第三章 直流电动机的启动、制动

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

COPYRIGHT By ZhaoTao
3-9
3.2.2 改变电枢电源电压调速
优点:调速后,转速稳定性不变、无级、平滑、损耗小。 缺点:只能下调,且专门设 备,成本大。(可控硅调压 调速系统)
电枢由晶闸管整流供电的直流调速 晶闸管装置调节发电机励磁的发 电机-电动机机组调速
COPYRIGHT By ZhaoTao
n0 nN n N = n0 n0
D
nmax n n max ' max nmin n 0 nN n ' (1 nN ) 0 n '0 n max (1 ) n max nN (1 )
3-18

nN
n N

n max D(1 )
3.3.1 能耗制动 3.3.2 反接制动 3.3.3 倒拉反转制动运行 3.3.4 回馈制动
1 调速范围D
不同生产机械要求的调速范围
生产机械类型 车床 龙门刨床 机床的进给机构 轧钢机 造纸机 调速范围 20--120 10--40 5--200 3--120 3--20
COPYRIGHT By ZhaoTao
3-14
3.2.4 调速的性能指标
2 静差率δ 相对稳定性的程度用静差率 δ 来表示,是电动机在同一条机 械特性上额定负载时转速降落 Δn与该机械特性的理想空载 转速N0之比。表明负载变化引 起转速变化的大小程度,静差 率与调速范围是互相联系的两 项指标, 系统可能达到最低速 nmin 决 定于低速特性的静差率 调速范围 D 与低速静差率 δ 间的关系。
第3章 直流电机的起动、调速和制动
3.1 直流电动机的起动 3.2 直流电动机的调速 3.3 直流电动机的制动 3.4 直流电动机的各种运行状态 3.5 电力拖动系统的过渡过程 小结
COPYRIGHT By ZhaoTao
3-1
3.1 直流电动机的起动
电动机接上电源后,转速从零到达稳定转速的过程称为起动过 程 起动的原则:1)起动转矩足够大;2)起动电流小; 3)起动设备简单,可靠,经济。
COPYRIGHT By ZhaoTao
3-25
3.2.4 调速的性能指标
5 调速的经济性 1) 设备投资 2) 运行费用 运行费用决定于调速过程的损耗,用效率h来说明
COPYRIGHT By ZhaoTao
3-26
3.2.4 调速的性能指标
调速性能比较
调速方法 电枢串电阻 改变电枢电压 弱磁
调速方向
COPYRIGHT By ZhaoTao
3-12
3.2.4 调速的性能指标
1 调速范围D 电动机在额定负载下,最大转 速 nmax 与最小转速 nmin 之比, 对负载很轻的生产机械, 可用实际负载下的最高与最低 转速来计算
COPYRIGHT By ZhaoTao
3-13
3.2.4 调速的性能指标
9550
9550
3-24
3.2.4 调速的性能指标
4 调速时的容许输出 4)恒功率调速的配合 恒功率负载时 电动机在D范围内任何n下都可带额定负载。
恒转矩负载时,按
TN n N TL nmax TL nmin PN= = D 9550 9550 9550
电动机工作在nmin时,电动机的功率比负载大D倍。
3.2.1电枢串电阻调速 3.2.2 改变电枢电源电压调速 3.2.3 弱磁调速 3.2.4 调速的性能指标
COPYRIGHT By ZhaoTao
3-7
3.2.1电枢串电阻调速
•调节电阻Rp增大时,电动机机械 特性的斜率增大,与负载机械特性 的交点也会改变,达到调速目的。
优点:设备简单、操作简单。 缺点:只能降速,低转速时变化率较大,电枢电流较大, 不易连续调速,有损耗。 simulation
因此,调速范围和静差率这两项指标 并不是彼此孤立的,必须同时提才有意 义。调速系统的静差率指标应以最低速 时所能达到的数值为准。
3-17
3.2.4 调速的性能指标
调速范围、静差率和额定速降之间的关系
设:电机额定转速nN为最高转速,转速降落为nN,则按 照上面分析的结果,该系统的静差率应该是最低速时的静 差率,即
解 要求s≤ 30%时,调速范围为
D nN s 1430 0.3 5.3 nN (1 s) 115 (1 0.3)
若要求s≤ 20%,则调速范围只有
1430 0.2 D 3.1 115 (1 0.2)
若调速范围达到10,则静差率只能是
DnN 10 115 s 0.446 44.6% nN DnN 1430 10 115
COPYRIGHT By ZhaoTao
3-15
3.2.4 调速的性能指标
静差率与机械特性硬度的区别
n 然而静差率和机 械特性硬度又是有区 n0a 别的。一般调压调速 系统在不同转速下的 机械特性是互相平行 的 。对于同样硬度的 n0b 特性,理想空载转速 越低时,静差率越大, 转速的相对稳定度也 O 0 就越差。
3-21
3.2.4 调速的性能指标
3 调速的平滑性 调速的级数愈多则认为调速愈平滑,用平滑系数 φ, 即相邻两级转速后线速度之比来衡量

ni ni 1
= 1 时称为无级调速,此时转速连续可调。
COPYRIGHT By ZhaoTao
3-22
3.2.4 调速的性能指标
4 调速时的容许输出 调速运行中在额定电流状态下,电动机轴上输出转矩与输出功 率。
COPYRIGHT By ZhaoTao
3-5
3.1.2 降电压起动
对于他励直流电动机,可以采用专门设备降低电枢回路的 电压以减小起动电流, 适用于电动机的直流电源是可调的
COPYRIGHT By ZhaoTao
3-6
3.2 直流电动机的调速
拖动一定的负载运行,其转速由工作点决定。如果调节某些参数, 则可以改变转速。 n=U/(CeΦ)-(Ra+Rp)/(CeCTΦ2)×T=n0-βT 实质上都是改变了电动机的机械特性,使之与负载机械特性的交 点改变,达到调速的目的。
3.1.1 直接起动 3.1.2 电枢回路串电阻起动 3.1.3 降电压起动
COPYRIGHT By ZhaoTao
3-2
3.1.1 直接起动
不采取任何限流措施,直接加额定电压的起动称直接起动 直接起动的优点:起动转矩很大,不需另加起动设备,操作简便。 缺点:起动电流很大,一般可达额定的10~20倍。 n=0,Ea=CeΦn=0, Ia=(U-Ea)/Ra=U/Ra 结论:1)换向情况恶化,产生严重的火花,损坏换向器 2)过大转矩将损坏拖动系统的传动机构 3)因此在起动时,除低压、小容量外,DCM一般不容 许直接起动。必须设法限制电枢电流。 4)DCM起动和运行中须保证励磁始终正常。 simulation
COPYRIGHT By ZhaoTao
IN 1 T KT I a KT C C1 n n
3-23
3.2.4 调速的性能指标
P n
4 调速时的容许输出 3)恒转矩调速的配合 恒转矩负载时,按
PN= TN n N TL max n max 9550 9550
nmax PL n min 0 以调压调速拖动 恒功率负载时电 机功率的浪费 TLmax T
静差率
基速以下

基速以下

基速以上
较小
调速范围
调速平滑性


较大(4~8)

较小(1.2~4)

适应负载类型
设备投资
恒转矩负载

恒转矩负载

恒功率负载
较小
电能损耗



COPYRIGHT By ZhaoTao
3-27
3.3 直流电动机的制动
制动运转状态 转矩 T 与转速 n 的方向相反,电动机吸收机械能并转化为电能 使电动机生产一个负的转矩(即制动转矩),以增加减速度, 1)使系统较快地停下。 2)使位能负载的工作机构获得稳定的下放速度
T KT I a KT N I N const
2)恒功率调速方式
U Ra I a U N Ra I N 1 n C K e K e
1)恒转矩调速方式
P T TN PN 0 U增大 调磁 调压 nN 减小 n
1 1 C1 调速中负载能力变化规律 C1 TN nN T n n P= n n nN PN const 9550 9550 9550 9550
n0 固有特性 N
Ist
I 0 TL TN
弱磁调速的转速特性
弱磁调速的机械特性
Tst2 Tst1 Tst
T
减少励磁电流时,磁通Φ减少,电动机机械特性n0点和 斜率增大。负载不变时,交点也下移,速度也随之改 变。
COPYRIGHT By ZhaoTao
3-11
3.2.3 弱磁调速
优点:对功率较小的励磁电路 进行调节;控制方便; 能量损耗小;调速的平滑性较 高。 常和额定转速以下的降压调速 配合应用,以扩大调速范围 缺点:只能上调。
∆ nNa
a
∆ nNb b
TeN 不同转速下的静差率
Te
3.2.4 调速的性能指标
静差率与机械特性硬度的区别

例如:在1000r/min时降落10r/min,只占1%; 在100r/min时同样降落10r/min,就占10%; 如果在只有10r/min时,再降落10r/min,就 占100%,这时电动机已经停止转动,转速 全部降落完了。
3.2.4 调速的性能指标
表示调压调速系统的调速范围、静差率和 额定速降之间所应满足的关系。对于同一 个调速系统, nN 值一定,由式可见,如 果对静差率要求越严,即要求 s 值越小时, 系统能够允许的调速范围也越小。
结论
一个调速系统的调速范围,是指在最低 速时还能满足所需静差率的转速可调范围。
3-10
3.2.3 来自百度文库磁调速
因为,一般电动机的额 定磁通已设计得使铁心 接近饱和, 所以,改变磁通一般应 用在弱磁的方向,称为 弱磁调速, 一般可以使转速从额定 值向上调节
n n02 2 1 N n 01 2 n 0N 1 n0 N 0 n n02 2 1 N n 01 2 n 0N 1
COPYRIGHT By ZhaoTao
3-8
3.2.2 改变电枢电源电压调速
因为,提高电动机电枢端电压受到 绕组绝缘耐压的限制 所以,根据规定电枢电压只容许比 额定电压提高 30 %, 实际上改变 Ua 应用在降压的方向, 即从额定转速向下调速。 降低电枢电压时,电动机机械特性 平行下移。负载不变时,交点也下 移,速度也随之改变。
3-19
3.2.4 调速的性能指标
例题3-1 某直流调速系统电动机额定转速 为,额定速降 nN = 115r/min,当要求静 差率s≤30%时,允许多大的调速范围?如 果要求静差率s≤ 20%,则调速范围是多 少?如果希望调速范围达到10,所能满 足的静差率是多少?
3-20
3.2.4 调速的性能指标
COPYRIGHT By ZhaoTao
3-3
3.1.2 电枢回路串电阻起动
最初起动电流:Ist=U/(Ra+Rst) 最初起动转矩:Tst=CTΦIst 为了在限定的电流Ist下获得较大的起动转矩Tst,应该使磁通Φ尽可 能大些,因此起动时串联在励磁回路的电阻应全部切除。 有了一定的转速n后,电势Ea不再为0,电流Ist会逐步减小,转矩 Tst也会逐步减小。 为了在起动过程中始终保持足够大的起动转矩,一般将起动器设 计为多级,随着转速n的增大,串在电枢回路的起动电阻Rst逐级 切除,进入稳态后全部切除。 起动电阻Rst一般设计为短时运行方式,不容许长时间通过较大 的电流。
电动机在D范围内任何n下都可带额定负载。 恒功率负载时 仍须按D的 n max 选择电动机,造成浪费, D范围内任何n下实际需要输出功率 P2m= TLmax n min 9550 若选择调压调速,电动机须按 PN= TN n N TL max n max =P2m D P2m 选择。
COPYRIGHT By ZhaoTao
COPYRIGHT By ZhaoTao
3-4
3.1.2 电枢回路串电阻起动
分级起动时 可将每一级的 I1(或 T1)与 I2 ( 或 T2) 取得大小一致, 以使电动机有比较均匀的加速 度, 这能改善电动机的换向情况, 缓和转矩对传动机构与工作机 械的有害冲击
simulation
动画来自http://202.120.159.3/kejian/caisong/
相关文档
最新文档