《电力拖动与运动控制 第三章 3.4他励直流电机的运行》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力拖动与运动控制 第三章 3.4他励直流电机的运行（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,3.4 他励直流电机的运行,本节内容 3.4.1 他励直流机的起动和调速 3.4.2 他励直流机的四象限运行 (应用),2,基于下述模型，科的电动机的模型如下图,有3个可调节量。,讲解前，在黑板上写出公式(3.3-5)和前页图,3,3.4.1 他励直流机的起动及调速,1 他励直流电动机的起动,直流电动机接到电源后，转速从零达到稳态转速的过程称为起动过程。,，,电流太大，使得电机不能正常换向并且会急剧发热；转矩太大，还会造成机械撞击。,4,5,对电动机的转速，不仅要能调节，而且要求调节的范围广，精度高，过程平滑，调节的方法要简单、经济。通常把电动机运行于固有机械特性上的转速称为基速。,（1）
2、电枢串电阻调速,他励直流电动机拖动负载运行时，保持电源电压及磁通为额定值不变，在电枢回路中串入不同的电阻时，电动机运行于不同的转速 。串入电枢回路的电阻值越大，电动机的转速越低。,2 他励直流电动机的调速,6,该调速方法有以下的特点：,方向只能是从基速向下调。 调速时，所串的调速电阻上通过很大的电枢电流，会产生很大的损耗，转速越低，损耗越大。 电动机转速也不能连续调节（有级调速）。 转速的稳定性较差(不是控理的稳定性，是鲁棒性差（对负载变化敏感）)。,7,（2）降低电源电压调速,8,该调速方法有以下的特点： 电源电压越低，转速也越低， 方向也是从基速向下调。 电动机机械特性的硬度不变。 这样，
3、比起电枢回路串电阻调速 使机械特性变软，降压可以使电 动机在低速范围运行时，转速随 负载变化而变化的幅度小一些， 转速稳定性(鲁棒)要好得多。 当电源电压连续变化时，转速可随之连续变化，这种调速称为无级调速。与串电阻时的有级调速相比，这种调速要平滑得多，并且还可以得到任意多级的转速。因此降压调速的方法在直流电力拖动系统中被广泛采用。,9,（3）弱磁调速,如果磁通减少得太多，则由于空载转速太高，有可能使得电机转速太高。由此给出一个重要的启示：直流电动机在运行过程中，励磁回路绝不可断开，即绝不可失磁。因为如果失磁，由于剩磁的作用电机的转速将迅速升高，有可能引发严重的事故。,10,在负载转矩较大时，
4、速度的变化问题较为复杂，定性分析能说清楚吗？不能。因为电磁转矩是电流和磁通的函数，不是独立变量！,非线性问题，需要定量分析！,11,3.4.2 他励直流电动机的四象限运行,本节介绍系统（即“电动机负载”）的一些典型运行工况。目的是通过实际运行工况加深对知识点的融会贯通。,复习前述内容中与本节有关的内容： 电动机稳态工作点是指满足3.2节所述稳定运行条件的那些电动机机械特性与负载转矩特性的交点。电动机在稳定工作点恒速运行； 电动机运行在工作点之外的机械特性上时，电磁转矩与负载转矩不相等，系统处于加速或减速的过渡过程； 他励直流电动机固有机械特性与各种人为机械特性，分布在机械特性平面的四个象限内；
5、而负载转矩特性也可分布在四个象限之内。,下面将具体分析采用典型调速方式下、他励直流电动机拖动典型负载时、在各个象限内不同的稳态运行以及过渡过程。下面，“运行”是指上述的稳定工作点稳速运行、“过程”是指上述中电动机从一个稳定工作点变化到另一个稳定工作点时变速的过渡过程。此外，“制动”（brake）一词是表示在电动机惯例下、电动机在、象限（电磁转矩和转速不同方向）的运行现象。此时，电动机处于发电状态。,（教师讲解前，请在黑板上写出机械特性方程和运动方程，作出方框图。）,电动,电动,发电/ 制动,发电/ 制动,1 正向电动运行 和反向电动运行,，,2 能耗制动过程和能耗制动运行,（1） 能耗制动过程
6、,（先讲两个机械特性曲线）,还是用电阻制动，但拖动位能性负载，在正向电动状态突然采用能耗制动，电动机的运行点从AB0，从B0是能耗制动过程。,（2）能耗制动运行,从B0是能耗制动过程，与拖动反抗性负载时完全一样。但是到了0点以后，如果不采用其他办法停车（如采用外加的机械抱闸抱住电动机轴），则由于电磁转矩，小于负载转矩，系统会继续减速，也就是开始反转了，在C点稳定运行。该处电动机电磁转矩0，转速0，Te为制动性转矩，这种稳态运行状况称为能耗制动运行。,3 反接制动过程,能耗制动过程的一个实例是反接制动停车。它是把正向运行的他励直流电动机的电源电压突然反接，同时在电枢回路串入限流的反接制动电阻R来
7、实现的。拖动反抗性恒转矩负载、反接制动停车(BC)时，其机械特性如图所示。,对于采用可调节电压源的电力拖动系统，常常采用先降压减速（避免接限流电阻）、再反接低电压从而反接制动停车并接着反向（或正向）起动的运行方式，达到迅速制动并反转（正转）的目的。,5 正向回馈制动过程、制动运行和反向回馈制动运行,（1）正向回馈制动过程,(2)正向回馈制动运行,其功率流程与直流发电机的功率流程一致，所不同的是： 机械功率的输入不是原动机送进，而是系统从高速向低速降速过程中释放出来的动能所提供； 电功率送出不是给用电设备，而是给直流电源。即正向回馈制动过程，“回馈”指电动机把功率回馈电源。,（3）反向回馈制动运
8、行,小结,例题：,例3.4-1 Word 文档,例3.4-3 典型的电梯的机械结构如图3.4.14所示、分为定滑轮、载物轿箱和配重（图中用红框表示）。此外，还在定滑轮上设置了抱闸装置用于停车时将定滑轮抱死以保证可靠停车。配重的重量一般为载物轿箱满载重量的一半，于是轿箱空载时负载转矩的方向为拖动轿箱上升的方向，轿箱满载时负载转矩的方向为拖动轿箱下降的方向。试分析采用调压调速的直流电机拖动电梯轿箱（1）作四象限运行；（2）举例说明其变速（降速或升速）过程。,解：首先按电动机惯例设定各个物理量的正方向如图3.4.14及其说明(注意：若不假定正方向，则无法讨论. 其次,由于是稳态运行，电磁转矩和负载转矩的方向相反) 。,还可以对电枢回路的作图：人为规定电压U右正时为加正电压，右负时为加反电压。1）四象限运行如下图,思考题：右下图的情况：理想空载转速为正、实际转速为负，问：是发电还是电动？发电和电动的定义？,2）一个变速（动态）过程,本节(3.4)小结：,3.4节作业： 3.10， 3.12, 3.13，3.15, 3.16, 3.20,
