直流电动机的启动调速和制动ppt课件

1第三章 直流电动机的启动、调速和制动直流电动机的启动直流电动机的调速直流电动机的制动1第三章 直流电动机的启动、调速和制动直流电动机的启动直流电2直流电动机的启动直流电动机的启动对直流电动机启动性能的基本要求必须产生足够大的启动转矩（,电动机方能迅速启动)启动电流 不能太大；启动时间 要短（实际启动时间只有几秒至几十秒）；启动设备要简单、可靠，便于操作。启动瞬间，此时流过电动机中的电流称为启动电流 ，对应的电磁转矩称为启动转矩 。为使电动机的启动性能达到最佳状态，要求：2直流电动机的启动对直流电动机启动性能的基本要求必须产生足3启动方法 全压启动全压启动就是直流电动机的电枢直接加以额定电压（）的启动方式。并励电动机全压启动启动时合上 ,即首先接通 ，将 调至零，使 等于最大，然后再将 闭合，此时瞬间，由于机械惯性的原因，电动机转速 ,，这时流过电枢的启动电流 ，即为堵转电流 。由于电枢电阻 很小，的数值可达(1050)。3启动方法 全压启动全压启动就是直流电动机的电枢直接加以额4全压启动过大的启动电流将造成：电网波动过大，影响接在同一电网的其他用电设备正常 工作。使电动机换向恶化，在换向器与电刷之间产生强烈的火花或环火，同时电流过大还造成电枢绕组易烧毁。启动转矩 （）过大，使生产机械和传动机构受到强烈的冲击而损坏。结论：除了极小容量的直流电机（如家用电器，采用某些直流电机）外，不允许全压启动。一般规定启动电流 不得超过额定电流 的1.52.5倍。4全压启动过大的启动电流将造成：电网波动过大，影响接在同5降压启动启动瞬时，将加在电动机电枢两端的电压降低，以限制启动电流 ,从而获得足够大的启动转矩（）。原理：随着 的升高，电动势 逐渐增大，下降，下降，为保证 足够大，启动过程中，电压必须随 的上升而逐渐增大，直到 ，电动机进入稳定运行状态，启动结束。目前多采用晶闸管整流装置自动实现电压的控制。如何控制电压？5降压启动启动瞬时，将加在电动机电枢两端的电压降低，以限制6电枢回路串电阻启动原理：当励磁电流 常数时，外加电压 （恒定），在电枢回路中串入一适当电阻 以限制启动电流，使得启动过程中，由 产生 ，从而 ，电机加速作用逐渐减慢，延长了启动时间。为了使启动时保持恒加速，这就要求在启动过程中，启动电流 和启动转矩 保持不变，为此，随着 ，启动电阻 应均匀减少。但在实际中，难以实现启动电阻 均匀减少，常将启动电阻 分成24段逐渐切除。启动机械特性6电枢回路串电阻启动原理：当励磁电流 7电枢回路串电阻启动aAcegbdfhO分级启动机械特性转速 从a b c d e f g h，既保证了电机有较大的启动转矩，又限制了启动电流，从而保证了良好的启动性能。7电枢回路串电阻启动aAcegbdfhO分级启动机械特性转8直流电动机的调速直流电动机的调速机械特性方程机械特性方程 电动机调速，是指在负载转矩 不变的情况下，根据机械特性方程，人为地改变 ，中任意一参数值，从而改变电动机的转速。调速指标调速指标调速范围D：当 时，。若要增大调速范围，只有设法提高 或减小 。调速的相对稳定性（静差率 ）：指电动机在某一机械特性上运行时，从理想空载 增至额定负载 所产生的转速降 与理想空载转速 之比，即：平滑系数 ：。在调速范围内，调速的级越多级差就越小，就越接近1，平滑性就越好，就是无极调速调速的经济性：是指经济效果的综合评价。8直流电动机的调速机械特性方程 电动机调速，是9dc并（他）励直流电动机电枢串电阻调速并（他）励直流电动机电枢串电阻调速电枢串电阻调速接线图电枢回路串电阻调速电枢回路串电阻调速机械特性1123ab结论：负载（）不变时，调速前后（稳定时）电动机的电磁转矩不变，电枢电流也保持不变。电枢串电阻调速，转速只能从额定转速往下调，所以 其调速范围 ，一般 。9dc并（他）励直流电动机电枢串电阻调速电枢串电阻调速接线图10 设备简单，操作方便；串入电阻值越大，机械特性越软，稳定性越差；空载或轻载时几乎没有什么调速作用；低速时串入电阻 值越大，损耗越大，不经济；串入电阻 中流过的电流 大，只能分段有级变化，调速平滑性差。电枢回路串电阻调速的特点：电枢回路串电阻调速电枢回路串电阻调速机械特性1123acdb10 设备简单，操作方便；串入电阻值越大，机械特性越软11c（2）当电源电压从 突然降至 ，特性曲线平行下移，因机械原因 瞬时保持不变，不变，工作点从a过渡到b，此时（1）调速前 ，。电动机工作于固有机械特性曲线1的a点，转速 ，电机稳定运行。他励直流电动机降压调速机械特性123ab降低电源电压调速降低电源电压调速电动机转速（3）随着 ，直至 ，电动机以较低转速 稳定运行于人为特性曲线2的c点。说明：受到电动机绝缘限制，调压只能从额定转速向下调速，即11c（2）当电源电压从 突然降至 ，特性曲线平行下12 平滑性好，可实现无极调速；转速降 不变，变小，特性硬度大，稳定性好；改变电压电压调速属于恒转矩调速；损耗小，经济性好；需专用的可变电源，价格较贵，目前多采用输出电压连续可调的晶闸管整流电路。降压调速的特点：c他励直流电动机降压调速机械特性123ab12 平滑性好，可实现无极调速；转速降 不变，13改变磁通调速改变磁通调速并励电动机不同磁通的人为机械特性112abc 调速平滑，可实现无极调速；弱磁调速是在励磁回路中调节，功率损耗小，控制方便；一般从额定转速往上调速 ，而上限又受机械强度限制，因而调速范围不大，一般 ；弱磁调速的特点：13改变磁通调速并励电动机不同磁通的人为机械特性112abc14直流并（他）励电动机的制动直流并（他）励电动机的制动电动状态制动状态能量转换电能转换成机械能动能转换成电能电磁转矩的方向与转速方向同与转速反向相反T的作用拖动作用制动作用机械特性所在象限一、三象限二、四象限制动与电动的区别 在许多生产机械中，为提高生产率和产品质量，保证设备和人身安全，常需要电动机迅速准确地停转或迅速反转，或从高速降为低速。若断开电源，电动机就会慢下来，最后停车，但停车时间较长。如电车的迅速刹车，起重机吊起重物的平稳下放等，都需要电机能进入制动状态才能完成。14直流并（他）励电动机的制动电动状态制动状态能量转换电能转15能耗制动能耗制动abc123能耗制动机械特性制动时，将拖动系统中贮存的动能转换成电能，消耗在电枢回路的电阻上，直到电动机停转为止，故称做能耗制动。机械特性方程为：若拖动的是位能性负载，在O点虽T为零，但在负载转矩 的作用下，电动机开始反转并沿机械Oc加速至c点而进入稳定能耗制动。15能耗制动abc123能耗制动机械特性制动时，将拖动系统中16反接制动反接制动电源反接制动ab12电源反接制动机械特性e 保持 大小、方向不变，将电源电压 反极性接到电枢两端，同时电枢应串接于一制动电阻 上。当制动结束时，应立即切断电源，否则电动机将反向启动。16反接制动电源反接制动ab12电源反接制动机械特性e 17a13倒拉反接制动机械特性edf倒拉反接制动 电动机拖动的必须是位能性负载，其接线与电动状态相同，只是电枢回路串入一足够大的电阻 。倒拉反接制动，电动机一方面从电网吸收电功率,另一方面它又同时吸收拖动系统的位能转换成电能,全部消耗在电枢回路电阻 和 上,所以这种方法最不经济.17a13倒拉反接制动机械特性edf倒拉反接制动 电动18回馈制动回馈制动ac1回馈制动机械特性 当直流电动机轴上受到外加转矩的作用，将使电动机加速超过理想空载转速，此时电枢电动势大于电源电压，电动机变为发电机运行，电枢电流将变为负值，电磁转矩也将随之改变方向，与转速方向相反，称为制动转矩。电流的反向使外力输入的机械能中的一部分变为电能回馈给电网，故称回馈制动。18回馈制动ac1回馈制动机械特性 当直流电动机轴上受1919