直流电气传动

电枢电压为额定 值不变，电枢回路不 串电阻时，仅改变每 极磁通的人为机械特 性表达式为
nCUe N CeCRTa2T (3-5)
图3-4 减少每极磁通人为机械特性
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根据电机的铭牌数据绘制机械特性
1.固有机械特性的绘制 (1)估算或实测Ra；
(2)计算CeN；
(3)求n0； (4)计算TN 。
显然，△n与β成正比，当β越大，n就越大。通常 称β值大的机械特性为软特性，即在电力拖动系统中， 如系统受外界干扰导致负载转矩增大或减小，对系统 转速 n产生影响大，那么系统抗干扰能力弱；β 值小的 机械特性为硬特性，即在电力拖动系统中，如系统受 外界干扰导致负载转矩增大或减小，对系统转速 n产生 影响小，那么系统抗干扰能力强。对于一个恒速运行 的系统，我们总希望值β越小越好。
第八章 直 流 电气传动
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本章教学基本要求
1. 掌握他励直流电动机的机械特性，能绘制固有机 械特性曲线和人为机械特性曲线；
2. 掌握他励直流电动机的串电阻启动方法，并能设 计与计算启动电阻；
3. 掌握他励直流电动机的制动和调速方法； 4. 掌握电气传动系统机械过渡过程的基本概念，基 本原理和方程； 5. 理解单、双闭环调速系统的基本工作原理。
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反接制动
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反接制动
方程式为：
n
UN Ce
Ra CeCT
Rc 2
T
特性BC段为电压反接制动机械特性曲线。
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反接制动
制动电阻Rc的计算
Rc
U N Ea
I N
Ra
2U N
I N
Ra
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反接制动
2.倒拉反转运行
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倒拉反转运行
他励直流电动机如果 拖动位能性负载运行，电 枢回路串入电阻时，转速 n下降，但是如果电阻值 大到一定程度后，见图314所示，就会使转速n<0， 工作点在第Ⅳ象限，电磁 转矩T>0，与n方向相反， 是一种制动运行状态，称 为倒拉反转运行或限速反 转运行。
在坐标纸上标出(0, n0)，(TN , nN)两点，过此两 点联成直线，即为该直流电动机的固有机械特性。
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根据电机的铭牌数据绘制机械特性
2.人为机械特性的绘制 各种人为机械特性的计算较为简单，只要把
相应的参数代入相应的人为机械特性方程式即可。
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3.2他励直流电动机的启动
图3-14 倒拉反转运行
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反接制动
电阻计算
Rc
UN Ea IL
Ra
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反接制动
( 1 ) 电压反接制动时 U 0, Ia 0 UIa 0 说明从电源吸收电能
n 0 Ea 0, Ia 0 EaIa 0 说明电动机
从负载吸收机械能使电机处于发电状态，将机械能转 化为电能。
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固有机械特性
当电枢两端加额定电压、气隙每极磁通量为额定 值、电枢回路不串电阻时，即
U UN , N , R 0 这种情况下的机械特性，称为固有机械特性。其 ， 表达式为
n UN Ra T (3-2)
CeN CeCT2N
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固有机械特性
图3-1 他励直流电动固有机械特性
他励直流电动机固有机械特性是一条下斜直线， 特性较硬。机械特性只表征电动机电磁转矩和转速之 间的函数关系，是电动机本身的能力体现，至于电动 机具体运行状态，还要看拖动什么样的负载。
后升到UN。
图3-7 降压启动
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3.3他励直流电动机的电动与制动
(1)电动机稳态工作点是指满足稳定运行条件的那些电 动机机械特性与负载转矩特性的交点，电动机在工作点 恒速运行。 (2)电动机运行在工作点之外的机械特性上时，电磁转 矩与负载转矩不相等系统处于加速或减速的过渡过程。 (3)他励直流电动机的固有机械特性与各种人为机械特 性，分布在机械特性的四个象限内。 (4)生产机械的负载转矩特性，有反抗性恒转矩、位能 性恒转矩、泵类等典型负载转矩持性，也有由几种典型 负载同时存在的各种负载转矩特性，他们分布在四个象 限之内。
、
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电抠回路串电阻启动
2) 计算各级启动电阻的步骤
（1）估算或测出电枢回路电阻Ra；
（2）根据过载倍数选取最大转矩T1对应的最大电流I1；
（3）选取启动级数m； （4）计算启动电流比：
m
, U N
I1Ra
m取整数；
（5）计算转矩：T2=T1/β校验T2≥（1.1~1.2）TL ；如果
电气制动方法分： 能耗制动，反接制动，再生制动。直流电机正
常工作时，出现制动状态情况分析如下： (1)要求停车
切断电枢电源，自由停车，或小容量电机切断 电源，机械抱闸，帮助停车。 (2) 降速过程中：
在降压调速幅度比较大时，降速过程中要经过 制动状态。
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他励直流电动机的制动
(3) 提升机构下放重物 提升机构下放重物时，电动机要处于制动状态
图3-6 电枢回路串电阻启动
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电抠回路串电阻启动
1) 分级启动电阻的计算 设对应转速n1、n2和n3时，电动势分别为Ea1、Ea2和Ea3
则有：
b 点 R3I2UNEa1 c 点 R2I1UNEa1 d 点 R2I2UNEa2 e 点 R1I1UNEa3 f 点 R1I2UNEa3 g 点 RaI1UNEa3
。 (4) 反转
电动机从正转变为反转，首先要制动停车，然 后 才能反向起动，从上面分析可见，制动不能简单地 理 解为停车，停车只是制动过程中的一种形式而以。
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他励直流电动机的制动
1.能耗制动 1) 能耗制动过程(dynamic braking process)
图3-9 能耗制动过程
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式中
n0
U 为T=0 Ce
时的转速，
称为理想空载转速；
Ra R
CeCT2
是机械特性的斜率。
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3.1他励直流电动机的机械特性
他励直流电动机的转速n随转矩T的增大而降低。 即负载时转速低于理想空载转速n0，负载时转速下降的 数值称为转速降，用△n表示为
n
nn0nT
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3.1他励直流电动机的机械特性
系统启动的要求 他励直流电动机启动时，为了产生较大的启动转
矩及不使启动后的转速过高，应该满磁通启动，即励 磁电流为额定值，每极磁通为额定值。因此启动时励 磁回路不能串电阻。而且绝对不允许励磁回路出现断 路。
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启动方法
1．电抠回路串电阻启动 电抠回路串电阻R，启动电流为
Is
UN Ra R
取IB=(2~2.5) IN，IB为制动瞬间的电枢电流，设制动
瞬间电势为EB ，有：
Rc
EB IB
Ra
当制动时转速大于或等于nN时，认为EB 与U近似相等。
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功率流程图
(a)电动运行 (b)能耗制动 (c)倒拉反转和反接制动 (d)回馈制动 图3-10 他励直流电动机各种运行状态下功率流程图
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回馈制动运行
（1）正向回馈制动运行
图3-15所示为他励直 流电动机电源电压降低， 转速从高向低调节的过程。
图3-15 降压调速时的回馈制动过程
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回馈制动运行
如图3-16所示。负 载机械特性为曲线1和 曲线2。这样走平路时 电动机则运行在正向电 动运行状态，工作点为 固有机械待性与曲线1 的交点A ；走下坡路时 电动机则运行在正向回 馈运行状态，工作点为 固有机械特性与曲线2 的交点B。
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能耗制动
应用 能耗制动多用于一般生产机械的制动停车，对
于 起重机械，能耗制动可使位能性负载的恒低速下放
， 确保生产安全，对反抗性负载能确保停车。
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反接制动过程
1.电压反接的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ接制动 (1)方法：
将正在运行的电机电枢串入制动电阻 Rc，且电 枢两端电压极性改变。要实现反接制动电路有两 种，一种手动适合小容量电动机，另一种是自动线 路适合大容量的电动机采用。
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他励直流电动机的制动
实现制动方法有： 机械制动，即刹车，它是用磨擦力产生阻转矩
实现制动的。其特点是损耗大，多用于停车制动， 如起重类机械的抱闸；电气制动，是使电动机变直 流发电机将系统的机械能或位能负载的位能转变为 电能，消耗在电枢电路的总电阻或回馈电网。
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他励直流电动机的制动
不满足，应另选T1或值m并重新计算，直到满足该条件
为止；
（6）计算各级启动各级电阻和分段电阻。
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降电压启动
降低电源电压到U ，启动电流为
U Is Ra
负载为巳知，根据启动条件的要求，可以确定电
压的大小。有时为了保持启动过程中电磁转矩一直较
大及电枢流一直较小，可以逐渐升高电压U，直至最
图3-8 他励直流电动机电动运行
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他励直流电动机的电动
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他励直流电动机的制动
制动： 指通过某种方法产生一个与拖动系统转向相反的
阻转矩以阻止系统运动的过程。 制动作用：
它可以维持受位能转矩作用的拖动系统恒速运动 ，如起重类机械等速下放重物。列车等速下坡等。也 可以用于使拖动系统减速或停车.
他励直流电动机的制动
特性方程及制动电阻: 特性是一条过原点的直线，在第二象限，特性斜
率取决于能耗制动电阻 Rc。
U
0,
n
Ra CeCT
Rc 2
T或 n