第3章 直流电机的电力拖动(第2部分).ppt

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1、第3章直流电机的电力拖动(第2部分)3.6直流电动机的调速A、与调速有关的性能指标a、调速范围D：调速范围定义为拖动系统的最高转速（或速度）与最低转速（或速度）之比，即：（3-46）b、静差率：对调速系统的静差率即转速变化率，它是指理想空载转速与额定转速的转速变化量与空载转速的百分比，即：（3-47）D与是相互关联的，它们之间的关系可用图3.21加以说明之。图3.21他励直流电动机的机械特性与静差率之间的关系对于实际的电力拖动系统，若按低速时选择，则高速时的自然满足要求。于是有：又根据式（3-47）知：，将其代入上式得静差率与调速范围之

2、间的关系为：（3-48）上式表明，若低速时的满足要求，低速时的越大则调速范围越小；c、调速的平滑性：采用有级和无级调速来描述调速的平滑性，其性能指标为平滑系数。平滑系数定义为相邻两级的转速比，即：（3-49）上式中，越接近于1，则平滑性越好。若采用无级调速，即速度连续可调，则。d：原始投资与运行成本调速系统的经济指标包括设备的原始性一次投资和设备的运行费用。运行费用主要是指调速过程中的损耗，通常用效率来衡量，即：（3-50）B、他励直流电动机常用的调速方法根据可知，他励直流电动机可以采用两种方法调速：1.降低电枢电压降速a、电枢回路串电

3、阻降压降速随着电枢回路电阻的增加，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软，导致转速下降。因此，电枢回路串电阻只能在额定转速（又称为基速）以下调速。图3.22电枢回路串电阻情况下的人工机械特性和负载特性电枢回路串电阻调速的经济性指标分析如下：直流电动机的输入电功率为：（3-51）忽略机械耗和铁耗，并根据上式得电动机的总损耗为：（3-52）于是，电机的效率为：（3-53）可见，随着转速的下降，电动机的运行效率降低。b、降低电源电压降压降速图3.23给出了他励直流电动机降低电源电压时的人工机械特性以及恒转矩负载的转矩特性。图3.23降低电源电压

4、情况下的人工机械特性和负载特性随着外加电源电压的降低，电动机的转速下降。调压调速时的特点是：其机械特性的硬度保持不变，从而确保了这种调速方法具有更宽的调速范围。传统的可调压电源可采用如图3.24所示的发电机-电动机旋转机组方案。图3.24直流发电机-电动机机组的可调直流电源目前应用较为广泛的是静止变流器方案，如相控变流器和斩控变流器，有关内容已在《电力电子技术》中介绍过。2.弱磁升速图3.25给出了他励直流电动机弱磁调速时的人工机械特性。图3.25励磁改变情况下的直流电动机人工机械特性和负载特性随着励磁电流的减小，电动机的转速升高。为了

5、确保电机的磁路不至于过饱和，通常，弱磁调速一般在基速（额定转速）以上进行。弱磁调速时的过渡过程可用图3.26加以描述。图3.26他励直流电动机弱磁升速的过渡过程为了获得较高的调速范围，通常将额定转速以上的弱磁升速与额定转速以下的降压调速配合使用。C、调速方式与负载类型的配合调速系统须满足下列两个准则：（1）在整个调速范围内电机不至于过热，为此，求：；（2）电动机的负载能力要尽可能得到充分利用。鉴于此，不同类型的负载必须选择合适的调速方式。1.调速方式下面分别就不同调速方式以及各种调速方式所适合的负载类型加以讨论。电力拖动系统的调速方式主

6、要分为两大类：（1）恒转矩调速方式：在保持不变的前提下，保持不变；（2）恒功率调速方式：在保持不变的前提下，保持不变。（a）对于电枢回路串电阻调速（或降压调速）方式：由于调速过程中，，保持不变，故电磁转矩为：电机轴上的输出功率为：电枢回路串电阻与减低电源电压的降压调速均属恒转矩调速方式，其轴上容许的输出功率与转速成正比。（b）对于弱磁调速方式：由于调速过程中，保持不变，于是有：将上式代入电磁转矩表达式得：于是有：弱磁调速属于恒功率调速方式，其容许的输出转矩与转速成反比。基速以下，他励直流电动机采用恒转矩调速方式，而基速以上，则采用恒功率

7、调速方式。图3.27a、b分别给出了他励直流电动机在整个调速过程中的机械特性与负载能力曲线。图3.27他励直流电动机调速过程中所容许的转矩和功率2.调速方式的选择考虑到生产机械可大致分为恒转矩负载和恒功率负载两种类型，为了确保电机在不过热的前提下负载能力得到充分发挥：（1）对于恒转矩负载应选择具有恒转矩调速方式；（2）对于恒功率负载应选择具有恒功率调速方式；否则，会造成不必要的转矩和功率浪费。现说明如下：图3.28分别给出了恒转矩负载采用恒功率调速方式以及恒功率负载采用恒转矩调速方式时的负载转矩特性和电动机的机械特性。图3.28调速方式

8、与负载类型不匹配的说明a、假若恒转矩负载选择恒功率调速方式为了满足整个调速范围内的转矩要求，必须满足：。根据图3.28a，显然，电动机的转矩应按照高速数值选择，即：（3-54）低速时，有：（3-55）浪费的