【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 由各級(jí)起動(dòng)時(shí)間相加求得。 12ln Zx t M xZIItTII???43 [例 93] 一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)為： kW29N ?PV440N ?U A76N ?I r / m i n1 0 0 0N ?n已知四段起動(dòng)電阻為： ??? 2 1 ??? 4 0 ??? 6 9 ??? 1 5 ?? 系統(tǒng)飛輪慣量 22 ??GD 求分級(jí)起動(dòng)總的起動(dòng)時(shí)間。 解： NNNnRIUC ae??? 1000 ???? 1 ???? ?? eT CC ????Te CC )( ?? ?????tMT44 )( ?? ????tMT )( ?? ???tMT )( ?? ??tMT ????tMTA152A7622 N1 ????? III st設(shè) N2 ????? III x A76N ?? II z 76152lnln21 ?????????????????????zzIIII)( 4321 tMtMtMtMst TTTTt ????tMzz TIIII 4ln21 ??????????? =(+++) +4 = 45 3．加快起動(dòng)過程的途徑 起動(dòng)過程延緩的主要原因： 1）系統(tǒng)本身有機(jī)械慣性，慣性越大，即 GD2或拖動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)越大，轉(zhuǎn)速上升越慢。 2）起動(dòng)電流（或起動(dòng)轉(zhuǎn)矩）隨時(shí)間呈指數(shù)規(guī)律衰減，使系統(tǒng)的加速度在起動(dòng)過程中不斷衰減。 欲加快起動(dòng)過程，可以針對(duì)上述兩個(gè)原因采取措施。 可以采取的措施： 1）設(shè)法減小系統(tǒng)的飛輪慣量 GD2以減小機(jī)電時(shí)間常數(shù)，從而降低系統(tǒng)的慣性。整個(gè)電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)電樞的飛輪慣量占主要部分，因此可以設(shè)法減小之。比如某些生產(chǎn)機(jī)械采用雙電機(jī)拖動(dòng)。 2）在設(shè)計(jì)電力拖動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，盡可能設(shè)法改善起動(dòng)過程中電樞電流的波形。最理想的方式：起動(dòng)電流不是按指數(shù)規(guī)律下降，而是一直保持電動(dòng)機(jī)過載能力所允許的最大電流值 Ist；起動(dòng)完畢后電流才突然下降到 IZ。 理想的起動(dòng)電流變化規(guī)律 46 （二）電樞電路電感對(duì)起動(dòng)過程的影響 在晶閘管整流電路向直流電動(dòng)機(jī)供電時(shí)，電樞回路會(huì)串有電感線圈以起濾波作用。 此時(shí)，電樞回路的電磁慣性不能忽略，其電磁時(shí)間常數(shù)為 ： aata RLT ? 式中， La 為電樞電路的總電感，包括電樞繞組的電感和串聯(lián)線圈的電感。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載起動(dòng)時(shí)，則過渡過程分兩階段 : (1)由于電磁慣性的影響，使電樞電流不能突變，只能由開始時(shí)的零值逐漸增大，在電流增大到 IZ值前，由于 TTZ,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為零 。 (2)過了 tZ后， IaIZ， 電動(dòng)機(jī)開始加速 ，此時(shí)電磁慣性和機(jī)械慣性同時(shí)存在，并且互相影響。 47 第一階段： 電樞電流從零增加到 Iz 之前，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為零。 )e1( / taTtka II ???ak RUI /?式中 ddaa a a aIU I R L Et? ? ?由于 TTZ,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n=0 ddaa a aIU I R Lt??考慮 t=0， Ia=0，求解上式 0l n l nkkZ t a t aZ k k ZIIt T TI I I I?????第一階段起動(dòng)時(shí)間： 48 第二階段 :過了 tz 后，電機(jī)開始加速，機(jī)械慣性與電磁慣性同時(shí)存在 ①轉(zhuǎn)速變化規(guī)律 aaaaa EtILRIU ???ddtnGDTTz dd3752?? tnCGDIITza dd3752???222375aTdI G D d nd t C d t??又穩(wěn)定時(shí)轉(zhuǎn)速表達(dá)式 ZaZeU I RnC???e Z Z aU C n I R? ? ?2 2 22d()3 7 5 d 3 7 5e Z Z a a Z a eTTG D n G D d nC n I R R I L C nC t C d t? ? ? ? ? ? ???考慮到 22375atmeTG D RTCC? ?2375etmTaCGD TCR???ataaLTR?a ta aL T R?49 ztatMtatMtanTTnTTtnTt n 11dd1dd 22???該方程的解為 : ztt nc ??? 21 ee 21 ??式中： tMtatata TTTT4121211 ?????????????????????tMtatata TTTT4121212 ?????????????????????2 222d3 7 5 d 3 7 5ae Z Z a a Z a eTTG D R n G D d nC n I R R I L C nC t C d t? ? ? ? ? ? ???2375etmTaCGD TCR??? a ta aL T R?22ddeee Z t m a t a a t m eaaCC n d nC n T R T R T C nR t R d t??? ? ? ? ?因?yàn)椋? 其中 c1及 c2—— 積分常數(shù)，由初始條件決定 50 考慮電樞電感時(shí)，無(wú)振蕩情況下的變化曲線 tatM TT 4?1）當(dāng) 時(shí)， α1和 α2為負(fù)實(shí)數(shù) ztztz nnnn ?????21 ee211212 ????????ztttMtazsca ITTIII ????? )ee(4121 ??ztt nc ??? 21 ee 21 ?? ② 電流變化規(guī)律 tnCGDIITza dd3752???1221 1 2 2( e e ) 375ttaZTGDI c c IC????? ? ??51 2）當(dāng) 時(shí)， α1和 α2為負(fù)共軛復(fù)數(shù) tatM TT 4?考慮電樞電感時(shí)，有振蕩情況下的變化曲線 ??? j2 ?????? j1 ???142 1 ??tMtata TTT?taT21??式中 zttatMz ntTTnn ????? ? )s i n (e41???14tg 1 ?? ?tMtaTT?式中 zttMtazsca ItTTIII ???? ? ?? s i ne14)(252 第三節(jié) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的兩種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)： 1）電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài) —— 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)速的方向相同，此時(shí)電網(wǎng)向電動(dòng)機(jī)輸入電能，并變?yōu)闄C(jī)械能以帶動(dòng)負(fù)載。 2）制動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài) —— 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的方向相反，此時(shí)，用電動(dòng)機(jī)吸收機(jī)械能并轉(zhuǎn)化為電能。 制動(dòng)的目的是使電力拖動(dòng)系統(tǒng)停車，有時(shí)也為了使拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降低，對(duì)于位能性負(fù)載的工作機(jī)構(gòu)，用制動(dòng)可獲得穩(wěn)定的下降速度。 電力拖動(dòng)系統(tǒng)停車的主要方法： ①自由停車法 斷開電樞電源，系統(tǒng)會(huì)減速直至停車。其主要缺點(diǎn)是停車過程很長(zhǎng)，若希望縮短停車時(shí)間，可以采用電磁制動(dòng)器，即 “ 抱閘 ” ②電氣制動(dòng)方法 常見的有能耗制動(dòng)和反接制動(dòng)，使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)的轉(zhuǎn)矩；在調(diào)速系統(tǒng)減速過程中，還可應(yīng)用回饋制動(dòng)。 53 一、能耗制動(dòng) 電動(dòng)狀態(tài) 能耗制動(dòng) 能耗制動(dòng) 是指將機(jī)械軸上的動(dòng)能或勢(shì)能轉(zhuǎn)換而來的電能通過電樞回路的外串電阻發(fā)熱消耗掉的一種制動(dòng)方式。 制動(dòng)過程：磁場(chǎng)保持不變，常開觸點(diǎn) K K2斷開，電樞脫離電源，同時(shí)常閉觸點(diǎn) K3把電樞接到制動(dòng)電阻 RZ上去。 制動(dòng)開始時(shí)，轉(zhuǎn)速方向與電動(dòng)狀態(tài)方向相同，因此電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) Ea與電動(dòng)狀態(tài)方向相同；由于 U=0,此時(shí)電流 Ia與 Ea方向相同，而與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)相反，磁場(chǎng)方向不變，則轉(zhuǎn)矩 T也與電動(dòng)時(shí)方向相反，為制動(dòng)狀態(tài)。 54 能耗制動(dòng)的機(jī)械特性方程式 2e e TURnTC C C???? 2aZeTRRnTCC????能耗制動(dòng)機(jī)械特性的特點(diǎn)： （ 1） n為正時(shí)， T為負(fù)； n=0時(shí)， T=0，所以機(jī)械特性位于第二象限且特性斜率與電樞回路串電阻 RZ時(shí)的人為機(jī)械特性相同。 （ 2）如果制動(dòng)前轉(zhuǎn)速是 n1，開始制動(dòng)時(shí)，工作點(diǎn)平移到能耗制動(dòng)特性上，因而制動(dòng)轉(zhuǎn)矩T1為負(fù)，在（ T1TZ）的作用下，電動(dòng)機(jī)減速，工作點(diǎn)沿特性下降，而制動(dòng)轉(zhuǎn)矩逐漸減小，直至零為止，電動(dòng)機(jī)停車。 能耗制動(dòng)時(shí)制動(dòng)電阻 RZ的選擇： 制動(dòng)電阻 RZ越小，則機(jī)械特性越平， T1的絕對(duì)值愈大，制動(dòng)愈快。但 RZ太小會(huì)使 I1及 T1超過允許值。 22NNaZNNEURRII? ? ? 2NZaNURRI??55 能耗制動(dòng)時(shí)帶位能負(fù)載的情況 當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止時(shí)（ T=0， n=0），在位能負(fù)載作用下，電動(dòng)機(jī)將在反方向加速，機(jī)械特性進(jìn)入第四象限。 隨著轉(zhuǎn)速的增加，轉(zhuǎn)矩 T也不斷增大，直到 T=TZ時(shí)，系統(tǒng)加速度為零，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)等速下放。 電動(dòng)機(jī)帶位能負(fù)載時(shí)的能耗制動(dòng)電路圖 56 tnCCRRGDnTezadd375)(22????2()z a zeTT R RCC???當(dāng) 時(shí) zTT ?2)(????Tezazz CCRRTn能耗制動(dòng)過程中 n=f(t)、 I=f(t)曲線 2aZeTRRnTCC????tnGDTTz dd3752??ZntnTn tM ??? dd 上式與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的轉(zhuǎn)速微分方程表達(dá)式一樣，但是必須考慮參數(shù)的正負(fù)號(hào)。 對(duì)于反作用負(fù)載，則轉(zhuǎn)速和電流變到零時(shí)，能耗制動(dòng)過渡過程結(jié)束；對(duì)于位能性負(fù)載，直到 n=nZ， I=IZ穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。 57 能耗制動(dòng)時(shí)間為 zzsttMT nnnTt ?? lnzzsttMT IIITt ?? lnzxzsttMx nnnnTt??? ln① 由 nZ為能耗制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性與負(fù)載轉(zhuǎn)矩在第四象限的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，故應(yīng)取負(fù)號(hào)。 則： zzsttMT nnnTt ?? lnzxzsttMx IIIITt??? ln② 由 Ix為 0， Ist前應(yīng)取負(fù)號(hào)。 則： zzsttMT IIITt ?? ln58 二、反接制動(dòng) 反接制動(dòng)可用兩種方法實(shí)現(xiàn)，即轉(zhuǎn)速反向（用于位能負(fù)載）與電樞反接（一般用于反作用負(fù)載）。 （一）轉(zhuǎn)速反向的反接制動(dòng) 電動(dòng)機(jī)以電動(dòng)狀態(tài)一樣的電路導(dǎo)通，其轉(zhuǎn)矩的方向擬使重物 G向上提升。 由于電樞回路里串入較大的電阻 RΩ使TstTZ，這樣在位能負(fù)載 TZ的下拉作用下，使電動(dòng)機(jī)反向起動(dòng)。 此時(shí)， T的方向與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)相同，而 n為負(fù)方向，為制動(dòng)狀態(tài)。 反接制動(dòng) 是指外加電樞電壓反向或電樞電勢(shì)在外部條件作用下反向的一種制動(dòng)方式。 59 轉(zhuǎn)速反向的反接制動(dòng)特性方程式為 電樞電路的電壓平衡方程式變?yōu)? aaaa EUEURRI ?????? )()( ΩTCC RRnnTea2Ω0 ???? 在額定轉(zhuǎn)速 nN時(shí)， U+Ea可達(dá)近于 2UN的數(shù)值，此時(shí) RΩ必須夠大，以限制電樞電流。 隨著 n及 Ea的增大， Ia及 Ta也不斷增加，即 T隨 n之增加而增加。 aaaaa IEUIRRI ??? )( Ω2 此時(shí)， U及 Ia的方向與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)相同，故 UIa仍表示由電網(wǎng)輸入的功率；Ea的方向與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)相反， EIa為輸入的機(jī)械功率在電樞內(nèi)變成的電磁功率；UIa與 EIa兩者之和消耗在電樞電路的電阻 Ra+RΩ 之上。 60 （二）電樞反接的反接制動(dòng) 1K 2K 3K斷開 和 ， 接通 和 4KΩΩ RREURR