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第十三學(xué)習(xí)單元直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速及制動(dòng),一、直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng),對(duì)直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能的基本要求為使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能達(dá)到最佳狀態(tài)，要求：（1）必須產(chǎn)生足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，（電動(dòng)機(jī)方能迅速啟動(dòng)）（2）啟動(dòng)電流不能太大。（3）啟動(dòng)時(shí)間要短（實(shí)際啟動(dòng)時(shí)間只有幾秒至幾十秒鐘）。（4）啟動(dòng)設(shè)備要簡(jiǎn)單，可靠，便于操作。其中，最主要的是啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的矛盾。,1.直接啟動(dòng)2.電樞回路串電阻起動(dòng)3.降電壓起動(dòng),直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)種類,不采取任何限流措施，直接加額定電壓的起動(dòng)稱直接起動(dòng)直接起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn):起動(dòng)轉(zhuǎn)矩很大，不需另加起動(dòng)設(shè)備，操作簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)：起動(dòng)電流很大，一般可達(dá)額定的10～20倍。n=0,Ea=CeΦn=0,Ia=(U-Ea)/Ra=U/Ra結(jié)論：1)換向情況惡化，產(chǎn)生嚴(yán)重的火花,損壞換向器2)過大轉(zhuǎn)矩將損壞拖動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3)因此在起動(dòng)時(shí)，除低壓、小容量外，直流電機(jī)一般不容許直接起動(dòng)。必須設(shè)法限制電樞電流。4）直流電機(jī)起動(dòng)和運(yùn)行中須保證勵(lì)磁始終正常。,1.直接起動(dòng),2.電樞回路串電阻起動(dòng),最初起動(dòng)電流：Ist=U/(Ra+Rst)最初起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：Tst=CTΦIst為了在限定的電流Ist下獲得較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst,應(yīng)該使磁通Φ盡可能大些，因此起動(dòng)時(shí)串聯(lián)在勵(lì)磁回路的電阻應(yīng)全部切除。有了一定的轉(zhuǎn)速n后，電勢(shì)Ea不再為0，電流Ist會(huì)逐步減小，轉(zhuǎn)矩Tst也會(huì)逐步減小。為了在起動(dòng)過程中始終保持足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，一般將起動(dòng)器設(shè)計(jì)為多級(jí)，隨著轉(zhuǎn)速n的增大，串在電樞回路的起動(dòng)電阻Rst逐級(jí)切除，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后全部切除。起動(dòng)電阻Rst一般設(shè)計(jì)為短時(shí)運(yùn)行方式，不容許長(zhǎng)時(shí)間通過較大的電流。,分級(jí)起動(dòng)時(shí)可將每一級(jí)的I1（或T1）與I2(或T2)取得大小一致，以使電動(dòng)機(jī)有比較均勻的加速度，這能改善電動(dòng)機(jī)的換向情況，緩和轉(zhuǎn)矩對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與工作機(jī)械的有害沖擊,3.降電壓起動(dòng),對(duì)于他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，可以采用專門設(shè)備降低電樞回路的電壓以減小起動(dòng)電流,適用于電動(dòng)機(jī)的直流電源是可調(diào)的,二、直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,調(diào)速指標(biāo)：評(píng)價(jià)調(diào)速性能的優(yōu)劣，常通過調(diào)速指標(biāo)來衡量。1）．調(diào)速范圍D2）．調(diào)速的相對(duì)穩(wěn)定性（靜差率?%）3）．調(diào)速的平滑性（平滑系數(shù)?）4）．調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性,1.電樞串電阻調(diào)速,調(diào)節(jié)電阻Rp增大時(shí)，電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的斜率增大，與負(fù)載機(jī)械特性的交點(diǎn)也會(huì)改變，達(dá)到調(diào)速目的。,優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)單。,缺點(diǎn)：只能降速，低轉(zhuǎn)速時(shí)變化率較大，電樞電流較大，不易連續(xù)調(diào)速，有損耗。,2.并（他）勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電樞串電阻調(diào)速,3.改變電樞電源電壓調(diào)速,因?yàn)?，提高電?dòng)機(jī)電樞端電壓受到繞組絕緣耐壓的限制所以，根據(jù)規(guī)定電樞電壓只容許比額定電壓提高30%，實(shí)際上改變Ua應(yīng)用在降壓的方向，即從額定轉(zhuǎn)速向下調(diào)速。降低電樞電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性平行下移。負(fù)載不變時(shí)，交點(diǎn)也下移，速度也隨之改變。,降低電源電壓調(diào)速的特點(diǎn)。①平滑性好，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。②轉(zhuǎn)速降?n不變，n0變小，特性硬度大，穩(wěn)定性好。③改變電源電壓調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。④損耗小，經(jīng)濟(jì)性好。⑤需專用的可變電源，價(jià)格較貴，目前多采用輸出電壓連續(xù)可調(diào)的晶閘管整流電路。,優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速后，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性不變、無級(jí)、平滑、損耗小。,缺點(diǎn)：只能下調(diào)，且專門設(shè)備，成本大。（可控硅調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)）,電樞由晶閘管整流供電的直流調(diào)速,晶閘管裝置調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)機(jī)組調(diào)速,改變電樞電源電壓調(diào)速,4.弱磁調(diào)速,因?yàn)?，一般電?dòng)機(jī)的額定磁通已設(shè)計(jì)得使鐵心接近飽和，所以，改變磁通一般應(yīng)用在弱磁的方向，稱為弱磁調(diào)速，一般可以使轉(zhuǎn)速?gòu)念~定值向上調(diào)節(jié),優(yōu)點(diǎn)：對(duì)功率較小的勵(lì)磁電路進(jìn)行調(diào)節(jié);控制方便;能量損耗小;調(diào)速的平滑性較高。常和額定轉(zhuǎn)速以下的降壓調(diào)速配合應(yīng)用，以擴(kuò)大調(diào)速范圍,缺點(diǎn)：只能上調(diào)。,三、直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng),1.能耗制動(dòng),1.1能耗制動(dòng)的原理,實(shí)現(xiàn)：U＝0，電樞回路串入電阻,電路特點(diǎn)U=0，制動(dòng)過程中，電動(dòng)機(jī)靠系統(tǒng)的動(dòng)能發(fā)電，轉(zhuǎn)化成發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)，把動(dòng)能變成電能，消耗在電樞回路的電阻上，因此稱為能耗制動(dòng),1.2能耗制動(dòng)的機(jī)械特性,制動(dòng)電阻Rz愈小，則機(jī)械特性愈平，T1絕對(duì)值愈大，制動(dòng)愈快,對(duì)于位能性負(fù)載，將實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，即能耗制動(dòng)運(yùn)行。,2.反接制動(dòng),2.1反接制動(dòng)的原理,實(shí)現(xiàn)：電樞電壓或電動(dòng)勢(shì)極性突然改變（勵(lì)磁反向）電樞電壓和電動(dòng)勢(shì)順極性串聯(lián)；反接時(shí)必須采取限制電樞電流的措施。,功率平衡：軸上機(jī)械功率通過電機(jī)轉(zhuǎn)換為電磁功率后，連同電網(wǎng)輸入功率全部消耗于電阻,2.2反接制動(dòng)的機(jī)械特性,反接制動(dòng)適合要求頻繁正、反轉(zhuǎn)的系統(tǒng)。,3.回饋制動(dòng)（再生制動(dòng)）,3.1回饋制動(dòng)的原理,3.2正向回饋制動(dòng),他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)通過降低電壓來減速時(shí)，若電壓下降幅度較大，會(huì)使得工作點(diǎn)經(jīng)過第II象限，如圖中的BC段，轉(zhuǎn)速為正而電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于制動(dòng)狀態(tài)。在這一過程中，由于電源電壓下降，使得Ea>U,電流方向改變，電能從電動(dòng)機(jī)回饋到電源。,在電力機(jī)車下坡時(shí)，由于重力作用使得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于原來的空載轉(zhuǎn)速，Ea增大，超過U以后，電流也會(huì)反向，進(jìn)入正向回饋制動(dòng)狀態(tài)。,3.3反向回饋制動(dòng),他勵(lì)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行。反接電源電壓并給電樞支路串入限流電阻。工作點(diǎn)將會(huì)穩(wěn)定在第iv象限。在D點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速，Ea>U，電流流向電源，屬于反向回饋制動(dòng)。反向回饋制動(dòng)常用于高速下放重物時(shí)限制電機(jī)轉(zhuǎn)速。為了限制高速下放速度，一般在回魁制動(dòng)時(shí)，將電樞回路串聯(lián)的電阻切除。,想想練練,直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式有哪幾種,直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有哪幾種？,