他勵直流電動機的運行(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 0m i nm i nm a x ????nnnnD N例題 46 某他勵直流電動機 ,PN=60kW， UN=220V， IN=305A， nN=1000r/min，Ra=。求下面各種情況下電動機的調速范圍。 （ 3）靜差率 δ≤20%，降低電源電壓調速 ?????? NN nnn 9 ????? ? Nnn 3 9 30m i n ??????? Nnnn(3)解 3 41 0 0 0m i n???nnD N3. 平滑性 ? 用平滑系數表示調速的平滑性，定義 即相鄰兩級轉速之比。 ? 在一定的調速范圍內，調速的級數越多，認為調 速越平滑，相鄰兩級轉速的接近程度叫調速的平滑 性。 φ 接近 1，平滑性好。通常第 i 級表示較高的轉 速，第 i1 級表示較低的轉速，因此系數 φ 1 ，顯 然，調速的級數越多， φ 越接近于 1，調速的平滑 性越好。當 φ =1 時，稱為無級調速，即在調速范圍 內，轉速可得到任意值。 1??iinn? 在考慮技術指標的同時，還應考慮 設備投資、電能消耗、運行費用等。 表 他勵直流電動機三種調速方法的性能比較 調速方法 電樞串電阻 降電源電壓 減弱磁通 調速方向 向下調 向下調 向上調 δ≤50%時的調速范圍 ~2 10~12 ~2， 3~4（與 δ無關） 一定調速范圍內轉速的穩定性 差 好 較好 負載能力 恒轉矩 恒轉矩 恒功率 調速平滑性 有級調速 無級調速 無級調速 設備初投資 少 多 較多 電能損耗 多 較少 少 返回目錄 他勵直流電動機制動 電動狀態與制動狀態 特點 ：轉速 n與轉矩 T方向相同， T為拖動轉 矩， Ia 與 Ea 方向相反，輸入電能，輸出機械 能，機械特性在直角坐標的第一、 三象限。 特點 ：轉速 n與轉矩 T方向相反， Ia 與 Ea 方向 相同，電機工作在發電狀態。 目錄 T反向電動正向電動n0nn01n0U1UNUN321CBATLTL直流電機拖動系統示意圖 表 他勵直流電機穩態運行時的功率關系 輸入 電樞回路 電磁功率 電動機 輸出 電功率 總損耗 （電 →機） 空載損耗 機械功率 P1 pCua PM p0 P2 UIa = Ia2（ Ra+R） + EaIa TΩ = T0Ω + T2Ω + + + + + 制動的概念 ? 制動 ： 指通過某種方法產生一個與拖動系統轉 向相反的阻轉矩以阻止系統運動的過程。 ? 制動作用 ： 它可以維持受位能轉矩作用的拖動系統恒 速運動，如起重類機械等速下放重物。列車等 速下坡等。也可以用于使拖動系統減速或停車 . 實現制動方法 ? 實現制動方法有 ： 機械制動，即剎車，它是用磨擦力產生 阻轉矩實現制動的。其特點是損耗大，多用 于停車制動，如起重類機械的抱閘；電氣制 動，是使電動機變直流發電機將系統的機械 能或位能負載的位能轉變為電能，消耗在電 樞電路的總電阻或回饋電網。 電氣制動的分類 電氣制動方法分： 能耗制動，反接制動，再生制動。 直流電機正常工作時，出現制動狀態情況分析如 下： (1)要求停車 切斷電樞電源，自由停車，或小容量電機切斷電 源，機械抱閘，幫助停車。 (2) 降速過程中： 在降壓調速幅度比較大時，降速過程中要經過制 動狀態。 制動的分類 (3) 提升機構下放重物 提升機構下放重物時，電動機要處于制動狀態。 (4) 反轉 電動機從正轉變為反轉，首先要制動停車，然后 才能反向起動，從上面分析可見，制動不能簡單地理 解為停車，停車只是制動過程中的一種形式而以。 (1)實現方法： 接觸器 KM1閉合， KM2斷開 ,轉矩 T與轉速 n相同方向，電樞電流與反電勢方向相反。 接觸器 KM2閉合 ,KM1斷開 (電機原運行在 A點 )，電樞脫離電源經電阻 R將電樞短接。 U fI fR fMRKM 1KM 2U N+I aI aE aTTn能耗制動原理接線圖（ 2）能耗制動分析 U=0, 由于電機慣性， n≠0， Ea≠0 ， 在反電動勢 Ea作用下產生電樞電流 Ia反向，電 動機的轉矩也反向。這時 IB=Ea/(R+Ra)。 IB 與原來的 IA 方向相反， TB反向，與 n相反 , 轉 速下降，當 n=0 ，停車。 （ 3）能耗制動特性 T(I)T B (I B )B An 0T L (I L )C0T LnR aR a +R ad位能性負載轉矩反抗性負載轉矩他勵直流電動機能耗制動機械特性（ 4）特性方程及制動電阻 ? 特性是一條過原點的直線，在第二象限， 特性斜率取決于能耗制動電阻 R。 IC RRnTCC RRnUNeaNtea????????? , 02 或分析 R越大，特性越斜， R越小，特性越 平，但 R不能太小，否則在制動瞬間會產生 過大的沖擊電流，取 IB=(2~) IN， IB為制動 瞬間的電樞電流，設制動瞬間電勢為 EB ， 有： aBB RIER ?? (i) 制動時 U=0， n0=0 ，直流電動機脫離電網變成直流發電機單獨運行，把系統存儲的動能，或位能性負載的位能轉變成電能 ( EaIa)消耗在電樞電路的總電阻上 I2(Ra+R). (ii) 制動時， n與 T成正比 ,所以轉速 n 下降時， T也下降，故低速時制動效果差，為加強制動效果，可減少 R，以增大制動轉矩 T ，此即多級能耗制動 (iii) 實現能耗制動的線路簡單可靠，當 n=0 時 T=0 ,可實現準確停車。 nTRR nCCICTaNeNtaNt , ??????? 能耗制動多用于一般生產機械的制 動停車，對于起重機械，能耗制動可使 位能性負載的恒低速下放，確保生產安 全，對反抗性負載能確保停車 。 表 他勵直流電機能耗制動過程中的功率關系 輸入 電樞回路 電磁功率 電動機 輸出 電功率 總損耗 （電 →機） 空載損耗 機械功率 P1 pCua PM p0 P2 UIa = Ia2（ Ra+R） + EaIa TΩ = T0Ω + T2Ω 0 + + 反接制動 (1)方法： 將正在運行的電機電樞串入制動電阻 R，且電樞兩端電壓極性改變。要實現反接制動電路有兩種，一種手動適合小容量電動機，另一種是自動線路適合大容量的電動機采用。 反接制動實現 （ 2）方程式 方程式為： TCCRRCUnNteaeN2??????(3) 機械特性曲線 特性 BC段為電 壓反接制動機械特 性曲線，由于制動 狀態到 n=0 告終， 所以只有實線部分 為反接制動特性。 E n 0n ATT BBAn 0T LC 0 T LnR a位能性負載轉矩反抗性負載轉矩電壓反接制動機械特性D(4) 制動電阻 R的計算 aNNaNaNaaaNaaaNRIURIEURIEURIEUR??????????????m a xm a xm i n制動電阻的比較 aNN RIUR ??2能耗反接制動過程比能耗制動過程電樞串入的電阻最小值幾乎大一倍 表 他勵直流電機反接制動過程中的功率關系 輸入 電樞回路 電磁功率 電動機 輸出 電功率 總損耗 （電 →機） 空載損耗 機械功率 P1 pCua PM p0 P2 UIa = Ia2（ Ra+R） + EaIa TΩ = T0Ω + T2Ω + + + . 倒拉反接制動 又稱轉速反向的反接制動或電動勢反接制動 (1) 方法 電樞回路串入大電阻 （ 2）特性 從 C點至D點為電動減速狀態，從 D點至 B點為發電狀態。 n AT n BAn 0T LC0nR a電動勢反接制動機械特性BD （ 3）電阻計算 aaaN RIEUR ???反接制動時的能量