直流电动机的运行与电力拖动(2).ppt
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第第3章章第第3章章直流电动机的运行与电力拖动直流电动机的运行与电力拖动直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性3.1直流电动机的起动直流电动机的起动3.2直流电动机的调速直流电动机的调速3.3下页直流电动机的制动直流电动机的制动3.4第第3章章本次课程内容和重点本次课程内容和重点内容内容:
他励他励直流直流电动机机调速方法、速方法、调速的性能指速的性能指标、调速速时允允许输出的出的转矩和功率、矩和功率、调速方式与速方式与负载类型型配合配合问题。
重点重点:
调速的性能指速的性能指标、调速方式与速方式与负载类型配合、型配合、调速的速的过程分析。
程分析。
下页上页返回第第3章章下页上页返回3.3直流电动机的调速直流电动机的调速n调速:
是指通过人为手段采用一定的方法人为手段采用一定的方法来改变电力拖动系统的转速以满足生产实际的需要。
n电力拖动系统通常采用两种调速方法采用两种调速方法不改变电动机的转速,通过改变电动机与生产机械之间传动机构(如齿轮、皮带轮等)的速比以改变转速,这种方法称为机械调速机械调速。
特点是:
调速为有级调速有级调速,同生活中如变速自行车原理基本相似。
通过改变电动机的有关电气参数调节电动机的转速,从而调节生产机械转速的方法,称为电气调速电气调速。
特点是简化机械传动与变速机构,调速时不需停车,在运行中便可以调速,可实现无级调速可实现无级调速,必要时还可采用各种反馈环节提高机械特性硬度,以便提高拖动系统静态与动态运行指标,易于实现电气控制自动化。
第第3章章下页上页返回电气调速指在任一负载下(负载转矩或矩或电磁磁转矩保持不矩保持不变),用人为的办法改变电动机的参数,以得到不同的人为机械特性,使负载的工作点发生变化,转速随之变化,从而在相同的负载下,得到不同的运行速度。
调速前后,速前后,电动机必机必须运行在不同的机械特性上运行在不同的机械特性上。
至于电机拖动系统由负载变化而引起的速度变化(转速自然变化),是由于负载的的变化化(电磁磁转矩矩发生生变化化)使使电动机在同一条机械特性上机在同一条机械特性上发生的生的转速速变化化,不属不属调速内容速内容。
注意注意例如在图中,电动机带恒转矩负载TL工作在固有特性上的A点。
AB属于调速属于调速;AC属于负载变化引属于负载变化引起的转速变化。
起的转速变化。
第第3章章n分析直流电动机电气调速的基础分析直流电动机电气调速的基础直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性复习复习机械特性的一般表达式机械特性的一般表达式n调速方法电枢回路串电阻调速电枢回路串电阻调速电枢回路串入不同数值的附加电阻,使机械特性斜率变大,负载转速降变大,导致导致转速下降转速下降。
下页上页返回第第3章章n除了单独应用机械调速或电气调速两种调速方法外,生产中有时也将机械调速和电气调速配合起来以满足调速要求。
降压调速降压调速降低电枢外加电压的数值,使理想空载转速n0下降,导致转导致转速下降速下降。
弱磁调速弱磁调速减少他励直流电动机的励磁电流If,使每极磁通减少(U1U2U3下页上页返回第第3章章3.3.1调速的基本指标为生产机械选择调速方法,为了评价各种调速方法的优缺点,必须依据统一规定的调速技术经济指标来选择。
调速指标主要有两大类:
技术指标;经济指标1.调速的技术指标调速范围D在额定负载下,电机可能运行的最高转速nmax与最低转速nmin之比称为调速范围。
用D表示。
调速范围D大好。
要扩大调速范围,必须尽可能提高nmax及降低nmin。
nmax受直流电动机转动部分机械强度与换向条件的限制;nmin受低转速时相对稳定性的限制,相对稳定性是指负载转矩变化时转速变化的程度,转速变化越小,相对稳定性越好,能得到的nmin越小,D也就越大。
电动机低速时,机械特性越硬,调速范围越大。
下页上页返回第第3章章下页上页返回第第3章章n不同的生产机械对调速范围要求也不相同。
例如:
车床:
D=20120,龙门刨床:
D=1040,机床进给机构:
D=5200;轨钢机:
D=3120;造纸机:
D=320等。
对于一些经常轻载运行的生产机械,例如精密机床等,可用实际负载时的最高转速和最低转速之比计算调速范围D。
下页上页返回第第3章章
(2)静差率(或称相对稳定性)静差率是指电动机在某一机械特性上运行时,在额定负载下的转速降n和对应的机械特性的理想空载转速n0之比。
n反映系统调速的相对稳定性系统调速的相对稳定性。
电动机的机械特性愈硬,则静差率愈小,相对稳定性愈高。
n生产机械调速时,为保持一定的稳定程度,要求静差率%小于某一允许值,不同的生产机械,其允许的静差率是不同的。
如:
普通机床30%;起重类机械50%;精密机床1%;精度高的造纸机0.1%下页上页返回第第3章章n静差率与机械特性硬度、理想空载转速关系理想空载转速理想空载转速n0不变不变,则静差率和机械特性硬度是统一的,即电动机机械特性越硬,电动机机械特性越硬,则静差率越小,则静差率越小,dd1dd2。
两条平行的机械特性,硬度硬度一样一样,1=2,相对稳定性相相对稳定性相同同,但静差率不同,理想空载静差率不同,理想空载转速越低,静差率越大转速越低,静差率越大,dd1TLnEIa,TTTL时,稳定运行,nnB。
同理,磁通由1降为2时,工作点移至C点,速度升为nC。
问?
问?
串励电机如何调整励磁电流?
串励电机如何调整励磁电流?
下页上页返回第第3章章弱磁调速的特点及应用(4)损耗小,调速前后,电动机的效率基本不变,因此弱磁调速经济性较好。
(1)调速在励磁电路里进行,因励磁电流较小,控制起来很方便,设备也简单。
(2)弱磁调速只能从基速向上调;受换向和机械强度限制,调速范围不大,静差率小,调速的平滑性较好。
常与调压调速联合使用,以扩大调速范围。
(3)弱磁调速的人为机械特性的斜率变大,特性变软,稳定性较差。
(5)属恒功率调速。
弱磁调速时,磁通是变化的,与转速成反比;电枢电流保证额定,所以允许输出转矩是变化的,与转速成反比,因此允许输出功率是常数。
适用于对调速性能要求较高、需要向上调速的系统上,如适用于对调速性能要求较高、需要向上调速的系统上,如龙门刨床、大型立床等。
龙门刨床、大型立床等。
下页上页返回第第3章章例:
一台他励直流电动机的额定数据为UN=220V,IN=41.1A,nN=1500r/min,Ra=0.4,保持额定负载转矩不变,求磁通减弱为90%FN时的稳态转速及电枢电流。
解:
解:
(1)利用表达式轴上负载转矩为额定下页上页返回注意注意直流电动机一般加弱磁保护,防止直流电动机一般加弱磁保护,防止励磁突然断线后电枢电流突然增加。
励磁突然断线后电枢电流突然增加。
第第3章章例:
一台他励直流电动机,PN=78kW,UN220V,IN94A,nN1000r/min,Ra0.15,带额定负载转矩运行,求
(1)欲使电动机转速降至800r/min稳定运行,电枢回路应串多大电阻?
(2)欲使电动机转速降至800r/min稳定运行,电枢电压应降至多少伏?
(3)欲使电动机转速升至1100r/min稳定运行,弱磁系数/N应为多少?
下页上页返回第第3章章下页上页返回第第3章章下页上页返回第第3章章课后复习要点1.调速的性能指标2.调速方式与负载类型配合问题3.预习他励直流电动机制动基本概念及电气制动原理思考题:
P833.4、3.5、3.18作业:
P843.15、3.16上页返回
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