一、直接起动直接起动Ist=（1020）IN，对于一般的直流电动机绝不允许直接起动。但对，对于一般的直流电动机绝不允许直接起动。但对微型直流电动机，可直接起动。微型直流电动机，可直接起动。第8页，本讲稿共49页二、二、电枢回路串电阻起动电枢回路串电阻起动Ist U(Rst+Ra)，I1（1.52）INI2（1.11.2）INRst2Rst1UEMIfIaUfKM1KM2TenRaRa+Rst1+Rst2n0Ts2TLRa+Rst1Ts1ancnebcdef第9页，本讲稿共49页起动电阻计算：起动电阻计算：
4、TenRaRa+Rst1+Rst2n0Ts2TLRa+Rst1Ts1ancnebcdef第10页，本讲稿共49页第11页，本讲稿共49页例例8-2他励直流电动机他励直流电动机PN20kW，UN220V，IN76A，nN1500rmin，Ra0.2，若采用四级起动，计算各级起动电阻。，若采用四级起动，计算各级起动电阻。解：解：第12页，本讲稿共49页例例8-3对例对例8-2，要求，要求I11.5IN，计算起动级数和各级起动电阻。，计算起动级数和各级起动电阻。解：解：第13页，本讲稿共49页结论：结论：选择的选择的I1，I2或或TS1，TS2范围越窄，分级起动的级数越多。范围越窄，分级起动的级数越
5、多。第14页，本讲稿共49页三、降低电枢电压起动三、降低电枢电压起动Ist URa（1.52）IN1.1TLTe（1.52）TNTenn0TLU2Ts2Ts1U1UNa第15页，本讲稿共49页四、他励直流电动机的反转四、他励直流电动机的反转TenRaRa+Rcn0Ra+RcRa-n0第16页，本讲稿共49页8.3直流电动机的调速直流电动机的调速一、一、电枢回路串联电阻调速电枢回路串联电阻调速Ten1n02TLabc第17页，本讲稿共49页例例8-4一台他励直流电动机一台他励直流电动机PN22kW，UN220V，IN115A，nN1500rmin，Ra0.125，拖动恒转矩负载拖动恒转矩负载。若
6、转速调到。若转速调到1000rmin，求电，求电枢回路需串入多大电阻枢回路需串入多大电阻?解：解：Ten1n02TLabc第18页，本讲稿共49页二、二、降低电枢电源电压调速降低电枢电源电压调速Tenn0TL12abc第19页，本讲稿共49页例例8-5，例题，例题8-4中，中，拖动恒转矩负载拖动恒转矩负载。速度调到。速度调到1000rmin，采用改变电，采用改变电枢电源电压调速时，电枢电源电压应调到多少伏？枢电源电压调速时，电枢电源电压应调到多少伏？解：解：Tenn0TL12abc第20页，本讲稿共49页三、弱磁调速三、弱磁调速Ten1n01Nn0TL12abc第21页，本讲稿共49页例例8-
7、6拖动恒转矩负载拖动恒转矩负载。弱磁磁通减少到。弱磁磁通减少到0.8额定磁通值，转速为多少？额定磁通值，转速为多少？电机是否能长期运行在弱磁状态？电机是否能长期运行在弱磁状态？解：解：第22页，本讲稿共49页8.4他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动电气制动电气制动:电动机的电磁转矩电动机的电磁转矩Te 与转速与转速n 的方向相反，的方向相反，Te 起制动作用。起制动作用。制动的两个情况：制动的两个情况：(1)使系统迅速减速停车。即电动机从某一转速迅速减速到零的过使系统迅速减速停车。即电动机从某一转速迅速减速到零的过程；程；(2)限制位能性负载的下降速度，即电动机处于某一稳定的制动运限制位
8、能性负载的下降速度，即电动机处于某一稳定的制动运行状态，此时电动机的电磁转矩行状态，此时电动机的电磁转矩Te 起到与负载转矩相平衡的作用。起到与负载转矩相平衡的作用。第23页，本讲稿共49页一、一、能耗制动能耗制动EMIaUTeTLnI电动状态电动状态EMIaTeTLnII能耗制动（过渡）过程能耗制动（过渡）过程RbTeEMIaTLnIV能耗制动运行能耗制动运行RbTen第24页，本讲稿共49页OTenn0TL-TLabcnc第25页，本讲稿共49页例例8-7一台他励直流电动机一台他励直流电动机UN220V，IN115A，nN1500rmin，Ra0.125，Iamax2IN，TL=0.9TN
9、，拖反抗性负载停机，需串多大电阻？拖反抗性负载停机，需串多大电阻？拖位能性负载以拖位能性负载以-300rmin放重物，需串多大电阻？放重物，需串多大电阻？解：解：OTenn0TL-TLabcnc第26页，本讲稿共49页第27页，本讲稿共49页二、反接制动二、反接制动1电压反向反接制动电压反向反接制动EMIaUTeTLnI电动状态电动状态TenRbEMIaTeTLnII反接制动状态反接制动状态U第28页，本讲稿共49页OTenn0TLabc第29页，本讲稿共49页2倒拉反转制动倒拉反转制动拖位能性负载，拖位能性负载，串接串接Rb很大，很大，Tst TLEMIaUTeTLnI电动状态电动状态Ten
10、TeEMIaTLnIV倒拉反转制动倒拉反转制动RbU第30页，本讲稿共49页OTenn0TLabcd第31页，本讲稿共49页例例8-7，例，例8-7中，中，Iamax2IN，TL=0.9TN，拖反抗性负载停机，电压反拖反抗性负载停机，电压反接制动，需串多大电阻？接制动，需串多大电阻？拖位能性负载以拖位能性负载以-1000rmin放重物，电动势放重物，电动势反接制动，需串多大电阻？反接制动，需串多大电阻？解：解：第32页，本讲稿共49页第33页，本讲稿共49页四、四、回馈制动：回馈制动：EU，Ia01正向回馈制动：正向回馈制动：U方向不变。方向不变。EMIaUTeTLnI电动状态电动状态TenE
11、MIaTeTLnII正向回馈制动正向回馈制动U第34页，本讲稿共49页OTenn0TLan01bdc第35页，本讲稿共49页EMIaUTeTLnI电动状态电动状态TenRbEMIaTeTLnII反接制动状态反接制动状态UTeEMIaTLnIV反向回馈制动反向回馈制动RbUTeEMIaTLnIII反向电动反向电动RbU2反反向向回回馈馈制制动动：改改变变U方方向向第36页，本讲稿共49页OTenn0TL-TLabncced-n01第37页，本讲稿共49页例例8-9，例，例8-7中拖位能性负载，中拖位能性负载，TL=TN，反向回馈制动放重物，需用多大转反向回馈制动放重物，需用多大转速？速？电压反向
12、瞬时，电压反向瞬时，Iamax2IN，需串多大制动电阻和用多大转速？，需串多大制动电阻和用多大转速？解：解：第38页，本讲稿共49页第39页，本讲稿共49页8.5他励直流电机的四象限运行他励直流电机的四象限运行第40页，本讲稿共49页实验一实验一直流并励电动机调速实验直流并励电动机调速实验1、调速特性、调速特性（1）改变电枢电压调速）改变电枢电压调速保持保持UUN、If=IfN=常数，常数，T2常数，测取常数，测取nf（Ua）。）。（2）改变励磁电流调速）改变励磁电流调速保持保持UUN，T2常数，测取常数，测取nf（If）。）。（1）改变电枢端电压的调速）改变电枢端电压的调速l）直流电动机）直
13、流电动机M运行后，将电阻运行后，将电阻Rl调至零，调至零，If2调至校正值，再调节负载电阻调至校正值，再调节负载电阻R2、电枢电压及磁场电阻、电枢电压及磁场电阻Rf1，使，使M的的UUN，I0.5IN，IfIfN记下此时记下此时MG的的IF值。值。2）保持此时的）保持此时的IF值（即值（即T2值）和值）和IfIfN不变，逐次增加不变，逐次增加Rl的阻值，降低电枢两的阻值，降低电枢两端的电压端的电压Ua，使，使Rl从零调至最大值，每次测取电动机的端电压从零调至最大值，每次测取电动机的端电压Ua，转速，转速n和电枢和电枢电流电流Ia。第41页，本讲稿共49页第42页，本讲稿共49页表表1-2IfI
14、fN=mAT2=N Nm mUa（V）n（r/min）Ia（A）（2）改变励磁电流的调速）改变励磁电流的调速l）直流电动机运行后，将）直流电动机运行后，将M的电枢串联电阻的电枢串联电阻R1和磁场调节电阻和磁场调节电阻Rf1调至零，将调至零，将MG的磁场调节电阻的磁场调节电阻If2调至校正值，再调节调至校正值，再调节M的电枢电源调压旋钮和的电枢电源调压旋钮和MG的负载，的负载，使电动机使电动机M的的UUN，I0.5IN记下此时的记下此时的IF值。值。2）保持此时）保持此时MG的的IF值（值（T2值）和值）和M的的U=UN不变，逐次增加磁场电阻阻值：不变，逐次增加磁场电阻阻值：直至直至n1.3nN
15、，每次测取电动机的，每次测取电动机的n、If和和Ia共取共取78组记录。组记录。第43页，本讲稿共49页直流电动机型号和功用直流电动机型号和功用Z2Z2系列直流电动机有全国统一设系列直流电动机有全国统一设计和企业标准改型两个系列，可供恒转计和企业标准改型两个系列，可供恒转矩或转速范围不大于矩或转速范围不大于2 2：1 1（调磁场变速）（调磁场变速）的直流电力拖动之用。电动机的励磁方的直流电力拖动之用。电动机的励磁方式为并励或他励（带有少量串励绕组）式为并励或他励（带有少量串励绕组）,他励电压为他励电压为110V110V或或220V220V。故此广泛应用。故此广泛应用在在对起动和调遣要求较高的生
16、产机对起动和调遣要求较高的生产机械，如：冶金工业轧钢机，卷扬机，械，如：冶金工业轧钢机，卷扬机，电力机车，金属切削机床，造纸，电力机车，金属切削机床，造纸，印刷、纺织、印染、水泥，塑料挤印刷、纺织、印染、水泥，塑料挤出机械的传动源。出机械的传动源。第44页，本讲稿共49页Z2型直流电动机技术数据表型直流电动机技术数据表额定转速额定转速3000转转/分的电动机分的电动机型型号号额定额定功率功率额定额定电压电压额定额定电流电流额定转额定转速速削弱磁场削弱磁场时最大转时最大转速速最大励最大励磁功率磁功率效率效率飞轮力飞轮力矩矩重重量量kWVAr/minr/minW%kgm2kgZ2-110.8110
17、9.833000300052740.012300.82204.85300030005275Z2-121.111012.9300030006277.50.01535第45页，本讲稿共49页Z3系列为型系列，用以代替系列为型系列，用以代替Z2老系列，为一般工业用小型直流电老系列，为一般工业用小型直流电动机。与动机。与Z2系列相比，具有调速范围广，体积小，转动惯量小，质量系列相比，具有调速范围广，体积小，转动惯量小，质量轻等优点。安装尺寸与国际电工委员会（轻等优点。安装尺寸与国际电工委员会（IEC）推荐标准相同为卧式）推荐标准相同为卧式结构，机座带底脚。结构，机座带底脚。第46页，本讲稿共49页Z4
18、系列直流电动机是统一设计的新系列，可取代系列直流电动机是统一设计的新系列，可取代Z2、Z3系列，使用于系列，使用于转速范围大、过载能力转速范围大、过载能力1.6倍的电力拖动。恒功率弱磁向上调速可达到倍的电力拖动。恒功率弱磁向上调速可达到1.03.8nN，恒转矩降低电枢电压向下调速最低可至，恒转矩降低电枢电压向下调速最低可至20r/min。Z4与与Z2、Z3系列相比，具系列相比，具有更多的优点。它不仅可用直流有更多的优点。它不仅可用直流电源供电，更适用与静止整流电电源供电，更适用与静止整流电源供电，转动惯量小，有较好的源供电，转动惯量小，有较好的动态性能，并能承受较高的负载动态性能，并能承受较高
19、的负载变化率。适用于需要平滑调速、变化率。适用于需要平滑调速、效率高、自动稳速、反应灵敏的效率高、自动稳速、反应灵敏的控制系统。控制系统。第47页，本讲稿共49页额定电压为额定电压为160V的电动机，在单相桥式整流器供电情况下，的电动机，在单相桥式整流器供电情况下，在电枢回路需要接入电抗器以抑制脉动电流。额定电压为在电枢回路需要接入电抗器以抑制脉动电流。额定电压为440V的的电动机不需要外接电抗器。电动机不需要外接电抗器。Z4系列电动机一般不带有串励绕组，系列电动机一般不带有串励绕组，Z4-315355型两个机组带有补偿机组。型两个机组带有补偿机组。Z4-100280型不带补偿机。型不带补偿机
20、。2、直流电机主要系列、直流电机主要系列Z4系列：一般用途的小型直流电动机；系列：一般用途的小型直流电动机；ZT系列：广调速直流电动机；系列：广调速直流电动机；ZJ系列：精密机床用直流电动机；系列：精密机床用直流电动机；第48页，本讲稿共49页Z4Z4直流电动机技术数据表直流电动机技术数据表型号型号额定额定功率功率额定转速额定转速磁场磁场转速转速电枢电枢电流电流励磁励磁功率功率电枢回电枢回路电阻路电阻电枢回电枢回路电感路电感磁场磁场电感电感外接外接电感电感效效率率惯惯量量矩矩重重量量160v400V440Vkwr/minr/minAW(20）mHHMh%Kg.m2kgZ4-100-12.21490300017.93151.1911.2221567.80.044721.59552630200017.92.1721.4131558.542960400013.32.82261878.94131040001280.121480300010.79.12861868.42.286030006.670.61.499020006.516.761631860.31.520005.163.2第49页，本讲稿共49页