1.2 直流电动机的调速（课件）-《电机与电气控制技术》同步教学（哈尔滨工程大学出版社）

项目一 直流电机的应用与维护 1 目 录 CONTENTS 任务一 认识直流电机 任务二 直流电动机的调速 任务三 直流电动机的起动、反转和制动 任务四 直流电动机的使用、维护与检修 2 任务二 直流电动机的调速 3 任务分析 直流电动机的最大优点是具有线性的机械特性,调速性能优异,因此其广泛应用于对调速性能要求较高的电气自动化系统中。要了解、分析和掌握直流电动机的调速方法,首先要掌握直流电动机的机械特性,了解生产机械的负载特性。直流电动机有三种不同的人为机械特性,所对应的就是三种不同性能的调速方法,分别应用于不同的场合。因此,熟悉机械特性是基础,掌握调速方法是目的。知道了各种调速方法的性能特点后,就可以根据实际生产机械负载的工艺要求选择一种最合适的调速方法,发挥直流电动机的最大效益。 任务二 直流电动机的调速 4 任务目标 熟悉他励直流电动机机械特性方程的表达式; 掌握他励直流电动机机械特性的特点; 了解生产机械的负载特性; 了解直流电动机稳定运行条件; 熟悉他励直流电动机调速的目的; 理解他励直流电动机调速指标的含义; 重点掌握直流电动机的三种调速方法; 学会直流电动机调速方法的操作。 任务二 直流电动机的调速 5 知识链接 一、直流电机的特点和用途 直流电动机的机械特性是指在稳定运行情况下,电动机的转速与电磁转矩之间的关系,即n=f (T)。机械特性是电动机的主要特性,是分析电动机起动、调速、制动等问题的重要工具。下面以他励直流电动机为例讨论机械特性。 任务二 直流电动机的调速 6 1.机械特性的一般表达式 2.他励直流电动机的固有机械特性 3.他励直流电动机的人为机械特性 1.机械特性的一般表达式 任务二 直流电动机的调速 7 2.他励直流电动机的固有机械特性 任务二 直流电动机的调速 8 3.他励直流电动机的人为机械特性 改变电压、电阻、磁通当中一个或几个就得到人为机械特性。他励直流电动机的人为机械特性有三种:电枢回路串电阻、改变电源电压、改变磁通。 任务二 直流电动机的调速 9 1)电枢回路串电阻的人为机械特性 2)改变电源电压的人为机械特性 3)改变磁通的人为机械特性 1)电枢回路串电阻的人为机械特性 保持U=UN、Φ=ΦN 不变,只在电枢回路中串入电阻Rpa的人为机械特性,称为电枢回路串电阻的人为机械特性,特性方程为 与固有机械特性相比,电枢回路串电阻的人为机械特性的特点为:理想空载转速n0 不变,与固有机械特性相同;由于电枢回路串入电阻,斜率变大,机械特性变软。图1-18所示是不同Rpa时的一组人为机械特性。 任务二 直流电动机的调速 10 观察特性曲线可知,改变电阻Rpa,可使电动机的转速发生变化,因此电枢回路串电阻的方法可以用于调速。 任务二 直流电动机的调速 11 2)改变电源电压的人为机械特性 当Φ=ΦN,电枢回路不串接电阻,即Rpa=0,改变电源电压的人为机械特性方程为 由于受到绝缘强度的限制,电源电压只能从电动机额定电压UN 向下调节。与固有机械特性相比,改变电源电压的人为机械特性的特点为理想空载转速n0 正比于电压U,U 下降时,n0 成正比减小;特性曲线斜率β不变。 任务二 直流电动机的调速 12 图1-19所示为改变电源电压的一组人为机械特性曲线,它是一组平行直线。因此,改变电源电压也可用于调速,U 越低,转速越低。 任务二 直流电动机的调速 13 3)改变磁通的人为机械特性 保持电动机的电枢电压U=UN,电枢回路不串电阻(即Rpa=0)时,改变磁通的人为机械特性方程式为 由于电机设计时,ΦN 处于磁化曲线的膝部,接近饱和段,因此,磁通只可从ΦN 向下调节,也就是调节励磁回路串接的可变电阻Rpf使其增大,从而减小励磁电流If,减小磁通Φ。与固有机械特性相比,改变磁通的人为机械特性的特点是:理想空载转速与磁通成反比,减弱磁通Φ,n0 升高;斜率β与磁通的平方成反比,减弱磁通使斜率增大。 任务二 直流电动机的调速 14 图1-20所示为一组减弱磁通的人为机械特性曲线。随着减弱Φ,n0 升高,曲线斜率变 大。若用于调速,则Φ越小,转速越高。 任务二 直流电动机的调速 15 二、生产机械的负载转矩特性 不同生产机械的负载转矩随转速的变化而变化的规律不同,对此用负载转矩特性来表征,即生产机械的转速与负载转矩之间的关系。各种生产机械的负载转矩特性大致可分为以下三类。 任务二 直流电动机的调速 16 1.恒转矩负载特性 2.恒功率负载特性 3.通风机型负载特性 1.恒转矩负载特性 恒转矩负载就是负载转矩的大小为一恒定值,与转速的大小无关,它包括反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载两种。 任务二 直流电动机的调速 17 1)