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1、第四章 他励直流电动机的运行DCMotorDrives本章教学基本要求1.掌握他励直流电动机机械特性、起动、制动及其过渡过程的基本特性；2.了解电枢反应对过渡过程的影响；3.掌握他励直流电动机调速性能指标和直流电动机调速方法本章重点重点：1.直流电动机机械特性和起动、制动的过渡过程特性；2.调速性能指标和调速方法。目录4.1他励直流电动机的启动4.2他励直流电动机的调速4.3他励直流电动机的电动与制动运行4.4直流电力拖动系统的过渡过程4.1他励直流电动机的起动3.2.1他励直流电动机的起动起动：指电动机从静止状态转动起来。起动过程：电动机从静止
2、运转到某一稳态转速的过程叫起动过程。1.系统对起动的要求不同的生产机械对起动有不同的要求。例如，无轨电车要求起动慢些平稳些，但一般生产机械都要求快速起动。即要求起动时间ts小些，则起动转矩Ts大些。目录起动电流Is为起动电流，也称为堵转电流(在起动瞬间n=0)。从式T=CtΦIa可知，当Φ一定时，T与Ia成正比，Is越大，Ts也越大。但起动电流不能太大。否则会引起换向恶化，产生严重的火花。还会导致很大的线路压降，使电网电压不稳定。Is不能太大，一般为1.5~2IN，因为T大小是受机械强度限制，T太大，突然加到传动机构上，会损坏机械部件的薄弱部分，
3、例如传动齿轮的轮齿等。4.1.1电枢回路串电阻起动电压不变，在电枢回路中串接电阻，可达到限制起动电流的目的，使1）串入恒值电阻起动在电枢回路串入固定的起动电阻R，电机拖动恒转矩负载，在额定磁场下，将刀开关K合向电源使电机起动。缺点：起动时间ts较长，稳态转速ns低，长期串入电阻不经济。串固定电阻起动特性2)分级起动(逐级切除起动电阻的起动)为了在起动过程中使电枢和转矩被限制在允许的范围之内，采用分级起动。4.1.2降压起动起动瞬间把加在电枢两端电源电压降低，可把电源电压降低到U=(1.5~2.0)INRa，随着转速n的上升，电势Ea也逐渐增大，I
4、a相应减小，此时电压U必须不断升高(手动调节或自动调节)，而且使Ia保持在(1.5~2.0)IN范围内，直到电压升到额定电压UN，电动机进入稳定运行状态，起动过程结束。降压起动需要一套可以调节的直流电源，初投资大。TSTLOnn0T图4.2降电压启动例题4-1某他励直流电动机,PN=96W,UN=440V,IN=250A,nN=500r/min,Ra=0.078Ω，拖动额定大小的恒转矩负载运行，忽略空载转矩。（1）若采用串电阻启动，IS=2IN，计算所串电阻RS和TS；（2）若采用降压启动，条件同上，求电压降至多少并计算TS(1)解例题4-1某他
5、励直流电动机,PN=96W,UN=440V,IN=250A,nN=500r/min,Ra=0.078Ω，拖动额定大小的恒转矩负载运行，忽略空载转矩。（1）若采用串电阻启动，IS=2IN，计算所串电阻RS和TS；（2）若采用降压启动，条件同上，求电压降至多少并计算TS(2)解4.2他励直流电动机调速调速：是指通过人为手段改变电力拖动系统的转速以满足生产实际的需要。1.机械调速：指通过改变变速机构传动比以改变转速的方法，特点是：调速时必须停，多为有级调速，同生活中如变速自行车原理基本相似。本章目录2.电气调速：指通过改变电动机有关电气参数调节转速的方
6、法，特点是简化机械传动与变速机构，调速时不需停车，在运行中便可以调速，可实现无级调速，必要时还可采用各种反馈环节提高机械特性硬度，以便提高拖动系统静态与动态运行指标，易于实现电气控制自动化。3.电气——机械调速：指上述两种方法都采用的混合调速法。（主要介绍电气调速）4.2.1他励直流电动机的调速方法1.降压调速：降低电枢外加电压的数值，使理想空载转速n0下降，导致转速下降。2.电枢回路串电阻调速电枢回路串入不同数值的附加电阻，使机械特性斜率β变大，负载转速降变大，导致转速下降。3.弱磁调速减少他励直流电动机的励磁电流If，使每极磁通减少(Φ<ΦN
7、),导致理想空载转速n0与特性斜率β均增加。在一定负载条件下，转速将增大。说明注意：调速与转速自然变化的区别。“转速的自然变化”是指生产机械的负载转矩发生变化时，电动机的电磁转矩T要相应发生变化，电动机的转速也将随着发生变化。调速是通过人为手段改变电机参数而实现的转速变化。例题4-2某他励直流电动机,PN=22kW,UN=220V,IN=115A,nN=1500r/min,Ra=0.1Ω，拖动额定大小的恒转矩负载运行，忽略空载转矩。要求把转速降到1000r/min，计算：（1）采用串电阻调速需串入的电阻值；(1)解例题4-2某他励直流电动机,PN
8、=22kW,UN=220V,IN=115A,nN=1500r/min,Ra=0.1Ω，拖动额定大小的恒转矩负载运行，忽略空载转矩。要求把
