第三章 直流电动机的电力拖动

制动效果 Rb ↓ →Ia ↑ →|Tb | ↑ ↑ →制动快,停车迅速. 制动快,停车迅速. 制动快 切换点( 切换点(b 点) Eb Ia = ≤ Iamax Ra+Rb Rb 的选择 Ra+Rb ≥ I amax Eb
n b b' a 1
T Tb' Tb O TL 2' (Rb小) 2 (Rb大) Ia T E n M + Uf -
3.1他励直流电动机的起动 他励直流电动机的起动
起动性能 ① 起动电流 Ist ② 起动转矩 Tst. 直接起动 起动瞬间: 起动瞬间: n = 0,E = 0,对于他励电机 , , Ua 换向决不允许! Ist = = (10 ~ 20) IN —— 换向决不允许 Ra T = Tst = CTΦ Ist = (10 ~ 20) TN
2. 反接制动
1. 电压反向反接制动 —— 迅速停机
Rb + Ia Ua - E n 电动状态 T M TL + - Ia
③ 切除 Rst1 :R0 = Ra
+ Ia Ua Rst1 Rst2 M If + Uf
n p c 2 b2 a2 c1 b1 b a1 O TL T2 (IL)(I2) T1 (I1) TM a
c
-
-
T (Ia)
起动 a1 点
加速
切除Rst2 切除 加速 a2 点 b2 点 b1 点 瞬间 n 不变
3. 改变励磁电流调速
If ↓ →Φ ↓
n不能跃变 不能跃变 E = CEΦ n
E↓
n n0 ' n0 "
c
→E 下降至某一最小值后回升 → Ia 和 T 上升至某一最大值后下降 O →T → = TL ,n = nc .
Φ1 TL
>
T
→Ia ↑ →T ↑ →n ↑
a
b Φ2
① 调速方向 以上( 以下)调节. 在 nN 以上(IfN 以下)调节. ② 调速的平滑性 连续调节U 可实现无级调速. 连续调节 f(或Rf)可实现无级调速.
结论: 结论: (1) 调速的经济性很差. 调速的经济性很差. (2) 调速方法简单,控制设备不复杂. 调速方法简单,控制设备不复杂. (3) 一般用于 串励或复励直流电动机拖动的电车, 串励或复励直流电动机拖动的电车, 炼钢车间的浇铸吊车等生产机械. 炼钢车间的浇铸吊车等生产机械.
160 V,IaN = 34.4 A,nN = 1 450 r/min ,用它拖动通风机负 , , 载运行.现采用改变电枢电路电阻调速. 载运行.现采用改变电枢电路电阻调速.试问要使转速降 低至 1 200 r/min,需在电枢电路串联多大的电阻 Rr ? ,
O
TL
n n0
a b c TL Ra Ra+Rr T
n n0 b TL O c
a
Ra Ra+Rr T
O
调速方向: 调节. ① 调速方向:在 nN 以下 调节. (Ra + Rr) ↑ →n ↓,(Ra + Rr) ↓ →n ↑ . ② 调速的稳定性 (Ra + Rr) ↑→β↑ →α↓ →δ↑ → 稳定性变差. 稳定性变差. 调速范围:受稳定性影响, 较小. ③ 调速范围:受稳定性影响,D 较小.
8.3 他励直流电动机的调速
160 ± 1602- 4×1 800×2.82 × × CEΦ = 2×1 800 × = 0.064 7 或 0.024 2 两个答案是否都合理? 两个答案是否都合理? 为什么出现两个答案? 为什么出现两个答案?
3.3他励直流电动机的制动 他励直流电动机的制动
目的:快速停车,匀速下放重物等. 目的:快速停车,匀速下放重物等. 制动方法: 机械制动,电气制动. 制动方法: 机械制动,电气制动.
应用 不经常逆转的重型机床. 不经常逆转的重型机床. 等机床, 如:国产 C660,C670 等机床, , 重型龙门刨床的主传动在高速区的调速. 重型龙门刨床的主传动在高速区的调速. 调压调速与调励磁电流调速配合, 调压调速与调励磁电流调速配合,可扩大 D , 实现双向调速. 实现双向调速.
【例3.3.3】 例 8.3.1 中的他励电动机,拖动恒功率 例 中的他励电动机,
【例3.3.1】 一台他励电动机, PN = 4 kW,UaN = 例 一台他励电动机, ,
解: 电枢电阻 PN 4 000 160- UaN- I - 34.4 aN = = 1.27 Ra = 34.4 IaN 额定运行时 E = UaN-Ra IaN = (160-1.27×34.4) V = 116.31 V - × E 116.31 CEΦ = = = 0.080 2 nN 1 450
n n0 ' n0 "
【例3.3.2】 例 3.3.1 中的他励电动机,拖动恒转矩 例 中的他励电动机,
负载运行, 现采用改变电枢电压调速. 负载运行,TL = TN.现采用改变电枢电压调速.试问要使 转速降低至 1 000 r/min,电枢电压应降低到多少 ? ,
解: 已知 Ra = 1.27 , CEΦ = 0.080 2, , CTΦ = 0.766,TN = 26.36 Nm . , Ra 1.27 T= n = ×26.36 r/min 2 CECTΦ 0.080 2×0.766 × = 544.94 r/min n0 = n+n + = (1 000+544.94) r/min = 1 544.94 r/min + Ua = CEΦ n0 = 0.080 2×1 544.94 V = 123.9 V ×
CTΦ = 9.55 CEΦ = 9.55×0.080 2 = 0.766 × 4 000 60 PN 60 TN = = Nm = 26.36 Nm × 1 450 6.28 2π nN π 对于通风机负载 T ∝n2, 当 n = 1 200 r/min 时 n 2 1 200 2 T= TN = ×26.36 Nm = 18.05 Nm nN 1 450 UaN 160 n0 = = r/min = 1 995 r/min CEΦ 0.080 2 n = n0-n = (1 995-1 200) r/min = 795 r/min - 由于 Ra+Rr T n = 2 CECTΦ
加速 切除R 切除 st1 加速 p 点. c1 点 c2 点 瞬间 n 不变
3.2他励直流电动机的调速 他励直流电动机的调速
Ua Ra n = C Φ - C C Φ2 T E E T
1. 改变电枢电阻调速
+ Ia Ua - Rr M If + Uf - n n0 b c a Ra Ra+Rr T
1. 降低电枢电压起动
需要可调直流电源. 需要可调直流电源.
2. 电枢串联电阻起动
+ Ia Ua - Rst1 Rst2 M If + Uf -
n
b2 a2
b1 b a1
O
(1) 起动过程
TL T2 (IL)(I2)
T1 (I1)
TM a
T (Ia)
起动: ① 串联 (Rst1+Rst2) 起动: R2 = Ra+Rst1+Rst2 电流): 起动转矩 (电流 :T1 (I1) = (1.5 ~ 2.0) TN (IaN) 电流 ② 切除 Rst2 :R1 = Ra+Rst1 电流): 切换转矩 (电流 : T2 (I2) = (1.1 ~ 1.2) TL (IL) 电流
1. 能耗制动
+ Ia Ua - E n 电动状态 T M + Uf - Rb Ia E n 制动状态 T M + Uf -
能耗制动时: 动能转换成电能,被电阻消耗掉. 能耗制动时: 动能转换成电能,被电阻消耗掉.
制动前: 制动前:特性 1. . 制动开始后: 制动开始后: Ua = 0, n0 = 0 制动过程 , Ra+Rb n =- 2 T 特性 2 CECTΦ
负载运行,现采用改变励磁电流调速. 负载运行,现采用改变励磁电流调速.试问要使转速增加 至 1 800 r/min, CEΦ 应等于多少 ? ,
解: 已知 Ra = 1.27 ,TN = 26.36 Nm . 对于恒功率负载 T ∝1/ n ,若忽略 T0 ,则 nN 1 450 ×26.36 Nm = 21.23 Nm T= TN = n 1 800 将已知数据代入机械特性方程, 将已知数据代入机械特性方程,得 1.27 160 1 800 = - 2 ×21.23 CECTΦ CEΦ 整理, 整理,得 1 800 (CEΦ) 2-160 CEΦ + 2.82 = 0
n b b' a 1
T T' T O TL
Rb 的选择(各量取绝对值) 各量取绝对值) nL' c' 2' (R 小) Ec CEΦ nL b Ra+Rb = = nL Iac T / CTΦ c 2 (Rb大) 2 2 CE CTΦ nL CE CTΦ nL = =稳定运行 c 点 T T和 T - 的 EL Ia 0 校验 Eb 点电流的限制) Ra+Rb ≥ I (对切换点 b 点电流的限制) amax
Rb
8.4 他励直流电动机的制动
(2) 能耗制动运行 ——下放重物 下放重物 n a 点→b 点→O 点 n0 b →T = 0, TL≠0 , →n 反向起动 <0) 反向起动(n< →E 反向 <0) 反向(E< O → Ia 再次反向 (Ia>0) →T 再次反向 (T>0), > , 制动过程 →| n | ↑ →E ↑ →Ia ↑ | 反向起动 →T ↑ →T = TL (c 点). .
③ 调速的稳定性 Φ ↓ →n ↑ ,n0 ↑ →δ 不变, 稳定性好. 不变, 稳定性好. ④ 调速范围 受机械强度( 的限制, 不大. 受机械强度(nmax)的限制,D 不大. 普通 M :D = 2,特殊设计的 M :D = 4. , . ⑤ 调速的经济性 调节R 比较经济; 调节 f 比较经济; 调节U 则需要专用直流电源. 调节 f 则需要专用直流电源. ⑥ 调速时的允许负载 Φ ↓ →T ↓,n ↑ , P 基本不变, 基本不变, 为恒功率调速. 为恒功率调速.
n n0 b
a
1
TL O TL
T
(1) 能耗制动过程 —— 迅速停机 2 a 点→b 点,na = nb,Ea = Eb < →Ia 反向 a<0) →T 反向 (T<0 ) , 反向(I 制动开始 →T 和 TL的共同作用 →n↓ →O 点 →n = 0,E = 0 →Ia= 0,T = 0,自动停车. , , ,自动停车.
a
1
TL
T 能耗制 动运行 2
c
+ Ia Ua - E
T M n
TL
+ Uf - Rb
Ia E
T TL M n 制动过程
+ Uf -
电动状态 Ia Rb E n 能耗制动运行 反向起动 T TL M + Uf -
制动效果 Rb↓ →特性 2 斜率↓ 特性 →下放速度 | nL | ↓ . 下放速度
由此求得 n Rr = CECTΦ2 -Ra T 795 = ×0.080 2×0.766 -1.27 × 18.05 = 1.436
2. 改变电枢电压调速
a U' 调速方向: ① 调速方向: a b c 以下调节. 在 UN(或nN)以下调节. Ua" Ua ↓ →n ↓ ,Ua ↑ →n ↑ . T 调速的平滑性: ② 调速的平滑性: O TL 连续调节 Ua ,可实现无级调速. 可实现无级调速. 调速的稳定性: ③ 调速的稳定性: 改变 Ua →α,β 不变, 但 δ ↑ →稳定性变差. 稳定性变差. 不变, 稳定性变差 调速范围: 不大( ④ 调速范围:D 不大(D≤8) . ) 调速的经济性:需要专用直流电源. ⑤ 调速的经济性:需要专用直流电源. ⑥ 调速时的允许负载: 调速时的允许负载 T = CTΦN IaN ——恒转矩调速. 恒转矩调速. 恒转矩调速
④ 调速的平滑性 的调节方式,一般为有级调速. 取决于 Ra 的调节方式,一般为有级调速. ⑤ 调速的经济性 P1 = Ua Ia = E Ia+R Ia2 PCu = R Ia2 = Ua Ia- E Ia 电枢电路总电阻 = Ua Ia (1- E / Baidu Nhomakorabeaa) = Ua Ia (1- n / n0) n P1-△P —— 低速效率低. 低速效率低. = η= P1 n0 ⑥ 调速时的允许负载 T = CTΦN IaN —— 恒转矩调速. 恒转矩调速.