1、第四章 他励直流电动机的运行,4.1 他励直流电动机的起动,除微型直流电机，一般直流电机都不允许直接起动。,电动机拖动负载起动的一般条件：,起动时一般要求：1、起动转矩较大及起动后转速不致过高，避免过大的机械冲击；2、电流冲击不要太大，以免对电源或电机本身造成损害；3、起动过程中损耗的能量少；4、设备简单，易于控制。,4.1.1 电枢回路串电阻起动,电枢回路串电阻起动的特点：,电路构成简单； 起动过程电阻会消耗能量，不适用于经常起动的大中型直流电机。,4.1.2 降电压起动,降电压起动的特点:,起动时没有附加损耗，可以将电压连续调节； 要求电源可以连续调节，电路结构较复杂。但目前直流电机的电源
2、都为可调电源，一般都是降电压起动多于串电阻起动。,【例题8.9】Z2-71他励直流电动机额定数据为：PN=17kW，UN=220V，IN=90A，nN=1500r/min，Ra=0.147，计算：(1) 直接起动时的起动电流；(2) 拖动额定负载起动，若采用电枢回路串电阻启动，应串入多大电阻；若降压启动，电压应降至多少？(以顺利起动为条件),解：(1)直接起动电流,(2)若要顺利起动，则令IS=2IN，则TS=2TN，电枢回路串电阻,降电压起动电源电压,4.2 他励直流电动机的调速,本节介绍直流电动机的电气调速方法、调速方式、调速的性能指标。,4.2.1 他励直流电动机的调速方法,通过改变传动
3、机构速比的调速方法为机械调速，通过改变电动机参数而改变系统运行转速的调速方法为电气调速。 由他励直流电动机的机械特性可以看出：可以通过三种方法对电机进行电气调速电枢回路串电阻调速、降电压调速、减弱磁通调速。,一、电枢回路串电阻调速,固有机械特性,基速,从基速向下调速；机械特性会变软；有级调速。,二、降电压调速,从基速向下调；机械特性硬度不变；无级调速。,三、弱磁调速,从基速向上调速；机械特性会变软；无级调速。,【例题】一台他励电动机， PN=4kW，UaN=160V，IaN=34.4A，nN=1450r/min，用它拖动通风机负载在额定状态运行。现采用改变电枢电路电阻调速。试问要使转速降低至1
4、200r/min，需在电枢电路串联多大的电阻Rr？,解：忽略空载损耗P0，则额定运行时电枢电动势,电枢回路总电阻,通风机负载转矩与转速平方成正比，在磁通不变的情况下，电枢电流与电磁转矩成正比，则转速为1200r/min时的电枢电流为：,根据调速点处电枢回路方程,得外串电阻为,【例题】一台他励电动机， PN=4kW，UaN=160V，IaN=34.4A，nN=1450r/min，用它拖动恒转矩负载运行，负载转矩为电动机的额定值。现采用改变电枢电压调速，试问要使转速降低至1000r/min，电枢电压应降为多少？,解：忽略空载损耗P0，则额定运行时电枢电动势,电枢回路总电阻,电动机拖动额定恒转矩负载
5、，因此各调速点电枢电流都为额定电流，则转速为1000r/min时，根据电枢回路方程：,【例题】一台他励电动机， PN=22kW，UaN=220V，IaN=115A，nN=1500r/min，Ra=0.1，忽略空载转矩T0，电动机带额定恒转矩负载运行，要求把转速降到1000r/min，计算：(1)采用电枢串电阻调速需串入的电阻值；(2)采用降低电源电压调速需要把电源电压降到多少？(3) 上述两种调速情况下，电动机的输入功率与输出功率(输入功率不计励磁回路的功率)。,解：(1)电动机额定状态运行,(2) 采用降低电源电压调速，电枢电压为,(3) 电枢回路串电阻调速，输入功率,忽略空载转矩，输出功率
6、,电枢回路串电阻调速，所串电阻,降低电源电压调速，输入功率,输出功率与电枢回路串电阻调速相同。,【例题】一台他励直流电动机额定功率PN=7.5kW，UN=220V，IN=41A，nN=1500r/min，Ra=0.376，拖动恒转矩负载运行，TL=TN，把电源电压降到150V，问：(1) 电源电压降低了但电动机转速还来不及变化的瞬间，电动机的电枢电流及电磁转矩各是多大？电力拖动系统的动转矩是多大？(2) 稳定运行转速是多少？,解：(1)电动机额定状态运行,在电源电压降低瞬间电枢电流,则电磁转矩为,额定电磁转矩为,动转矩为,(2) 电动机稳定运行转速为,4.2.2 调速的性能指标,调速的性能指标
7、是决定电动机选择哪一种调速方法的依据，主要的性能指标有四个方面：调速方式、调速范围与静差率、调速的平滑性、调速的经济性。,一、调速方式,“调速方式”问题讨论一种具体的调速方法是否与负载相匹配 的问题，以便在调速过程中，电动机都能得到充分的应用。,电动机在长期运行的条件下，电枢电流规定的上限值就是电枢额定电流。充分利用电动机，就是让它工作在电枢电流为额定值的情况下。,恒转矩调速方式,在某种调速方法中，保持电枢电流为额定值不变，若电动机电磁转矩恒定不变，则称这种调速方法属于恒转矩调速方式。 电枢回路串电阻和降电压的调速方法属于恒转矩的调速方式。 恒转矩调速方式与恒转矩负载相匹配。,电枢回路串电阻调
8、速,固有机械特性,降电压调速,恒功率调速方式：,在某种调速方法中，保持电枢电流为额定值不变，若电动机电磁功率恒定不变，则称这种调速方法属于恒功率调速方式。 弱磁升速属于恒功率调速方式。 恒功率调速方式与恒功率负载相匹配。,弱磁升速,匹配问题：,恒功率调速方式与恒功率负载相匹配； 恒转矩调速方式与恒转矩负载相匹配。 泵类负载无论采用哪种调速方法都不能达到匹配。,【例题】某台Z2-71他励电动机， PN=17kW，UaN=220V，IaN=90A，nN=1500r/min，Ra=0.147。该电动机在额定电压额定磁通时，拖动某负载运行时的转速1550r/min，当负载要求向下调速，最低转速nmin
9、=600r/min，现采用降压调速方法，请计算下面两种情况下调速时电枢电流的变化范围：(1)该负载为恒转矩负载；(2)该负载为恒功率负载。,解：(1)电动机额定状态运行,带恒转矩负载，磁通不变，电枢电流不变，则当转速为600r/min时，电枢电流 Ia=43.61A,(2) 带恒功率负载，转速为1550r/min时，电枢电流,带恒转矩负载，转速为1550r/min时，电枢电流为,转速为nmin=600r/min时，设电枢电流为Ia2，有,二、调速范围和静差率,调速范围是指电动机在额定负载转矩 调速时，其最高转速与最低转速之比，用D表示。,注意：最高转速受电动机的换向及机械强度限制，最低转速受生
10、产机械对转速相对稳定性要求（即静差率要求）的限制。,静差率 或称转速变化率，是指电动机由理想空载到额定负载时转速的变化率。,注意：静差率越小，转速的相对稳定性越好，负载波动时，转速变化也越小。,(1) 静差率与机械特性的硬度有关。硬度越大，静差率越小，稳定性越好；硬度越小，静差率越大，稳定性越差；,(2) 静差率与理想空载转速n0有关，n0越大，静差率越小，稳定性越好；n0越小，静差率越大，稳定性越差。,调速范围和静差率之间的关系：,对于降低电压调速，有：,对于串电阻调速，有：,结论：,静差率与调速范围指标相互制约。实际调速中，应在满足调速静差率要求的前提下，提高调速范围。,【例题】某台他励电
11、动机， PN=60kW，UaN=220V，IaN=305A，nN=1000r/min，Ra=0.04。求下列情况下电动机的调速范围：(1)静差率30%，电枢串电阻调速；(2)静差率20%，电枢串电阻调速；(3)静差率20%，降低电源电压调速。,解：(1)电动机额定状态运行,理想空载转速,静差率30%，电枢串电阻调速，则有,得最低转速,调速范围,(2) 静差率20%，电枢串电阻调速，最低转速,(3) 静差率20%，降低电源电压调速，额定转速降落,最低转速对应的最低理想空载转速,最低转速,调速范围,调速范围,【例题】Z2-62他励电动机， PN=13kW，UaN=220V，IN=68.7A，nN=
12、1500r/min，Ra=0.224，电枢串电阻调速，要求=30%。求：(1)电动机带额定负载转矩时的最低转速；(2)调速范围；(3)电枢需串入的电阻最大值；(4) 运行在最低速带额定负载转矩时，电动机的输入功率、输出功率(忽略T0)及外串电阻上的损耗。,解：(1)电动机额定状态运行,理想空载转速,满足静差率要求的最低转速为,(2)调速范围为,(3)电枢回路所串电阻为,(4)电动机的输入功率,电动机的输出功率(两种计算方法),外串电阻上的功率损耗,【例题】上题中的电动机，降低电源电压调速，要求=30%。求：(1)电动机带额定负载转矩时的最低转速；(2)调速范围；(3)电源电压需要调到的最低值；
13、(4) 运行在最低速带额定负载转矩时，电动机的输入功率、输出功率(忽略空载损耗)。,解：(1)由上题可知CEN=0.1364，n0=1612.9r/min，则额定转速降落,最低转速对应的最低理想空载转速为,最低转速为,(2)调速范围为,(3)电源电压最低值为,(4)电动机的输入功率为,电动机的输出功率为,【例题8.19】判断下列的结论是否正确。 (1)他励直流电动机降低电源电压调速属于恒转矩调速方式，因此只能拖动恒转矩负载运行。 (2)他励直流电动机电源电压为额定值，电枢回路不串电阻，减弱磁通时，无论拖动恒转矩负载还是恒功率负载，只要负载转矩不过大，电动机的转速都升高。 (3)他励直流电动机降
14、压或串电阻调速时，最大静差率数值越大，调速范围也越大。 (4)降低电源电压调速的他励直流电动机带额定转矩运行时，不论转速高低，电枢电流都为额定电流。,解：(1)他励直流电动机降低电源电压调速属于恒转矩调速方式，因此只能拖动恒转矩负载运行。错误。调速方式性能指标只表征了某种调速方法与负载的匹配程度，降低电源电压调速属于恒转矩调速方式，与恒转矩负载相匹配，即在各个调速稳定运行点，电机电枢电流保持恒定。但这种调速方法也能拖动其它性质的负载，只不过在各个调速稳定运行点，电动机电枢电流不同，电动机的利用率不同。,解：(2)他励直流电动机电源电压为额定值，电枢回路不串电阻，减弱磁通时，无论拖动恒转矩负载还
15、是恒功率负载，只要负载转矩不过大，电动机的转速都升高。正确。弱磁一般情况下都会升速，但当磁通很小，或者负载转矩很大时，弱磁不仅不能升速，反而会降速。因此，采用减弱磁通的方法调速时，负载转矩不能过大，磁通不能太小。,n,T,n0,N,1,1N,n01,解： (3)他励直流电动机降压或串电阻调速时，最大静差率数值越大，调速范围也越大。正确。根据前面的分析计算可知，他励直流电动机降压或串阻调速时，静差率指标与调速范围指标是相互制约的。即速度稳定性越好(指静差率越小)，调速范围越小，速度稳定性越差(指静差率越大)，调速范围越大。,解： (4)降低电源电压调速的他励直流电动机带额定转矩运行时，不论转速高
16、低，电枢电流都为额定电流。正确。由于电动机带额定恒转矩负载调速，在各个调速稳定点，磁通恒定，因此电枢电流也恒定，为额定电枢电流。,三、调速的平滑性,无级调速的平滑性最好； 有级调速的平滑性用平滑系数表示：相临两极转速中，高一级转速与低一级转速之比。,四、调速的经济性,调速的经济性主要考虑调速设备的初投资、调速时电能的损耗、运行时的维修费用等。电能的损耗除了要考虑电动机本身的损耗外，还要考虑电源的效率。初投资应该考虑电动机和电源两方面。,三种调速方法调速性能的比较,4.3 他励直流电动机的 电动与制动运行,本节具体分析他励直流电动机在各个象限内不同的运行状态。分析的方法是利用电枢回路方程及其机械
17、特性。,他励直流电动机 拖动各种类型的负载运行时，若改变其电源电压、磁通及电枢回路所串电阻，工作点 就会分布在四个象限 之内。在 n-T 二维坐标系中，若 T 与 n 同方向（同正同负），则电动机运行在电动状态。若 T与 n反方向，则电动机运行在制动状态。,一.电动运行,当电机运行在第和第 象限时，电机分别工作在 正向和反向电动运行状态。当电机运行在第和第象限时，电机处于制动运行状态。 在电动运行状态时，电机的电磁转距是拖动性转矩，而负载转矩为制动转矩。,二. 能耗制动,1. 能耗制动电路图,电动机在电动运行时，将电枢与电源断开，串联一个制动电阻R2。,2. 能耗制动电枢回路方程及机械特性,3
18、. 能耗制动功率流向,负载机械能电枢绕组电能电枢回路总电阻热能,4. 能耗制动停车电动机迅速停机,电动能耗制动： (1) 机械特性，转速不能突变工作点ab； (2) Tb与n反向，起制动作用。T与TL共同作用，n沿机械特性减速，直到n=0，T=0，电动机停车； (3) 能耗制动停车过程为b0。,5. 能耗制动运行带位能性恒转矩负载下放重物,电动能耗制动： (1) 机械特性，转速不能突变工作点ab； (2) Tb与n反向，起制动作用。T与TL共同作用，n减速，n=0，T=0； (3) T=0，TL0，电动机反向加速，T上升，直到T=TL电动机稳速运行在c点。 (4) c点为能耗制动运行点。,【例
19、题】一台他励电动机，PN=22kW，UaN=440V，IaN=65.3A，nN=600r/min，Iamax=2IaN，T0忽略不计。试求：(1) 拖动TL=0.8TN的反抗性恒转矩负载，采用能耗制动实现迅速停机，电枢电路至少应串联多大的制动电阻？ (2) 拖动TL=0.8TN的位能性恒转矩负载，采用能耗制动以300r/min的速度下放重物，电枢电路应串联多大的制动电阻？,解：(1) 忽略空载损耗P0，则额定运行时的电枢电动势,电枢回路总电阻,电机拖动TL=0.8TN恒转矩负载，由于磁通不变，则电枢电流Ia=0.8IaN，则电动运行点电枢电动势为,电动机能耗制动瞬间，转速不能突变，电枢电流最大
20、值为Iamax=2IaN，则外串电阻为,(2) 下放位能性恒转矩负载TL=0.8TN，则Ia=0.8IaN，则外串电阻为,三. 反接制动,1. 电枢电压反向的反接制动迅速停机,(1) 电枢电压反向的反接制动电路图,正常电动运行时，Z闭合，F断开；当在电动运行时，将Z断开，F闭合，则进入电压反向的反接制动。,(2) 电枢回路方程及机械特性,(3) 功率流向,负载机械能电枢绕组电能 电源电枢绕组电能,电枢回路总电阻热能,若n=0时，不通过外力使转轴静止则： a. 反抗性恒转矩负载TLTc时，电动机反向加速到d点稳定运行；b. 位能性恒转矩负载，电动机反向加速到e点。,(4) 反接制动停车过程,电动
21、反接制动： a. 机械特性，转速不能突变工作点ab； b. Tb与n反向，起制动作用。T与TL共同作用，n减速直到n=0，即bc为停车过程。,2. 电动势反向反接制动(倒拉反转)下放重物,(1) 电动势反向反接制动电路图,当在电动运行提升重物时，电枢回路里串入大电阻，使电动势反向(转速n反向)，重物下放。,(2) 电枢回路方程及机械特性,(3) 功率流向,(4) 反接制动运行下放重物,电动反接制动： a. 机械特性，转速不能突变工作点ab； b. TbTL，n减速直到n=0，电动机反向加速，直到T=TL，即d点稳定运行。,【例题】一台他励电动机，PN=22kW，UaN=440V，IaN=65.
22、3A，nN=600r/min，Iamax=2IaN，T0忽略不计。试求：(1) 拖动TL=0.8TN的反抗性恒转矩负载，采用反接制动迅速停机，电枢电路至少应串联多大的制动电阻？ (2) 拖动TL=0.8TN的位能性恒转矩负载，采用反接制动以300r/min的速度下放重物，电枢电路应串联多大的制动电阻？,解：(1) 忽略空载损耗P0，则额定运行时的电枢电动势,电枢回路总电阻,电机拖动TL=0.8TN恒转矩负载，由于磁通不变，则电枢电流Ia=0.8IaN，则电动运行点电枢电动势为,电动机反接制动瞬间，转速不能突变，电枢电流最大值为Iamax=2IaN，则外串电阻为,(2) 下放位能性恒转矩负载TL
23、=0.8TN，则Ia=0.8IaN，则外串电阻为,三. 回馈制动,回馈制动的特点：nn0，因而 EUa，电机处于发电状态。,1. 正向回馈制动,(1) 电车下坡过程的正向回馈制动运行,下坡时，TL反向，电动机转速沿机械特性加速，直到T也反向且与TL相等，即在b点稳定运行。,(2) 调速过程的正向回馈制动过程,降低电源电压调速：工作点由abcd，其中bc中，转速nn02，处于正向回馈制动过程。,增强磁通调速：工作点由abcd，其中bc中，转速nn0，处于正向回馈制动过程。,2. 反向回馈制动利用电源反接下放重物,反接制动带位能性恒转矩负载时，工作点由abcef，转速最终稳定在f点。其中 ef 中
24、，转速nn0，处于反向回馈制动。,【例题】一台他励电动机，PN=22kW，UaN=440V，IaN=65.3A，nN=600r/min，T0忽略不计。试求：不考虑最大电枢电流，采用反向回馈制动，使电动机以1000r/min下放重物时的制动电阻。,解：(1) 忽略空载损耗P0，则额定运行时的电枢电动势,电枢回路总电阻,采用反向回馈制动，则转速为-1000r/min时，外串电阻为：,功率关系如下（以电动机惯例为参考正方向）:,电动,能耗,反接,回馈,他励直流电动机的四象限运行电动状态,他励直流电动机的四象限运行制动状态,【例题】分析下面各种情况下，采用电动机惯例的一台他励直流电动机运行在什么状态？
25、 (1)P10，Pe0；(2)P10，Pe0； (7)T0，n0； (9)EaUN，n0；(10)T0，P1=0，Ea0。,解：(1)P10说明电源向电动机传递电功率，Pe0说明电枢将电能转换为机械能，则电机运行在电动状态； (2)P10说明电源向电动机传递电功率，Pe0说明电枢将机械能转换为电能，两部分电能都消耗在电枢回路内部，则电动机运行在反接制动状态； (3)UNIa0即指输入功率小于零，说明电机向电网传递电功率，EaIa0即指电磁功率小于零，说明电枢将机械能转换为电能，则电机转轴的机械能最终转换为电能回馈给电网，电机运行在回馈制动状态；,解： (4)U=0指电网无电功率传递给电机，属于
26、能耗制动，又由于n0表明电磁功率大于零，电枢将电能转换为机械能，为反向电动状态； (7)T0，n0表明电机运行在第四象限，而U=UN表明理想空载转速大于零，因此电机运行在转子反向的反接制动状态；,解： (8) U=-UN表明理想空载转速为负，Ia0，nUN表明电机转速高于理想空载转速，处于发电状态，而n0则表明电机为正向回馈制动状态； (10)T0，P1=0表明电机处于能耗制动，而Ea0则说明电机转速小于零，因此电机运行在第四象限，为能耗制动带位能性负载运行。,【例题】一台它励直流电动机，铭牌数据为PN=13kW，UN=220V，IN=68.7A，nN=1500r/min，Ra=0.195，拖
27、动一台安装吊车的提升机构，吊装时用抱闸抱住，使重物停在空中。若提升某重物吊装时，抱闸坏了，需要用电动机把重物吊在空中不动，已知重物的负载转矩TL=TN，问此时电动机电枢回路应串入多大的电阻？,解：一根据题意，当n=0时，TL=TN，Ia=IN，则电枢回路所串电阻为,【例题】某卷扬机由他励直流电动机拖动，电动机的数据为PN=11kW，UN =440V，IN =29.5A，nN =730r/min，Ra=1.05，下放重物时负载转矩 TL=0.8TN , 若下放重物要求转速为-380r/min，可采用几种方法？,解：根据要求，可以采用能耗制动运行方法，也可采用电动势反向的反接制动方法。,【例题】某
28、他励直流电动机PN=22kW，UaN=220V，IaN=115A，nN=1500r/min，Ra=0.1，Iamax2IaN，若运行于正向电动状态时，TL=0.9TN。 (1)负载为反抗性恒转矩时，采用能耗制动过程停车时，电枢回路应串入的制动电阻最小值是多少？ (2)负载为位能性恒转矩时，传动机构的转矩损耗T=0.1TN，要求电动机运行在n1=-200r/min匀速下放重物，采用能耗制动运行，电枢回路应串入的电阻值是多少？该电阻上的功率损耗是多少？,(3)负载同(1)，若采用反接制动停车，电枢回路应串入的制动电阻最小值是多少？ (4)负载同(2)，电动机运行在 n2=-1000r/min 匀速
29、下放重物，采用倒拉反转运行，电枢回路应串入的电阻值是多少？该电阻上的功率损耗是多少？ (5)负载同(2)，采用反向回馈制动运行，电枢回路不串电阻时，电动机转速是多少？,解：(1)电动机额定状态,电动机运行于正向电动状态时的电枢电动势,根据制动起始点电枢回路方程，采用能耗制动停车时，电枢所串电阻最小值,(2)能耗制动带位能性恒转矩负载，反转时负载转矩,此时电枢电流为Ia1=0.7IN，在转速为-200r/min时，根据电枢回路方程，得所串电阻,电阻上消耗的功率,(3)反接制动停车时，根据(1)中的结论，电枢所串电阻最小值,(4)反接制动带位能性恒转矩负载，在转速为-1000r/min时，所串电阻
30、,电阻上消耗的功率,(5)反向回馈制动运行时，根据电枢回路方程，转速为,4.4 电力拖动系统的过渡过程,起动、制动、反转、调速、负载突变的过渡过程中转速、转矩、电流的变化规律及其定量计算问题。缩减过渡过程时间，减少过渡过程中的能量损耗，提高劳动生产率。,4.4.1 他励直流电动机过渡过程的数学分析,电力拖动系统中的三种惯性 机械惯性：主要反映在系统的飞轮矩上，使转速不能突变； 电磁惯性：主要反映在电枢回路电感及励磁回路电感上，分别使电枢电流和励磁电流不能突变； 热惯性：它使电动机的温度不能突变。 电力拖动的过渡过程 机械过渡过程：只考虑机械惯性，忽略电磁惯性 电气机械过渡过程：同时考虑机械惯性
31、和电磁惯性。,过渡过程的简化数学分析,忽略电磁过渡过程,只考虑机械过渡过程。 电源电压在过渡过程中恒定不变； 磁通恒定不变； 负载转矩为常数不变。 过渡过程在机械特性上表现为从起始点沿机械特性曲线向稳态点变化的过程。,例如：电压突然升高时机械特性上的过渡过程,起始点,稳态点,注意：过渡过程可以看成为一个点到稳态点之间的变化过程。,一、转速n的变化规律n=f（t）,电力拖动系统 机电时间常数,转速过渡过程曲线,按指数规律上升,二、转矩的变化规律T=f（t）,转矩过渡过程曲线,按指数规律减小,三、电枢电流变化规律Ia=f（t）,电枢电流过渡过程曲线,按指数规律减小,四、过渡过程时间的计算（0X点的
32、时间）,4.4.2 起动的机械过渡过程,多级起动的过渡过程,4.4.3 能耗制动过渡过程,稳态和虚稳态的概念 虚稳态点:理想情况下，过渡过程所要到达的目标值，即T=TL。一般情况下，到达稳态的时间为无穷大，因此，理想目标值是不能达到的，只能称为虚稳态点。 稳态点：指以虚稳态点为目标，通过外部手段使过渡过程达到的实际值。,举例说明：,虚稳态值,稳态值,能耗制动停车B0（D）,能耗制动运行0C,4.4.4 反接制动过渡过程,基本分析方法与能耗制动相同，同样存在虚稳态点和稳态点的区别。,反接制动过程停车BC（E）,反向起动CD,一.带反抗性恒转矩负载的过渡过程,反接制动过程停车BC（G）,反向起动C
33、F,二.带位能性恒转矩负载的过渡过程,例：某台他励直流电动机的额定数据为：PN=5.6kW，UN=220V，IN=31A，nN=1000r/min，Ra=0.4。如果系统总飞轮矩 GD2=9.8Nm2，TL=49Nm，在电动运行时进行制动停车，制动的起始电流为 2IN。试就反抗性恒转矩负载与位能性恒转矩负载两种情况，求： （1）能耗制动停车时间； （2）反接制动停车时间； （3）如果当转速制动到n=0时，不采取其他停车措施，转速达稳定值时整个过渡过程的时间。,解：带反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载时，停车时间是相同的。(1)额定运行状态时,负载转矩为TL=49Nm运行时的电枢电流为,负载转矩
34、为TL=49Nm运行时的感应电动势为,能耗制动时电枢回路总电阻为,制动时机电时间常数,能耗制动停车时间,(2)反接制动时电枢回路总电阻为,制动时机电时间常数,反接制动停车时间,制动停车时电枢电流,相同起始制动电流的情况下能耗制动停车时间与反接制动停车时间的比较,反接制动停车时间,能耗制动停车时间,停车时间与两个因素有关： 1.机电时间常数TM； 2.制动过程中电流的大小(动转矩)。,(3)不采取其他停车措施，到稳态转速时总的制动过程时间,能耗制动时：,反接制动时：,带反抗性恒转矩负载,带位能性恒转矩负载,带反抗性恒转矩负载时，由于转速为零时电枢电流 Ia大于负载电流 IL，因此电动机反向加速到
35、稳定运行点,带位能性恒转矩负载,例：某他励直流电动机数据为： PN=15kW，UN=220V，IN=80A，nN=1000r/min，Ra=0.2 ， GDD2=20Nm2 。电动机拖动反抗性恒转矩负载，大小为0.8TN，运行在固有机械特性上。 （1）停车时采用反接制动，制动转矩为2TN，求电枢需串入的电阻值； （2）当反接制动到转速为0.3nN时，为了使电动机不致反转，换成能耗制动，制动转矩仍为2TN，求电枢需串入的电阻值。 （3）取系统的飞轮矩GD2=1.25GDD2，求制动停车所用的时间。,解：(1)额定运行状态时,负载转矩为0.8TN运行时的感应电动势为,反接制动时电枢回路总电阻和外串
36、电阻为,转速为0.3nN时的电枢电流为,(2)能耗制动时电枢回路总电阻和外串电阻为,反接制动时间常数,(3)制动停车所用的时间,能耗制动时间常数,反接制动过程的时间,能耗制动停车的时间,整个制动停车时间,小结：他励直流电动机的起动、调速和制动,1.他励直流电动机的起动 起动条件：满磁通起动；IS(22.5)IN；TS(1.11.2)TN 起动方法：串电阻起动、降电压起动,2.他励直流电动机的调速 调速方法：电枢回路串电阻、降低电源电压 、减弱磁通 调速性能指标：调速方式、调速范围、静差率,3.他励直流电动机的制动 能耗制动(停车、运行)、反接制动(停车、运行)、回馈制动,直流电动机的调速性能指
37、标1,调速方式(带何种负载) 恒转矩调速方式（电枢回路串电阻调速，降低电源电压调速）和恒转矩负载相匹配。 恒功率调速方式（减弱磁通调速）和恒功率负载相匹配。,直流电动机的调速性能指标,调速方式(带何种负载) 恒转矩调速方式（电枢回路串电阻调速，降低电源电压调速）和恒转矩负载相匹配。 恒功率调速方式（减弱磁通调速）和恒功率负载相匹配。 调速范围和静差率 对于电枢回路串电阻调速和降电压调速，调速范围越大，静差率越大（速度稳定性越差）。,直流电动机的电动和制动运行,直流电动机四象限运行状态种类： 电动状态； 能耗制动过程(停车)，能耗制动运行(下放重物)； 反接制动电枢电压反向(停车)，电枢电动势反向(下放重物)； 正向回馈制动，反向回馈制动(下放重物)。,电动与制动状态功率流向,他励直流电动机电力拖动系统的过渡过程,过渡过程转速变化规律,过渡过程转矩变化规律,过渡过程中某点的时间,
