第2章直流电机6(1)

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1、直流电动机的起动、调速和制动直流电动机的起动、调速和制动一、直流电动机的起动一、直流电动机的起动直流电动机起动要求直流电动机起动要求起动时的电磁转矩要求大起动时的电磁转矩要求大起动时要限制起动电流起动时要限制起动电流a aT TememI IC CT Ta aststR RU UI I矛矛盾盾研究起动的方法是尽量缓解上述矛盾研究起动的方法是尽量缓解上述矛盾直流电动机的起动、调速和制动直流电动机的起动、调速和制动1 1、直接起动（只适合对小容量的电动机）、直接起动（只适合对小容量的电动机）直接起动时，先合上直接起动时，先合上励磁绕组的开励磁绕组的开(Kf(Kf) )，以确保在电动机起动以确保在电

2、动机起动时磁场已经建立。时磁场已经建立。直流电动机的起动、调速和制动直流电动机的起动、调速和制动起动电流：起动电流：a aa aststR RU UR Re eU UI I起动转矩：起动转矩：ststT TststI IC CT T直流电动机的起动、调速和制动直流电动机的起动、调速和制动2 2、电枢回路串电阻起动、电枢回路串电阻起动ststa aststR RR RU UI I变阻器十分笨重，经常起变阻器十分笨重，经常起动时消耗很多电能。动时消耗很多电能。直流电动机的起动、调速和制动直流电动机的起动、调速和制动3 3、降压起动、降压起动 降压起动通过降低端电压来限制起动电流的降压起动通过降低端

3、电压来限制起动电流的一种起动方式，对抑制起动电流最有效，能量消一种起动方式，对抑制起动电流最有效，能量消耗也最小。现在通常用可控硅整流电源，已广泛耗也最小。现在通常用可控硅整流电源，已广泛运用于直流电动机和各类直流电力电子传动系统。运用于直流电动机和各类直流电力电子传动系统。直流电动机的起动、调速和制动直流电动机的起动、调速和制动二、直流电动机的调速二、直流电动机的调速E Ej ja aa aC CR RR RI IU Un n)(1 1、电枢回路串电阻调速、电枢回路串电阻调速2 2、改变励磁电流调速、改变励磁电流调速3 3、改变端电压调速、改变端电压调速直流电动机的起动、调速和制动直流电动机

4、的起动、调速和制动1 1、电枢回路串电阻调速、电枢回路串电阻调速E Ea aa a0 0C CR RI IU Un nE Ej ja aa aj jC CR R(R(RI IU Un n)emem2 2T TE Ej ja aE Ej j0 0j jT TC CC CR RI IC CR Rn nn nn n串电阻调速前后由于负载转矩不变，电枢电流不变，串电阻调速前后由于负载转矩不变，电枢电流不变，但串电阻后，输出功率减小，电动机的效率降低。但串电阻后，输出功率减小，电动机的效率降低。直流电动机的起动、调速和制动直流电动机的起动、调速和制动2 2、改变励磁电流调速、改变励磁电流调速E Ea a

5、a a0 0C CR RI IU Un na2a22 2T Ta1a11 1T TI IC CI IC C2 21 1a1a1a2a2I II If2f2f1f12 21 12 21 1I II In nn n改变励磁电流调速时，减小励磁电流将使电机转速改变励磁电流调速时，减小励磁电流将使电机转速升高，电机的输出功率增加；与此同时，电枢电流升高，电机的输出功率增加；与此同时，电枢电流增加，输入功率也增加，增加，输入功率也增加，电动机的效率几乎不变电动机的效率几乎不变。直流电动机的起动、调速和制动直流电动机的起动、调速和制动3 3、改变端电压调速、改变端电压调速电枢回路串电阻调速只能下调电动机转

6、速；电枢回路串电阻调速只能下调电动机转速；改变励磁电流调速只能上调电动机转速。改变励磁电流调速只能上调电动机转速。改变电压调速是一种灵活的调速方式，转速既可以上升改变电压调速是一种灵活的调速方式，转速既可以上升也可以降低，配合励磁调节，调节范围可以更加广泛。也可以降低，配合励磁调节，调节范围可以更加广泛。E Ea aa a0 0C CR RI IU Un n直流电动机的起动、调速和制动直流电动机的起动、调速和制动三、直流电动机的制动三、直流电动机的制动电动机制动的物理本质是在电机转轴上施加一个与旋转电动机制动的物理本质是在电机转轴上施加一个与旋转速度方向相反的转矩，这个转矩可以使机械的，也可以

7、速度方向相反的转矩，这个转矩可以使机械的，也可以是电磁的。在电机学中讲的主要是指电磁制动。是电磁的。在电机学中讲的主要是指电磁制动。1 1）能耗制动）能耗制动2 2）反接制动）反接制动3 3）回馈制动）回馈制动直流电动机的起动、调速和制动直流电动机的起动、调速和制动1 1、能耗制动、能耗制动能耗制动时，电动机作能耗制动时，电动机作为他励发电机运行，由为他励发电机运行，由于发电机的电磁转矩与于发电机的电磁转矩与电枢旋转的方向是相反电枢旋转的方向是相反的，因而产生制动作用，的，因而产生制动作用，使电机转速变慢，直至使电机转速变慢，直至电枢旋转的动能全部变电枢旋转的动能全部变为电能，消耗在电阻上。为

8、电能，消耗在电阻上。直流电动机的起动、调速和制动直流电动机的起动、调速和制动2 2、反接制动、反接制动a aa aR RE EU UI I产生很大的与旋转方向相反产生很大的与旋转方向相反的电磁转矩，使电机制动。的电磁转矩，使电机制动。反接制动时，会产生很大的冲击电流，因此电枢回路中应串反接制动时，会产生很大的冲击电流，因此电枢回路中应串入适当的电阻，限制电流；当电机转速降低到零时，应把电入适当的电阻，限制电流；当电机转速降低到零时，应把电源切除，否则电机将反转。源切除，否则电机将反转。直流电动机的起动、调速和制动直流电动机的起动、调速和制动3 3、回馈制动（以串励电动机为例）、回馈制动（以串励

9、电动机为例）需要制动时，将励磁方式改变为他励或并励需要制动时，将励磁方式改变为他励或并励 ，当转速，当转速升高到某一数值时，反电动势大于端电压，电流改变升高到某一数值时，反电动势大于端电压，电流改变方向，电机作为发电机运行，电磁转矩起制动作用，方向，电机作为发电机运行，电磁转矩起制动作用，能量回馈到电网。能量回馈到电网。直流电动机的起动、调速和制动直流电动机的起动、调速和制动例例1 1：一台并励直流电动机，：一台并励直流电动机，PnPn=10kW,Un=220V,nN=1000r/min,=10kW,Un=220V,nN=1000r/min,=83%,Ra=0.283,2Ub=2V,Ifn=1

10、.7A=83%,Ra=0.283,2Ub=2V,Ifn=1.7A。设负载总转矩。设负载总转矩TlTl恒定，恒定，在电枢回路串入一电阻使转速降低到在电枢回路串入一电阻使转速降低到500r/min500r/min，试求：，试求：1）电枢电流）电枢电流2）电枢回路串入调节电阻的大小）电枢回路串入调节电阻的大小3）调速后电动机的效率）调速后电动机的效率直流电动机的起动、调速和制动直流电动机的起动、调速和制动与上题电机参数相同，在电机满载运行时，突然在电枢回路与上题电机参数相同，在电机满载运行时，突然在电枢回路串入串入1.01.0电阻，不计电枢回路电感和电枢反应影响，仍设负电阻，不计电枢回路电感和电枢反

11、应影响，仍设负载总转矩载总转矩TlTl恒定，计算串入电阻瞬间：恒定，计算串入电阻瞬间：1）电枢电动势）电枢电动势2）电枢电流）电枢电流3）电磁转矩）电磁转矩4）稳定运行转速）稳定运行转速直流电动机的起动、调速和制动直流电动机的起动、调速和制动与上题电机参数相同，突然改变励磁电流使磁通减小与上题电机参数相同，突然改变励磁电流使磁通减小20%20%，求：，求：1）改变瞬间的电枢电流）改变瞬间的电枢电流2）稳定运行时的电枢电流）稳定运行时的电枢电流3）稳定运行时的转速）稳定运行时的转速直流电动机的起动、调速和制动直流电动机的起动、调速和制动例例2 2：一台并励直流发电机，：一台并励直流发电机，PnP

12、n=46kW,Un=230V,nN=1000r/min,=46kW,Un=230V,nN=1000r/min,极对数极对数P=2P=2，Ra=0.03,2Ub=2V,Rf=30Ra=0.03,2Ub=2V,Rf=30，把此发电机当作电，把此发电机当作电动机运行，外加电压为动机运行，外加电压为220V220V，并保持电枢电流为发电机额定运，并保持电枢电流为发电机额定运行时的电枢电流。试求：行时的电枢电流。试求：1）此时电动机的转速是多少（磁路不饱和）此时电动机的转速是多少（磁路不饱和）2）发电机额定运行时的电磁转矩是多少）发电机额定运行时的电磁转矩是多少3）电动机运行时的电磁转矩是多少）电动机运

13、行时的电磁转矩是多少直流电动机的起动、调速和制动直流电动机的起动、调速和制动例例3 3：两台完全相同的并励直流电机，同轴相联，并接于：两台完全相同的并励直流电机，同轴相联，并接于230V230V的的电网上，空载运行，在电网上，空载运行，在1000r/min时，空载数据如下：时，空载数据如下：现已知电机现已知电机A A的励磁电流为的励磁电流为1.4A1.4A，B B的为的为1.3A1.3A。电枢回路总电阻。电枢回路总电阻为为0.1,0.1,转速为转速为1200r/min1200r/min，忽略电枢反映的影响，试问：，忽略电枢反映的影响，试问：If/A1.31.4U0/V186.7195.91）哪

14、台是发电机，哪台是电动机？）哪台是发电机，哪台是电动机？2）两机的总机械损耗和铁耗是多少？）两机的总机械损耗和铁耗是多少？3）只调节励磁电流是否可改变两机的运行状态（保持转速不变）只调节励磁电流是否可改变两机的运行状态（保持转速不变）4）是否可以在两机在）是否可以在两机在1200r/min时都为发电机或电动机运行？时都为发电机或电动机运行？直流电动机的起动、调速和制动直流电动机的起动、调速和制动例例4 4：一台他励直流发电机由一台并励直流电动机拖动发电，它：一台他励直流发电机由一台并励直流电动机拖动发电，它们的额定数据为：发电机：们的额定数据为：发电机：Pn=19kW,Un=230V,nN=1450r/min,=85%, Ufn=220V，Ifn=2.0A，ra=0.177,2Ub=2V。电动机：。电动机：Pn=22kW,Un=220V,nN=1450r/min,=86%, Ifn=3.82A，ra=0.107,2Ub=2V。1）计算额定运行时，电动机的输入功率。）计算额定运行时，电动机的输入功率。2）发电机和电动机均保持其额定运行时的励磁电阻不变，求当）发电机和电动机均保持其额定运行时的励磁电阻不变，求当发电机空载时，电动机的转速和发电机的端电压（忽略空载损耗发电机空载时，电动机的转速和发电机的端电压（忽略空载损耗和电枢反应的影响）和电枢反应的影响）