电机与电器――直流电机3

直流电机的制动制动的概念：从某一稳定转速开始减速到停止或限制位能负载下降速度的一种运行过程。他励直流电动机的制动措施主要有三种：1、能耗制动：将由机械能转化的电能消耗掉。2、反接制动：制动时使电机的电枢极性反接。3、回馈制动：将由机械能转化的电能回馈给电网。直流电机的制动-能耗制动将开关S投向制动电阻上即实现制动.BR由于惯性，电枢保持原来方向继续旋转，电动势方向不变。由产生的电枢电流的方向与电动状态时的方向相反,对应的电磁转矩与方向相反,为制动性质,电机处于制动状态。aEaEaBIaIemBTemT制动运行时，电机靠生产机械的惯性力的拖动而发电，将生产机械储存的动能转换成电能，消耗在电阻上，直到电机停止转动。U电动MaEaInemTfIS制动BRaBIemBT由机械特性可知：n为正时，转矩为负。能耗制动时的机械特性为：20aBememeTNRRnTβTCCΦ直流电机的制动-能耗制动电机在转速为0后：若是反抗性负载：系统停止；若是位能性负载：系统反向加速，电动势、电枢电流及转矩都反向。BaRRCBn0naRA0LTemT电动机状态工作点制动瞬间工作点制动过程工作段电动机拖动反抗性负载，电机停转。若电动机带位能性负载,稳定工作点直流电机的制动-能耗制动制动电阻越小，制动电流越大。选择制动电阻的原则是：225aaBmaxNaBEII(~.)IRR改变制动电阻的大小可以改变能耗制动特性曲线的斜率,从而可以改变制动转矩及下放负载的稳定速度。越小,特性曲线的斜率越小,起始制动转矩越大,而下放负载的速度越小。BRBR2~2.5aBaNERR()I直流电机的制动-能耗制动直流电机的制动-反接制动U电动MaEaInemTfIS制动BRaBIemBT一、电压反接制动开关S投向“电动”侧时，电枢接正极电压，电机处于电动状态。进行制动时，开关投向“制动”侧，电枢回路串入制动电阻后，接上极性相反的电源电压，电枢回路内产生反向电流：BRaaaBaBaBUEUEIRRRR反向的电枢电流产生反向的电磁转矩，从而产生很强的制动作用——电压反接制动。直流电机的制动-反接制动电压反接制动时的机械特性为：02aBNememeNeTNRRUnTnβTCΦCCΦ此时，特性曲线过负理想空载转速点。反接制动时,从电源输入的电功率和从轴上输入的机械功率转变成的电功率一起消耗在电枢回路电阻上。BaRRCBn0naRA0LTemTLT0nD直流电机的制动-反接制动电压反接制动状态变化过程（反抗性恒负载转矩）：A-B-C根据串联电阻的大小不同：C点转矩若大于负载，系统反转，C-D因此，需要在系统转速接近于0时切断电源。直流电机的制动-反接制动二、倒拉反转反接制动倒拉反转反接制动只适用于位能性恒转矩负载。在电枢回路中串联一个较大的电阻,即可实现制动.倒拉反转反接制动时的机械特性方程就是电动状态时电枢串电阻时的人为特性方程。由于串入电阻很大，有0aB0L2eTNRRnnTCCΦ倒拉反转反接制动时的机械特性曲线就是电动状态时电枢串电阻时的人为特性在第四象限的部分。BaRRCBn0naRA0LTemTBTDKT电枢回路串入较大电阻后特性曲线BR正向电动状态提升重物(A点)负载作用下电机反向旋转(下放重物)电机以稳定的转速下放重物D点工作点由A-B-C-D,CD段为制动段直流电机的制动-反接制动三、回馈制动直流电机的制动-回馈制动电动状态下运行的电动机，在某种条件下会出现情况，此时，反向，反向，由驱动变为制动。从能量方向看，电机处于发电状态——回馈制动状态。0nnUEaaIemT回馈制动时的机械特性方程与电动状态时相同。在电机稳定运行和状态改变过程中均有可能出现回馈状态。稳定运行有两种情况:直流电机的制动-回馈制动Bn0nA0LTemTLT0n当电车下坡时，运行转速可能超过理想空载转速,进入第二象限电压反接制动带位能性负载进入第四象限直流电机的制动-回馈制动发生在动态过程中的回馈制动过程有以下两种情况:1、降压调速时产生的回馈制动Bn02nA0LTemT1U01nCnAn2UC12UU制动过程为线段02Bn2、增磁调速时产生的回馈制动Bn02nA0LTemT1Φ01nCnAn2ΦC12ΦΦ制动过程为线段02Bn直流电机的调速电力拖动系统的调速可以采用机械调、电气调速或二者配合调速。通过改变传动机构速比进行调速的方法称为机械调速；通过改变电动机参数进行调速的方法称为电气调速。改变电动机的参数就是人为地改变电动机的机械特性，使工作点发生变化，转速发生变化。调速前后，电动机工作在不同的机械特性上。直流电机的调速他励直流电动机的转速为电气调速方法:1.调压调速;2.电枢串电阻调速;3.调磁调速。2aeemRUnMCCC评价调速性能的指标直流电机的调速一、调速范围:minmaxnnD二、静差率（相对稳定性）δ%越小，相对稳定性越好；δ%与机械特性硬度和n0有关。%nΔn%nnn%δNN100100000指负载变化时，转速变化的程度，转速变化小，稳定性好。三、调速的平滑性1iinn越接近1，平滑性越好，当时，称为无级调速，即转速可以连续调节。调速不连续时，级数有限，称为有级调速。1在一定的调速范围内，调速的级数越多，调速越平滑。相邻两级转速之比，为平滑系数直流电机的调速直流电机的调速——调速方法未串电阻时的工作点串电阻后,工作点由A→A’→B0aRn0nNnLTemTA1SaRR1nAB一、电枢回路串电阻调速优点：电枢串电阻调速设备简单，操作方便。2）低速时特性曲线斜率大,静差率大,所以转速的相对稳定性差3）轻载时调速范围小4）损耗大，效率低，不经济。对恒转矩负载，调速前、后电磁转矩和电枢电流不变，输入功率不变，输出功率却随转速的下降而下降，减少的部分被串联电阻消耗了。缺点：1）由于电阻只能分段调节，所以调速的平滑性差；直流电机的调速——调速方法直流电机的调速——调速方法二、降低电源电压调速Tem0nnNUTLNnA1U01nA’B1n调速压前工作点A降压瞬间工作点稳定后工作点直流电机的调速——调速方法优点：1）电源电压能够平滑调节，可实现无级调速。2）调速前后的机械特性的斜率不变，硬度较高，负载变化时稳定性好。3）无论轻载还是负载，调速范围相同，一般可达D=2.5〜12。4）电能损耗较小。缺点：需要一套电压可连续调节的直流电源。三、减弱磁通调速调节磁场前工作点弱磁瞬间工作点A→A‘弱磁稳定后的工作点NΦn0nANnemTLT01n1Φ1nBA直流电机的调速——调速方法优点：由于在电流较小的励磁回路中进行调节，因而控制方便，能量损耗小，设备简单，调速平滑性好。弱磁升速后电枢电流增大，电动机的输入功率增大，但由于转速升高，输出功率也增大，电动机的效率基本不变，因此经济性是比较好。2）升速范围不可能很大，一般D≤2；为了扩大调速范围，通常把降压和弱磁两种调速方法结合起来，在额定转速以上，采用弱磁调速，在额定转速以下采用降压调速。缺点：1）机械特性的斜率变大，特性变软；直流电机的调速——调速方法直流电机的调速——调速方式与负载类型的配合1、电动机调速时容许输出的转矩及功率，只是表示电动机所具备的负载能力，并不是电动机的实际输出的转矩和功率。2、电动机的实际输出取决于负载性质。3、调速方式不同，其负载能力亦不同。4、在某种调速方式下，电动机所具备的负载能力，与由负载性质决定的电动机实际输出如果相等，无疑电动机得到了合理运用。5、当电动机调速时，能否得到充分利用，与调速方式和负载类型的配合有关。调速方式：恒转矩调速:负载转矩不随转速变化而保持恒定。包括：电枢串电阻调速、降压调速恒功率调速：调速过程中负载功率不变。包括：弱磁调速直流电机的调速——调速方式与负载类型的配合调速方式与负载类型的配合：1、恒转距性质的调速方法应用于恒转距负载；2、恒功率的负载应采用恒功率的调速方法；3、风机类负载三种调速方法都不适合，但采用电枢串电阻调速、降压调速比弱磁调速适合一些。调速方法的性质必须与负载性质相匹配。如果不匹配，就会造成投资或运费用的浪费。直流电机的调速——调速方式与负载类型的配合