第2-2章 运动控制系统直流电机的电力拖动

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1、LFChun 制作 大连理工大学电气工程系第第 8 章章 直流电机的电力拖动直流电机的电力拖动8.2 他励直流电动机的起动他励直流电动机的起动8.3 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动8.5 他励电动机在四象限中的运行状态他励电动机在四象限中的运行状态8.6 并励直流电动机的电力拖动并励直流电动机的电力拖动* 8.7 串励直流电动机的电力拖动串励直流电动机的电力拖动* 8.8 复励直流电动机的电力拖动复励直流电动机的电力拖动8.1 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性8.2 他励直流电动机的起动他励直流电动机的起动8.3 他励直

2、流电动机的调速他励直流电动机的调速8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动8.5 他励电动机在四象限中的运行状态他励电动机在四象限中的运行状态8.6 并励直流电动机的电力拖动并励直流电动机的电力拖动* 8.7 串励直流电动机的电力拖动串励直流电动机的电力拖动* 8.8 复励直流电动机的电力拖动复励直流电动机的电力拖动8.1 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性电机与拖动电机与拖动返回主页返回主页大连理工大学电气工程系8.1 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性第第8 章章 直流电动机的电力拖动直流电动机的电力拖动n = Ua CE Ra CECT2 T 当当 U

3、a、Ra、If = 常数时：常数时： n = f (T ) 机械特性机械特性= n0 T= n0n理想空理想空载转速载转速 = dndTRaCECT2= = 1 机械特性的硬度机械特性的硬度大连理工大学电气工程系一、固有特性一、固有特性 OTnn0Nn = f (T )UaN, IfN, Ra8.1 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性nNTNMnMTM N 点：额定状态。点：额定状态。 M 点：临界状态。点：临界状态。 二、人为特性二、人为特性1 增加电枢电路电阻增加电枢电路电阻 时的人为特性时的人为特性 n = TUNCENRaRr CECTN2 OTnn0RaRa (RaRr

4、) 即机械特性变软。即机械特性变软。 大连理工大学电气工程系2. 降低电枢电压时的人为特性降低电枢电压时的人为特性n = Ua CEN Ra CECTN2 T n0n0Uan0 但但、 不变不变机械特性的硬度不变。机械特性的硬度不变。8.1 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性OTnUaUa 3. 减小励磁电流时的人为特性减小励磁电流时的人为特性n = UN CE Ra CECT2 T OTnn0n0IfIfIf n0 、 机械特性变软。机械特性变软。大连理工大学电气工程系8.1 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性 【例例8.1.1】 一台他励直流电动机，一台他励直流

5、电动机， PN = 10 kW，UaN = 220 V，IaN = 210 A，nN = 750 r/min ，求，求 (1) 固有特性；固有特性；(2) 固有特性的斜率和硬度固有特性的斜率和硬度 。 解：解： (1) 固有特性固有特性忽略忽略 T0 ，则，则509.55210= = 2.426 TNIaNCT = 2200.254= r/min = 866.25 r/min 602 PNnNTN =606.2840103750= Nm = 509.55 Nm 2 60CE = CT 6.2860= 2.426 = 0.254 UaNCE n0 = 大连理工大学电气工程系连接连接 n0 和和

6、N ( TN，nN ) 两点即可得到固有特性。两点即可得到固有特性。(2) 固有特性的斜率和硬度固有特性的斜率和硬度 E = CE nN 8.1 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性 UaNE IaNRa = 0.254750 V = 190.5 V = 1 RaCECT2 = 220190.5 210= = 0.14 0.14 2.4260.254 = 0.228 10.228= = 4.39 大连理工大学电气工程系8.2 他励直流电动机的起动他励直流电动机的起动 起动性能起动性能 起动电流起动电流 IST 起动转矩起动转矩 TST 直接起动直接起动 起动瞬间：起动瞬间： n =

7、 0，E = 0， IST = UaRa对于他励电机对于他励电机 = (10 20) IN 换向决不允许换向决不允许! T = TST = CT IST = (10 20) TN 一、降低电枢电压起动一、降低电枢电压起动 需要可调直流电源。需要可调直流电源。第第8 章章 直流电动机的电力拖动直流电动机的电力拖动大连理工大学电气工程系第第8 章章 直流电动机的电力拖动直流电动机的电力拖动二、增加电枢电阻起动二、增加电枢电阻起动1. 无级起动无级起动起动时起动变阻器由最大电阻调至零。起动时起动变阻器由最大电阻调至零。起动变阻器的最大电阻起动变阻器的最大电阻RST =Ua ISTRa Ra 的估算公

8、式的估算公式R =UaN IaN PN IaN大连理工大学电气工程系OT (Ia)nT1(I1)TL(IL)T2(I2)a1a2(1) 起动过程起动过程 串联串联 (RST1+RST2) 起动：起动： Ra2 = RaRST1RST2 起动转矩起动转矩 (电流电流)：T1 (I1) = (1.5 2.0) TN (IaN) 切除切除 RST2 ：Ra1 = RaRST1 切换转矩切换转矩 (电流电流)： T2 (I2) = (1.1 1.2) TL (IL)b2b18.2 他励直流电动机的起动他励直流电动机的起动IfUaIaUfRST1 RST2TMba2. 有级起动有级起动Q 1Q 2M大连

9、理工大学电气工程系OT (Ia)nT1(I1)TL(IL)T2(I2)a1a2b2b1TMba 切除切除 RST1 ：Ra0 = Ra8.2 他励直流电动机的起动他励直流电动机的起动IfUaIaUfRST1 RST2起动起动 a1 点点a2 点点 加速加速瞬间瞬间 n 不变不变 b1 点点 cc1c2p切除切除RST1b2 点点 加速加速切除切除Rst2 c1 点点 c2 点点 加速加速p 点。点。 加速加速瞬间瞬间 n 不变不变 Q 1Q 2M大连理工大学电气工程系求出起切电流（转矩）比：求出起切电流（转矩）比： 确定起动级数确定起动级数m (2) 起动电阻的计算起动电阻的计算 选择起动电流

10、选择起动电流 I1 和切换电流和切换电流 I2 I1 (T1) = (1.5 2.0) IaN (TN) I2 (T2) = (1.1 1.2) IL (TL) = I1I2 8.2 他励直流电动机的起动他励直流电动机的起动m =RamRa lg lgUaNRaI1 lg lg=大连理工大学电气工程系重新计算重新计算 ，校验，校验 I2 是否在规定的范围内是否在规定的范围内 8.2 他励直流电动机的起动他励直流电动机的起动 =RamRamUaNRaI1m=公式推导公式推导:nb2 = nc1 即：即：Eb2 = Ec1 UaNRa1I2 = UaNRa0I1 Ra1I2 = Ra0I1 Ra1

11、 =Ra0同理，由同理，由 na2 = nb1 可得可得 Ra2 =Ra1对于对于 m 级起动，有级起动，有 Ram=mRa0=2Ra0 OT (Ia)nT1(I1)TL(IL)T2(I2)a1a2b2b1bacc1c2p大连理工大学电气工程系8.2 他励直流电动机的起动他励直流电动机的起动求出各级起动电阻。求出各级起动电阻。RSTi =( i i1 ) Ra i=1, 2, , m大连理工大学电气工程系 【例例8.2.1】 一台一台 Z4 系列他励直流电动机，系列他励直流电动机， PN = 200 kW，UaN = 440 V，IaN = 497 A，nN = 1 500 r/min ，Ra