直流電機及其控制系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-06-15 21:35 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 φ N，電樞回路不串電阻 R，改變電樞電壓 U時的人為機械特性為： ? 電動機運行時，通常以額定工作電壓為上限。因此，電樞電壓只能在 U ＜ U N范圍內(nèi)改變。有以下特點： ? ③ 當負載轉矩保持不變時，降低電樞電壓時，電動機的穩(wěn)定轉速隨之降低。 ? ⑶ 減小勵磁磁通時的人為機械特性：保持 U=UN，電樞回路不串電阻 R，改變勵磁電流 If時的人為機械特性為： ? 與固有機械特性相比較，減小 Φ時的人為機械特性的特點是： ? ① 理想空載轉速 n0=UN/（ KEΦ）與 Φ成反比。 ? ②機械特性斜率 β=（ Ra+R） /（ KE KTΦ2） 與 Φ 的平方成反比。 ? ③減小 Φ的人為機械特性為一簇隨 Φ減小，理想空載轉速 n0升高，同時機械特性斜率加大的直線。 二、他勵直流電動機的起動、調(diào)速和反轉運行特性 ? ㈠ 他勵直流電動機的起動特性 直流電動機從靜止狀態(tài)到穩(wěn)定運行狀態(tài)的過程 —— 直流電動機的起動過程（起動）。 ① 起動電流 Ia的大小 ② 起動轉矩 Tst的大小 ③ 起動時間 t的長短 ④ 起動過程的平穩(wěn)程度 ⑤ 起動過程的經(jīng)濟性 電機拖動負載起動的一般條件是： Ist≤（ 2~） IN Tst≥（ ~） TN ? 他勵直流電動機的起動方式有： ? 直接起動、電樞串電阻起動、降壓起動。 ? ⒈ 直接起動 ? 起動前應先接通勵磁回路，以建立勵磁磁場，然后接通電樞回路。 ? 這種起動方式，起動瞬間，電機轉速 n=0，反電動勢 Ea=0。起動電流為： Ist=UN/Ra ? 由于電樞電阻 Ra很小， Ist很大，可達 IN的10~50倍。該電流對電網(wǎng)的沖擊很大。因而，除了小容量電機可采用直接起動外，對大、中容量的電動機不能直接起動。 ? ⒉ 降壓起動 ? 起動瞬間，把加于電樞兩端的電源電壓降低，以減少起動電流 Ist的起動方法。為了獲得足夠的起動轉矩 Tst，一般將起動電流限制在（ 2~） IN以內(nèi)。 ? 因此，在起動時，把電源電壓降低到 U=（ 2~） IN Ra。 ? 隨著轉速的上升，電樞電勢 Ea逐漸加大，電樞電流 Ia相應減小。此時，再將電源電壓不斷升高。 ? ⒊ 電樞回路串電阻起動 ? 電樞回路串電阻 R，起動電流為： ? 為了保持起動過程的平穩(wěn)性，希望串入電阻平滑調(diào)節(jié)，一般采用分段切除的方法。 ? ㈡ 他勵直流電動機的調(diào)速特性 ? ⒈調(diào)速方法 ? 他勵直流電動機的電樞電路電壓平衡方程式為： ? 電樞電動勢方程為： ? 由上兩式可得轉速公式為： ? 由上式可知，調(diào)速方式有三種： ? ⑴ 電樞串電阻調(diào)速：保持電樞電壓 U=UN、Φ=ΦN。 ? ① R=0時，電動機運行于固有機械特性的“基速”上， ? “基速” —— 運行于固有機械特性上的轉速。 ? 隨著串入電阻的增加，轉速降低 —— 串電阻調(diào)速為從基速下調(diào)。 ? ② 串電阻調(diào)速時，如果負載為恒轉矩的，電動機運行于不同的轉速 n n n3時，電動機的電樞電流 Ia是不變的，這時，電磁轉矩為： ? T=TL時，電樞電流為： ? 當 TL為常數(shù)時， Ia為常數(shù)，與轉速無關。 ? ③ 串電阻調(diào)速時， 由于 R上流過很大的電樞電流 Ia， R上將有較大的損耗，轉速越低，損耗越大。 ? ④串電阻調(diào)速，電機工作于一組機械特性上，各條特性經(jīng)過相同的理想空載點n0，而斜率不同。 R越大，斜率越大，特性越軟，電機在低速運行穩(wěn)定性差。 ? ⑵ 降低電樞電壓調(diào)速 —— Φ不變、 R=0 ? 改變電樞電壓，可得到一簇與固有機械特性平行的且低于固有機械特性的人為機械特性。 ? 降低電源電壓，電動機的機械特性斜率不變，即硬度不變。與串電阻調(diào)速相比較，降低電源電壓調(diào)速在低速范圍運行時，轉速穩(wěn)定性要好得多。對于恒轉矩負載，對不同轉速，電樞電流 Ia不變。 ? ⑶ 改變勵磁磁通的弱磁調(diào)速 U=UN、 R=0 ? 弱磁調(diào)速有如下特點： ? ① 勵磁回路所串的調(diào)節(jié)電阻的損耗很小，可借助于連續(xù)調(diào)節(jié) Rf值，實現(xiàn)基速上調(diào)的無級調(diào)速。 ? ② 弱磁調(diào)速，由于受換相能力和機械強度的限制，轉速不能過高。一般按（ ~） nN設計。特殊電機設計可達（ 3~4） nN 。 ? ③ 弱磁調(diào)速時，轉速和轉矩滿足： ? 電機的電磁功率為： ? 如果電機拖動恒功率負載，即： ? 2. 他勵直流電機的功率和轉矩問題 ? ⑴ 降低電樞電壓調(diào)速按允許輸出轉矩不變 —— 恒轉矩調(diào)速 ? 調(diào)速時， Φ=ΦN不變，因此電機允許輸出轉矩為： ? Tal=KT ΦN IN=常數(shù)，稱恒轉矩輸出，此時允許的輸出功率為： ? ⑵ 改變勵磁磁通的弱磁調(diào)速允許輸出功率不變 —— 恒功率調(diào)速方式 ? 在弱磁調(diào)速時， U=UN、 Ia=IN。則磁通 Φ與轉速 n的關系為： ? 將該式帶入 T=KT
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