拖动直流电动机的起动调速

拖动直流电动机的起动调速第1页，共49页，2023年，2月20日，星期六Tenn0TstTNnNn’0T0β小，特性较硬；堵转状态：n=0，β大，特性较软。第2页，共49页，2023年，2月20日，星期六一、固有机械特性:当UN，ΦN，Rc=0时，β小，特性较硬。Ten二、人为机械特性：1.电枢回路串电阻：RΩ>0，β大，特性较软。Ran0Ra+RcTst第3页，共49页，2023年，2月20日，星期六2.降低电压的人为机械特性：当ΦN，RΩ=0时，降电源电压。TenUNn0U1n01U2n02TL第4页，共49页，2023年，2月20日，星期六

3.弱磁的人为机械特性：当UN，RΩ=0时，减弱励磁磁通。TenΦ1n01ΦNn0Φ2n02TL但励磁回路决不允许开路。第5页，共49页，2023年，2月20日，星期六例：他励直流电动机PN＝22kW，UN＝220V，IN＝115A，nN＝1500r／min，Ra＝0.125Ω，若保持TL，求⑴串Rc＝0.75Ω，⑵降压U=100V，⑶Φ=0.85ΦN时的Ia和n。

解：第6页，共49页，2023年，2月20日，星期六第7页，共49页，2023年，2月20日，星期六8.2他励直流电动机的起动和反转

起动过程：电动机从静止到稳定运行的过程。

要求：⑴Tst＞1.1TL

⑵Ist＜（1.5~2.0）IN(Z2型直流电动机)一、直接起动

Ist

=（10~20）IN，对于一般的直流电动机绝不允许直接起动。但对微型直流电动机，可直接起动。第8页，共49页，2023年，2月20日，星期六

二、电枢回路串电阻起动

Ist

＝U／(Rst+Ra)，

I1＜（1.5~2）IN

I2＞（1.1~1.2）IN

Rst2Rst1UE←MIfIaUfKM1KM2TenRaRa+Rst1+Rst2n0Ts2TLRa+Rst1Ts1ancnebcdef第9页，共49页，2023年，2月20日，星期六起动电阻计算：TenRaRa+Rst1+Rst2n0Ts2TLRa+Rst1Ts1ancnebcdef第10页，共49页，2023年，2月20日，星期六第11页，共49页，2023年，2月20日，星期六例8-2他励直流电动机PN＝20kW，UN＝220V，IN＝76A，nN＝1500r／min，Ra＝0.2Ω，若采用四级起动，计算各级起动电阻。

解：第12页，共49页，2023年，2月20日，星期六例8-3对例8-2，要求I1＜1.5IN，计算起动级数和各级起动电阻。

解：第13页，共49页，2023年，2月20日，星期六结论：选择的I1，I2或TS1，TS2范围越窄，分级起动的级数越多。第14页，共49页，2023年，2月20日，星期六三、降低电枢电压起动

Ist

＝U／Ra＝（1.5~2）IN

1.1TL

＜Te＜（1.5~2）TNTenn0TLU2Ts2Ts1U1UNa第15页，共49页，2023年，2月20日，星期六四、他励直流电动机的反转TenRaRa+Rcn0Ra+RcRa-n0第16页，共49页，2023年，2月20日，星期六8.3直流电动机的调速

一、电枢回路串联电阻调速

Ten1n02TLabc第17页，共49页，2023年，2月20日，星期六例8-4一台他励直流电动机PN＝22kW，UN＝220V，IN＝115A，nN＝1500r／min，Ra＝0.125Ω，拖动恒转矩负载。若转速调到1000r／min，求电枢回路需串入多大电阻?

解：Ten1n02TLabc第18页，共49页，2023年，2月20日，星期六二、降低电枢电源电压调速Tenn0TL12abc第19页，共49页，2023年，2月20日，星期六例8-5，例题8-4中，拖动恒转矩负载。速度调到1000r／min，采用改变电枢电源电压调速时，电枢电源电压应调到多少伏？

解：Tenn0TL12abc第20页，共49页，2023年，2月20日，星期六三、弱磁调速TenΦ1n01ΦNn0TL12abc第21页，共49页，2023年，2月20日，星期六

例8-6拖动恒转矩负载。弱磁磁通减少到0.8额定磁通值，转速为多少？电机是否能长期运行在弱磁状态？

解：

第22页，共49页，2023年，2月20日，星期六8.4他励直流电动机的制动电气制动:电动机的电磁转矩Te

与转速n的方向相反，Te

起制动作用。制动的两个情况：

(1)使系统迅速减速停车。即电动机从某一转速迅速减速到零的过程；(2)限制位能性负载的下降速度，即电动机处于某一稳定的制动运行状态，此时电动机的电磁转矩Te

起到与负载转矩相平衡的作用。第23页，共49页，2023年，2月20日，星期六一、能耗制动E←MIaUTeTLnI电动状态E←MIaTeTLnII能耗制动（过渡）过程RbTeE→MIaTLnIV能耗制动运行RbTen第24页，共49页，2023年，2月20日，星期六OTenn0TL-TLabcnc第25页，共49页，2023年，2月20日，星期六例8-7一台他励直流电动机UN＝220V，IN＝115A，nN＝1500r／min，Ra＝0.125Ω，Iamax＜2IN，TL

=0.9TN，⑴拖反抗性负载停机，需串多大电阻？⑵拖位能性负载以-300r／min放重物，需串多大电阻？

解：OTenn0TL-TLabcnc第26页，共49页，2023年，2月20日，星期六第27页，共49页，2023年，2月20日，星期六二、反接制动

1．电压反向反接制动E←MIaUTeTLnI电动状态TenRbE←MIaTeTLnII反接制动状态U第28页，共49页，2023年，2月20日，星期六OTenn0TLabc第29页，共49页，2023年，2月20日，星期六

2．倒拉反转制动

拖位能性负载，

串接Rb很大，

Tst＜

TL

E←MIaUTeTLnI电动状态TenTeE→MIaTLnIV倒拉反转制动RbU第30页，共49页，2023年，2月20日，星期六OTenn0TLabcd第31页，共49页，2023年，2月20日，星期六例8-7，例8-7中，Iamax＜2IN，TL

=0.9TN，⑴拖反抗性负载停机，电压反接制动，需串多大电阻？⑵拖位能性负载以-1000r／min放重物，电动势反接制动，需串多大电阻？

解：第32页，共49页，2023年，2月20日，星期六第33页，共49页，2023年，2月20日，星期六四、回馈制动：E＞U，Ia＜0

1．正向回馈制动：U方向不变。

E←MIaUTeTLnI电动状态TenE←MIaTeTLnII正向回馈制动U第34页，共49页，2023年，2月20日，星期六OTenn0TLan01bdc第35页，共49页，2023年，2月20日，星期六E←MIaUTeTLnI电动状态TenRbE←MIaTeTLnII反接制动状态UTeE→MIaTLnIV反向回馈制动RbUTeE→MIaTLnIII反向电动RbU2反向回馈制动：改变U方向第36页，共49页，2023年，2月20日，星期六OTenn0TL-TLabncced-n01第37页，共49页，2023年，2月20日，星期六例8-9，例8-7中拖位能性负载，TL

=TN，⑴反向回馈制动放重物，需用多大转速？⑵电压反向瞬时，Iamax＜2IN，需串多大制动电阻和用多大转速？

解：第38页，共49页，2023年，2月20日，星期六第39页，共49页，2023年，2月20日，星期六8.5他励直流电机的四象限运行

第40页，共49页，2023年，2月20日，星期六实验一直流并励电动机调速实验

1、调速特性（1）改变电枢电压调速保持U＝UN、If=IfN=常数，T2＝常数，测取n＝f（Ua）。（2）改变励磁电流调速保持U＝UN，T2＝常数，测取n＝f（If）。

（1）改变电枢端电压的调速l）直流电动机M运行后，将电阻Rl调至零，If2调至校正值，再调节负载电阻R2、电枢电压及磁场电阻Rf1，使M的U＝UN，I＝0.5IN，If＝IfN记下此时MG的IF值。2）保持此时的IF值（即T2值）和If＝IfN不变，逐次增加Rl的阻值，降低电枢两端的电压Ua，使Rl从零调至最大值，每次测取电动机的端电压Ua，转速n和电枢电流Ia。第41页，共49页，2023年，2月20日，星期六第42页，共49页，2023年，2月20日，星期六表1-2If＝IfN=

mAT2=

N·mUa（V）n（r/min）Ia（A）（2）改变励磁电流的调速l）直流电动机运行后，将M的电枢串联电阻R1和磁场调节电阻Rf1调至零，将MG的磁场调节电阻If2调至校正值，再调节M的电枢电源调压旋钮和MG的负载，使电动机M的U＝UN，I＝0.5IN记下此时的IF值。2）保持此时MG的IF值（T2值）和M的U=UN不变，逐次增加磁场电阻阻值：直至n＝1.3nN，每次测取电动机的n、If和Ia共取7－8组记录。第43页，共49页，2023年，2月20日，星期六直流电动机型号和功用

Z2系列直流电动机有全国统一设计和企业标准改型两个系列，可供恒转矩或转速范围不大于2：1（调磁场变速）的直流电力拖动之用。电动机的励磁方式为并励或他励（带有少量串励绕组）,他励电压为110V或220V。故此广泛应用在对起动和调遣要求较高的生产机械，如：冶金工业轧钢机，卷扬机，电力机车，金属切削机床，造纸，印刷、纺织、印染、水泥，塑料挤出机械的传动源。第44页，共49页，2023年，2月20日，星期六Z2型直流电动机技术数据表额定转速3000转/分的电动机型

号额定功率额定电压额定电流额定转速削弱磁场时最大转速最大励磁功率效率飞轮力矩重量kWVAr/minr/minW%kg·m2kgZ2-110.81109.833000300052740.012300.82204.85300030005275Z2-121.111012.9300030006277.50.01535第45页，共49页，2023年，2月20日，星期六Z3系列为型系列，用以代替Z2老系列，为一般工业用小型直流电动机。与Z2系列相比，具有调速范围广，体积小，转动惯量小，质量轻等优点。安装尺寸与国际电工委员会（IEC）推荐标准相同为卧式结构，机座带底脚。

第46页，共49页，2023年，2月20日，星期六Z4系列直流电动机是统一设计的新系列，可取代Z2、Z3系列，使用于转速范围大、过载能力≤1.6倍的电力拖动。恒功率弱磁向上调速可达到1.0~3.8nN，恒转矩降低电枢电压向下调速最低可至20r/min。Z4与Z2、Z3系列相比，具有更多的优点。它不仅可用直流电源供电，更适用与静止整流电源供电，转动惯量小，有较好的动态性能，并能承受较高的负载变化率。适用于需要平滑调速、效率高、自动稳速、反应灵敏的控制系统。第47页，共49页，2023年，2月20日，星期六额定电压为160V的电动机，在单相桥式整流器供电情况下，在电枢回路需要