第12讲直流电动机的起动

第09讲直流电动机的起动及工作特性1.直流电动机的起动2.直流电动机的工作特性1.直流电动机的起动方法直流电动机由原始静止状态，接通电源，加速至一定的工作转速，这一过程称为起动。对起动要求：①转矩较大，起动快，提高生产率；②电流不能太大，以免危害电源及电机；③设备简单，便于控制。直流电动机直接接额定电压起动时，会遇到一定的问题。直接起动遇到的问题直接启动时遇到的主要问题启动电流太大（损坏电枢绕组，且可能导致换向器环火）；其次是启动转矩太大(造成机械撞击，损坏机械部件)。0=F=aeNECn0=n-==?NaNsNaaUEUIIRR=F?StNSNTCIT他励直流电动机应该满磁通启动=?FFaeeEUnCC如果励磁太小甚至断线，可能导致“飞车”现象。nto0nNI0ItSI满磁通空载直接启动的转速与电枢电流变化NUofNUfNI()=FaeNECnaE启动方法为了限制启动电流而采取的措施称为启动方法。一般有两种启动方法：电枢回路串电阻；降低电枢电压。()¯­=+saUIRRnTo0n¢sTsT+aRR¯U01n方法一电枢回路串电阻启动no0n1sTNU1sR2sR3sR1C2C4C123++sSSRRR23+SSRR3SRaR¯=+NsaUIRRT操作：逐级切除启动器的电阻直至全部切除ASno0n1sT123++sSSRRR23+SSRR3SRaRTo,anImaxIminIt电枢串电阻启动的转速与电枢电流变化()max1.75~1.5»NII()min1.3~1.1NII»AS方法二、降电枢电压启动¯=saUIR操作：逐渐升高电压直到额定电压no0n1sTT01nLT02n03n04n05n05nsTTASS¢【例题】一台他励直流电动机，已知：96kW=NP250A=NI500r/min=Nn0.078=WaR拖动额定大小的恒转矩负载运行，不计空载转矩。【求】①若采用电枢串电阻启动，启动电流Is=2IN时，应串入的电阻值和启动转矩的大小。②若采用降压启动，条件同上，电压应降至多少并计算启动转矩。440V=NU（额定功率）（额定电流）（额定转速）（电枢电路总电阻）（额定电压）【解】(1)串电阻启动时4400.0780.8022250=?-=-=W+?NNSaaSUUIRRRRI96000229.5529.553667Nm500=F==???NStNSNNPTCITnnTo0n¢sTsT+aRR¯U01n,NaURNTnTo0n¢sTsT+aRR¯U01n,NaURNT(2)降低电枢电压启动时22500.07839V===创=®SSaaUIUIRR96000229.5529.553667Nm500=F==???NStNSNNPTCITn【例题】一台并励直流电动机，已知：22kWNP（额定功率）220VNU（额定电压）0.85（效率）0.1aR（电枢电阻）1.75~1.30sNII（起动电流范围）设计一个起动变阻器，【求】变阻器应有的级数及每级电阻值。NU1sR2sR3sR1C2C4C【解】122==25.9kW0.85NPP3125.910==117.5A220NNPIU（最大起动电流）max1.75117.5206AI（最小起动电流）min1.3117.5153AIminmax1.300.7421.75II（比值）今令R1为电枢回路全部串联电阻值R2为切除1级后电枢回路全部串联电阻值R3为切除2级后电枢回路全部串联电阻值………………切换瞬间电机转速未变，Ea=CeFn也未变，电源电压未变，所以电阻压降未变。即min1min2max21maxIRIRIRRI2minmin2min3max321maxmax=IIRIRIRRRII3minmin3min4max431maxmax=IIRIRIRRRII………………1max2201.068206NURImin21max0.7421.0680.792IRRI1max2201.068206NURImin21max0.7421.0680.792IRRI30.7420.7920.587R40.7420.5870.436R50.7420.4360.324R60.7420.3240.240R70.7420.2400.178R80.7420.1780.132R90.7420.1320.9790.1aRR（停止）该起动器应设计为8级直流电机起动变阻器设计方法总结minmaxII1maxNURImin1maxnnaIRRRI1minmaxlnlnaRRnII1minmin11minminnnsnIIRRRIIminmax1.30.7421.75II12201.068206R0.1ln1.0687.94ln0.742n8n1minmin11minminnnsnIIRRRII2.直流电动机起动过程仿真【题目】一台他励直流发电机，已知230VNU（额定电压）230VfU（励磁电压）123fR（励磁绕组的电阻）5HfL（励磁绕组的电感）【要求】建模仿真该电动机的直接起动过程。a0.56R（电枢绕组电阻）0.0005HaL（电枢绕组的电感）G0.81Haf（互感）20.255kgmJ（转动惯量）0.001rR（摩擦系数）0LM（空载）【解】励磁回路方程：/ffffffffffdIdIURILURILdtdt电枢回路方程：/aaaaaaaffaaffaaadIdIURILGIUGIRILdtdt转动方程：/afafrLafafrLddTGIIJRTGIIRTJdtdt【编程】编写matlab程序，调用matlab中的ode23解微分方程。functiondydt=blddjqd_zhs(t,x)Uf=230;Ua=230;Rf=123;Ra=0.56;La=0.0005;Lf=5.5;Gaf=0.81;J=0.255;Rr=0.0000;Mj=0.0000;dydt=[(Uf-Rf*x(1))/Lf;(Ua-Gaf*x(3)*x(1)-Ra*x(2))/La;(Gaf*x(2)*x(1)-Rr*x(3)-j)/J];tsp=[0,0.5];x0=[0,0,0];[t,x]=ode23(@blddjqd_zhs,tsp,x0);figure(1);plot(t,x(:,1));xlabel('Time(s)');ylabel('If(A)');figure(2);plot(t,x(:,2));xlabel('Time(s)');ylabel('Ia(A)');figure(3);plot(t,x(:,3)*60/(2*pi));xlabel('Time(s)');ylabel('n(r/min)');【仿真结果】励磁电流随时间变化波形电枢电流随时间变化波形电动机转速随时间变化波形本讲小结直流电动机的起动1.直流电动机的起动方法2.直流电动机起动过程仿真