1、第2章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng),2.1 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的基本概念,2.3 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),2.2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,2.4 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng),2.5 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,2.1 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的基本概念,拖動(dòng)：原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 電力拖動(dòng)：用電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)方式。,2.1.1 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的組成,電動(dòng)機(jī),2.1.2 典型的電力拖動(dòng)系統(tǒng),1. 單軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng) 電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)等所有運(yùn)動(dòng)部件 均以同一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。,2. 多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng),3. 多軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)加平移運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),4. 多軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)加升降運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),2.1.3 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式,1. 單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)

2、方程,研究運(yùn)動(dòng)方程,以電動(dòng)機(jī)的軸為研究對(duì)象。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)軸的受力如圖示。,Tem：電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩( N.m ); TL：負(fù)載轉(zhuǎn)矩( N.m ); J：電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量( N.m.s2); ：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子角速度(rad/s)。,5,m：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的質(zhì)量(kg),G：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量(N), ：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑(m),D ：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)直徑(m),g ：重力加速度(9.8m/s2),運(yùn)動(dòng)方程式,6,2. 根據(jù)運(yùn)動(dòng)方程式判斷系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),動(dòng)轉(zhuǎn)矩,當(dāng) TemTL 時(shí)，,n ,加速的暫態(tài)過程。,當(dāng) Tem = TL 時(shí)，,穩(wěn)定運(yùn)行。,當(dāng) TemTL 時(shí)，,n,減速的暫態(tài)過程。,轉(zhuǎn)

3、矩的方向與n的方向相同，取正號(hào)，方向相反，則取負(fù)號(hào)。,3. 正方向的規(guī)定,n0,n0,n0,n0,2.1.4 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載特性,負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系，即：n=f(TL),1. 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性,(1) 反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性,由摩擦力產(chǎn)生 當(dāng) n0， TL0。 當(dāng) n 0，TL0。,正方向,其特點(diǎn)是大小恒定（與n無關(guān)）；轉(zhuǎn)矩的作用方向與運(yùn)動(dòng)方向相反。,10,皮帶運(yùn)輸機(jī),電力機(jī)車,(2) 位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,由重力作用產(chǎn)生 當(dāng) n0， TL0。 當(dāng) n 0，TL0。,提升時(shí)： n0 ,TL 0 阻轉(zhuǎn)矩,下放時(shí)： n0 拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩,特點(diǎn)：絕對(duì)值大小恒定；作用方向與n無關(guān)，不變。,2.

4、恒功率負(fù)載特性,負(fù)載功率:,負(fù)載功率與n無關(guān)，稱恒功率負(fù)載。,3. 通風(fēng)機(jī)負(fù)載特性,TLn2 反抗性負(fù)載。,實(shí)際的通風(fēng)機(jī)負(fù)載,T0,TL = T0k n2,2.2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,2.2.1 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式,轉(zhuǎn)速n與電磁力矩Tem之間的關(guān)系稱為機(jī)械特性n =f(Tem),研究條件：U=UN， If=IfN,附加電阻,附加電阻,由電磁轉(zhuǎn)矩公式推出機(jī)械特性表達(dá)式：,理想空載轉(zhuǎn)速(r/m),轉(zhuǎn)速降(r/m),當(dāng)U、Ra不變時(shí)，機(jī)械特性表達(dá)式為直線方程：,機(jī)械特性的斜率,決定了機(jī)械特性傾斜的程度,小,硬機(jī)械特性,大,軟機(jī)械特性, ,2.2.2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性,在

5、U=UN， If=IfN，電樞回路不串電阻條件下，得到的機(jī)械特性叫自然特性（固有特性）,特點(diǎn)：由于電樞回路的電阻很小，因此固有機(jī)械特性是一條略微向下傾斜的直線。其特性為硬特性，斜率,當(dāng)Tem0時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)速,隨著負(fù)載的增加，Tem增大，n增加，電機(jī)的轉(zhuǎn)速n下降，當(dāng)電機(jī)帶額定負(fù)載 (Tem=TN)時(shí)，nnN。電機(jī)的轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速nN。,當(dāng)電機(jī)實(shí)際空載時(shí)，由 于本身還有空載損耗，因 此實(shí)際的空載轉(zhuǎn)速為：,在U=UN， If=IfN，電樞回路不串電阻三個(gè)條件中只要改變其中一個(gè)，得到的機(jī)械特性稱為人為機(jī)械特性。,直流電動(dòng)機(jī)在額定電壓下剛起動(dòng)時(shí), n0，Ea=0，電樞電流Ia就是起動(dòng)電流Is

6、t,在nT坐標(biāo)平面中，機(jī)械特性是通過、象限的直線，其中象限為電動(dòng)狀態(tài)， 、象限為制動(dòng)狀態(tài),1. 電樞回路串電阻,機(jī)械特性方程變?yōu)?2.2.3 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性,研究條件,Ra+Rad1,Ra+Rad2,n1,n2,Rad2Rad1,電樞回路串接電阻主要用于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和調(diào)速。,與固有機(jī)械特性相比，由于電樞回路串入電阻，斜率變大，機(jī)械特性變軟。,理想空載轉(zhuǎn)速n0未變，與固有機(jī)械特性相同。,與固有機(jī)械特性比較，特點(diǎn)是：,2.減小磁通,研究條件：,與固有機(jī)械特性比較，特點(diǎn)是：,理想空載轉(zhuǎn)速n0與成反比， 弱磁后, n0增大。,轉(zhuǎn)速降n與的平方成反比，斜率變大，機(jī)械特性變軟。,適當(dāng)弱磁可以

7、提高電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。,1,2,n1,n0,n0,n2,12,3. 降低電樞端電壓U,研究條件：,與固有機(jī)械特性比較，特點(diǎn)是,理想空載轉(zhuǎn)速n0減小。,與固有機(jī)械特性相比，轉(zhuǎn)速降n未變，斜率未變，機(jī)械特性與固有機(jī)械特性平行，屬硬特性。,降低電樞電壓主要用于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和調(diào)速，并能保持機(jī)械特性硬度不變。,U1,n0,n1,U2,n0,n2,U1U2,25,他勵(lì)直流電機(jī)固有機(jī)械特性是一條斜直線。如果知道這條直線上的兩點(diǎn)，例如空載點(diǎn)（n0，0）和額定工作點(diǎn)（nN，TN），通過這兩點(diǎn)連成的直線，就是固有機(jī)械特性。,2.2.4 根據(jù)銘牌估算機(jī)械特性,求電樞電阻 Ra,已知電動(dòng)機(jī)銘牌，PN、UN、IN、nN，繪

8、制其機(jī)械特性,求理想空載轉(zhuǎn)速n0,求電磁轉(zhuǎn)矩Tem,在坐標(biāo)紙上標(biāo)出（n0，0）和 （nN，TemN），過這兩點(diǎn)連成直線，即為直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性。,【例2-1】他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，PN=15kW，UN=220V，IN=83A，nN=1640r/m，求固有機(jī)械特性和斜率。,【例2-2】他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，PN=13kW，UN=220V，Ra=0.225，IN=68.6A，nN=1500r/m，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定值不變， 求(1)電樞回路串入附加電阻Rad=1時(shí)的人為機(jī)械特性方程及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速； (2)電壓降至151.4V時(shí)的人為機(jī)械特性方程及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速； (3)當(dāng)磁通減至額定磁通的三分之二時(shí)的人為機(jī)械特性

9、及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。,2.2.5 電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件,負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性和電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性要有一定的配合，電力拖動(dòng)系統(tǒng)才能穩(wěn)定運(yùn)行。,a,TL,穩(wěn)定運(yùn)行: TemTL = 0，n = 常數(shù) 過渡過程: TemTL 0 ，TemTL 0,工作點(diǎn)在交點(diǎn)上,工作點(diǎn)動(dòng)態(tài)變化,穩(wěn)定運(yùn)行必須滿足Tem=TL，且能抗干擾,a,a,TL,穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，若產(chǎn)生了干擾，原來的平衡狀態(tài) 被破壞，系統(tǒng)進(jìn)入動(dòng)態(tài)調(diào)整過程；當(dāng)干擾消失 后，系統(tǒng)若回到干擾產(chǎn)生前的狀態(tài)，則該系統(tǒng) 為穩(wěn)定的。,干擾使 TL ,n , Te , a 點(diǎn)。, a 點(diǎn)。,n ,Te ,干擾過后 TeTL,Te = TL,TL,a,a,TL,穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，若產(chǎn)

10、生了干擾，原來的平衡狀態(tài) 被破壞，系統(tǒng)進(jìn)入動(dòng)態(tài)調(diào)整過程；當(dāng)干擾消失 后，系統(tǒng)若回到干擾產(chǎn)生前的狀態(tài)，則該系統(tǒng) 為穩(wěn)定的。,干擾使 TL ,n , Tem , a 點(diǎn)。, a 點(diǎn)。,n ,Tem ,干擾過后 TemTL,Tem = TL,TL,干擾使 TL ,Tem , a 點(diǎn)。,Tem = TL,干擾過后 TemTL, n , Tem ,Tem = TL a 點(diǎn)。,b,TL,干擾使 TL ,n , Tem n , 堵轉(zhuǎn)。,n ,干擾過后 TemTL,干擾使 TL ,Tem n ,干擾過后 TemTL, n , 飛車。,B,C,TB,TC,例: 電網(wǎng)電壓變化,1固有機(jī)械特性 2恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性 1

11、降壓的機(jī)械特性,33,電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件,1）電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性有交點(diǎn) Tem=TL,2）在交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速之上（n0）應(yīng)要求Tem TL。,34,2.3 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)指接通電源 ，轉(zhuǎn)速從n=0升到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的全過程。,起動(dòng)要求：,1）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩足夠大， Tst(1.11.2)TL,2）起動(dòng)電流不能太大， Ist(1.52.0)IN,3） 起動(dòng)時(shí)間短。,2.3.1 起動(dòng)方法,1. 直接起動(dòng),直接起動(dòng)就是將電動(dòng)機(jī)直接投入到額定電壓的電網(wǎng)上起動(dòng)。,他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，必須先保證有磁場，而后加電樞電壓。,起動(dòng)電流太大，造成換向困難，出現(xiàn)強(qiáng)烈火花。,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩太大，

12、造成機(jī)械沖擊，易使設(shè)備受損。,直接起動(dòng)Ist太大，須限制Ist=(1.52)IN,降壓起動(dòng),電樞串電阻起動(dòng),2. 降壓起動(dòng),設(shè)備需求:可調(diào)壓的電源, 電壓下降使電樞電流在 (1.52)IN范圍內(nèi).,大小可調(diào),U1U2U3UN,沿著U1線一直上升嗎？,Tst1=？,起動(dòng)過程：先建立勵(lì)磁，再給電樞加低壓，隨轉(zhuǎn)速升高，逐漸加大U。,Tst2=？,3. 電樞回路串電阻起動(dòng),一般采用分級(jí)串電阻起動(dòng),R1=Rad1+Rad2+Rad3+Ra,R2=Rad2+Rad3+Ra,R3=Rad3+Ra,R1=Rst3+Rst2+Rst1+Ra,R2=Rst2+Rst1+Ra,R3=Rst3+Ra,a,b,c,d,

13、e,f,g,特點(diǎn):起動(dòng)設(shè)備簡單但損耗大,4. 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn),2.3.2 起動(dòng)的過渡過程,電流的過渡過程,轉(zhuǎn)速的過渡過程,機(jī)電時(shí)間常數(shù),2.4 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械要求，人為調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速，稱為調(diào)速。(TL=C)（500r/min 600r/min).,1. 概念：,2. 應(yīng)用場合：,3. 調(diào)速方法：,機(jī)械調(diào)速:改變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)速比。,電氣調(diào)速:改變電動(dòng)機(jī)參數(shù)。,(1)改變電壓 (2) 改變電樞回路總電阻 (3)改變磁通,(Tem=C),4. 調(diào)速與速度變化區(qū)別：,穩(wěn)態(tài)時(shí)，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 由負(fù)載 決定,5. 調(diào)速指標(biāo)：,(1). 調(diào)速范圍,額定負(fù)載下電機(jī)允許達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速與保

14、證不超過工作機(jī)械的最大允許靜差率條件下的最低轉(zhuǎn)速之比。,(2). 靜差率,指拖動(dòng)系統(tǒng)理想空載到額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速變化量與理想空載轉(zhuǎn)速之比的百分?jǐn)?shù),靜差率越小，轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定性越好，負(fù)載波動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速變化越小。靜差率受兩個(gè)因素影響：一是轉(zhuǎn)速變化量 ，二是理想空載轉(zhuǎn)速。,(3). 靜差率與機(jī)械特性硬度之間的關(guān)系,(4).調(diào)速范圍和靜差率的關(guān)系,越小D越小，實(shí)際希望 小，D大。,結(jié)論,(5). 調(diào)速平滑性,相鄰兩級(jí)轉(zhuǎn)速之比,在調(diào)速系統(tǒng)中，經(jīng)常采用有級(jí)和無級(jí)來描述系統(tǒng)的調(diào)速平滑性,K越接近于1，則平滑性越好。若采用無級(jí)調(diào)速，速度連續(xù)可調(diào)，即 K=1。,(6).經(jīng)濟(jì)指標(biāo),經(jīng)濟(jì)指標(biāo)決定于調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)備投資及運(yùn)

15、行費(fèi)用,在滿足一定技術(shù)指標(biāo)的情況下確定調(diào)速方案時(shí)， 應(yīng)力求設(shè)備投資少，電能損耗小，操作維修方便。,2.4.1 電樞串電阻調(diào)速,串入電阻越大，穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速越低。機(jī)械特性越軟，靜差率越大，穩(wěn)定性越差 越大。,電樞回路串電阻調(diào)速的優(yōu)缺點(diǎn)分析,優(yōu)點(diǎn)：方法簡單、控制設(shè)備簡單。 缺點(diǎn)： 空載或輕載時(shí)調(diào)速范圍小，效果不明顯。 速度越低特性越陡（特性軟，易出現(xiàn)波動(dòng)）。 調(diào)速不平滑，只能有級(jí)調(diào)速。 電阻消耗大量電能。,【例23】他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，PN=4kW，UN=160V，IN=34.4A，nN=1450r/m，采用電樞回路串電阻調(diào)速。求當(dāng)轉(zhuǎn)速降低到1200r/m，需在電樞回路中串聯(lián)多大電阻Rad1？,2.4.2

16、改變電壓調(diào)速,電壓降到很低時(shí)，機(jī)械特性硬度不變，但低速時(shí)的靜差率增大，相對(duì)穩(wěn)定變差。,改變電樞電壓調(diào)速方法特點(diǎn)分析,調(diào)節(jié)平滑，可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。 人為特性硬度大，穩(wěn)定性好。 可以調(diào)節(jié)至較低轉(zhuǎn)速，調(diào)速范圍大。 工業(yè)中應(yīng)用廣泛。 調(diào)速只能在固有特性之下。,【例24】他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，PN=4kW，UN=160V，IN=34.4A，nN=1450r/m，拖動(dòng)額定恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。采用降壓調(diào)速。求當(dāng)轉(zhuǎn)速降低到1000r/m，電樞電壓應(yīng)降低到多少？,2.4.3 改變磁通調(diào)速,0,I,弱磁調(diào)速的轉(zhuǎn)速特性,0,T,弱磁調(diào)速的機(jī)械特性,改變勵(lì)磁調(diào)速特點(diǎn)分析,斜率絕對(duì)值隨磁通下降而增大； 在有效負(fù)載范圍內(nèi)，人為機(jī)械特性

17、在固有特性之上，即調(diào)速只能在固有特性之上進(jìn)行; 調(diào)速范圍小。 調(diào)節(jié)在功率較小的勵(lì)磁電路進(jìn)行，故控制方便，能量損耗小，調(diào)速平滑性好。,【例25】他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，PN=4kW，UN=160V，IN=34.4A，nN=1450r/m，采用弱磁調(diào)速。求當(dāng)轉(zhuǎn)速增加到1800r/m，Ce是多少？,60,0,T,弱磁調(diào)速的機(jī)械特性,調(diào)速性能比較,2.5 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng),電動(dòng)狀態(tài),特點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向一致。,2.5.1 電動(dòng)與制動(dòng),1. 電動(dòng)概念,2. 電動(dòng)狀態(tài)分類,（1）正向電動(dòng)狀態(tài)：,電壓,電流方向?yàn)檎?電流從電源正端流出，電動(dòng)機(jī)吸收電能做電動(dòng)運(yùn)行。,特點(diǎn)： 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于第一象限。,（2）

18、反向電動(dòng)狀態(tài)：,電壓,電流方向?yàn)樨?fù),電流從電源正端流出，電動(dòng)機(jī)吸收電能做電動(dòng)運(yùn)行。,特點(diǎn)： 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于第三象限。,制動(dòng)狀態(tài),特點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相反。,3. 制動(dòng)概念,停車,特點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于第二，四象限。,4. 制動(dòng)的方法,自由停車是指切斷電源，系統(tǒng)就會(huì)在摩擦轉(zhuǎn)矩的作用下轉(zhuǎn)速逐漸降低，最后停車，這稱為自由停車。自由停車是最簡單的制動(dòng)方法，但自由停車一般較慢，特別是空載自由停車，更需要較長的時(shí)間。,機(jī)械制動(dòng)就是靠機(jī)械裝置所產(chǎn)生的機(jī)械摩擦轉(zhuǎn)矩進(jìn)行制動(dòng)。這種制動(dòng)方法雖然可以加快制動(dòng)過程，但機(jī)械磨損嚴(yán)重，增加了維修工作量。,電氣制動(dòng)是指通過電氣的方法進(jìn)行制動(dòng)，使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)的轉(zhuǎn)矩（制

19、動(dòng)轉(zhuǎn)矩）,加快制動(dòng)過程。,2.5.2 電氣制動(dòng),電氣制動(dòng)：電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與被拖動(dòng)的負(fù)載轉(zhuǎn)向相反。電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩稱為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。,他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法：能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)、回饋制動(dòng)(再生制動(dòng))。,對(duì)電氣制動(dòng)的要求：,（1）有足夠大的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩,（2）制動(dòng)電流一般為22.5倍的額定電流。,一、 能耗制動(dòng),1.原理: 將電樞與電源斷開，串聯(lián)一個(gè)制動(dòng)電阻Rad，將系統(tǒng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能消耗在電樞回路電阻上。,電動(dòng)狀態(tài)（ KM1閉合）,制動(dòng)狀態(tài)（ KM2閉合）,發(fā) 電,電樞電流 為負(fù)值，其方向與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的正方向相反。由于磁通保持不變，因此，電磁轉(zhuǎn)矩反向，與轉(zhuǎn)速方向相反，起制動(dòng)作用，使系統(tǒng)較快地減速。在制

20、動(dòng)過程中，電動(dòng)機(jī)把拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成電能并消耗在電樞回路的電阻上，因此稱為能耗制動(dòng)。,2.能耗制動(dòng)機(jī)械特性方程式:,電流（轉(zhuǎn)矩）為負(fù)，是一條過原點(diǎn)的直線。,n0,減速停止的位置？,3.電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,a,b,能耗制動(dòng)過程,電車平地行駛、行走機(jī)構(gòu)等由摩擦力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的機(jī)械屬于此類。,停車,Rb ,b,Ia ,|Tb | ,制動(dòng)快，停車迅速。, Iamax,切換點(diǎn)（b 點(diǎn)）,Rb 的選擇, Uf ,M,4.制動(dòng)電阻的計(jì)算,5. 電動(dòng)機(jī)帶位勢性負(fù)載,起重機(jī)提升和下放重物屬于此類。,a,b,c,能耗制動(dòng)過程,能耗制動(dòng)運(yùn)行,限速,b,Rb 特性 2 斜率 下放速度 | nL | 。,Rb 的

21、選擇（各量取絕對(duì)值）,校驗(yàn),(Rb大),（對(duì)切換點(diǎn) b 點(diǎn)電流的限制）,6.制動(dòng)電阻的計(jì)算,【例26】一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)額定數(shù)據(jù)為 UN =220 V，IN = 115 A，nN = 1500 r/min，Ra = 0.125 。最大允許電流 Iamax 2IN，負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL= 0.9TN。試求：(1) 當(dāng)拖動(dòng)反抗性負(fù)載時(shí)，采用能耗制動(dòng)實(shí)現(xiàn)停機(jī)，電樞電路中應(yīng)串入多大的制動(dòng)電阻？(2) 如拖動(dòng)位能性負(fù)載，采用能耗制 動(dòng)下放重物，要求電動(dòng)機(jī)以n300r/min 恒速下放重物，電樞回路應(yīng)串入的多大制動(dòng)電阻？,解： 由額定數(shù)據(jù)求得,由于 TL= 0.9TN，Te= CTIa ，則 Ia= 0.9IN

22、0.9115 A103.5 A (1) 拖動(dòng)反抗性負(fù)載時(shí),制動(dòng)電阻為,所需制動(dòng)電阻為,(2) 拖動(dòng)位能性負(fù)載 由于為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 TL = 0.9TN，故電樞電流為,穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)的電動(dòng)勢為,（1）使系統(tǒng)迅速停車 電動(dòng)機(jī)從某一轉(zhuǎn)速迅速減速到零，在制動(dòng)過程中， 電磁轉(zhuǎn)矩Tem起制動(dòng)作用，以縮短停車時(shí)間制動(dòng)過程（過渡過程）,（2）限制位能性負(fù)載的下降速度 電動(dòng)機(jī)處于某一穩(wěn)定的制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。電磁轉(zhuǎn)矩Tem起到與TL相平衡的作用，使下放速度穩(wěn)定在某一安全下放速度上制動(dòng)運(yùn)行（穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)）,能耗制動(dòng)的控制線路比較簡單，制動(dòng)過程中不需要從電網(wǎng)吸收電功率，比較經(jīng)濟(jì)、安全。,7. 能耗制動(dòng)的應(yīng)用,8. 能耗制動(dòng)的特

23、點(diǎn),二. 倒拉反接制動(dòng) 下放重物,電動(dòng)機(jī)提升重物：接觸器常開觸點(diǎn)KM1閉合，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在固有機(jī)械特性的 A點(diǎn)(電動(dòng)狀態(tài))。,1.原理：,電動(dòng)機(jī)下放重物：接觸器常開觸點(diǎn)KM1斷開，此時(shí)電樞回路內(nèi)串入了較大電阻 Rad,電動(dòng)機(jī)下放重物：在 C點(diǎn), n=0，但仍有TemTL ，在負(fù)載重力轉(zhuǎn)矩的作用下，電動(dòng)機(jī)接著反轉(zhuǎn)，重物被下放.,電磁轉(zhuǎn)矩保持原方向，與轉(zhuǎn)速方向相反，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在制動(dòng)狀態(tài)，即負(fù)載倒拉著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，因而稱為倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)。這種反接制動(dòng)狀態(tài)是由位能性負(fù)載轉(zhuǎn)矩拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)而形成的。,制動(dòng)運(yùn)行,TL,軸,Tem,重物,n,目的：勻速下放重物,Rb 特性 2 斜率 下放速度 。,2(Rb大),(

24、Rb小),Rb 的選擇 (各量取絕對(duì)值),2.制動(dòng)電阻的計(jì)算,3.機(jī)械特性：,電阻越大，穩(wěn)定的倒拉轉(zhuǎn)速越高。,2(Rb大),(Rb小),4.能量關(guān)系,電源供給電能,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,目的：為了勻速下放重物,5.結(jié)論,倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，由于電樞回路串入了大電阻，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)變?yōu)樨?fù)值，所以倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)運(yùn)行的機(jī)械特性在第IV象限。電動(dòng)機(jī)要進(jìn)入倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)狀態(tài)必須滿足兩個(gè)條件:一是負(fù)載一定為位能性負(fù)載；二是電樞回路必須串入大電阻。,倒拉反接制動(dòng)又稱為電動(dòng)勢反接制動(dòng)。,例2-7他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，PN=40kW，UN=220V，IN=210A，nN=1000r/m， Ra=0.07 ，提升位能性恒轉(zhuǎn)矩額

25、定負(fù)載，電樞中串入電阻Rad=2RN，采用倒拉反接制動(dòng)，求穩(wěn)定運(yùn)行后的轉(zhuǎn)速。,三、電源反接制動(dòng),電動(dòng)狀態(tài),制動(dòng)狀態(tài),作用？,限制 Iamax,立刻 斷電,制動(dòng)前：特性1,制動(dòng)開始后：,特性2,制動(dòng)過程,b,a,c,d,a 點(diǎn)b 點(diǎn)， Ia 反向(Ia0) Te 和 TL 的共同作用 n = 0，Te 0，,na = nb，Ea = Eb， Te 反向(Te0) ， n 立刻斷電， 未斷電，反向起動(dòng),制動(dòng)開始； c 點(diǎn) 停機(jī)。 d 點(diǎn)，反向電動(dòng)運(yùn)行。,1.反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,n0,0,T,n,-n0,C,D,則電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)。,制動(dòng)瞬間 b 點(diǎn)的 E,制動(dòng)效果,2 (Rb小),b,Rb 特性 2 斜率

26、 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 制動(dòng)快。,Rb 的選擇 （各量取絕對(duì)值）,2 (Rb大),電壓反接制動(dòng)時(shí),需串入大電阻Rad以限制電流,n接近0時(shí)，應(yīng)斷電，否則電動(dòng)機(jī)可能反轉(zhuǎn).,結(jié)論：,反接制動(dòng)適用于快速停車或要求快速正、反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械。,電樞反接時(shí)：,動(dòng)能、電源電能均被 Rb 消耗掉。,能量關(guān)系,2.位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,n0,0,T,n,-n0,C,D,E點(diǎn):當(dāng)負(fù)載是位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，電機(jī)反向轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，工作點(diǎn)沿特性曲線到 E點(diǎn), 并在此穩(wěn)定運(yùn)行。,E,制動(dòng)效果,Rb 特性 2 斜率 下放速度 。,Rb 的選擇 （各量取絕對(duì)值）,穩(wěn)定運(yùn)行 e 點(diǎn) 的 E 和 Ia,校驗(yàn) （各量取絕對(duì)值）,制動(dòng)瞬間 b 點(diǎn)的 E,電壓反接后瞬間,【例28】例26 的電機(jī)最大允許電流為 Iam