直流電動機的啟動調(diào)速.ppt

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第十三學(xué)習(xí)單元直流電動機的啟動、調(diào)速及制動,一、直流電動機的啟動,對直流電動機啟動性能的基本要求為使電動機啟動性能達(dá)到最佳狀態(tài)，要求：（1）必須產(chǎn)生足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，（電動機方能迅速啟動）（2）啟動電流不能太大。（3）啟動時間要短（實際啟動時間只有幾秒至幾十秒鐘）。（4）啟動設(shè)備要簡單，可靠，便于操作。其中，最主要的是啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩的矛盾。,1.直接啟動2.電樞回路串電阻起動3.降電壓起動,直流電動機的啟動種類,不采取任何限流措施，直接加額定電壓的起動稱直接起動直接起動的優(yōu)點:起動轉(zhuǎn)矩很大，不需另加起動設(shè)備，操作簡便。缺點：起動電流很大，一般可達(dá)額定的10～20倍。n=0,Ea=CeΦn=0,Ia=(U-Ea)/Ra=U/Ra結(jié)論：1)換向情況惡化，產(chǎn)生嚴(yán)重的火花,損壞換向器2)過大轉(zhuǎn)矩將損壞拖動系統(tǒng)的傳動機構(gòu)3)因此在起動時，除低壓、小容量外，直流電機一般不容許直接起動。必須設(shè)法限制電樞電流。4）直流電機起動和運行中須保證勵磁始終正常。,1.直接起動,2.電樞回路串電阻起動,最初起動電流：Ist=U/(Ra+Rst)最初起動轉(zhuǎn)矩：Tst=CTΦIst為了在限定的電流Ist下獲得較大的起動轉(zhuǎn)矩Tst,應(yīng)該使磁通Φ盡可能大些，因此起動時串聯(lián)在勵磁回路的電阻應(yīng)全部切除。有了一定的轉(zhuǎn)速n后，電勢Ea不再為0，電流Ist會逐步減小，轉(zhuǎn)矩Tst也會逐步減小。為了在起動過程中始終保持足夠大的起動轉(zhuǎn)矩，一般將起動器設(shè)計為多級，隨著轉(zhuǎn)速n的增大，串在電樞回路的起動電阻Rst逐級切除，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后全部切除。起動電阻Rst一般設(shè)計為短時運行方式，不容許長時間通過較大的電流。,分級起動時可將每一級的I1（或T1）與I2(或T2)取得大小一致，以使電動機有比較均勻的加速度，這能改善電動機的換向情況，緩和轉(zhuǎn)矩對傳動機構(gòu)與工作機械的有害沖擊,3.降電壓起動,對于他勵直流電動機，可以采用專門設(shè)備降低電樞回路的電壓以減小起動電流,適用于電動機的直流電源是可調(diào)的,二、直流電動機的調(diào)速,調(diào)速指標(biāo)：評價調(diào)速性能的優(yōu)劣，常通過調(diào)速指標(biāo)來衡量。1）．調(diào)速范圍D2）．調(diào)速的相對穩(wěn)定性（靜差率?%）3）．調(diào)速的平滑性（平滑系數(shù)?）4）．調(diào)速的經(jīng)濟性,1.電樞串電阻調(diào)速,調(diào)節(jié)電阻Rp增大時，電動機機械特性的斜率增大，與負(fù)載機械特性的交點也會改變，達(dá)到調(diào)速目的。,優(yōu)點：設(shè)備簡單、操作簡單。,缺點：只能降速，低轉(zhuǎn)速時變化率較大，電樞電流較大，不易連續(xù)調(diào)速，有損耗。,2.并（他）勵直流電動機電樞串電阻調(diào)速,3.改變電樞電源電壓調(diào)速,因為，提高電動機電樞端電壓受到繞組絕緣耐壓的限制所以，根據(jù)規(guī)定電樞電壓只容許比額定電壓提高30%，實際上改變Ua應(yīng)用在降壓的方向，即從額定轉(zhuǎn)速向下調(diào)速。降低電樞電壓時，電動機機械特性平行下移。負(fù)載不變時，交點也下移，速度也隨之改變。,降低電源電壓調(diào)速的特點。①平滑性好，可實現(xiàn)無級調(diào)速。②轉(zhuǎn)速降?n不變，n0變小，特性硬度大，穩(wěn)定性好。③改變電源電壓調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。④損耗小，經(jīng)濟性好。⑤需專用的可變電源，價格較貴，目前多采用輸出電壓連續(xù)可調(diào)的晶閘管整流電路。,優(yōu)點：調(diào)速后，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性不變、無級、平滑、損耗小。,缺點：只能下調(diào)，且專門設(shè)備，成本大。（可控硅調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)）,電樞由晶閘管整流供電的直流調(diào)速,晶閘管裝置調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁的發(fā)電機-電動機機組調(diào)速,改變電樞電源電壓調(diào)速,4.弱磁調(diào)速,因為，一般電動機的額定磁通已設(shè)計得使鐵心接近飽和，所以，改變磁通一般應(yīng)用在弱磁的方向，稱為弱磁調(diào)速，一般可以使轉(zhuǎn)速從額定值向上調(diào)節(jié),優(yōu)點：對功率較小的勵磁電路進(jìn)行調(diào)節(jié);控制方便;能量損耗小;調(diào)速的平滑性較高。常和額定轉(zhuǎn)速以下的降壓調(diào)速配合應(yīng)用，以擴大調(diào)速范圍,缺點：只能上調(diào)。,三、直流電動機的制動,1.能耗制動,1.1能耗制動的原理,實現(xiàn)：U＝0，電樞回路串入電阻,電路特點U=0，制動過程中，電動機靠系統(tǒng)的動能發(fā)電，轉(zhuǎn)化成發(fā)電機工作狀態(tài)，把動能變成電能，消耗在電樞回路的電阻上，因此稱為能耗制動,1.2能耗制動的機械特性,制動電阻Rz愈小，則機械特性愈平，T1絕對值愈大，制動愈快,對于位能性負(fù)載，將實現(xiàn)反轉(zhuǎn)，即能耗制動運行。,2.反接制動,2.1反接制動的原理,實現(xiàn)：電樞電壓或電動勢極性突然改變（勵磁反向）電樞電壓和電動勢順極性串聯(lián)；反接時必須采取限制電樞電流的措施。,功率平衡：軸上機械功率通過電機轉(zhuǎn)換為電磁功率后，連同電網(wǎng)輸入功率全部消耗于電阻,2.2反接制動的機械特性,反接制動適合要求頻繁正、反轉(zhuǎn)的系統(tǒng)。,3.回饋制動（再生制動）,3.1回饋制動的原理,3.2正向回饋制動,他勵直流電動機通過降低電壓來減速時，若電壓下降幅度較大，會使得工作點經(jīng)過第II象限，如圖中的BC段，轉(zhuǎn)速為正而電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)，電動機運行于制動狀態(tài)。在這一過程中，由于電源電壓下降，使得Ea>U,電流方向改變，電能從電動機回饋到電源。,在電力機車下坡時，由于重力作用使得電動機轉(zhuǎn)速高于原來的空載轉(zhuǎn)速，Ea增大，超過U以后，電流也會反向，進(jìn)入正向回饋制動狀態(tài)。,3.3反向回饋制動,他勵電動機拖動位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運行。反接電源電壓并給電樞支路串入限流電阻。工作點將會穩(wěn)定在第iv象限。在D點，電動機的轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速，Ea>U，電流流向電源，屬于反向回饋制動。反向回饋制動常用于高速下放重物時限制電機轉(zhuǎn)速。為了限制高速下放速度，一般在回魁制動時，將電樞回路串聯(lián)的電阻切除。,想想練練,直流電動機的啟動方式有哪幾種,直流電動機的調(diào)速方法有哪幾種？,