第四章 直流电动机的电力拖动学习要点：1、掌握他励直流电动机的主要起动方法；3、掌握他励直流电动机的主要调速方法；2、掌握他励直流电动机的主要制动方法；4.1 他励直流电动机的起动1.起动起动时,n= 0 Ea=0，若加入额定电压，则合闸瞬间的起动电流很大(1020)IN起动：电机接上电源从静止状态转动起来到达稳态运行， 这就是电动机的起动过程。起动要求：1、起动转矩要足够大2、起动电流不要太大注意：2.直流电动机的起动方法降压起动 适用于电动机的直流电源是可 调的，投资较大，但起动过程中能 量损耗较少。电枢串电阻起动起动过程中有能量损耗，现在 很少用。直流电动机电枢串电阻起动UNUfIf+R运行制动K4.2 他励直流电动机的制动1. 能耗制动在制动时，将闸刀合向下方， 这时电机实际处于发电机运行 状态，将转动部分的动能转换 成电能消耗在电阻和电枢回路 的电阻上，所以称为能耗制动 。2）机械特性分析1) 原理UUfIf+Rf运行制动1)电压反接制动过程分析：将正在正向运行的他励直流电动机电枢回路的电 压突然反接，电枢电流也将反向，主磁通不变， 则电磁转矩反向，产生制动转矩。机械特性分析：反接前：反接后：限流电阻：2. 反接制动电压反接制动时:电枢回路的电阻为：电动机的机械特性方程式为： 其对应的曲线为过 点，斜率为 的直线，如图设备简单，操作方便，制动转矩平均值较大，制动强 烈，但能量损耗大，适用于要求快速停车的拖动系统 ，对于要求快速并立即反转的系统更为理想。适用场合：2)转速反向（倒拉反转）反接制动他励直流电动机拖动位能性恒转矩负载工作点ABCD这种运行方式通常用在起重 设备低速下放物体的场合。电动机的机械特性方程式为： 3.回馈制动：1)正向回馈制动：2）反向回馈制动：他励直流电动机拖动负载运行，电机将系统 具有的动能反馈回电网，且电机仍为正向转 动，称之为正向回馈制动。如图反向回馈制动正向回馈制动他励直流电动机拖动位能性恒转矩负载运行 ，采用电压反接制动，电机将系统具有的动 能反馈回电网，电机为反向转动，称之为反 向回馈制动。如图使用场合：用于高速匀速下放重物和降压、调磁调 速过程中自动加快减速过程。特点：能量损耗最少4.3 他励直流电动机的调速一. 电机调速基本概念调速范围 额定转速在额定电压，额定负载条件下 （电机铭牌上所给出的数据）静差率调速平滑性调速经济性调速类型恒转矩调速：恒功率调速：调速电动机的容许输出结论 ： 额额定转速以上为恒功率调速；额额定转速 以下为恒转矩调速。容许输出：电动机在得到充分利用的条件下 ，在调速过程中轴上输出的转矩和功率。二、他励直流电动机的调速方法n电枢回路串电阻调速n改变电枢电压调速n改变气隙磁通调速依据：1. 电枢回路串电阻调速电枢回路串联电阻越大 ，机械特性的斜率越大 ，因此在负载转矩恒定 时，即为常数，增大电 阻，可以降低电动机的 转速。电枢串电阻调速特点n电流的变化：负载TL不变，平衡状态要求T 不变，Ia不变平衡时电枢电流由负载决 定。n优点：设备简单、操作简单。 n缺点：特性变软，只能降速，不易连续调速 ，有损耗。2.降低电枢电压调速n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。 n电流的变化：负载TL不变，平衡状态要求T不变，Ia不变 平衡时电枢电流由负载决定。n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）3. 弱磁调速特点：1）由于励磁回路的电流很小 ，只有额定电流的（13）% ，能量损失很小；2）可无级(平滑)调速；3）转速只能由额定磁通时对 应的速度向高调，而电动机 最高转速要受到电机本身的 机械强度及换向的限制。直流电动机上述三种调速方法中，改变 电枢电压和电枢回路串电阻调速属于恒 转矩调速，而弱磁调速属于恒功率调速 。4.4 串励电动机的电力拖动4.4.1 串励直流电动机的机械特性磁路未饱和时，磁通和电流成正比，即 =K Ia , 则M串励UIfIa+-Ea RT串励电动机的 固有机械特性(2) 串励不允许空载或轻载运行，以防转速过高。串励直流电动机固有机械特性的特点：(1) 这种特性属软机械特性。nT（3）起动转矩大，过载能力强 。人为机械特性：电枢串电阻的 人为机械特性nT 降压人为 机械特性nT 弱磁人为 机械特性nT4.4.2 串励直流电动机的电气制动 对于串励直流电动机，由于理想空载转速 为无穷大，所以它不可能有回馈制动运转状态 ，只能进行能耗制动和反接制动。1能耗制动串励直流电动机的能耗制动分为他励式和 自励式能耗制动两种。 （1）他励能耗制动（2）自励能耗制动 2反接制动串励直流电动机的反接制动也有电枢电压 反接和倒拉反接制动两种，制动的原理、物理 过程和他励直流电动机相同，反接制动时，电 枢中也必须串入足够大的电阻以限制电流。应该说明的是在进行反接制动时，电流 与 磁通 只能有一个改变方向，通常是改变电枢 电流的方向，即改变电枢电压的极性，而励磁 电流的方向维持不变。小 结