拖动直流电动机的起动调速课件.ppt

1、直流电动机的电力拖动直流电动机的电力拖动RIEUa rQERMIfIaUfU eaCRIUn 故：故：他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性:当当U、Ra、If 为常数时，为常数时，n=f（Te）。）。TaeCTICEn ，因：因：TnTCCRCU02Tee Tenn0TstTNnNn0T0 小，特性较硬；小，特性较硬；堵转状态：堵转状态：n=0，aNstRUI aNNTstNTstRUCICT 02TENEN0TCCRCUnN 实际空载转速：实际空载转速：大，特性较软。大，特性较软。一、固有机械特性一、固有机械特性:当当UN，N，Rc=0时，时，小，特性较硬。小，特性较硬。TCCR

2、CUn2TeaNeNN Ten二、人为机械特性：二、人为机械特性：1.电枢回路串电阻：电枢回路串电阻：R 0，大，特性较软。大，特性较软。Ran0Ra+RcTste02TeaNeNTnTCCRRCUnN 2.降低电压的人为机械特性：降低电压的人为机械特性：当当N，R=0时，降电源时，降电源电压。电压。TCCRCUn2TeaNeN TenUNn0U1n01U2n02TL 3.弱磁的人为机械特性：当弱磁的人为机械特性：当 UN，R=0时，减弱励磁磁通。时，减弱励磁磁通。TCCRCUn2TeaeN Ten1n01Nn02n02TL但励磁回路决不允许开路。但励磁回路决不允许开路。例：例：他励直流电动机

3、他励直流电动机PN22kW，UN 220V，IN 115A，nN1500rmin，Ra0.125，若保持若保持TL，求串，求串Rc 0.75，降压降压U=100V，=0.85N时的时的Ia 和和n。解：解：AIINa1151 min/4.871137.011575.0125.0220rCIRRUnNENcaN 137.01500125.0115220 NaNNNEnRIUC AIINa1152 ACICCICIICICTNTNNTTNNTaaTNNTe3.13585.011585.03 得，得，由由min/625137.0115125.0100rCIRUnNENa min/1744137.08

4、5.03.135125.0220rCIRUnEaaN 8.2 他励直流电动机的起动和反转他励直流电动机的起动和反转 起动过程：电动机从静止到稳定运行的过程。起动过程：电动机从静止到稳定运行的过程。要求：要求：Tst1.1 TL Ist（1.52.0）IN (Z2型直流电动机型直流电动机)一、一、直接起动直接起动 Ist=（1020）IN，对于一般的直流电动机绝不允许直接起动。，对于一般的直流电动机绝不允许直接起动。但对微型直流电动机，可直接起动。但对微型直流电动机，可直接起动。二、二、电枢回路串电阻起动电枢回路串电阻起动 Ist U(Rst+Ra)，I1（1.52）IN I2（1.11.2）I

5、N Rst2Rst1UEMIfIaUfKM1KM2TenRaRa+Rst1+Rst2n0Ts2TLRa+Rst1 Ts1ancnebcdef起动电阻计算：起动电阻计算：11212staststaRRRRRRR ，令：令：21II 又令：又令：11221122IRIRCIRUnCIRUnNENcNENb 得，得，又，又，aRRRR 112同理，同理，则，则，TenRaRa+Rst1+Rst2n0Ts2TLRa+Rst1 Ts1ancnebcdefaRRR212 11211 mststmststastammRRRRRRRRm 级起动，级起动，若若 aaaastRRRRRR111 1111221st

6、astRRRRRRR lglgammamRRmRR ，或，或例例8-2 他励直流电动机他励直流电动机PN20kW，UN 220V，IN 76A，nN1500rmin，Ra0.2，若采用四级起动，计算各级起动电阻。，若采用四级起动，计算各级起动电阻。解：解：NNIIII2.1221 ，初选初选 128.02.0164.111astRR 64.12.0447.1444 aRR 447.176222014IURN，满足要求。，满足要求。NNNIIIII2.122.164.1212 344.021.064.123ststRR 21.0128.064.112ststRR 564.0344.064.134

7、ststRR 例例8-3 对例对例8-2，要求，要求I1 1.5IN，计算起动级数和各级起动电阻。，计算起动级数和各级起动电阻。解：解：NNIIII1.15.121 ，初选初选327.12.093.188 mamRRm，取取 93.1765.12201IURNm36.11.15.121 NNIIII 34.736.1lg2.093.1lglglg amRRm，满足要求。，满足要求。NNNIIIII1.113.1327.15.112 065.02.01327.111astRR 2.0151.0327.145ststRR 114.0086.0327.123ststRR 352.0265.0327.

8、167ststRR 086.0065.0327.112ststRR 151.0114.0327.134ststRR 265.02.0327.156ststRR 467.0352.0327.178ststRR 结论：结论：选择的选择的I1，I2或或TS1，TS2范围越窄，分级起动的级数越多。范围越窄，分级起动的级数越多。三、降低电枢电压起动三、降低电枢电压起动Ist URa（1.52）IN 1.1TL Te（1.52）TNTenn0TLU2Ts2Ts1U1UNa四、他励直流电动机的反转四、他励直流电动机的反转eNTEcaNENTCCRRCUn2 电枢绕组反接：电枢绕组反接：TenRaRa+Rcn

9、0Ra+RcRa-n0 8.3 直流电动机的调速直流电动机的调速一、一、电枢回路串联电阻调速电枢回路串联电阻调速 Ten1n02TLabc0011012nnInCnICPPPPPPPaNEaNEee例例8-4 一台他励直流电动机一台他励直流电动机PN22kW，UN 220V，IN 115A，nN1500rmin，Ra0.125，拖动恒转矩负载拖动恒转矩负载。若转速调到。若转速调到1000rmin，求电枢回路需串入多大电阻，求电枢回路需串入多大电阻?解：解：137.01500125.0115220 NaNNNenRIUCTen1n02TLabc，恒定，恒定因，因，aTeLICTT ，6.0125

10、.01151000137.0220aNNeNcRInCUR二、二、降低电枢电源电压调速降低电枢电源电压调速Tenn0TL12abc例例8-5，例题，例题8-4中，中，拖动恒转矩负载拖动恒转矩负载。速度调到。速度调到1000rmin，采用，采用改变电枢电源电压调速时，电枢电源电压应调到多少伏？改变电枢电源电压调速时，电枢电源电压应调到多少伏？解：解：aTeLICTT 因，因，Tenn0TL12abcVIRnCUNaNE151115125.01000137.0 三、弱磁调速三、弱磁调速Ten1n01Nn0TL12abc 例例8-6 拖动恒转矩负载拖动恒转矩负载。弱磁磁通减少到。弱磁磁通减少到0.8

11、额定磁通值，转速额定磁通值，转速为多少？电机是否能长期运行在弱磁状态？为多少？电机是否能长期运行在弱磁状态？解：解：aNTNNTICIC 8.0 min/1843137.08.0125.075.1432208.0rCRIUnNEaaN AIINa75.14311525.125.1 8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动电气制动电气制动:电动机的电磁转矩电动机的电磁转矩 Te 与转速与转速 n 的方向相反，的方向相反，Te 起制动作起制动作用。用。制动的两个情况：制动的两个情况：(1)使系统迅速减速停车。即电动机从某一转速迅速减速到零的使系统迅速减速停车。即电动机从某一转速迅速减速到零

12、的过程；过程；(2)限制位能性负载的下降速度，即电动机处于某一稳定的制动限制位能性负载的下降速度，即电动机处于某一稳定的制动运行状态，此时电动机的电磁转矩运行状态，此时电动机的电磁转矩 Te 起到与负载转矩相平衡的作起到与负载转矩相平衡的作用。用。一、一、能耗制动能耗制动EMIaUTeTLnI 电动状态电动状态EMIaTeTLnII 能耗制动（过渡）过程能耗制动（过渡）过程RbTeEMIaTLnIV 能耗制动运行能耗制动运行RbTenbabaaRRERREUIU ,0制动的过渡过程：制动的过渡过程：OTenn0TL-TLabcnceTebaTCCRRn2 新机械特性：新机械特性：137.015

13、00125.01152201 NaNNNEnRIUC例例8-7 一台他励直流电动机一台他励直流电动机UN 220V，IN 115A，nN1500rmin，Ra0.125，Iamax 2IN，TL=0.9TN，拖反抗性负载停机，拖反抗性负载停机，需串多大电阻？拖位能性负载以需串多大电阻？拖位能性负载以-300rmin放重物，需串多大电放重物，需串多大电阻？阻？解：解：AIITTNaNa5.1031159.09.09.0 因，因，VIRUEEaaNab06.2075.103125.0220 OTenn0TL-TLabcnc 78.0125.0115206.207maxminaabbRIER AII

14、Na5.1039.02 VnCENEc1.41300137.0 272.0125.05.1031.41aacbRIER二、反接制动二、反接制动 1电压反向反接制动电压反向反接制动EMIaUTeTLnI 电动状态电动状态TenRbEMIaTeTLnII 反接制动状态反接制动状态UOTenn0TLabeTEbaETCCRRCUn2c 2倒拉反转制动倒拉反转制动 拖位能性负载，拖位能性负载，串接串接Rb很大，很大，Tst TL EMIaUTeTLnI 电动状态电动状态TenTeEMIaTLnIV 倒拉反转制动倒拉反转制动RbUOTenn0TLabcd abaIRREU eTEbaETCCRRCUn2

15、 例例8-7，例，例8-7 中，中，Iamax 2IN，TL=0.9TN，拖反抗性负载停机，拖反抗性负载停机，电压反接制动，需串多大电阻？拖位能性负载以电压反接制动，需串多大电阻？拖位能性负载以-1000rmin放放重物，电动势反接制动，需串多大电阻？重物，电动势反接制动，需串多大电阻？解：解：137.01500125.01152201 NaNNNEnRIUCAIINa5.1031159.09.0 VIRUEaaNb06.2075.103125.0220 故，故，制动时，转速不变，制动时，转速不变，735.1125.0115206.207220maxminaabNbRIEUR abaIRREU

16、 因，因，2 45.3125.05.1031000137.0220aacNENbRInCUR四、四、回馈制动：回馈制动：EU，Ia0 1正向回馈制动：正向回馈制动：U方向不变。方向不变。EMIaUTeTLnI 电动状态电动状态TenEMIaTeTLnII正向回馈制动正向回馈制动UOTenn0TLan01bdc0REUIaaEMIaUTeTLnI 电动状态电动状态TenRbEMIaTeTLnII 反接制动状态反接制动状态UTeEMIaTLnIV 反向回馈制动反向回馈制动RbUTeEMIaTLnIII 反向电动反向电动RbU2 反向回馈制动：改变反向回馈制动：改变U方向方向OTenn0TL-TLa

17、bncce段：反接制动段：反接制动cb d-n01 01000nnnTRRnCUIebaEa，且，且而，而，段：反向电动段：反向电动dc 段：反向回馈段：反向回馈ed 例例8-9，例，例8-7 中拖位能性负载，中拖位能性负载，TL=TN，反向回馈制动放重物，反向回馈制动放重物，需用多大转速？电压反向瞬时，需用多大转速？电压反向瞬时，Iamax 2IN，需串多大制动电阻，需串多大制动电阻和用多大转速？和用多大转速？解：解：NLeTTT 因，因，1 VIRUEaaNb625.205115125.02202 min/1700137.0125.0115220rCRIUnEaaN 726.1125.01

18、152625.205220maxminaabNbRIEUR min/9.3162137.0726.1125.0115220rCRRIUnEbaaN 8.5他励直流电机的四象限运行他励直流电机的四象限运行实验一实验一 直流并励电动机调速实验直流并励电动机调速实验 1、调速特性、调速特性（1）改变电枢电压调速）改变电枢电压调速保持保持UUN、If=IfN=常数，常数，T2常数，测取常数，测取nf（Ua）。）。（2）改变励磁电流调速）改变励磁电流调速保持保持UUN，T2常数，测取常数，测取nf（If）。）。（1）改变电枢端电压的调速）改变电枢端电压的调速l）直流电动机）直流电动机M运行后，将电阻运行

19、后，将电阻Rl调至零，调至零，I f2调至校正值，再调节负载电阻调至校正值，再调节负载电阻R2、电枢电压及磁场电阻、电枢电压及磁场电阻Rf1，使，使M的的UUN，I0.5IN，IfIfN记下此时记下此时MG的的IF值。值。2）保持此时的）保持此时的IF值（即值（即T2值）和值）和IfIfN不变，逐次增加不变，逐次增加Rl的阻值，降低电枢两的阻值，降低电枢两端的电压端的电压Ua，使，使Rl从零调至最大值，每次测取电动机的端电压从零调至最大值，每次测取电动机的端电压Ua，转速，转速n和电枢和电枢电流电流Ia。表表1-2 IfIfN=mA T2=NmNmUa（V）n（r/min）Ia（A）（2）改变

20、励磁电流的调速）改变励磁电流的调速l）直流电动机运行后，将）直流电动机运行后，将M的电枢串联电阻的电枢串联电阻R1和磁场调节电阻和磁场调节电阻Rf1调至零，将调至零，将MG的磁场调节电阻的磁场调节电阻If2调至校正值，再调节调至校正值，再调节M的电枢电源调压旋钮和的电枢电源调压旋钮和MG的负载，的负载，使电动机使电动机M的的UUN，I0.5IN 记下此时的记下此时的IF值。值。2）保持此时）保持此时MG的的IF值（值（T2值）和值）和M的的U=UN不变，逐次增加磁场电阻阻值：不变，逐次增加磁场电阻阻值：直至直至n1.3nN，每次测取电动机的，每次测取电动机的n、If和和Ia共取共取78组记录。

21、组记录。直流电动机型号和功用直流电动机型号和功用 Z2Z2系列直流电动机有全国统系列直流电动机有全国统一设计和企业标准改型两个系列，一设计和企业标准改型两个系列，可供恒转矩或转速范围不大于可供恒转矩或转速范围不大于2 2：1 1（调磁场变速）的直流电力拖动之（调磁场变速）的直流电力拖动之用。电动机的励磁方式为并励或他用。电动机的励磁方式为并励或他励（带有少量串励绕组）励（带有少量串励绕组）,他励电他励电压为压为110V110V或或220V220V。故此广泛应用在。故此广泛应用在对起动和调遣要求较高的生产机械，对起动和调遣要求较高的生产机械，如：冶金工业轧钢机，卷扬机，电如：冶金工业轧钢机，卷扬

22、机，电力机车，金属切削机床，造纸，印力机车，金属切削机床，造纸，印刷、纺织、印染、水泥，塑料挤出刷、纺织、印染、水泥，塑料挤出机械的传动源。机械的传动源。Z2型直流电动机技术数据表型直流电动机技术数据表额定转速额定转速3000转转/分的电动机分的电动机型型 号号额定额定功率功率额定额定电压电压额定额定电流电流额定转额定转速速削弱磁场削弱磁场时最大转时最大转速速最大励最大励磁功率磁功率效率效率飞轮力飞轮力矩矩重重量量kWVAr/minr/minW%kgm2kgZ2-110.81109.833000300052740.012300.82204.85300030005275Z2-121.111012

23、.9300030006277.50.01535 Z3系列为型系列，用以代替系列为型系列，用以代替Z2老系列，为一般工业用小型直老系列，为一般工业用小型直流电动机。与流电动机。与Z2系列相比，具有调速范围广，体积小，转动惯量小，系列相比，具有调速范围广，体积小，转动惯量小，质量轻等优点。安装尺寸与国际电工委员会（质量轻等优点。安装尺寸与国际电工委员会（IEC）推荐标准相同）推荐标准相同为卧式结构，机座带底脚。为卧式结构，机座带底脚。Z4系列直流电动机是统一设计的新系列，可取代系列直流电动机是统一设计的新系列，可取代Z2、Z3系列，系列，使用于转速范围大、过载能力使用于转速范围大、过载能力1.6倍

24、的电力拖动。恒功率弱磁向上倍的电力拖动。恒功率弱磁向上调速可达到调速可达到1.03.8 nN，恒转矩降低电枢电压向下调速最低可至，恒转矩降低电枢电压向下调速最低可至20r/min。Z4与与Z2、Z3系列相比，系列相比，具有更多的优点。它不仅可用具有更多的优点。它不仅可用直流电源供电，更适用与静止直流电源供电，更适用与静止整流电源供电，转动惯量小，整流电源供电，转动惯量小，有较好的动态性能，并能承受有较好的动态性能，并能承受较高的负载变化率。适用于需较高的负载变化率。适用于需要平滑调速、效率高、自动稳要平滑调速、效率高、自动稳速、反应灵敏的控制系统。速、反应灵敏的控制系统。额定电压为额定电压为1

25、60V的电动机，在单相桥式整流器供的电动机，在单相桥式整流器供电情况下，在电枢回路需要接入电抗器以抑制脉动电电情况下，在电枢回路需要接入电抗器以抑制脉动电流。额定电压为流。额定电压为440V的电动机不需要外接电抗器。的电动机不需要外接电抗器。Z4系列电动机一般不带有串励绕组，系列电动机一般不带有串励绕组，Z4-315355型两个型两个机组带有补偿机组。机组带有补偿机组。Z4-100280型不带补偿机。型不带补偿机。2、直流电机主要系列、直流电机主要系列 Z4系列：一般用途的小型直流电动机；系列：一般用途的小型直流电动机；ZT系列：广调速直流电动机；系列：广调速直流电动机；ZJ系列：精密机床用直

26、流电动机；系列：精密机床用直流电动机；Z4直流电动机技术数据表直流电动机技术数据表型号型号额定额定功率功率额定转速额定转速磁场磁场转速转速电枢电枢电流电流励磁励磁功率功率电枢回电枢回路电阻路电阻电枢回电枢回路电感路电感磁场磁场电感电感外接外接电感电感效效率率惯惯量量矩矩重重量量160v400V440Vkwr/minr/minA W(20）mHHMh%Kg.m2kgZ4-100-12.21490 300017.93151.1911.2221567.80.044721.59552630 200017.92.1721.4131558.542960400013.32.82261878.941310 40001280.121480300010.79.12861868.42.2860 30006.670.61.499020006.516.761631860.31.5 20005.163.2