第三章 他励直流电动机的起动

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1、第二节 他励直流电动机的起动 一、起动方式1.直接起动2.电阻分级起动 二、起动电阻的计算1.图解法2.计算法 三、起动的过渡过程1.起动的机械过渡过程2.电枢电感对起动过程的影响3.5 直流电动机的起动A、对直流电动机起动过程的一般要求 起动转矩应足够大； 起动电流要小； 起动设备简单、经济与可靠。B、他励直流电动机的常用的起动方法 为了获得足够大的起动转矩的同时降低起动电流，为了获得足够大的起动转矩的同时降低起动电流，起动时一般应按照如下步骤进行：起动时一般应按照如下步骤进行：（1 1）首先在励磁绕组中加入额定励磁电流，以建立满载）首先在励磁绕组中加入额定励磁电流，以建立满载主磁场；主磁场

2、；（2 2）待主磁场建立之后再加入电枢电压。）待主磁场建立之后再加入电枢电压。a、电枢回路串电阻起动电枢回路串电阻起动图3.19a、b分别给出了他励直流电动机采用两级电阻起动时的电路图和相应的机械特性。3.18 直流电动机人工起动器的电气原理图图3.19 直流电机分两级起动的机械特性b、降压起动降压起动 图3.20给出了降压起动过程中他励直流电动机的机械特性。其起动过程与电枢回路串电阻起动过程类似。图3.20 他励直流电动机的降压起动过程降压起动的优点是，起动电流小，起动过程平滑，能量消耗降压起动的优点是，起动电流小，起动过程平滑，能量消耗少，因而在直流电力拖动系统中得到广泛采用。少，因而在直

3、流电力拖动系统中得到广泛采用。一、起动方式 直流电动机接上电源后，转速从零达到稳定转速的过程，称为起动过程。 对电动机起动的基本要求：（1）起动转矩要大（2）起动电流有限制（3）起动设备要经济可靠他励直流电动机直接起动将电动机的电枢投入额定电压的电源上起动。n=0，Ea=0，aaaaRUREUI 起动时：转速 ，相应的感应电势 ，起动电流 较大。一般情况下， 。0n 0aeEC n NstaUIRNstII)2010(为此，起动时要求满足：（1） ；（2） 。(2 2.5)stNII(1.11.2)stNTT优点：操作简单，无需外加设备。缺点：冲击电流大（Ia 可能突增到额定电流的十多倍 ），

4、换向时易产生火花。适用于容量很小的电动机。改良方式 为了改变直接起动时电流很大的缺点，采用将起动电阻串入电枢回路，待转速上升后，逐步将起动电阻切除的方式限制起动电流。 回想一下3张人为机械特性图起动过程起动动作过程：a点，K1,K2闭合b点，打开K2，K1闭合d点，打开K11 图解解析法图解解析法1绘制固有机械特性绘制固有机械特性 2选取起动过程中的最大电选取起动过程中的最大电流流 I1与电阻切除时的切换电流与电阻切除时的切换电流 I2 （或（或T1 与与T2）3画出分级起动特性图画出分级起动特性图 aaRRRRR121TCCRnne2T002TeTnnnRC Cheechehehcnnnnn

5、heecannRR1hecaannRR24根据转速比计算出各级电阻根据转速比计算出各级电阻 1 图解解析法图解解析法 给同学们2分钟，尝试把特性图画出来。如何解决遇到的问题呢？ 解析法的计算方法就能很好的解决图解法中，I1，I2难以准确确定的问题。 确定起动过程的人为特性曲线的本质就是确定各级的电阻值，各级电阻值之间有何关系呢？2 解析法的计算方法 1. 根据电动机铭牌数据，估算电动机电枢回路电阻 2. 选取最大电流I1，计算最大起动电阻； 3.决定起动电阻级数 4.计算起动电流比 5.计算分段电阻在在b点点 22REUIb在在c点点 11REUIcaRRRRII11221两级起动时两级起动时

6、 推广到推广到m级起动的一般情况级起动的一般情况 ammmmRRRRRRRRII1122112121/ II称为起动电流比称为起动电流比mammmammaaRRRRRRRRRRR11212121mamRRlglgamRRm 11111222111212211)() 1(RRRRRRRRRRRRRRRRRRRmmmmmmmmmmaaa 例例9-29-2 一台他励直流电动机的铭牌数据为：型号一台他励直流电动机的铭牌数据为：型号Z-290 kW29NPV440NUA76NIr/min1000Nn377. 0aR试用解析法计算四级起动时的起动电阻值。试用解析法计算四级起动时的起动电阻值。 解解已知起动

7、级数已知起动级数m=4 A152A7622N1 II选择选择895. 215244014IURRam664. 1377. 0895. 2444aRR各分段电阻如下各分段电阻如下 ：250. 0377. 0627. 011aRRR416. 0627. 0043. 1122RRR693. 0043. 1736. 1233RRR153. 1736. 1889. 2344RRR则各级起动总电阻如下：则各级起动总电阻如下： 627. 0377. 0664. 11aRR043. 1627. 0664. 112RR736. 1043. 1664. 123RR889. 2736. 1664. 134RR三、他

8、励直流电动机起动的过渡过程三、他励直流电动机起动的过渡过程1.起动的机械过渡过程2.电枢电感对起动过程的影响三、他励直流电动机起动的过渡过程三、他励直流电动机起动的过渡过程 在电力拖动系统中，一些电气参数（如电压、电阻等）与负载在电力拖动系统中，一些电气参数（如电压、电阻等）与负载转矩的突然变化，会引起过渡过程，但由于惯性，这些变化却不能转矩的突然变化，会引起过渡过程，但由于惯性，这些变化却不能导致电动机的转速、电流、转矩及磁通等参量的突变，而必须是个导致电动机的转速、电流、转矩及磁通等参量的突变，而必须是个连续变化的过程连续变化的过程 。电力拖动系统中一般存在以下三种惯性：电力拖动系统中一般

9、存在以下三种惯性：1机械惯性机械惯性 反映在系统的飞轮惯量上，它使转速不能突变。反映在系统的飞轮惯量上，它使转速不能突变。 2电磁惯性电磁惯性 反映在电枢回路电感及励磁回路电感上，它们分反映在电枢回路电感及励磁回路电感上，它们分别使电枢电流和励磁电流不能突变，从而使磁通不能突变。别使电枢电流和励磁电流不能突变，从而使磁通不能突变。 3热惯性热惯性 它使电动机的温度不能突变。它使电动机的温度不能突变。 电力拖动的过渡过程一般分为两种：电力拖动的过渡过程一般分为两种：1）机械过渡过程）机械过渡过程 它只考虑它只考虑机械惯性机械惯性，忽略影响较小的电磁惯，忽略影响较小的电磁惯性。性。2）电气一机械过

10、渡过程）电气一机械过渡过程 它同时考虑它同时考虑机械机械与与电磁电磁两种惯性。两种惯性。电力拖动系统存在下列两个时间常数：（1）电磁时间常数： ；（2）机电时间常数：在对电力拖动系统进行分析时，可根据实际系统按下列两种情况进行分析： RLTaa22375MeTGD RTC C一、 起动时的机械过渡过程 他励直流电动机串固定电阻全压起动1电枢串固定电阻起动的过渡过程电枢串固定电阻起动的过渡过程 RInCRIEUaeaa2emTd375 dlaGDnTTCItRRRaeaCRIUn22d375dlaaTeTTIGD RICC CtddaBMIITt/BLTITC负载转矩对应的负载电流，即电动机起动

11、完毕负载转矩对应的负载电流，即电动机起动完毕后，保持后，保持稳定转速运行稳定转速运行时的电枢电流时的电枢电流 22375MeTGD RTC C电力拖动系统的电力拖动系统的机电时间常数机电时间常数，是表征机，是表征机械惯性的一个非常重要的物理量械惯性的一个非常重要的物理量 ddaaBtMtMIIItTT其解为其解为/eMt TaBIIK为电流的为电流的起始值起始值 AIABKII其中其中或或/A()eMt TaBBIIII/BA(1 e)eMMt Tt TaIII从上式说明，电枢电流随着时间成指数变化。或或/A()eMt TaBBIIII/BA(1 e)eMMt Tt TaIII起动过程中电枢电