青岛港湾职业技术学院授课教案no

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1、青岛港湾职业技术学院授课教案编号：第3周第2次课题直流电机电力拖动系统运动方程及负载机械特性班级授课日期年月日星期目的与要求1、理解直流电动机的调速概念。2、掌握直流电机调速方法和各调速方法的原理和特点。3、会定量分析调速时各参量的值。4、掌握直流电机的典型故障分析和维护方法。重点各种调速原理和特点难点各种调速原理和特点授课方式课堂讲授教具多媒体教学过程设计1、复习人为机械特性特点和方程、曲线。2、依次讲解降压、串电阻、弱磁调速。3、结合例题定量分析。4、提出问题，结合直流电机结构讲解直流电机机械和电气故障。5、留课后思考题和布置作业。教学过程3.6他励电

2、动机的调速电力拖动系统的调速可以采用机械调速、电气调速或二者配合调速。通过改变传动机构转速比进行调速的方法称为机械调速；通过改变电动机参数进行调速的方法称为电气调速。改变电动机的参数就是人为地改变电动机的机械特性，使工作点发生变化，转速发生变化。调速前后，电动机工作在不同的机械特性上，如果机械特性不变，因负载变化而引起转速的变化，则不能称为调速。他励直流电动机的转速为电气调速方法：1.电枢回路串电阻调速；2.降低电源电压调速；3.弱磁调速。衡量调速好坏的指标：(1)调速范围（2）调速的平滑性在一定的调速范围内，调速的级数越多，调速越平滑。相邻两级转速之比称

3、为调速的平滑性，平滑系数为：越接近1，平滑性越好，当φ＝1时，称为无级调速，即转速可以连续调节。调速不连续时，级数有限，称为有级调速。衡量调速好坏的指标：（3）调速的稳定性（静差率δ）指负载变化时，转速变化的程度，转速变化小，稳定性好。静差率δ，是指电动机在某机械特性上运转时，由理想空载至满载时的转速降对理想空载转速的百分比，即：δ%越小，相对稳定性越好；δ%与机械特性硬度和n0有关。D与δ%相互制约:δ越小,D越小,相对稳定性越好;在保证一定的δ指标的前提下,要扩大D,须减少Δn,即提高机械特性的硬度。（4）调速的经济性主要指调速设备的投资、运行效率及维

4、修费用等。（5）调速时电动机的容许输出是指电动机得到充分利用的情况下，在调速过程中所能输出的功率和转矩。3.6.1电枢回路串电阻调速拖动恒转矩负载为例。保持电源电压及主极磁通为额定值不变，在电枢回路内串入不同的电阻。电枢回路串联电阻越大，机械特性的斜率越大，因此在负载转矩恒定时，即为常数，增大电阻，可以降低电动机的转速。（2）改变励磁电流If（励磁回路串电阻）这种调速方法的特点是由于励磁回路的电流很小，只有额定电流的（1～3）%，不仅能量损失很小，且电阻可以做成连续调节的，便于控制。其限制是转速只能由额定磁通时对应的速度向高调，而电动机最高转速要受到电机本

5、身的机械强度及换向的限制。减弱磁通前、后的电枢电流变化：(Ea=CeΦn，弱磁瞬间n不能突变，Φ减小则Ea减小，UN=Ea+IaRa，Ia增大)减弱磁通调速前、后转速变化曲线结论：磁场越弱，转速越高。因此电机运行时励磁回路不能开路。优点：由于在电流较小的励磁回路中进行调节，因而控制方便，能量损耗小，设备简单，调速平滑性好。弱磁升速后电枢电流增大，电动机的输入功率增大，但由于转速升高，输出功率也增大，电动机的效率基本不变，因此经济性是比较好。缺点：1）机械特性的斜率变大，特性变软；2）转速的升高受到电动机换向能力和机械强度的限制，升速范围不可能很大；为了扩大

6、调速范围，通常把降压和弱磁两种调速方法结合起来，在额定转速以上，采用弱磁调速，在额定转速以下采用降压调速。例3-3：某台他励直流电动机，额定功率PN=220kW，UN=220V，IN=115A，nN=1500r/min，电枢回路电阻Ra=0.1W，忽略空载转矩T0，电动机带额定负载运行，试求：（1）要求把转速降到1000r/min，可有几种方法，并求出它们的参数。（2）当减弱磁通至Φ=3/4ΦN时，拖动恒转矩负载时，求电动机稳定转速和电枢电流。能够长期运行？为什么？如果拖动恒功率负载，情况又怎样？解：(1)把转速降到1000r/min，可有两种方法:1）电

7、枢回路串电阻；2）降低电枢电压。1）计算电枢串入电阻的数值CeΦN=（UN－INRa）/nN=（220－115×0.1）/1500=0.139电枢串电阻为R，则有R=（UN－CeΦNn）/IN-Ra=(220－0.130×1000/115)－0.1=0.604W2）计算降低后的电枢电压数值U=CeΦNn+INRa=（0.139×1000+115×0.1）=150.5V(2)Φ=3ΦN/4时，电动机的转速和电枢电流的计算根据电磁转矩公式T=CTΦNIa拖动恒转矩负载T=TL=常数则有，Ia=ΦNIN/Φ=4IN/3=4×115/3=153A电动机转速n=（U

8、N-IaRa）/CeΦ=（200-153×0.1）/0.75×0.