【文章內容簡介】 由各級起動時間相加求得。 12ln Zx t M xZIItTII???43 [例 93] 一臺他勵直流電動機銘牌數(shù)據(jù)為： kW29N ?PV440N ?U A76N ?I r / m i n1 0 0 0N ?n已知四段起動電阻為： ??? 2 1 ??? 4 0 ??? 6 9 ??? 1 5 ?? 系統(tǒng)飛輪慣量 22 ??GD 求分級起動總的起動時間。 解： NNNnRIUC ae??? 1000 ???? 1 ???? ?? eT CC ????Te CC )( ?? ?????tMT44 )( ?? ????tMT )( ?? ???tMT )( ?? ??tMT ????tMTA152A7622 N1 ????? III st設 N2 ????? III x A76N ?? II z 76152lnln21 ?????????????????????zzIIII)( 4321 tMtMtMtMst TTTTt ????tMzz TIIII 4ln21 ??????????? =(+++) +4 = 45 3．加快起動過程的途徑 起動過程延緩的主要原因： 1）系統(tǒng)本身有機械慣性，慣性越大，即 GD2或拖動系統(tǒng)的機電時間常數(shù)越大，轉速上升越慢。 2）起動電流（或起動轉矩）隨時間呈指數(shù)規(guī)律衰減，使系統(tǒng)的加速度在起動過程中不斷衰減。 欲加快起動過程，可以針對上述兩個原因采取措施。 可以采取的措施： 1）設法減小系統(tǒng)的飛輪慣量 GD2以減小機電時間常數(shù)，從而降低系統(tǒng)的慣性。整個電力拖動系統(tǒng)中，電動機電樞的飛輪慣量占主要部分，因此可以設法減小之。比如某些生產(chǎn)機械采用雙電機拖動。 2）在設計電力拖動系統(tǒng)時，盡可能設法改善起動過程中電樞電流的波形。最理想的方式：起動電流不是按指數(shù)規(guī)律下降，而是一直保持電動機過載能力所允許的最大電流值 Ist；起動完畢后電流才突然下降到 IZ。 理想的起動電流變化規(guī)律 46 （二）電樞電路電感對起動過程的影響 在晶閘管整流電路向直流電動機供電時，電樞回路會串有電感線圈以起濾波作用。 此時，電樞回路的電磁慣性不能忽略，其電磁時間常數(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。 當電動機帶負載起動時，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，只能由開始時的零值逐漸增大，在電流增大到 IZ值前，由于 TTZ,電動機轉速為零 。 (2)過了 tZ后， IaIZ， 電動機開始加速 ，此時電磁慣性和機械慣性同時存在，并且互相影響。 47 第一階段： 電樞電流從零增加到 Iz 之前，電動機轉速為零。 )e1( / taTtka II ???ak RUI /?式中 ddaa a a aIU I R L Et? ? ?由于 TTZ,電動機轉速 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?????第一階段起動時間： 48 第二階段 :過了 tz 后，電機開始加速，機械慣性與電磁慣性同時存在 ①轉速變化規(guī)律 aaaaa EtILRIU ???ddtnGDTTz dd3752?? tnCGDIITza dd3752???222375aTdI G D d nd t C d t??又穩(wěn)定時轉速表達式 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??? ? ? ? ?因為： 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，無振蕩情況下的變化曲線 tatM TT 4?1）當 時， α1和 α2為負實數(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 時， α1和 α2為負共軛復數(shù) tatM TT 4?考慮電樞電感時，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) 他勵直流電動機的制動 他勵直流電動機的兩種運轉狀態(tài)： 1）電動運轉狀態(tài) —— 電動機轉矩的方向與轉速的方向相同，此時電網(wǎng)向電動機輸入電能，并變?yōu)闄C械能以帶動負載。 2）制動運轉狀態(tài) —— 電動機轉矩與轉速的方向相反，此時，用電動機吸收機械能并轉化為電能。 制動的目的是使電力拖動系統(tǒng)停車，有時也為了使拖動系統(tǒng)的轉速降低，對于位能性負載的工作機構，用制動可獲得穩(wěn)定的下降速度。 電力拖動系統(tǒng)停車的主要方法： ①自由停車法 斷開電樞電源，系統(tǒng)會減速直至停車。其主要缺點是停車過程很長，若希望縮短停車時間，可以采用電磁制動器，即 “ 抱閘 ” ②電氣制動方法 常見的有能耗制動和反接制動，使電動機產(chǎn)生一個負的轉矩；在調速系統(tǒng)減速過程中，還可應用回饋制動。 53 一、能耗制動 電動狀態(tài) 能耗制動 能耗制動 是指將機械軸上的動能或勢能轉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方式。 制動過程：磁場保持不變，常開觸點 K K2斷開，電樞脫離電源，同時常閉觸點 K3把電樞接到制動電阻 RZ上去。 制動開始時，轉速方向與電動狀態(tài)方向相同，因此電樞感應電動勢 Ea與電動狀態(tài)方向相同；由于 U=0,此時電流 Ia與 Ea方向相同，而與電動狀態(tài)時相反，磁場方向不變，則轉矩 T也與電動時方向相反，為制動狀態(tài)。 54 能耗制動的機械特性方程式 2e e TURnTC C C???? 2aZeTRRnTCC????能耗制動機械特性的特點： （ 1） n為正時， T為負； n=0時， T=0，所以機械特性位于第二象限且特性斜率與電樞回路串電阻 RZ時的人為機械特性相同。 （ 2）如果制動前轉速是 n1，開始制動時，工作點平移到能耗制動特性上，因而制動轉矩T1為負，在（ T1TZ）的作用下，電動機減速，工作點沿特性下降，而制動轉矩逐漸減小，直至零為止，電動機停車。 能耗制動時制動電阻 RZ的選擇： 制動電阻 RZ越小，則機械特性越平， T1的絕對值愈大，制動愈快。但 RZ太小會使 I1及 T1超過允許值。 22NNaZNNEURRII? ? ? 2NZaNURRI??55 能耗制動時帶位能負載的情況 當電動機停止時（ T=0， n=0），在位能負載作用下，電動機將在反方向加速，機械特性進入第四象限。 隨著轉速的增加，轉矩 T也不斷增大，直到 T=TZ時，系統(tǒng)加速度為零，轉速穩(wěn)定，實現(xiàn)等速下放。 電動機帶位能負載時的能耗制動電路圖 56 tnCCRRGDnTezadd375)(22????2()z a zeTT R RCC???當 時 zTT ?2)(????Tezazz CCRRTn能耗制動過程中 n=f(t)、 I=f(t)曲線 2aZeTRRnTCC????tnGDTTz dd3752??ZntnTn tM ??? dd 上式與電動狀態(tài)時的轉速微分方程表達式一樣，但是必須考慮參數(shù)的正負號。 對于反作用負載，則轉速和電流變到零時，能耗制動過渡過程結束；對于位能性負載，直到 n=nZ， I=IZ穩(wěn)定運行狀態(tài)。 57 能耗制動時間為 zzsttMT nnnTt ?? lnzzsttMT IIITt ?? lnzxzsttMx nnnnTt??? ln① 由 nZ為能耗制動時的機械特性與負載轉矩在第四象限的交點對應的轉速，故應取負號。 則： zzsttMT nnnTt ?? lnzxzsttMx IIIITt??? ln② 由 Ix為 0， Ist前應取負號。 則： zzsttMT IIITt ?? ln58 二、反接制動 反接制動可用兩種方法實現(xiàn)，即轉速反向（用于位能負載）與電樞反接（一般用于反作用負載）。 （一）轉速反向的反接制動 電動機以電動狀態(tài)一樣的電路導通，其轉矩的方向擬使重物 G向上提升。 由于電樞回路里串入較大的電阻 RΩ使TstTZ，這樣在位能負載 TZ的下拉作用下，使電動機反向起動。 此時， T的方向與電動狀態(tài)時相同，而 n為負方向，為制動狀態(tài)。 反接制動 是指外加電樞電壓反向或電樞電勢在外部條件作用下反向的一種制動方式。 59 轉速反向的反接制動特性方程式為 電樞電路的電壓平衡方程式變?yōu)? aaaa EUEURRI ?????? )()( ΩTCC RRnnTea2Ω0 ???? 在額定轉速 nN時， U+Ea可達近于 2UN的數(shù)值，此時 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， U及 Ia的方向與電動狀態(tài)時相同，故 UIa仍表示由電網(wǎng)輸入的功率；Ea的方向與電動狀態(tài)時相反， EIa為輸入的機械功率在電樞內變成的電磁功率；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 1K 2K 3K斷開 和 ， 接通 和 4KΩΩ RREURR