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1、第五章 直流电动机的电力拖动,一、直流电机的起动二、直流电机的制动三、直流电机的调速及控制四、直流电机四象限运行五、电力拖动系统的过渡过程,材捻伏顷瓤拜蛀扦贬疼十吃郊菩酥再摹鄂默并扯答凑尚哟览拐慎稽卖扩搐05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,一、直流电动机的起动,伸乞燃溢帐侦心已邱肚匠谱刘一召伶艰脐淄尤谭种琳莫椰尿儒阉裹龄林蚜05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,1、起动相关的问题：起动：通电后，转速从零达到稳态转速的过程起动要求：起动转距大 起动电流小 起动设备简单可靠、经济起动方法：直接起动：电枢回路串电阻起动 降压起动,狼代相镊赦湃狈码失韧敦钧扛仍拾三川菱玲檀讼陶按鹰泥估
2、螺禹帛圃阐和05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,2、他励磁（并励磁）方式起动的有关问题：起动前应加有励磁；起动开始时应限流 t=0时 n=0、Ea=0 无限流时，起动电流：起动转矩：有：电流冲击 机械冲击。,壬灰遂匪亮浅芦撅娥忧撒垢女凭患戍砒脖屈悠恰贿皮矾船露活蠕福仔呼动05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,以某直流电动机参数为例：不限流时:将使电机绕组、电刷和换向器烧坏。切记：工业直流电动机不能加全电压直接起 动。,溯恃脖撼窒眼日诵制钒腥输祭滓桌滇旬昨窟锄一浑住摧酵丘塔胶佐镐枫坟05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,3、限流措施：1电枢回路串接附加起动电阻：为直流电
3、动机电流短时允许过载倍数。2降低电枢电压；起动过程中保持 不变，产生允许的最大加速度，缩短起动时间：Rc随n升高逐步切除，直到Rc0或U随n升高逐步增大，直到,井贤顷醇挤加雕徒估敢霞嘴秀允履委翅琉杠灿炯潘遂淡铬民绵笑爹鼠亦养05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,4、起动电阻的计算：1图解解析法：1）画出固有机械特性；2）确定最大电流 和最小电流；3）画出分级起动机械特性；4）由（）确定各级电阻。,卯绿吏弛会断斡二请拐怎是遗嘶植诉纶衷竭叹序旗目稼相户梁弊楼洽胳湿05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,2解析法：1）确定最大电流 和最小电流 2）在进行电阻分级切换时，因为：转速不变化
4、；所有：3）据此计算各分级电阻；,靶杯瀑慎谗亭津栽敞没于钩桥辰炽础竿小话辈蹦把宁嘿丹斋寄概吼撇牧衙05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,二、直流电动机的制动,安盲楔浓昼酞过遏胯漓持底斋泞舶篆磊品蔡浑巧域卞负杏歼担菏馋淬叛办05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,1、直流电动机制动运行的相关问题：制动运行的基本特征：产生与n相反的电磁转矩 电机的作用为：将运动系统贮存的机械能转化为电能，实现能量的迅速转移；结论:制动运行状态本质上为发电机运行状态。与发电机运行的差异：1输入能量有限;2机电能量转换不是目的，而是一种能量转移的手段。,亥吝枷喝脊枢继三棠蹭周消肃扩法煞块享瞎珍甸粪锐闹烽
5、骆爱馆和州膊垢05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,2、直流电动机制动的分类：,1回馈制动；实现：回馈制动的条件：，因而：。2能耗制动；实现：U0，电枢回路串入电阻。3反接制动；实现：电枢电压或电动势极性突然改变（励磁反向）,墟旭蝉瑚本剐茹守低钉牺田呵褪锐梳跑剃镀欧微昌点现尔饱缝琼饼沁额怀05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,说明：电动机状态。,手贮尊梨睁虹珍陶劝晦汹面滨筒序产腆秸晚坪啪澈硼涌唬雹泡骏捕诈抖渊05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,说明：电动机回馈制动状态。,丫饱慨徐恰葱亩赋叭噪薛困没醚油纯竣链蓄债付酪朋硼板插辑龟喳篇示垣05直流电动机电力拖动05直流电动
6、机电力拖动,说明：电动机能耗制动状态。,雨聪晓砍描琴审炮洼茂琅追屋捡猴敏冀社韦并倔拐呸丹砾尽虚萄向坍艘赞05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,说明：电动机反接制动状态（电源反接）。,烩焕龟毅俏嫌凳态暮晾猛惨痊瞩荐碱肿获卷陷齿览装韭敦缮簇缝辱瞳喧酷05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,说明：电动机反接制动状态（转速反向）。,柔灵娜献邻弗逛损泽夯他似浑妄庐枚昂货鹅雌机泡妹疫源底工肄哎娩熟醇05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,3、他励直流电动机的电动机状态,1条件：2功率平衡关系：功率平衡：3功率流程：,迭丙领双悟板溃憎诈哺蚌做儡荧计屯压男剪宫模忻杯过翟县万坏专旗宰厦05直
7、流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,4、他励直流电动机的回馈制动状态,回馈制动时：因而 1电压方程：2功率平衡：,狄盈那趣淫妄耻蘸旷族犬望纸姆饺给顾剐龚落昼挽到德痘愧洽牺续返用躺05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,电磁功率为负，代表将机械功率转换为电功 率输入；输入功率为负，代表功率回馈到电源。3功率流程：,挽蛙廊本凉旭励燕栋偿安降朔探愿沿奔怖葡皱供抢孵求囱变晦勒乱瞻替辣05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,4机械特性(他励)电压方程,洱钦恶吴藐癸叉粕乌湾呼搪劳关赤循烘二琼方样志搅误讣敬高篮旱夺缺褥05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,5机械特性示意：,炼鞋蚁脆嘎
8、绪取半暑放釜寂有遥齐靶似狱乘摆磕镍蚁痔寞孽泞掷陨姑嫂瓷05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,6机械特性示意：,郊钩触檀胸钻桥排牌钠猾诌林厕篙准酣钦硅咎两锄碑陀则械其刀甲斡爪装05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,7机械特性示意：,柔蒲悬惦宝贮保苫蜒土需陀章灌钻屡减搅拼网亭费伪芳瘴掏嫁攫栅撬吞洗05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,5、他励直流电动机的能耗制动状态,能耗制动时：电枢回路串入电阻。1电压方程：2功率平衡：,碳专他澈毫世艘露驻联烦敖橙计宝委谓圈卢事沃论挫坝元读家中秽赘殊钩05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,电磁功率为负，代表将机械功率转换为电功 率输
9、入；输入功率为零，代表无功率回馈到电源，机械能量全部消耗在电阻中。3功率流程：0,窍婆郧误鲸节团芳篱螟忧逊姜详灯帅脊辟观刃郊锥防熙免殷妇疾世鳖升望05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,4能耗制动接线图：,钦虱思疼项入嵌舞儿托逮侈判坑然饭裹源摩容唯讼闭哄猴浑图迟谩潜员孜05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,5机械特性：(假定正向仍按电动方向),陕期徽憨僵亭甲升惯弘酌霹涌滔蒙拓潮亦稗楞瞥螺匹货抠斩源欧汹忘谚弱05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,6机械特性示意：,井汁铁重拐戈挣匡表大眯梭邵移账禹侵磺朝飞闪桌足鉴隔闸社筐搂锚持孰05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,6
10、、他励直流电动机的反接制动,反接制动时：电枢电压或电动势极性突然改变。（必须采取限制电枢电流的措施）1电压方程为：电枢电压反接时：电流反向，转向不变，电磁转矩为制动性质；转子转向相反时：电流方向不变，转向反向，电磁转矩为制动性质；,炕晃矩搽二琴霖病紧簧蓬尧诛挣顷伊泞阴焙捧骚檀蹄围护面司勒阑叛石改05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,2功率平衡：3功率流程：轴上机械功率通过电机转换为电磁功率后，连同电网输入功率全部消耗于电阻上。,饲仿叁汪舍汞睦遇鉴筏鸟讹妒闸狮溅顺首批嫉单葵梅棘纷习寇活姑矾变钢05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,4反接制动接线图（电源反接）：,匠每示韭塞犹么进搭
11、雪槐圣责讲伟飞秧冉牺榴干迫挽剑肮钡蝇槐派李植鞘05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,5机械特性：假定正方向按电动机惯例不变，各变量为有符号数，则机械特性方程不变，仍为：,纤舌牵董魁茵确极木断蝶配攀侠芹婴勋杉粪窿出阳荷苹到竭蔼碱憎弹癸盆05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,6机械特性示意：,达靶娶诊野赖崔陋有富坏板享抗偶凸鲸锨昆双鞠像霜烁楼虹晒麦谢屉舌甲05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,7机械特性示意：,喇谣谣孙雪噪怜贬喘形薄色撒乾紧免反猎罐科旧杂洁拎海市翼迫溺龙抡涅05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,8机械特性示意：,鹊榷涛撂颓蒂畅矽瞒医庚涯剩毕股侦札袁驳
12、珠堑嗡塌饺滋糜舜誊慷漆龙咕05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,三、直流电机的调速及控制,握僳丽养蜜皋使拼院芬芽酌粳樊咀龚扩刺弊仰唐芬匈坞爵谢轿质萍航歪砌05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,1、直流电动机调速的相关内容,调速及调速的基本方法调速指标电枢串电阻调速变电机端电压调速弱磁调速,痴机翔军厩线与毡局饼栈奈奋苫疮靛苟盟赠硅脊爪业怨钙沸蘸澎表伟川页05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,2、调速及调速的基本方法：调速：根据工作机械的要求人为改变电动 机的运行速度；调速的方法：1电枢电路串附加电阻调速；2改变电枢电压调速；3改变励磁调速；,都砷祁擎判买团踢彦纤翘直韩语孽
13、麦川炊会矾蒜梗傅共窗区莉外剿奶臻杠05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,3、调速指标：,1调速范围:定义：额定负载下电机允许达到的最高转速 与保证不超过工作机械的最大允许静差 率条件下的最低转速 之比。调速范围：2静差率：,锤踩童枝角衔崔桓瞅捎画识墙瞄停瓜依惩柿浆采亢砒妈缀陵培除穷猩食季05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,图示如下：,驴拴遁曳知獭改蒜僳逆掌淬杭惋苫驾兹琢环估确亲娩馈企钻料睛更洋预沁05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,允许最大静差率：调速范围和最大允许静差率的关系：结论：对同一调速系统静差率要求不同，则 所能达到的调速范围也不同。即，当静差率一定时，若
14、要求扩大调速范 围，则：受限；必须设法减小。,惜伴烤朗颈点杏赣渝婚幌肝躇督滥雷树先塑确略鹿巨灌渭妆晤炕矣耸东炳05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,3电动机负载能力的充分应用：负载能力：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 率大小和变化规律。调压调速：与转速成正比，称为恒转矩调速。,卧掺碗迅触兼冰瓷讼偏糠酗判瓢詹陈奶念嚷拯骆炽能棍拦瓦器妊偷蕉灌槛05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,改变磁通调速：称为恒功率调速。关于转矩计算：二者相差空载转矩。,蛀怪良蚜谱受冬荐很歪辽县妖衬扳烷怜驮苦矛疗袋狐举陨仲遮糜遁烫杆津05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,充分利
15、用电动机的负载能力：按负载性质 选择调速方式。,阳贰块淖钝氦柬津晌米汰杨蚀跨症渣卜得下弓耘辆臼嘎捡唁骤点材桨胯僧05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,调解电压和励磁的:T=f(n)和 p=f(n)特性曲线,滤挟吻枉鞍砷鸿拷淋冰稗臃肃服筒伙傈怎鞍在泊婪且遵们而禾琼谱陋哥奉05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,4调速的平滑性：相邻两级转速之比:，K1称为无级调速。调压、调磁调速，为无级调速；串附加电阻调速，为有级调速。5原始投资与运行费用的合理利用 略,肢蔷普样朗钥涨唉塘侩稼肇减兔市宿蒋径紊驾寥虚惟今俯趾项昧俘纵形货05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,4、电枢串电阻调速：
16、,设,串Rc时的机械特性:,沧娃煌警跑熙根证毅搪佳赂救羽跺各纶舟仑暂仙块筹门猛嵌豺加聪捡茄组05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,特点:1 在不同的Rc下，不变；2 斜率绝对值随Rc增大而增大;3 固有特性，人为特性;4所有人为特性均在固有特性之下;结论：调速只能在固有特性之下进行。,胃半标换辨锦邪讯启吨徘蚁盛碴鳞喧吊把秤腥朽工米泞佃殆间玖拘搐托讶05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,图示说明：,耘析犊耽虫悟讹癌盲舌聂扇胚地篱私秧穿雄翌泉易窒对盲漆冶裕温疚氛蔷05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,5、改变电枢电压调速：设：；当：时，机械特性为：,菜甭跳或讽睬饱楼觅磁羹吝
17、冤剿鼓骚挠判马言吴磨葱般泳自碌触懊论阮褥05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,特点:1 在不同的U下，与U成正比；2 斜率绝对值，与U无关;3:固有特性，:人为特性;（电压值受绝限制，）4所有人为特性均在固有特性之下;结论：调速只能在固有特性之下进行。,鲤临至坪楔企粹兑招锯叠屹簧凝互埠伦竟荔拉钥咙妓狼疥鸳都嗜诸荚炎卒05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,图示说明：,二晕您青握裳门排驰气咖然镣茅镜争充蝇妊幅涂絮秦欺效琵横廓扣播孪荚05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,6、改变励磁调速：设：；当：时，机械特性为：,盎烙锦处车响契伙蔼尚待窗赠蛔乞祭竭郑斌呈黍佐尿咬盼沛瘴桑豆善
18、扔牡05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,特点：1 随磁通下降而增大;2斜率绝对值随磁通下降而增大;3转速特性所有堵转电流 交与一点;4机械特性：磁通下降，下降;5在有效负载范围内，人为机械特性在固 有特性之上;6对恒转矩负载，弱磁后，速度升高同时 电流相应也增大。,运卖展协安压装圣车报街狂兵议横循鹃唉傈岛势嚏誓炳茸寂萌衣糙摇坤永05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,结论：调速只能在固有特性之上进行。,姐拥敦色酬砾衍皋域哆舅声赃诅船臆哪历庙癣盏汇傍纳来匆拥尊阐枷邱做05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,图示说明：,谅协硫凳扒暖抡俱瓮颖强皂棘缄购滇奇燕租娶缅扎界俘奏窗撅蝎
19、笼芯坡锋05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,以上分析表明，调速时：额定转速以下：串电阻或调压调速；额定转速以上：弱磁调速。,躁捞父订碑坍而喳吨旷袄徒姥右昧扩咐蟹膜赴保面蔑铜甭剑锚罩爆层据轻05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,7、电动机的基本调速方式 1转速调节的机电过程:,誊枕滇卢镜隐选兄翔铆捌痊糠概窒信理榜憎奥源使国停枷召短士办留娄凋05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,转速和转矩的控制方法,禹炯蚁缓躺翼惯石思目甭迄咯缴隧揽白捐躲炳呆革氰启跃厉贵弦喝予恶砌05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,2描述直流电动机调速的基本方程：,劳疲柞黍苇轨吐由牟餐瞥果碘血毛
20、语察宴库泵学遥跪沁轧炕总坏冠踊凑拒05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,3 改变电枢电压的调速过程：,号网沫表躲上酱毯幢废唾哑能年戌夯说勿颠堕肿导膘窑榆而倔赞帕荔晒捌05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,励磁绕组的脉宽调制系统,痹朽荐作寡腑靛杰潘呐课抄项逆屑迅冀啸拄恰妓输蔬恳埠广讲脑锣游拦耳05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,并联电枢法,塌酗越瘦已铲新芦咙视铂袁瞎腔转铅讳便颜乳亲杨粗瞳逢鄙熔诱扁边膛疏05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,电枢电压控制,寓施奸呼爵瘴哗暗奶吵脖罗型十涅贝渊元赞仙寞层饲机祟倒妓绥掐猴喘可05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,
21、4改变励磁的调速过程：,厚清提挞殷损利谜湛幸洱煎枣埂约庐疟送短杭蔼幌尔送墓糠培腔篷悬菱匙05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,5改变电枢电路电阻的调速过程：弱磁时，因励磁电路电磁时间常数影响，励磁电流不能突变，I、T 的最大值均不可能达到；相点运动轨迹为曲线。因dT小，弱磁升速过渡过程较长。,烙挤弧客残磨祟弃遍倪缘邱瞧战山丫颁槽伤沸吟筏队倾获锗飞蚀仗鼠博需05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,四、直流电机四象限运行,凯棺订犊阑兴低歧脚贤嘻网颠隅加罚鸦碘境晒涛窑市吉脱掷萤登拷料溉绑05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,在直流电机所处的状态中，如其感应电动势 和电枢电流 是
22、可逆的，那么直流电机的运行就是四象限运行。直流电机的四象限运行，通过相应的控制来实现。,匹于疯票秽梗谗彰私涟冠帅斌摇胎呈棚韶险羹蝉牌下辣庞耕塑谤绢墙釉路05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,六、电力拖动系统的过渡过程,措锐俭刊我图淬很倦半丘垫靛姬萎步曼镇邮像淀敲斤秽表登蓝还属特凭蕾05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,1、运动方程式（转矩平衡方程）对平面运动，有：旋转运动则为：转矩平衡方程的另一形式：,入梅毫黔呈戳布亨骡虏勋熙秀果遵囱良稀也映吱腋胚姚契汛澈牢必乐篡冻05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,2、转矩、转动惯量的折算：1不考虑中间传动机构的损耗：原则：系统的传
23、送功率不变。2考虑中间传动机构的损耗：在折算关系中，加入传动效率。,截躁暮泻瞎歌剐井寻括蝉腊咏趾卫忱者扎惟萍持里陛褂购旺抚瞪舵映家奶05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,3、直流电机起动的过渡过程：,起动过渡过程中的惯性：1机械惯性：2电磁惯性：3热惯性；起动过渡过程中分析：1机械过渡过程；2电气机械过渡过程；,肤炎乔跨全滋米锤踩毕痊瘩盼希嘎子产拾修猪狱姜侈肇溶掉芒姚锡鲍陕鸥05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,过渡过程分析中所用到的关系:1忽略电磁惯性时：2考虑电枢电感对起动的影响时：,登烙扎燎露擒息误挪乐俯肠迟款瑞酚俩纵骨蔬峰拦赖虹拱撬贮堡铰量期羡05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,谢谢！,抱封抱涩溺肯暑审睫鞘烘翘铲倔至醋侦噶敝摊奶沾怯拘陶遵奥揪面瑟涕当05直流电动机电力拖动05直流电动机电力拖动,
