《电机及应用 教学课件 ppt 作者 李付亮 模块三 直流电机（3）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电机及应用 教学课件 ppt 作者 李付亮 模块三 直流电机（3）（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、模块三 直流电机,学习情境11：直流电动机的控制,湖南,湖南水利水电职业技术学院电力工程系,主讲：阮湘梅,掌握直流电动机的起动方法、起动方法的选择原则；掌握直流电动机的调速方法、调速方法的选择原则；掌握直流电动机的制动方法、制动方法的选择原则；掌握直流电动机控制电路的设计方法。,知识 目标,专业 能力,方法 能力,社会 能力,培养学生根据生产实际需要选择直流电机 的能力。,培养学生选择直流电动机起动、调速、制动方法 的能力；培养学生设计直流电动机控制电路的能 力。,培养学生安全用电意识、团队协作能力、协调 沟通能力和语言表达能力。,11.2.1 他励直流电动机的起动控制,11.2.1.1、直流
2、电动机起动的基本要求分析,电动机起动的一般要求： 1）要有足够大的起动转矩； 2）起动电流要限制在一定范围内； 3）起动设备要简单、可靠； 4)起动设备能量消耗小。 直流电动机起动时应先将励磁绕组通入励磁电流，而后加电枢电压，并且一般不能加额定电压直接起动。,为了限制起动电流，使其不超过额定电流的1.52倍，他励直流电动机通常采用电枢回路串电阻或降低电枢电压起动。,过大的起动电流将引起电网电压下降、影响电网上其它用户的正常用电、使电动机的换向恶化；同时过大的冲击转矩会损坏电枢绕组和传动机构。一般直流电动机不允许直接起动。,1、电枢回路串电阻起动,11.2.1.2、他励直流电动机起动方法运用,2
3、、降压起动,起动时，以较低的电源电压起动电动机，起动电流随电源电压的降低而正比减小。随着电动机转速的上升，反电动势逐渐增大，再逐渐提高电源电压，使起动电流和起动转矩保持在一定的数值上，保证按需要的加速度升速。,降压起动需专用电源，设备投资较大，但它起动平稳，起动过程能量损耗小，因此得到广泛应用。,11.2.2 他励直流电动机的制动控制,当电磁转矩与转速反向时,电动机运行于制动状态。,11.2.2.1、 能耗制动,制动运行时，电机靠生产机械的惯性力的拖动而发电，将生产机械储存的动能转换成电能，消耗在电阻上，直到电机停止转动。,能耗制动时的机械特性为：,电动机状态工作点,制动瞬间工作点,制动过程工
4、作段,电动机拖动反抗性负载，电机停转。,若电动机带位能性负载,稳定工作点,制动电阻越小，制动电流和制动转矩越大。选择制动电阻的原则是,其中 为制动瞬间的电枢电动势。,1、电压反接制动,反向的电枢电流产生反向的电磁转矩，从而产生很强的制动作用电压反接制动。,11.2.2.3 反接制动,电压反接制动时的机械特性为：,工作点变化为： 。,E,反接制动,反向电动,回馈制动,2、倒拉反转反接制动,倒拉反转反接制动只适用于位能性恒转矩负载,电枢回路串入较大电阻 后特性曲线,正向电动状态提升重物(A点),负载作用下电机反向旋转(下放重物),电机以稳定的转速下放重物D点,工作点由A-B-C-D,CD段为制动段
5、,第二章 直流电动机的电力拖动,倒拉反转反接制动时的机械特性曲线就是电动状态时电枢串电阻时的人为特性在第四象限的部分。,思考题,位能性以外的负载能否实现倒拉反转反接制动?,制动过程中 、 、 均为负,而 为正,表明电机从电源吸收电功率,可见,反接制动时,从电源输入的电功率和从轴上输入的机械功率转变成的电功率一起消耗在电枢回路电阻上。,反接制动中的能量关系,表明轴上输入的机械功率转变为电枢回路电功率。,电动状态下运行的电动机，在某种条件下会出现 情况，此时 ， 反向， 反向，变为制动。从能量方向看，电机处于发电状态回馈制动状态。,稳定运行有两种情况:,当电车下坡时，运行转速可能超过理想空载转速,
6、进入第二象限,电压反接制动带位能性负载进入第四象限,11.2.2.4、回馈制动,发生在动态过程中的回馈制动过程有以下两种情况:,1、降压调速时产生的回馈制动,2、增磁调速时产生的回馈制动,11.2.3 他励直流电动机的调速,通过改变传动机构速比进行调速的方法称为机械调速；通过改变电动机参数进行调速的方法称为电气调速。,电气调速方法:1.调压调速;2.电枢串电阻调速;3.调磁调速。,他励直流电动机的转速公式为,11.2.3.1、 评价调速的指标,1）调速范围:,2）静差率（稳定性）,%越小，相对稳定性越好；%与机械特性硬度和n0有关。,1、技术指标：,3）调速的平滑性,越接近1，平滑性越好，当
7、时，称为无级调速。调速不连续时，称为有级调速。,2、经济指标,相邻两级转速之比，为平滑系数,主要指调速设备的投资、调速过程的能量损耗及维修费用等。,13.2.3.2、调速方法,1、电枢回路串电阻调速,未串电阻时的工作点,串电阻后,工作点由AAB,优点：电枢串电阻调速设备简单，操作方便。,2）低速时特性曲线斜率大,静差率大,所以转速的相对稳定性差,3）轻载时调速范围小，额定负载时调速范围一般为D2；,4）损耗大，效率低，不经济。对恒转矩负载，调速前、后因增通不变而使电磁转矩和电枢电流不变，输入功率不变，输出功率却随转速的下降而下降，减少的部分被串联电阻消耗了。,缺点：,1）由于电阻只能分段调节，
8、所以调速的平滑性差；,2、降低电源电压调速,调速压前工作点A,降压瞬间工作点,稳定后工作点,优点： 1）电源电压能够平滑调节，可实现无级调速。,2）调速前后的机械特性的斜率不变，硬度较高，负载变化时稳定性好。,3）无论轻载还是负载，调速范围相同，一般可达 D=2.512。,4）电能损耗较小。,缺点： 需要一套电压可连续调节的直流电源。,3、减弱磁通调速,调节磁场前工作点,弱磁瞬间工作点AA,弱磁稳定后的工作点,减弱磁通后，理想空载转速上升, 曲线的斜率值增大。,优点： 控制方便，能量损耗小，设备简单，调速平滑性好。弱磁升速后电枢电流增大，电动机的输入功率增大，但由于转速升高，输出功率也增大，电
9、动机的效率基本不变，经济性是比较好。,2）转速的升高受到电动机换向能力和机械强度的限制，升速范围不可能很大，一般 D2；,为了扩大调速范围，通常把降压和弱磁两种调速方法结合起来，在额定转速以上，采用弱磁调速，在额定转速以下采用降压 调速。,缺点： 1）机械特性的斜率变大，特性变软；,补充：串励直流电动机的电力拖动,1、串励电动机的机械特性,当磁路不饱和时,当磁路饱和时，磁通基本不变，机械特性与他励直流电动机的机械特性相似。,磁路不饱和时的机械特性曲线AB段,磁路饱和时的机械特性曲线BC段,1）固有特性,固有特性是指当 时的特性，具有以下特点,（1）它是一条非线性的软特性，负载时转速降落很大；,
10、（3）由于 ，起动和过载时电枢电流大，故串励电动机的起动转矩大，过载能力强。,（2）空载时， 为无穷大。实际上，空载时存在剩磁， 为有限值，但值也很大“飞车”现象。因此串励电动机不允许空载或轻载运行。,2、人为特性,1）电枢串电阻的人为特性,串入电阻后，转速降增大，所以电枢串电阻的人为特性在固有特性的下方，且特性变得更软。,n,TM,1固有机械特性,2人为机械特性,2）降低电压的人为特性,降低电压的人为特性位于固有特性下方。,n,TM,1固有机械特性,2人为机械特性,3）改变磁通的人为特性,改变磁通的方法是在励磁绕组上并联一个分流电阻。与固有特性相比，在电枢电流相等情况下，励磁电流减少，磁通减
11、少，所以人为特性位于固有特性上方。,n,TM,1固有机械特性,2人为机械特性,串励电动机的起动、调速与制动,1、起动与调速,串励电动机的调速也采用电枢串电阻、降压和弱磁三种方法，其中串电阻常用，弱磁用得较少。,串励电动机的起动方法与他励电动机一样，也采用电枢串电阻和降低电源电压起动。,串励电动机若不考虑剩磁，理想空载转速为无穷大，因此不能有回馈制动,只有能耗和反接制动。,2、制动,能耗制动分他励磁式和自励式，反接制动分电压反接和倒拉反转反接制动。,11.2.4直流电动机电力拖动控制电路设计举例 11.2.4.1、直流电动机控制的认知 直流电动机在实际应用中有多种控制方法，因此对直流电动机的电气
12、控制原则、控制方式等需要作进一步的认识。 1、直流电动机控制原则认识 所谓直流电动机的控制，就是对直流电动机进行起动、反转、调速、制动的电气控制。这些运行状态的改变最为明显的是直流电动机转速的变化和旋转方向的改变，但同时运行状态的改变是由直流电动机的一些电磁参数变化而改变的，如直流电动机转子或定子电流、电动势等。因此，直流电动机控制原则有速度原则、时间原则、电流原则、电动势原则和行程原则。,11.4.2 直流电动机起动控制电路设计举例 直流电动机起动控制时，有不同的控制参数，下面主要以电流起动控制、时间继电器起动控制、电枢串联电阻单向旋转起动控制为例来说明起动控制电路的设计。 1、通过电流控制直流电动机起动,2、通过时间继电器控制直流电动机起动,Tank You!,
