电机与拖动基础第四章

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1、第4章直流电机的起动、调速和制动4.1直流电动机的起动4.2直流电动机的调速4.3直流电动机的制动4.4直流电动机的各种运行状态4.5电力拖动系统的过渡过程小结4-14.1直流电动机的起动4-24.1.1直接起动4.1.2电枢回路串电阻起动4.1.3降电压起动电动机接上电源后，转速从零到达稳定转速的过程称为起动过程起动的原则：1）起动转矩足够大；2）起动电流小；3）起动设备简单，可靠，经济。4.1.1直接起动4-3不采取任何限流措施，直接加额定电压的起动称直接起动优点：起动转矩很大，不需另加起动设备，操作简便缺点：起动电流很大，一般可达额定的10～20倍n=

2、0,Ea=CeΦn=0Ia=(U-Ea)/Ra=U/Ra结论：1)换向情况恶化，产生严重的火花,损坏换向器2)过大转矩将损坏拖动系统的传动机构3）因此在起动时，除低压、小容量外，DCM一般不容许直接起动。必须设法限制电枢电流。4）DCM起动和运行中须保证励磁始终正常。simulation4.1.2电枢回路串电阻起动4-4最初起动电流：Ist=U/(Ra+Rst)最初起动转矩：Tst=CTΦIst为了在限定的电流Ist下获得较大的起动转矩Tst,应该使磁通Φ尽可能大些，因此起动时串联在励磁回路的电阻应全部切除。有了一定的转速n后，电势Ea不再为0，电流Ist会

3、逐步减小，转矩Tst也会逐步减小。为了在起动过程中始终保持足够大的起动转矩，一般将起动器设计为多级，随着转速n的增大，串在电枢回路的起动电阻Rst逐级切除，进入稳态后全部切除。起动电阻Rst一般设计为短时运行方式，不容许长时间通过较大的电流。4.1.2电枢回路串电阻起动4-5分级起动时可将每一级的I1（或T1）与I2(或T2)取得大小一致，以使电动机有比较均匀的加速度，这能改善电动机的换向情况，缓和转矩对传动机构与工作机械的有害冲击simulation动画来自http://202.120.159.3/kejian/caisong/4.1.2降电压起动4-6对

4、于他励直流电动机，可以采用专门设备降低电枢回路的电压以减小起动电流,适用于电动机的直流电源是可调的simulation4.2直流电动机的调速4-74.2.1电枢串电阻调速4.2.2改变电枢电源电压调速4.2.3弱磁调速4.2.4调速的性能指标拖动一定的负载运行，其转速由工作点决定。如果调节某些参数，则可以改变转速。n=U/(CeΦ)-(Ra+Rp)/(CeCTΦ2)×T=n0-βT实质上都是改变了电动机的机械特性，使之与负载机械特性的交点改变，达到调速的目的。4.2.1电枢串电阻调速4-8调节电阻Rp增大时，电动机机械特性的斜率增大，与负载机械特性的交点也会

5、改变，达到调速目的。优点：设备简单、操作简单。缺点：只能降速，低转速时变化率较大，电枢电流较大，不易连续调速，有损耗。simulation4.2.2改变电枢电源电压调速4-9因为，提高电动机电枢端电压受到绕组绝缘耐压的限制所以，根据规定电枢电压只容许比额定电压提高30%，实际上改变Ua应用在降压的方向，即从额定转速向下调速。降低电枢电压时，电动机机械特性平行下移。负载不变时，交点也下移，速度也随之改变。4.2.2改变电枢电源电压调速4-10电枢由晶闸管整流供电的直流调速晶闸管装置调节发电机励磁的发电机-电动机机组调速优点：调速后，转速稳定性不变、无级、平滑、

6、损耗小。缺点：只能下调，且专门设备，成本大。（可控硅调压调速系统）4.2.3弱磁调速4-11减少励磁电流时，磁通Φ减少，电动机机械特性n0点和斜率增大。负载不变时，交点也下移，速度也随之改变。因为，一般电动机的额定磁通已设计得使铁心接近饱和，所以，改变磁通一般应用在弱磁的方向，称为弱磁调速，一般可以使转速从额定值向上调节。4.2.3弱磁调速4-12优点：对功率较小的励磁电路进行调节;控制方便;能量损耗小;调速的平滑性较高。常和额定转速以下的降压调速配合应用，以扩大调速范围缺点：只能上调。simulation4.2.4调速的性能指标4-131调速范围D电动机在

7、额定负载下，最大转速nmax与最小转速nmin之比，对负载很轻的生产机械，可用实际负载下的最高与最低转速来计算4.2.4调速的性能指标4-141调速范围D不同生产机械要求的调速范围生产机械类型调速范围车床20~120龙门刨床10~40机床的进给机构5~200轧钢机3~120造纸机3~204.2.4调速的性能指标4-152静差率δ相对稳定性的程度用静差率δ来表示，是电动机在同一条机械特性上额定负载时转速降落Δn与该机械特性的理想空载转速n0之比。表明负载变化引起转速变化的大小程度。静差率与调速范围是互相联系的两项指标，系统可能达到的最低速nmin决定于低速特性

8、的静差率。0TeNTen0an0bab∆nNa∆nN