03第四、五讲 直流电动机的电力拖动（2）.ppt

第四、五讲直流电动机的电力拖动（2）,杜少武,2,第四、五讲直流电动机的电力拖动,1、他励直流电动机的机械特性2、他励直流电动机的起动3、他励直流电动机的制动4、他励直流电动机的调速5、晶闸管－直流电动机系统6、他励直流电动机过渡过程的能量损耗7、串励直流电动机的电力拖动,3,3、他励直流电动机的制动,他励直流电动机的两种运转状态电动运转状态电动机转矩的方向与转速的方向相同，此时电网向电动机输入电能，并变为机械能以带动负载制动运转（电气制动）状态电动机转矩与转速的方向相反，此时，用电动机吸收机械能并转化为电能。假设他励直流电动机顺时针旋转为参考（正）方向,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,4,3、他励直流电动机的制动,制动的目的使电力拖动系统停车；使电力拖动系统转速降低；使位能负载工作机构匀速下降。使电力拖动系统停车的方法断电源自由停车较慢，生产效率低；机械制动电磁制动器，即机械抱闸；电气制动能耗制动、反接制动、回馈制动（再生制动）,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,5,3、他励直流电动机的制动,能耗制动,下图（左）为电动机工作在电动状态；下图（右）为电动机工作在能耗制动状态。制动时，励磁保持不变，断开K1、K2接通K3，电动机开始工作在发电状态，把动能转换成电能消耗在电动机电枢回路的电阻上。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,6,3、他励直流电动机的制动,能耗制动,能耗制动机械特性方程式,其机械特性位于第二象限如下图所示,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,7,3、他励直流电动机的制动,能耗制动,制动电阻的计算制动电阻Rz越小，制动时的机械特性越平，制动转矩绝对值越大，制动越快。制动电阻又不能太大，否则制动电流超出允许值。一般最大制动电流按不超过2IN选择Rz，则,,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,8,3、他励直流电动机的制动,能耗制动,电动机带位能负载时的能耗制动,如右图所示，电动机初始状态为n0，T0，电动机在位能负载的作用下反向加速，随着转速的增加，T也不断增大，直到TTz，转速稳定，匀速下放重物。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,9,3、他励直流电动机的制动,能耗制动,电动机带位能负载时的能耗制动,电动机带位能负载能耗制动时，转速n为负，转矩T为正，这时机械特性位于第四象限，如下图所示的虚线。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,10,3、他励直流电动机的制动,能耗制动,能耗制动使得nf（t）和If（t）曲线,,当TTz时,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,11,3、他励直流电动机的制动,能耗制动,,该方程与电动机工作在电动状态下的转速微分方程的形式是一样的，只是参数的正负号有所不同。,能耗制动使得nf（t）和If（t）曲线,其中nST为速度的起始值,或,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,12,3、他励直流电动机的制动,能耗制动,能耗制动使得nf（t）和If（t）曲线,,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,13,3、他励直流电动机的制动,能耗制动,能耗制动使得nf（t）和If（t）曲线,能耗制动所需时间为,或,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,14,3、他励直流电动机的制动,反接制动,反接制动有两种情况，分别是转速反向（一般用于位能负载）与电枢反接（一般用于反作用负载）,转速反向的反接制动,转速反向的反接制动一般用于起重机下放重物，如右图所示。假设重物G产生的负载转矩为Tz，其转矩方向为逆时针。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,15,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,3、他励直流电动机的制动,反接制动,转速反向的反接制动,电动机以与电动状态一样的电路接通，其转矩方向为顺时针。由于电枢回路串接较大电阻RW，使电动机起动转矩Tst|-Tz|的条件），电机动进入反向电动状态，这时，转速反向变负，Ea变负，对于Tz、Iz的极性分两种情况讨论，反作用负载时，Tz、Iz变负，位能负载时，Tz、Iz方向不变，仍为正。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,25,3、他励直流电动机的制动,反接制动,电枢反接时的过渡过程－反向起动过程,反作用负载时，Tz、Iz变负，此时运动方程式为,机械特性方程式为,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,26,3、他励直流电动机的制动,反接制动,电枢反接时的过渡过程－反向起动过程,,,同样可得,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,27,3、他励直流电动机的制动,反接制动,电枢反接时的过渡过程－反向起动过程,位能负载时，Tz、Iz变负，此时运动方程式为,机械特性方程式为,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,28,3、他励直流电动机的制动,反接制动,电枢反接时的过渡过程－反向起动过程,,,同样可得,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,29,3、他励直流电动机的制动,反接制动,电枢反接时的过渡过程－反向起动过程,右图CD段为反作用负载时的反向起动曲线；右图CE段为位能负载时的反向起动曲线；当反向转速n0时，|Ea||U|，Tz、Iz变负，电机在此进入制动回馈制动。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,30,3、他励直流电动机的制动,回馈制动（再生制动）,回馈制动的两种情况位能负载拖动电动机他励电动机改变电枢电压调速。,位能负载拖动电动机当直流电动机拖动位能负载提升时，若电枢电枢突然反接，同时接入制动电阻RW，电机开始进入反接制动，很快电机停止，随后电机反向电动，电机在电磁转矩和位能负载转矩共同作用下加速，当转速超过n0时，|Ea||U|，Tz、Iz变负，电机在此进入制动回馈制动状态。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,31,3、他励直流电动机的制动,回馈制动（再生制动）,位能负载拖动电动机电动机在回馈制动状态时，电枢将轴上输入的机械功率变为电磁功率EaIa后，大部分回馈给电网UaIa，小部分变为电枢回路的铜耗Ia2RaRW。电动机变为一台与电网并联运行的发电机。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,32,3、他励直流电动机的制动,回馈制动（再生制动）,他励电动机改变电枢电压调速,在降低电压的降速过程中，当突然降低电枢电压，感应电动势还来不及变化时，就会发生EaU的情况，亦即出现了回馈制动状态。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,33,3、他励直流电动机的制动,回馈制动（再生制动）,如图所示，如果转速降到n01时，不再降低电压，则转速降到低于n01，Ea小于U1，电动机恢复到电动状态，这时，由于IaIz，电动机转速继续下降，直到nn1，IIz。,他励电动机改变电枢电压调速,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,34,3、他励直流电动机的制动,例题,一台他励直流电动机的数据如下PN29kW,UN440V,IN76.2A,Ra0.393W，nN1050rpm电动机带动一个位能负载，在固有特性上作回馈制动下放，Ia60A，求电动机反向下放转速；电动机带动位能负载，作反接制动下放，Ia-60A，转速n-600rpm，串接在电枢电路中的电阻值、电网输入的功率、从轴上输入的功率及电枢电路电阻上消耗的功率；电动机带动反作用负载，从500rpm进行能耗制动，若其最大制动电流限制在100A，试计算串接在电枢电路中的电阻值。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,35,3、他励直流电动机的制动,例题,解,1）,电动机反向下放转速,2）电枢电路总电阻,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,一台他励直流电动机的数据如下PN29kW,UN440V,IN76.2A,Ra0.393W，nN1050rpm电动机带动一个位能负载，在固有特性上作回馈制动下放，Ia60A，求电动机反向下放转速；电动机带动位能负载，作反接制动下放，Ia-60A，转速n-600rpm，串接在电枢电路中的电阻值、电网输入的功率、从轴上输入的功率及电枢电路电阻上消耗的功率；电动机带动反作用负载，从500rpm进行能耗制动，若其最大制动电流限制在100A，试计算串接在电枢电路中的电阻值。,36,3、他励直流电动机的制动,例题,解,电枢回路串接电阻,电枢电路电阻上消耗的功率,电网输入功率,轴上功率（为负值，表示从轴上输入功率）,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,一台他励直流电动机的数据如下PN29kW,UN440V,IN76.2A,Ra0.393W，nN1050rpm电动机带动一个位能负载，在固有特性上作回馈制动下放，Ia60A，求电动机反向下放转速；电动机带动位能负载，作反接制动下放，Ia-60A，转速n-600rpm，串接在电枢电路中的电阻值、电网输入的功率、从轴上输入的功率及电枢电路电阻上消耗的功率；电动机带动反作用负载，从500rpm进行能耗制动，若其最大制动电流限制在100A，试计算串接在电枢电路中的电阻值。,37,3、他励直流电动机的制动,例题,解,3）能耗制动时最大电流出现在制动开始时，此时感应电动势为,电枢电路总电阻,电枢回路串接电阻,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,一台他励直流电动机的数据如下PN29kW,UN440V,IN76.2A,Ra0.393W，nN1050rpm电动机带动一个位能负载，在固有特性上作回馈制动下放，Ia60A，求电动机反向下放转速；电动机带动位能负载，作反接制动下放，Ia-60A，转速n-600rpm，串接在电枢电路中的电阻值、电网输入的功率、从轴上输入的功率及电枢电路电阻上消耗的功率；电动机带动反作用负载，从500rpm进行能耗制动，若其最大制动电流限制在100A，试计算串接在电枢电路中的电阻值。,38,4、他励直流电动机的调速,采用一定的方法来改变生产机械的工作速度，以满足生产的需要，这种方法通常称为调速,调速方法,机械方法主要采用齿轮变速箱。电气方法,机械方法、电气方法、机械电气配合,他励直流电动机机械特性方程式,改变电枢供电电压、改变励磁、改变电枢回路电阻。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,39,4、他励直流电动机的调速,调速指标,调速方法最主要的有两大指标即技术指标与经济指标,调速的技术指标,调速范围D,不同生产机械要求的调速范围是不同的，例如车床D＝20～120，龙门刨床D＝10～40，机床的进给机构D＝5～200，轧钢机D＝3～120，造纸机D＝3～20等。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,40,4、他励直流电动机的调速,调速指标,调速的技术指标,增大调速范围的方法增大最高转速nmax增大nmax受机械强度、换向等方面限制，在额定转速以上，提高转速是有限的；减小最低转速nmin降低nmin受低速运行时的相对稳定性限制。相对稳定性是指负载转矩变化下的转速变化的程度。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,41,4、他励直流电动机的调速,调速指标,调速的技术指标,静差率d（或称相对稳定性）,相对稳定性的程度用静差率d来表示，定义为在一条机械特性上运行时，电动机从理想负载加到额定负载所出现的转速降，用百分数表示,电动机机械特性越硬，则静差率d来越小，相对稳定性就越高。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,42,4、他励直流电动机的调速,调速指标,调速的技术指标,静差率d（或称相对稳定性）,不同生产机械要求的静差率d是不同的，例如普通车床允许静差率d≤30，而造纸机则要求静差率d≤0.1。,静差率和机械特性硬度相关，但两条平行的机械特性硬度相同，但静差率不同，转速越低，静差率越大。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,43,4、他励直流电动机的调速,调速指标,调速的技术指标,静差率d（或称相对稳定性）,静差率和调速范围是相关的，两者的关系为,d一般为低速运行时允许的静差率；DnN为低速特性额定负载下的转速降落。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,44,4、他励直流电动机的调速,调速指标,调速的技术指标,静差率d（或称相对稳定性）,一般在设计调速方案前，D和d是已知的，则允许的转速降落为,如右图所示，1为固有机械特性，2为电枢回路串电阻时的机械特性，3为降低电压时的机械特性。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,45,4、他励直流电动机的调速,调速指标,调速的技术指标,如下图所示，特性2和特性3均可得到低速nmin，D调速范围满足要求，若要求d0.5，允许的DnN为nmin,静差率d（或称相对稳定性）,如右图所示，DnN3DnN1nminDnN2，可见，串电阻调速不能满足要求，调压调速满足要求。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,46,4、他励直流电动机的调速,调速指标,调速的技术指标,在一定的调速范围内，调速的级数愈多则认为调速愈平滑，平滑程度用j来衡量，它是相邻两级转速（或线速度）之比,平滑性,j值愈接近于1，则平滑性愈好。j1时称为无级调速，即转速连续可调，级数接近无穷多，此时调速的平滑性最好。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,47,4、他励直流电动机的调速,调速指标,调速的技术指标,容许输出是指电动机在得到充分利用的情况下，在调速过程中轴上所能输出的功率和转矩。,调速时的容许输出,电动机稳定运行时，实际输出功率和转矩由负载的需要决定。在不同转速下不同负载需要的功率Pz和转矩Tz也是不同的，调速方法应适应负载的要求。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,48,4、他励直流电动机的调速,调速指标,调速的经济指标,调速的经济指标决定于调速系统的设备投资及运行费用，而运行费用又决定于调速过程的损耗，它可用设备的效率h来说明,各种调速方法经济指标相差较大，电枢串接电阻调速效率最低。在满足一定技术指标的情况下，力求投资少，电能损耗小，而且维修方便。,式中P2电动机轴上功率；DP调速时的功率损耗。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,49,4、他励直流电动机的调速,调速指标,调速的经济指标,例题一直流调速系统采用改变电源电压调速，已知电动机的额定转速nN900rpm，高速机械特性的理想空载转速n01000rpm；如果额定负载下低速机械特性的转速nmin100rpm，而相应的理想空载转速n’0200rpm。（1）试求出电动机在额定负载下运行的调速范围D和静差率d；（2）如果生产工艺要求静差率d≤20，则此时额定负载下能达到的调速范围是多少还能否满足原有的要求,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,50,4、他励直流电动机的调速,调速指标,调速的技术指标,解（1）,低速静差率,调速范围,不能满足原有调速范围的要求,调速范围,（2）,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,例题一直流调速系统采用改变电源电压调速，已知电动机的额定转速nN900rpm，高速机械特性的理想空载转速n01000rpm；如果额定负载下低速机械特性的转速nmin100rpm，而相应的理想空载转速n’0200rpm。（1）试求出电动机在额定负载下运行的调速范围D和静差率d；（2）如果生产工艺要求静差率d≤20，则此时额定负载下能达到的调速范围是多少还能否满足原有的要求,51,4、他励直流电动机的调速,降低电枢端电压调速,降低电枢端电压调速通常有两种方法分别是电枢回路串电阻和改变供电电压,电枢串接电阻后，负载电流在电阻上产生压降，则加在电枢两端的电压就会下降，电动机转速随之降低，如图所示。,电枢回路串电阻,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,52,4、他励直流电动机的调速,降低电枢端电压调速,电枢回路串电阻,调速指标不高；调速范围不大；调速平滑性不高；有级调速。,电枢串接电阻调速的经济性分析,电动机从电网吸收的功率,效率,电源供电电压不变，n0不变，随着转速降低，效率下降。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,53,4、他励直流电动机的调速,降低电枢端电压调速,降低供电电源电压,直流电动机的供电电源可以是晶闸管可控整流电源，如下图（左）所示；,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,也可以是交流电动机－直流发电机机组，而用晶闸管可控整流装置体调节发电机励磁，如下图（右）所示。,54,4、他励直流电动机的调速,降低电枢端电压调速,降低供电电源电压,降低电源电压的调速系统的机械特性方程式,U0整流装置输出电压或发电机感应电势；R0整流装置内阻或直流发电机电枢电阻。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,55,4、他励直流电动机的调速,降低电枢端电压调速,降低供电电源电压,改变直流电动机的供电电压得到一组平行的机械特性，如下图所示。n0与U0成正比，特性斜率为bR0＋Ra/CeCTF。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,56,4、他励直流电动机的调速,弱磁调速,减弱直流电动机励磁，对小容量系统可直接在励磁回路串电阻，如下图（左）所示；,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,对大容量系统可以用晶闸管可控整流装置向电动机励磁电路供电，如下图（右）所示。,57,4、他励直流电动机的调速,弱磁调速,弱磁调速时，机械特性方程式是,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,58,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,4、他励直流电动机的调速,弱磁调速,弱磁调速的调速过程,,,,,,,,,注意,但,59,4、他励直流电动机的调速,弱磁调速,弱磁调速时，对普通电动机调速范围最多D2，对特殊设计的额定转速较低的电动机，D3～4。由于电动机nmax不可能太高，主要受电动机机械强度及换向的限制。另外，电机体积及耗材增多，不经济。弱磁调速的优点是在功率较小的励磁电路中进行调节，控制方便，能量损耗小，调速的平滑性较高。由于调速范围不大，常和额定转速以下的降压调速配合应用，以扩大调整范围。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,60,4、他励直流电动机的调速,弱磁调速,弱磁调速时过渡过程,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,61,4、他励直流电动机的调速,例题,一台他励直流电动机的数据如下PN29kW,UN220V,IN41.4A,Ra0.4W，nN1500rpm如果在电枢回路串入电阻，RW1.65W，求电动机串接电阻后的转速；如果电动机供电电源电压下降为110V，求电枢电路中无串接电阻时的转速；若减弱励磁时磁通减小10，求电枢电路中无串接电阻时的转速。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,62,4、他励直流电动机的调速,例题,解,（1）,（2）,（3）,,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,一台他励直流电动机的数据如下PN29kW,UN220V,IN41.4A,Ra0.4W，nN1500rpm如果在电枢回路串入电阻，RW1.65W，求电动机串接电阻后的转速；如果电动机供电电源电压下降为110V，求电枢电路中无串接电阻时的转速；若减弱励磁时磁通减小10，求电枢电路中无串接电阻时的转速。,63,4、他励直流电动机的调速,调速时的功率与转矩,电动机在额定转速下容许输出功率主要取决于电动机的发热，发热又取决于电枢电流；在调速过程中，只要在不同转速下电流不超过额定值，电动机长时运行，其发热不会超过容许的限度；自冷式电动机在低速运行时，运行在额定负载下，电动机温升可能超出电动机的额定温升，电动机在降压调速时可采用他冷方式。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,64,4、他励直流电动机的调速,调速时的功率与转矩,降压调速时,从高速到低速，容许输出转矩是常数，称为恒转矩调速方式。,而容许输出功率则正比于转速,对于他励直流电动机，转矩与功率的关系为,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,65,4、他励直流电动机的调速,调速时的功率与转矩,弱磁调速时,弱磁调速时的容许输出功率为常数，称为恒功率调速方式。,,,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,66,4、他励直流电动机的调速,调速时的功率与转矩,调速时容许输出功率与转矩曲线,图中固有机械特性1以上为弱磁调速，以下为串电阻或降压调速。,3.他励直流电动机的制动3.1能耗制动3.2反接制动3.3回馈制动4.他励直流电动机的调速4.1调速指标4.2降低电枢端电压调速4.3弱磁调速4.4调速时的功率与转矩,Bye,67,他励直流电动机能耗制动时机械特性,68,他励直流电动机电枢反接时人为机械特性,