【文章內(nèi)容簡介】 Ω = Ω = Ω = Ω = Ω = Ω = (－ )Ω = Ω = (－ )Ω = Ω = (－ )Ω = Ω = (－ )Ω = Ω = (－ )Ω = Ω ?????他勵直流電動機(jī)的調(diào)速 調(diào)速概念： 為滿足生產(chǎn)機(jī)械工藝的速度要求，通過 改變電機(jī)參數(shù) 使電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生改變，稱為 電氣調(diào)速 。 區(qū)別兩個概念： 調(diào)速、速度變化 一、 調(diào)速指標(biāo) 調(diào)速范圍、調(diào)速的靜差率、調(diào)速平滑性、經(jīng)濟(jì)性、容許輸出 調(diào)速范圍 指電動機(jī) 在額定負(fù)載時 所能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比。 例如：車床 D = 2~120，龍門刨床 D = 10~40，造紙機(jī) D = 1~20，軋鋼機(jī) D = 3~120 D = nmax nmin 擴(kuò)大調(diào)速范圍 D的兩條限制 nmax受到電動機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度和換向條件的限制， nmin受到相對穩(wěn)定性的限制 調(diào)速的靜差率 指 在同一條機(jī)械特性上，額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)速降與理想空載轉(zhuǎn)速之比。 機(jī)械特性越硬， Δn愈小，靜差率就愈小，轉(zhuǎn)速相對穩(wěn)定性就愈好。 普通車床要求 δ%≤30% ，龍門刨床小于 10%，高精度的造紙機(jī)要求小于% δ% = Δn n0 ⅹ 100% = n0 n n0 ⅹ 100% O T n Ra TN b n0 a Δn 調(diào)速平滑性 指相鄰兩級轉(zhuǎn)速之比，用系數(shù) ψ 表示 調(diào)速經(jīng)濟(jì)性 容許輸出 比值越接近于 1，調(diào)速平滑性越好。一定范圍內(nèi)調(diào)速級數(shù)越多，平滑性越好。 ψ = ni ni1 指調(diào)速設(shè)備的初期投資、運(yùn)行效率、維護(hù)費(fèi)用等。 指電機(jī)在得到充分利用時，調(diào)速過程所能輸出的功率和轉(zhuǎn)矩。穩(wěn)態(tài)時，電機(jī)的實(shí)際輸出由負(fù)載決定，應(yīng)使調(diào)速方法適應(yīng)負(fù)載的要求。 n = CeΦ Ua － Ra CeCTΦ 2 T 二、 調(diào)速方法 O T n M If ＋ Ua － Ia ＋ Uf － Rc Ra Ra＋ Rc b c n0 a 1. 改變電樞電阻調(diào)速 三種方法： 電樞串電阻調(diào)速、降壓調(diào)速、減弱磁通調(diào)速 TL a O T n Ra Ra＋ Rc n0 TL TL b c O T n Ra Ra＋ Rc n0 b c a ① 調(diào)速方向：在 nN 以下調(diào)節(jié)。 (Ra + Rc) ? →n ?， (Ra + Rc) ? →n ? 。 ② 調(diào)速的穩(wěn)定性 (Ra + Rc) ? →β? →δ? → 穩(wěn)定性變差 。 ③ 調(diào)速范圍：受穩(wěn)定性影響， D 較小。 ④ 調(diào)速的平滑性 電樞電路總電阻 PCu = R Ia2 = Ua Ia－ E Ia = Ua Ia (1－ E / Ua) = Ua Ia (1－ n / n0) ? = P1－ △ P P1 = n n0 —— 低速效率低。 ⑥ 調(diào)速時的允許負(fù)載 T = CTΦN IaN —— 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 取決于 Ra 的調(diào)節(jié)方式，一般為有級調(diào)速。 ⑤ 調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性 P1 = Ua Ia = E Ia＋ R Ia2 結(jié)論： 優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，初期投資少。 缺點(diǎn)： (1) 屬于有級調(diào)速，且有限級數(shù)，平滑性差 (2) 輕載時，調(diào)速范圍小 (3) 低速時，效率低，電能損耗大 (4) 低速時，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差 (5) 一般用于對調(diào)速性能要求不高的場合 【 例 】 一臺他勵電動機(jī)， PN = 22 kW， UN = 220 V， IN = 115A， nN = 1500 r/min ， Ra=，現(xiàn)拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載在額定工作點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。要使電動機(jī)轉(zhuǎn)速降低至 1000 r/min，需在電樞電路串聯(lián)多大的調(diào)速電阻 ？ 由于拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，且磁通不變，根據(jù) Te=CTΦ Ia=Te=C可知，調(diào)速前后電樞電流不變，故轉(zhuǎn)速降為1000r/min時，應(yīng)串聯(lián)的電阻值為 解： 220 115 1500 = = CeΦ = UN RaIN nN Rc = UN CeΦn IN Ra = 220 1000 115 = 2. 改變電樞電壓調(diào)速 TL O T n Ua39。 Ua b c n039。 n0 a ① 調(diào)速方向： 在 UN（或 nN）以下調(diào)節(jié)。 Ua ? →n ? ， Ua ? →n ? 。 ② 調(diào)速的平滑性： 連續(xù)調(diào)節(jié) Ua ，可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。 ③ 調(diào)速的穩(wěn)定性： 改變 Ua ④ 調(diào)速范圍： D 不大（ D≤8） 。 ⑤ 調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性：需要專用直流電源。 ⑥ 調(diào)速時的允許負(fù)載 : T = CTΦN IaN →? 不變， 但 ? ? →穩(wěn)定性變差 。 ——恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 【 例 】 例 中的他勵電動機(jī)， PN = 22 kW，UN = 220V， IN = 115A， nN = 1500 r/min ， Ra=， 拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行， TL = TN?，F(xiàn)采用改變電樞電壓調(diào)速。試問要使轉(zhuǎn)速降低至 1000 r/min，電樞電壓應(yīng)降低到多少 ？ 解： 拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，且磁通不變，根據(jù) Te=CTΦ Ia=Te=C可知，調(diào)速前后電樞電流不變，故轉(zhuǎn)速降為1000r/min時，電樞電壓應(yīng)降為 Ua = CEΦ n + RaIN = 1000 + 115 = 151V 3. 改變勵磁電流調(diào)速 n不能躍變 E = CeΦ n TL ＞ O T n Φ2 Φ1 b c a n039。 n0 If ? →Φ ? E ? →Ia ? →T ? →n ? →E 下降至某一最小值后回升 → Ia 和 T 上升至某一最大值后下降 →T = TL ， n = nc 。 ① 調(diào)速方向 在 nN 以上（ IfN 以下）調(diào)節(jié)。 ② 調(diào)速的平滑性 連續(xù)調(diào)節(jié) Uf（或 Rf）可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。 ③ 調(diào)速的穩(wěn)定性 Φ ? ④ 調(diào)速范圍 受機(jī)械強(qiáng)度（ nmax）的限制， D 不大。 普通 M ： D = 2，特殊設(shè)計(jì)的 M ： D = 4。 ⑤ 調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性 調(diào)節(jié) Rf 比較經(jīng)濟(jì)； 調(diào)節(jié) Uf 則需要專用直流電源。 ⑥ 調(diào)速時的允許負(fù)載 Φ ? →T ?， n ? ， →?n ? ， n0 ? →? 不變， 穩(wěn)定性好。 P 基本不變， 為恒功率調(diào)速。 應(yīng)用 不經(jīng)常逆轉(zhuǎn)的重型機(jī)床。 如：國產(chǎn) C660、 C670 等機(jī)床， 重型龍門刨床的主傳動在高速區(qū)的調(diào)速。 通常把降壓調(diào)速和弱磁通調(diào)速配合起來用，以電 動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速作為基速，在基速以下調(diào)壓，在基 速以上調(diào)磁，可擴(kuò)大 D，實(shí)現(xiàn)雙向調(diào)速。 由于電動機(jī)在弱磁狀態(tài)下的電樞電流是額定值的 ， 故不能長期使用。此時電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為 【 例 】 例 中的他勵電動機(jī)，拖動恒功率負(fù)載運(yùn)行，現(xiàn)采用改變勵磁電流調(diào)速。當(dāng)磁通降低為 Φ = ，電機(jī)轉(zhuǎn)速為多少？ 電動機(jī)能否長期運(yùn)行于弱磁狀態(tài)？ 解： 由于負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)，由轉(zhuǎn)矩平衡方程式可得，CTΦN IN = CT ( ) Ia ，所以 Ia = IN = 115 = A n = UN RaIa CN ( ) = 220 115 = 1843 制動的目的： 快速停車 、 勻速下放重物 等。 第四節(jié) 他勵直流電動機(jī)的制動 制動 ：使拖動系統(tǒng)從某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速很快減速停車 ，或是為了限制電動機(jī)轉(zhuǎn)速的升高（如起重機(jī)下放重物時、電車下坡時），使其在某一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行，以確保設(shè)備和人生安全。 能耗制動 反接制動 回饋制動 機(jī)械制動 電氣制動 自由停車 電壓反接制動 電勢反接制動 正向回饋制動 反向回饋制動 制動方法： 電氣制動特點(diǎn)： 電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相反！ 自由停車： 電機(jī)運(yùn)行時，切斷電樞電源，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速 慢慢的降下來 機(jī)械制動： 采用機(jī)械抱閘的方式進(jìn)行制動 電氣制動： 由電動機(jī)本身產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)動方向相反的 電磁轉(zhuǎn)矩（即制動轉(zhuǎn)矩）來實(shí)現(xiàn)制動 電氣制動優(yōu)點(diǎn)： 制動轉(zhuǎn)矩大，制動時間短，便于控制，容易實(shí)現(xiàn)自動化 一、 能耗制動 電動狀態(tài) n T M E ＋ Ua － Ia ＋ Uf － M ＋ Uf － Rb Ia T n E 制動狀態(tài) 能耗制動時： 動能轉(zhuǎn)換成電能 制動前： 特性 1。 制動開始后： Ua = 0， Ia = n =－ Ra＋ Rb CE CTΦ 2 T 特性 2 制動過程 (1) 能耗制動過程 —— 迅速停機(jī) a 點(diǎn) →b 點(diǎn)， →Ia 反向 (Ia＜ 0) 制動開始 →n = 0， E = 0 na = nb， Ea = Eb →T 反向 (T＜ 0 ) ， →T 和 TL的共同作用 →Ia= 0， T = 0， →n↓ →O 點(diǎn) 自動停車。 b O T n 1 n0 TL a TL 2 Ea Ra＋ Rb 制動效果 Tb Tb39。 2 (Rb大 ) b O T n 1 TL a 239。 (Rb小 ) b39。 Rb ? →Ia ? →|Tb | ? →制動快，停車迅速。 Ia = Eb Ra＋ Rb ≤ Iamax 切換點(diǎn)（ b 點(diǎn)） Rb 的選擇 Ra＋ Rb ≥ Eb Iamax M ＋ Uf － Rb Ia T n E (2) 能耗制動運(yùn)行 ——下放重物 a 點(diǎn) →b 點(diǎn) →O 點(diǎn) →T = 0， TL≠0 →n 反向起動 (n＜ 0) →E 反向 (E＜ 0) → Ia 再次反向 (Ia＞ 0) →T 再次反向 (T＞ 0)， →? n ? ? →T ? →E ? →Ia ? →T = TL (c 點(diǎn) )。 b O T n 1 n0 TL a 2 c 反向起動 制動過程 能耗制 動運(yùn)行 n TL 制動過程 電動狀態(tài) n T M Ea ＋ Ua － Ia ＋ Uf － TL M ＋ Uf － Rb Ia T n Ea TL 反向起動 T M ＋ Uf － Rb TL n Ea Ia 能耗制動運(yùn)行 nL nL39。 2 b O T n 1 TL a c 制動效果 239。 (Rb小 ) b39。 T T39。 Rb? →特性 2 斜率 ? →下放速度 | nL | ? 。 Rb 的選擇（ 各量取絕對值 ） Ra＋ Rb = Ec Iac = CEΦ nL T / CTΦ 校驗(yàn) Ra＋ Rb ≥