直流电机启动与调速制动
3.热惯性 ——它使电动机的温度不能突变。
电力拖动的过渡过程一般分为两种:
1)机械过渡过程—— 它只考虑机械惯性,忽略影响较小 的电磁惯性。
2)电气一机械过渡过程 —— 它同时考虑机械与电磁两种 惯性。
第四节 他励直流电动机的调速
采用一定的方法来改变生产机械的工作速度,以满足生 产的需要,这种方法通常称为调速。
R1 Ra
R2 R1 Ra 2
Rm1
Rm 2
Ra
m1
Rm Rm1 Ra m
I1 Rm Rm1 R2 R1
I 2 Rm1 Rm2
R1 Ra
m Rm
Ra
lg Rm m Ra
lg
[例9-2]
R1 R1 Ra ( 1)Ra
RΩ2 R2 R1 ( 2 )Ra RΩ1
在电力拖动系统中,一些电气参数(如电压、电阻等) 与负载转矩的突然变化,会引起过渡过程,但由于惯性, 这些变化却不能导致电动机的转速、电流、转矩及磁通等 参量的突变,而必须是个连续变化的过程 。
电力拖动系统中一般存在以下三种惯性:
1.机械惯性 ——反映在系统的飞轮惯量上,它使转速不 能突变。
2.电磁惯性 ——反映在电枢回路电感及励磁回路电感上, 它们分别使电枢电流和励磁电流不能突变,从而使磁通不 能突变。
2.静差率(或称相对稳定性)
nN 100 % n0 nN 100 %
n0
n0
电动机的机械特性愈硬,则静差 率愈小,相对稳定性就愈高。
调速范围D与低速静差率%间的关系
不同机械特性 下的静差率
D nmax nmax
nm a x
nm in
n0 ΔnN
n0
(1
ΔnN n0
)
允许的转速降
ΔnN
弱磁调速的优点是, 在功率较小的励磁电 路中进行调节,控制 方便,能量损耗小, 调速的平滑性较高。 由于调速范围不大, 常和额定转速以下的 降压调速配合应用, 以扩大调整范围。
各分段电阻如下 :
R1 R1 Ra 0.627 0.377 0.250 R2 R2 R1 1.043 0.627 0.416 R3 R3 R2 1.736 1.043 0.693 R4 R4 R3 2.889 1.736 1.153
三、他励直流电动机起动的过渡过程
P1
n0
n0
(二)降低电源电压
降低电源电压的调速系统的机械特性 方程式为
n
U0
Ce
R0 Ra
CeCT 2
T
晶闸管整流器供电 的直流调速系统
降低电源电压调 速时的机械特性
三、弱磁调速
小容量系统
弱磁调速电路示意图
较大容量系统
弱磁调速时,机械特性方程式是 :
n
U
Ce
Ra
CeCT 2
T
减弱磁通的人 为机械特性
n
n0
R
CeCT
2
T
R1 Ra RΩ1 nhc nhe nec
R2
Ra
nhe
nhe
Δn
n0
n
T
CeCT 2
R
R1
Ra
nec nhe
R2
Ra
nca nhe
(二)解析法
在b点
I2
U
Eb R2
在c点
I1
U
Ec R1
两级起动时
I1 R2 R1 I 2 R1 Ra
推广到m级起动的一般情况
I1 / I2 称为起动电流比
如果额定负载下低速机械特性的转速 nmin 100 r/m,in 而相应的理想空 载转速 nN 200 r/min 。
(1)试求出电动机在额定负载下运行的调速范围D和静差率 ;
(2)如果生产工艺要求静差率 ≤20%,则此时额定负载下能达到
的调速范围是多少?还能否满足原有的要求?
解 (1)
D nmax 9 nmin 100
低速静差率
200 100 100% 50%
200
(2) D 900 0.2 2.25 不能满足原有调速范围的要求 100 (1 0.2)
二、降低电枢端电压调速
电枢串联 电阻调速
(一)电枢串联电阻
分析电枢串接电阻调速的经济性:
P1
UI a
Ea Ia
I
2 a
R
效率 P1 P 1 n0 n n
nm a x D(1
)
nm a x
ΔnN (1 )
nm a x ΔnN (1 )
3.平滑性 在一定的调速范围内,调速的级数愈多则认为调速愈平滑。
ni vi
ni1 vi1
值愈接近于1,则平滑性愈好。时称为无级调速,即转速连续可
调,级数接近无穷多,此时调速的平滑性最好。
4.调速时的容许输出(或调速时的功率与转矩) 容许输出是指电动机在得到充分利用的情况下,在调速过程中轴上 所能输出的功率和转矩。
第二节 他励直流电动机的起动 一、他励直流电动机的起动方法
Ia
U
Ea Ra
如直接加额定电压起动,Ia 可能突增到额定电流的十多倍
电路图
特性图
二、他励直流电动机起动电阻的计算
(一)图解解析法
1.绘制固有机械特性
2.选取起动过程中的最大电流 I1与电阻切除时的切换电 流 I2 (或T1 与T2)
3.画出分级起动特性图
一、调速指标
调速方法最主要的有两大指标:即技术指标与经济指标
(一)调速的技术指标
1. 调速范围
D nmax vmax nm in vm in
不同生产机械要求的调速范围是不同的,例如车床D=20~120,龙门刨床D= 10~40,机床的进给机构D=5~200,轧钢机D=3~120,造纸机D=3~20等
RΩm1
Rm1
Rm2
RΩm2
m2
RΩ1
RΩm
Rm
Rm1
RΩm1
R m1 Ω1
一台他励直流电动机的铭牌数据为:
PN 29kW U N 440 V I N 76A nN 1000 r/min
Ra 0.377 试用解析法计算四级起动时的起动电阻值。
解 已知起动级数m=4 选择 I1 2IN 2 76A 152 A
(二)调速的经济指标
调速的经济指标决定于调速系统的设备投资及运行费用,而运行费 用又决定于调速过程的损耗,它可用设备的效率来说明。
P2
P2 ΔP
[例9-5 ]一直流调速系统采用改变电源电压调速,已知电动机的额定
转速 nN 900 r/m,in高速机械特性的理想空载转速
n0 1000 r/min
Rm
R4
Ua I1
440 152
Ω 2.895 Ω
4
R4
4
2.895
1.664
Ra 0.377
则各级起动总电阻如下:
R1 Ra 1.664 0.377 0.627 R2 R1 1.664 0.627 1.043 R3 R2 1.664 1.043 1.736 R4 R3 1.664 1.736 2.889