直流电动机的起动调速和制动.ppt

3.3 直流他励电动机的各种工作状态分析 一、制动与电动的区别 电动机的工作状态按拖动性能可分为电动及制动两大类。 当电动机在外加电源的作用下，产生与系统运动方向一致的转矩，并通过传动机构拖动生产机械工作时，即为电动工作状态。在电动工作状态下，电动机的电磁转矩T方向与转速n的方向相同，为拖动性质的转矩，电动机把由电网取得的电能变成机械能输出。通常情况下，电动机都是工作在电动状态下。 在某些情况下，也需要电动机工作在制动状态下。制动是指电动机从某一稳定的转速开始减速到停止或限制位能负载的下降速度时的一种运转过程。在制动工作状态下，电动机的电磁转矩T方向与转速n的方向相反，为制动性质的转矩，电动机把系统的机械能变成为电能输出。由此可见，制动工作状态的实质是，电动机成为发电动机，消耗机械能。 电力拖动系统之所以需要工作在制动状态，是生产机械提出的要求，主要有以下3种情况： (1) 生产机械为加快起动和制动过程，提高生产效率； (2) 当生产机械在高速工作过程中时，根据需要迅速降为低速或者迅速由正转变为反转； 第三十页，共五十八页，2022年，8月28日 (3) 有些位能负载为获得稳定的下放速度。 因此，制动工作状态在生产实际中有着很重要的意义。下面我们将结合电力拖动系统拖动位能负载时的一些基本工作情况，重点介绍电动机工作在制动状态下的相关情况。 3.3 直流他励电动机的各种工作状态分析 二、电动机的制动工作状态分析 在分析电动机的制动工作状态时，常常把电动机及拖动负载的转矩画在象限图上进行研究。在这里以起重设备的位能负载为例，把工作过程要求和电力拖动系统的机械特性结合起来，通过直角坐标的4个象限特性分析，来具体阐述当电动机工作在制动状态时的基本情况。 1. 位能负载的性质以及相关符号的规定 典型位能负载生产机械是吊车的提升机构，如图3.9所示。图3.9(a)是提升机构传动系统，通常包括电动机、减速箱、滑轮以及卷筒等，其中m代表重物连同罐笼的总质量， 代表平衡锤的质量，且图中 ；图3.9(b)是把提升重物的位能负载抽象化为理想的转矩作用的示意图；图3.9(c)是提升机构负载特性曲线。从图中可见，作用在卷筒上的电动机电磁转矩T大于负载转矩 ，重物沿着电动机转矩T的方向运动，提升重物。 第三十一页，共五十八页，2022年，8月28日 3.3 直流他励电动机的各种工作状态分析 (a) 系统结构图 (b) 等效电路图 (c) 机械特性图 图3.9 提升机构的系统图、等效电路图及机械特性图 为了结合象限图更好地分析电动机工作在制动状态下的相关情况，需首先规定转速及转矩的符号。对于电动机的转速n，以重物提升(向上)的运动方向为正，重物下放(向下)的运动方向为负。与正的运动(或转速)方向一致的电动机转矩T (即使系统可在正方向加速的电动机转矩)为正，相反为负。对于负载转矩 的符号，则规定为当负载转矩与正的运动(或转速)方向相反时为正，与正方向一致时为负。 第三十二页，共五十八页，2022年，8月28日 3.3 直流他励电动机的各种工作状态分析 2. 电动工作状态分析 为了与制动工作状态相对比，从而更好地分析和理解制动工作状态，在进行制动工作状态分析之前先对电力拖动系统带动位能负载工作于电动工作状态下的情况进行简单介绍。 位能负载提升重物的工作情况如图3.10(a)所示。平衡锤质量为 ，货笼中有重物，重物连同货笼质量为m， 。因为要提升重物，转速n的方向如图所示，其方向使重物向上运动。按规定，该转速n(运动方向)为正。为达到提升重物的目的，电动机必须给出如图所示与转速方向相同的拖动转矩T，该电动机转矩T为正。因为 ，所以负载转矩 的方向为如图所示的正方向。电动机在这种情况下，称电枢按正方向接到电网，即所谓正向接线(认为励磁绕组接线固定不变)。电动机产生正向转矩T，来克服负载转矩使重物提升。 电动机的转矩T为正，转速n为正，其机械特性位于第一象限。其机械特性方程式为 负载转矩为正，且为恒转矩负载。其负载特性亦位于第一象限，如图3.10(b)所示。电动机机械特性及负载特性交于A点。电动机转矩与负载转矩平衡，系统以稳定的速度 提升重物。且 ，即