工学直流电机的电力拖动.pptx

LFChun 制作 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电机与拖动电机与拖动返回主页返回主页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当当 Ua、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实际空载转速实际空载转速n=Ua CE Ra CECT2 T 转速降：转速降：特性软特性软电机的堵转问题：电机的堵转问题：电机堵转时：电机堵转时：n=0,Ea=0,此时此时 即：如果即：如果R 较小，则堵转电流很大；当重负载起动时，较小，则堵转电流很大；当重负载起动时，只要只要R 选配合理，选配合理，可使电机低速大转矩起动。可使电机低速大转矩起动。此时的电磁转矩称堵转转矩：此时的电磁转矩称堵转转矩：转速：转速：一、固有特性一、固有特性 n=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OTnn0NnNTNMnMTM 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)即机械特性变软。即机械特性变软。n0不变不变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。工业电机拖动都不使用！工业电机拖动都不使用！用于飞行器等特殊场合。用于飞行器等特殊场合。三、机械特性的绘制三、机械特性的绘制（一）固有特性的绘制（一）固有特性的绘制 已知已知 ，求两点，求两点:1:1）理想空载）理想空载点点 和额定运行和额定运行 。具体步骤：具体步骤：(1)(1)估算估算(2)(2)计算计算(3)(3)计算理想空载点：计算理想空载点：(4)(4)计算额定工作点：计算额定工作点：（二）人为特性的绘制（二）人为特性的绘制 在固有机械特性方在固有机械特性方程程 的的基础上，根据人为特基础上，根据人为特性所对应的参数性所对应的参数 或或 或或 变化，重新计算变化，重新计算 和和 ，然后得到人为，然后得到人为机械特性方程式机械特性方程式。铜损耗占总损耗的铜损耗占总损耗的1/22/38.1 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，一台他励直流电动机，PN=10 kW，UaN=220 V，IaN=210 A，nN=750 r/min，求，求(1)固有特固有特性；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=连接连接 n0 和和 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 例例 他励直流电动机的铭牌数据为：他励直流电动机的铭牌数据为：P PN N=22kW=22kW，U UN N=220V=220V，I IN N=116A=116A，n nN N=1500r/min=1500r/min，试分别求取下列试分别求取下列机械特性方程式并绘制其特性机械特性方程式并绘制其特性 曲线曲线:（1 1）固有机械特性；）固有机械特性；（2 2）电枢串入电阻）电枢串入电阻Rs=0.7Rs=0.7时的人为特性；时的人为特性；（3 3）电源电压降至）电源电压降至110V110V时的人为特性；时的人为特性；（4 4）磁通减弱至）磁通减弱至 时的人为特性；时的人为特性；（5 5）当负载转矩为额定转矩时，要求电动机以）当负载转矩为额定转矩时，要求电动机以n=1000r/minn=1000r/min的转速运转，试问有几种可能的转速运转，试问有几种可能 的方案，的方案，并分别求出它们的参数。并分别求出它们的参数。解解（1 1）固有机械特性）固有机械特性固有特性为固有特性为:理想空载点数据为理想空载点数据为 额定工作点数据为额定工作点数据为 连接这两点，得出固有特性曲线连接这两点，得出固有特性曲线 ：（2 2）电枢回路串入）电枢回路串入Rs=0.7Rs=0.7电阻时电阻时不变，不变，增大为增大为 人为特性为人为特性为 时，有时，有 （3 3）电源电压降为）电源电压降为110V110V时，时，=1.04=1.04不不变，n n0 0变为变为:人为特性为：人为特性为：n=8271.04Tem 当负载转矩为额定值，转速下降至当负载转矩为额定值，转速下降至n=1000r/minn=1000r/min时，可以时，可以采用电枢串电阻或降低电源电压的方法来实现。采用电枢串电阻或降低电源电压的方法来实现。/=4.44=4.44 应串入的电阻值为应串入的电阻值为 R Rr r =0.575=0.575当电源电压下降时，由下式当电源电压下降时，由下式解得电压应降至解得电压应降至U U=153.4V=153.4V 当电枢串入当电枢串入R Rr r时，时，变化。将变化。将n=1000r/minn=1000r/min、T TN N=147.3N.m=147.3N.m代入机械特性：代入机械特性：1000=16541000=1654 /147.3147.3得得:n=n=T TU UN NC CE EN NR Ra aR Rr r C CE EC CT TN N2 2 电动机的电动机的起动起动是指电动机接通电源后，是指电动机接通电源后，由静止状态加速到稳定运行状态的过程。由静止状态加速到稳定运行状态的过程。8.2 8.2 他励直流电动机的起动他励直流电动机的起动起动问题：起动问题：起动瞬间，起动瞬间，很大很大称称 为起动电流，一般：为起动电流，一般：即：必须限制起动电流。即：必须限制起动电流。要求：要求：（1 1）起动电流限制在一定范围；（）起动电流限制在一定范围；（2 2）有足够的起）有足够的起动转矩；起动设备简单、可靠。动转矩；起动设备简单、可靠。方法：方法：由由可知，电枢回路串可知，电枢回路串 或降或降一、降压起动一、降压起动 当直流电源电压可调时，可采用降压方法起动。当直流电源电压可调时，可采用降压方法起动。起动时，以较低的电起动时，以较低的电源电压起动电动机，起动源电压起动电动机，起动电流随电源电压的降低而电流随电源电压的降低而正比减小。随着电动机转正比减小。随着电动机转速的上升，反电动势逐渐速的上升，反电动势逐渐增大，再逐渐提高电源电增大，再逐渐提高电源电压，使起动电流和起动转压，使起动电流和起动转矩保持在一定的数值上，矩保持在一定的数值上，保证按需要的加速度升速。保证按需要的加速度升速。降压起动需专用电源，设备投资较大，但它起降压起动需专用电源，设备投资较大，但它起动平稳，起动过程能量损耗小，因此得到广泛应用。动平稳，起动过程能量损耗小，因此得到广泛应用。第第8 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1.1.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R RST ST=U Ua a I ISTSTR Ra a R Ra a 的估算公式的估算公式R R =U UaNaN I IaN aN P PN N I IaNaNO OT T(I Ia a)n nT T1 1(I I1 1)T TL L(I IL L)T T2 2(I I2 2)a a1 1a a2 2(1)(1)起动过程起动过程 串联串联 (R RST1ST1+R RST2ST2)起动：起动：R Ra2a2=R Ra aR RST1ST1R RST2ST2 起动转矩起动转矩 (电流电流)：T T1 1(I I1 1)=(1.5 2.0)=(1.5 2.0)T TN N(I IaNaN)切除切除 R RST2 ST2：R Ra1a1=R Ra aR RST1ST1 切换转矩切换转矩 (电流电流)：T T2 2(I I2 2)=(1.1 1.2)=(1.1 1.2)T TL L (I IL L)b b2 2b b1 18.2 8.2 他励直流电动机的起动他励直流电动机的起动I If fU Ua aI Ia aU Uf fR RST1 ST1 R RST2ST2T TM Mb ba a2.2.有级起动有级起动Q Q 1 1Q Q 2 2M MOT(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最终稳定在最终稳定在Tem=TN处，处，n=nN(h点点)起动过程结束。起动过程结束。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 m (2)(2)起动电阻的计算起动电阻的计算 选择起动电流选择起动电流 I I1 1 和切换电流和切换电流 I I2 2 I I1 1(T T1 1)=(1.5 2.0)=(1.5 2.0)I IaN aN(T TN N)I I2 2(T T2 2)=(1.1 1.2)=(1.1 1.2)I IL L(T TL L)=I I1 1I I2 2 8.2 8.2 他励直流电动机的起动他励直流电动机的起动m m =R RamamR Ra a lg lg lglgU UaNaNR Ra aI I1 1 lg lg lglg=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=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)a1a2b2b1bacc1c2p8.2 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 【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=0.076，采用电枢串电阻起动。求起动级数和各级起动，采用电枢串电阻起动。求起动级数和各级起动电阻电阻。解：解：(1)选择选择 I1 和和 I2 I1=(1.5 2.0)IaN=(745.5 994)A I2=(1.1 1.2)IaN=(546.7 596.4)A取取 I1=840 A，I2=560 A。(2)求出起切电流比求出起切电流比 (3)求出起动级数求出起动级数840560=1.5 8.2 他励直流电动机的起动他励直流电动机的起动 =I1I2 取取 m=5。(4)重新计算重新计算 ，校验，校验 I2 440840=0.524 8.2 他励直流电动机的起动他励直流电动机的起动Ram=UaN I1m=RamRa lg lg=4.76 0.5240.076 lg1.5 lg =RamRam0.524 0.076=1.47 58401.47=A=571 A I2=I1 (在规定的范围内在规定的范围内)(5)求出各段总电阻值和各段电阻值求出各段总电阻值和各段电阻值 RST1=(1)Ra=(1.471)0.076=0.0357 RST2=(2)Ra=(1.4721.47)0.076=0.0525 RST3=(3 2)Ra=(1.4731.472)0.076=0.0772 RST4=(4 3)Ra=(1.4741.473)0.076=0.1135 RST5=(5 4)Ra=(1.4751.474)0.076=0.1668 8.2 他励直流电动机的起动他励直流电动机的起动8.3 8.3 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速 电力拖动系统的调速可以采用机械调、电气调速或二者配合电力拖动系统的调速可以采用机械调、电气调速或二者配合调速。通过改变传动机构速比进行调速的方法称为调速。通过改变传动机构速比进行调速的方法称为机械调速机械调速；通；通过改变电动机参数进行调速的方法称为过改变电动机参数进行调速的方法称为电气调速电气调速。改变电动机的参数就是人为地改变电动机的机械特性，使工改变电动机的参数就是人为地改变电动机的机械特性，使工作点发生变化，转速发生变化。调速前后，电动机工作在不同的作点发生变化，转速发生变化。调速前后，电动机工作在不同的机械特性上。机械特性上。电气调速方法电气调速方法:1.1.调压调速调压调速;2.2.电枢串电阻调速电枢串电阻调速;3.3.调磁调速调磁调速。他励直流电动机的转速为他励直流电动机的转速为n=CEUaRaCECT2TUaRa8.3 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速n=CEUaRaCECT2TUaRa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一、改变电枢电阻调速一、改变电枢电阻调速（转速下调）（转速下调）OTnRaRaRr TLbcn0aIfUaIaUfRr MaOTnRaRaRr n0TLTL8.3 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速bcOTnRaRaRr n0bca(1)调速方向：在调速方向：在 nN 以下以下 调节。调节。(Ra+Rr)n ，(Ra+Rr)n 。(2)调速的稳定性调速的稳定性 (Ra+Rr)稳定性变差。稳定性变差。(3)调速范围：受稳定性影响，调速范围：受稳定性影响，D 较小。较小。(4)调速的平滑性调速的平滑性 (6)调速时的允许负载调速时的允许负载 T=CTN IaN 恒转矩调速。恒转矩调速。取决于取决于 Ra 的调节方式，一般为有级调速。的调节方式，一般为有级调速。(5)调速的经济性差调速的经济性差 8.3 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速 结论：结论：(1)调速的经济性很差。调速的经济性很差。(2)调速方法简单，控制设备不复杂。调速方法简单，控制设备不复杂。(3)一般用于串励或复励直流电动机拖动的电车、一般用于串励或复励直流电动机拖动的电车、炼钢车间的浇铸吊车等生产机械。炼钢车间的浇铸吊车等生产机械。【例例8.3.1】一台他励电动机，一台他励电动机，PN=4 kW，UaN=160 V，IaN=34.4 A，nN=1 450 r/min，用它拖动通风机负，用它拖动通风机负载运行。现采用改变电枢电路电阻调速。试问要使转速降载运行。现采用改变电枢电路电阻调速。试问要使转速降低至低至 1 200 r/min，需在电枢电路串联多大的电阻，需在电枢电路串联多大的电阻 Rr？解：解：电枢电阻电枢电阻 116.31 1 450=0.080 2 CE=EnN 8.3 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速Ra=UaN IaN PN IaN=1.27 160 34.4 4 000 34.4额定运行时额定运行时 E=UaNRa IaN =(1601.2734.4)V=116.31 V 8.3 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速CT=9.55 CE=9.550.080 2=0.766 602 PNnNTN=606.284 0001 450=Nm=26.36 Nm 对于通风机负载对于通风机负载 T n2，当当 n=1 200 r/min 时时 n=n0n =(1 9951 200)r/min=795 r/min由于由于 nnNT=TN21 2001 450=26.36 Nm=18.05 Nm 2UaN CE n0=1600.080 2=r/min=1 995 r/min RaRr CECT2 n=T由此求得由此求得 n TRr=CECT2 Ra 795 18.05=0.080 20.766 1.27 =1.436 8.3 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速练习：练习：若把题中负载改为恒转矩负载，试重新计算本题？若把题中负载改为恒转矩负载，试重新计算本题？(1)调速方向：调速方向：在在 UN（或（或nN）以下调节。）以下调节。Ua n ，Ua n 。(2)调速的平滑性：调速的平滑性：连续调节连续调节 Ua，可实现无级调速。，可实现无级调速。(3)调速的稳定性：调速的稳定性：改变改变 Ua(4)调速范围：调速范围：D 不大（不大（D8）。(5)调速的经济性：需要专用直流电源。调速的经济性：需要专用直流电源。(6)调速时的允许负载调速时的允许负载:T=CTN IaN 二、改变电枢电压调速二、改变电枢电压调速8.3 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速OTnUaUaTLbcn0n0a、不变，不变，但但 稳定性变差。稳定性变差。恒转矩调速。恒转矩调速。【例例8.3.2】例例 8.3.1 中的他励电动机，拖动恒转矩中的他励电动机，拖动恒转矩负载运行，负载运行，TL=TN。现采用改变电枢电压调速。试问要使。现采用改变电枢电压调速。试问要使转速降低至转速降低至 1 000 r/min，电枢电压应降低到多少，电枢电压应降低到多少？解：解：已知已知 Ra=1.27，CE=0.080 2，CT=0.766，TN=26.36 Nm。8.3 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速 =544.94 r/minn0=n n =(1 000544.94)r/min=1 544.94 r/min Ua=CE n0 =0.080 21 544.94 V=123.9 VRa CECT2 n=T1.27 0.080 20.766 =26.36 r/min 三、改变励磁电流调速三、改变励磁电流调速TLn不能跃变不能跃变E=CE n8.3 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速OTn21 bcan0n0If E Ia T n E 下降至某一最小值后回升下降至某一最小值后回升 Ia 和和 T 上升至某一最大值后下降上升至某一最大值后下降 T=TL，n=nc。(1)调速方向调速方向 在在 nN 以上（以上（IfN 以下）调节。以下）调节。(2)调速的平滑性调速的平滑性 连续调节连续调节Uf（或（或Rf）可实现无级调速。）可实现无级调速。(3)调速的稳定性调速的稳定性 (4)调速范围调速范围 受机械强度（受机械强度（nmax）的限制，）的限制，D 不大。不大。普通普通 M：D=2，特殊设计的，特殊设计的 M：D=4。(5)调速的经济性调速的经济性 调节调节Rf 比较经济；比较经济；调节调节Uf 则需要专用直流电源。则需要专用直流电源。(6)调速时的允许负载调速时的允许负载 T ，n ，n ，n0 不变，不变，稳定性好。稳定性好。P 基本不变，基本不变，为恒功率调速。为恒功率调速。8.3 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速 应用应用 不经常逆转的重型机床。不经常逆转的重型机床。如：国产如：国产 C660、C670 等机床，等机床，重型龙门刨床的主传动在高速区的调速。重型龙门刨床的主传动在高速区的调速。调压调速与调励磁电流调速配合，可扩大调压调速与调励磁电流调速配合，可扩大 D，实现双向调速。实现双向调速。8.3 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速 【例例8.3.3】例例 8.3.1 中的他励电动机，拖动恒功率中的他励电动机，拖动恒功率负载运行，现采用改变励磁电流调速。试问要使转速增加负载运行，现采用改变励磁电流调速。试问要使转速增加至至 1 800 r/min，CE 应等于多少应等于多少？解：解：已知已知 Ra=1.27，TN=26.36 Nm。对于恒功率负载对于恒功率负载 T 1/n，若忽略，若忽略 T0，则，则8.3 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速将已知数据代入机械特性方程，得将已知数据代入机械特性方程，得 整理，得整理，得 1 800(CE)2160 CE 2.82=0 nN nT=TN1 450 1 800 =26.36 Nm=21.23 Nm 1 800=21.23 160 CE 1.27 CECT2 CE=160 1602 41 8002.82 21 800=0.064 7 或或 0.024 2 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目的：快速停车、匀速下放重物等。目的：快速停车、匀速下放重物等。制动方法：制动方法：机械制动、电气制动。机械制动、电气制动。一、能耗制动一、能耗制动 电动状态电动状态第第8 章章 直流电动机的电力拖动直流电动机的电力拖动Tn制动状态制动状态能耗制动时：能耗制动时：动能转换成电能，动能转换成电能，被电阻消耗掉。被电阻消耗掉。nTEUaIaUfMUfMRbIaE当当 与与 方向相同方向相同电动机状态电动机状态;当当 与与 方向相反方向相反电气制动状态电气制动状态。制动前：制动前：特性特性 1。制动开始后：制动开始后：Ua=0，n0=0 特性特性 2 n=RaRb CECT2 T制动过程制动过程8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动bOTn 1n0TLaTL1.能耗制动过程能耗制动过程 迅速停机迅速停机 a 点点b 点，点，Ia 反向反向(Ia0)制动开始制动开始n=0，E=0 na=nb，Ea=Eb T 反向反向(T0)，T 和和 TL的共同作用的共同作用 Ia=0，T=0，n O 点点 自动停车。自动停车。2 Tb Tb 制动效果制动效果 Rb 2(Rb大大)bOTn1TLa2(Rb小小)bIa|Tb|制动快，停车迅速。制动快，停车迅速。Ia =Eb RaRb Iamax 切换点（切换点（b 点）点）Rb 的选择的选择 RaRb EbIamax8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动UfRbIaTnEM2.能耗制动运行能耗制动运行 下放重物下放重物 8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动bOTn 1n0TLa2ca 点点b 点点O 点点 T=0，TL0n 反向起动反向起动(n0)E 反向反向(E0)Ia 再次反向再次反向(Ia0)T 再次反向再次反向(T0)，n T 反向起动反向起动制动过程制动过程能耗制能耗制动运行动运行 E Ia T=TL (c 点点)。8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动Tn制动过程制动过程电动状态电动状态TL反向起动反向起动Tn能耗制动运行能耗制动运行nTMEUaIaUfTLUf RbMEIaUf RbTLMEIanLnL2 bOTn1TLac 制动效果制动效果 8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动2(Rb小小)bTT Rb 特性特性 2 斜率斜率 下放速度下放速度|nL|。Rb 的选择的选择（各量取绝对值）（各量取绝对值）RaRb=EcIac=CE nL T/CT 校验校验 RaRb Eb Iamax=CE CT2 nL Tc(Rb大大)=CE CT2 nL TLT0稳定运行稳定运行 c 点点的的 E 和和 Ia（对切换点（对切换点 b 点电流的限制）点电流的限制）【例例8.4.1】一台他励电动机，一台他励电动机，PN=22 kW，UaN=440 V，IaN=65.3 A，nN=600 r/min，Iamax=2IaN，T0 忽略忽略 不计。试求：不计。试求：(1)拖动拖动 TL=0.8 TN 的反抗性恒转矩负载，采的反抗性恒转矩负载，采用能耗制动实现迅速停机，电枢电路至少应串联多大的制用能耗制动实现迅速停机，电枢电路至少应串联多大的制动电阻？动电阻？(2)拖动拖动 TL=0.8 TN 的位能性恒转矩负载，采用的位能性恒转矩负载，采用能耗制动以能耗制动以 300 r/min 的速度下放重物，电枢电路应串联多的速度下放重物，电枢电路应串联多大的制动电阻？大的制动电阻？解：解：由额定数据求得由额定数据求得 PN IaN E=22103 65.3=V=336.91 V 8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动Ra=UaN IaN PN IaN=1.58 440 65.3 22103 34.4或者或者(1)迅速停机时迅速停机时 TL=0.8TN =0.8350.32 Nm=280.256 Nm CT=9.55 CE=9.550.562=5.365 602 PNnNTN=606.28 22103 600=Nm=350.32 Nm 336.91 600=0.562 CE=EnN 280.256 5.365=A=52.24 A Ia=TL CT E=UaNRa Ia =(4401.5852.24)V=357.46 V 8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动（切换点（切换点 b 点的点的 Eb）8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动Rb Ra Eb Iamax(2)下放重物时下放重物时 n=-300 r/min,T=TL=0.8 TN 357.46 265.3=1.58 =1.16 Rb=Ra CE CT2 nL TL=0.5625.365300 280.2561.58 =1.65 该值大于该值大于 1.16，故满足，故满足 Iamax 的要求。的要求。n=RaRb CECT2 T二、反接制动二、反接制动 1.电压反向反接制动电压反向反接制动 迅速停机迅速停机 8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动电动状态电动状态Tn制动状态制动状态 UaTL 作用？作用？限制限制 Iamax Ia 的方向的方向？T 的方向的方向？nTEUaIaUfTLMUfMEIaRb原理：原理：制动结束时，应立即切断电源，否则将反向起动。多用于停制动结束时，应立即切断电源，否则将反向起动。多用于停车后立即反转的机械。制动期间电源电功率和惯性机械功率车后立即反转的机械。制动期间电源电功率和惯性机械功率消耗在电阻上。消耗在电阻上。2n0 OTn1n0 TL 制动前：制动前：特性特性1 n=Ua CE Ra CECT2 T制动开始后：制动开始后：特性特性2 制动过程制动过程 TL n=Ua CE RaRb CECT2 T8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动bacda 点点b 点点，Ia 反向反向(Ia0)T 和和 TL 的共同作用的共同作用 n=0，T 0，na=nb，Ea=Eb，T 反向反向(T0)，n 立刻断电，立刻断电，未断电，反向起动未断电，反向起动 制动开始；制动开始；c 点点 停机。停机。d 点，反向电动运行。点，反向电动运行。立刻立刻 断电断电制动瞬间制动瞬间b 点的点的 ERaRb Ua Eb Iamax8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动 制动效果制动效果 2(Rb小小)bT T Rb 特性特性 2 斜率斜率 制动转矩制动转矩 制动快。制动快。Rb 的选择的选择 （各量取绝对值）（各量取绝对值）2(Rb大大)n0n0 bOTn1TLaUfRbIaE UaM2.电动势反向反接制动电动势反向反接制动 下放重物下放重物 8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动电动状态电动状态T制动状态制动状态电枢接入电枢接入 Rb 瞬间瞬间 Ia T TTL n E Ia T ,TTL n=0，TTL 反向起动反向起动 n0|n|E|Ia T T=TL。nIa 的方向的方向？T 的方向的方向？nTEUaIaUfTLMUfUaTLMRbIaE8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动OTn 1n0TLa2c 制动运制动运 行状态行状态制动前：制动前：特性特性 1 n=Ua CE Ra CECT2 T制动开始后：制动开始后：特性特性 2n=Ua CE RaRb CECT2 Tbd Ia 和和 T 始终没有改变方向。始终没有改变方向。2dn0bOTn1TLa8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动 制动效果制动效果 Rb 特性特性 2 斜率斜率 下放速度下放速度 。2(Rb大大)dnL nL(Rb小小)UaEd IadRaRb=Rb 的选择的选择(各量取绝对值各量取绝对值)=UaCE nL T/CT=(UaCE nL)CT TLT0UfUaRbIaEM稳定运行稳定运行 d 点点的的 E 和和 Ia 【例例8.4.2】例例 8.4.1 中的他励电动机，迅速停机和中的他励电动机，迅速停机和下放重物的要求不变，但改用反接制动来实现，试求电枢下放重物的要求不变，但改用反接制动来实现，试求电枢电路应串联的制动电阻值。电路应串联的制动电阻值。解：解：(1)迅速停机迅速停机在例在例 8.4.1 中已求得切换点的电动势，由公式可得中已求得切换点的电动势，由公式可得 8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动Rb Ra Ua Eb Iamax 440357.46 265.3=1.58 =4.526 8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动(2)下放重物时（忽略下放重物时（忽略 T0,n=-300 r/min,T=TL=0.8 TN Rb=(UaCE n)Ra CT TL 5.365 280.256=(4400.562300)1.58 =10.07 代入下式代入下式 平地或上坡行驶时工作在平地或上坡行驶时工作在 a 点。点。下坡行驶时下坡行驶时 TL 反向反向TL2 nn0 EUa Ia0 T0 b 点（点（TL2=T）。）。n n0 电动机处于发电状态，电动机处于发电状态，动能转换为电能回馈电网。动能转换为电能回馈电网。三、回馈制动三、回馈制动 特点：特点：EUa OTn1n01.正向回馈制动正向回馈制动 电车下坡电车下坡 TL12TL238.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动n n ab电动状态电动状态下下坡坡n E Ia(T)n=n0,E=Ua,T=0制动状态制动状态n E (Ua)Ia(T)0|T|8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动nTEUaIaUfTLMUfUaTLIaTnEMnUfUaTLEMUfUaTLnIaTEMTL 在降低电枢电在降低电枢电 压调速过程中压调速过程中 TL8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动OTnUa1n01Ua2n02acbd 回馈制回馈制 动过程动过程 在增加励磁电在增加励磁电 流调速过程中流调速过程中 OTnIf1n01If2n02acbd 工作点工作点 跳到何处？跳到何处？回馈制回馈制 动过程动过程 2.反向回馈制动反向回馈制动 下放重物下放重物 电压反向电压反向8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动电动状态电动状态T制动过程制动过程反向起动反向起动n n n0 n EUaIa(T)反向反向制动状态制动状态Ia 的方向的方向？T 的方向的方向？作用？作用？限制限制 Iamax nTEUaIaUfTLMUfnE UaTLMIaRbUfRb UaTLIaTMEUfRb UaTLnEIaTM2.反向回馈制动反向回馈制动 下放重物下放重物 OTn1n0TL8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动2n0acbd e a 点点改变改变Ua极性极性n不能跃变不能跃变c 点点b 点点反接制动反接制动d 点点反向起动反向起动e 点，点，T=TL。电压反向反电压反向反 接制动过程接制动过程 反向起动过程反向起动过程 回馈制动过程回馈制动过程 回馈制回馈制 动运行动运行 T TL回馈制动回馈制动8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动OTn1n0TL2n0acbd e 制动效果制动效果 Rb 特性特性 2 斜率斜率 下放速度下放速度 。2(Rb小小)enL nL(Rb大大)EeUa IaeRaRb=Rb 的选择的选择 （各量取绝对值）（各量取绝对值）=CE nLUa T/CT=(CE nL Ua)CT TLT0稳定运行稳定运行 e 点点的的 E 和和 IaUfUaRbIaEM 校验校验 （各量取绝对值）（各量取绝对值）RaRb UaEb IamaxOTn1n0TL2n0acbd e 2(Rb小小)enL nL(Rb大大)b制动瞬间制动瞬间b 点的点的 E8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动电压反接后瞬间电压反接后瞬间UfUaRbIaEM 电压反向反接制动与反向回馈制动的比较电压反向反接制动与反向回馈制动的比较 电压反向制动过程电压反向制动过程 回馈制动状态回馈制动状态 8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动电动状态电动状态nTEUaIaUfTLMUfRbIaTnE UaTLMUfRbIaTnE UaTLM 【例例8.4.3】例例 8.4.1 中的他励电动机，改用回馈制中的他励电动机，改用回馈制动下放重物。在电压反接瞬间，电枢电路串联较大的制动动下放重物。在电压反接瞬间，电枢电路串联较大的制动电阻，以保证电阻，以保证 IaIamax；当转速反向增加到；当转速反向增加到 n0 时，将制动时，将制动电阻减小，使电动机以电阻减小，使电动机以 1 000 r/min 下放重物。试求这时的下放重物。试求这时的制动电阻值。制动电阻值。解：解：根据例根据例 8.4.1 求得的数据，可得求得的数据，可得 8.4 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动RaRb=(CE n Ua)CT TLT0 Rb=(CE nUa)Ra CT TL=0.755 5.365 280.256 Rb=(0.5621 000440)1.58 1.1.某他励直流电动机额定数据如下：某他励直流电动机额定数据如下：UN=220VUN=220V，IN=12.5AIN=12.5A，Nn=1500r/minNn=1500r/min，电枢回路总电阻，电枢回路总电阻Ra=0.8,Ra=0.8,试求：试求：（1 1）当）当=N N，n=1000 r/m