13.4他励直流电机的运行特性本节将定性分析包括起动在内的它激直流电动机的调速和各种运行。分析中如果不作特别说明,则以恒转矩型负载为例。同时,不考虑电枢回路的动态。对于由式(3.2-4)表示的由飞轮矩引起的速度变化只作定性分析。即,动转矩(eLTT)不为零时,转速不发生突变,但将从原有稳态变化到另一eLTT的稳态。2375eLGDdnTTdt(3.2-4)电机的模型23.4.1他励直流机的起动及调速3.4.2调速方法的转矩特性及其与负载的配合!!!3.4.3他励直流机的四象限运行(应用)电机的模型如下图。有3个可调节量:,,fRUI2375GDpTCUaIeTLTaEnEC1R()ffIfI起动的概念33.4.1他励直流机的起动及调速1他励直流电动机的起动直流电动机接到电源后,转速从零达到稳态转速的过程称为起动过程。,若对静止的他励直流电动机加额定电压NU、电枢回路不串电阻即直接起动。此时0n,0aE,起动电流/startNaNIURI,起动转矩startTNstartNTCIT。图3.3.2他励直流电动机的固有机械特性Nn0nnstartT注意:他励直流电动机起动时,必须先加额定励磁电流建立磁场,然后再加电枢电压。aaaREUI顺利启动条件?4由于电枢绕组电阻Ra很小,因此起动电流Is>>IN(约为10~20倍的IN),这么大的起动电流使电机换向困难,在换向片表面产生强烈的火花,甚至形成环火;由于大电流产生的转矩过大,将损坏拖动系统的传动机构,这都是不允许的。因此一般直流电机都不允许直接起动。这样,就需要增加起动设备和采取措施来控制电机的起动过程。启动电流大会存在什么问题呢?启动电流大会存在什么问题呢?电机顺利起动应具备什么条件?一般直流电动机拖动负载顺利起动的条件是:1)起动电流限制在一定范围内,即Is≤IN,为电机的过载倍数,(一般为2—2.5);2)足够大的起动转矩,Tst≥(1.1~1.2)TN;3)起动设备简单、可靠。如何限制起动电流呢?如何限制起动电流呢?5如何限制起动电流呢?限制起动电流的措施有两个:一是增加电枢回路电阻,二是降低电源电压,即直流电动机的起动方法有电枢串电阻和降压两种。aaaREUIaNstRUI下面分别讨论两种方法。串电阻起动61)电枢回路串电阻起动启动原理在额定电源电压下,电枢回路串入分级起动电阻Rst,在起动过程中将起动电阻逐步切除。良好的起动必须保证在起动时每级起动电阻上有相同的最大起动电流Ism(或最大起动转矩Tsm)和相同的切换电流Ich。一般取切换电流为额定电流的110%~120%,以保证电动机在起动过程中有大致相同的加速度。起动电阻怎样计算?72.起动电阻的计算有图解法和解析法。主要讨论解析法启动过程各级起动电阻的计算方法:RIErrrRIEaaaaaU1321)(第一阶段11IURN各切换点b,d,f所对应的切换电流相同,均为I2a,c,e点对应的最大允许起动电流相同,均为I1在切除起动电阻瞬间,n不能跃变,则Eb=Ec,Ed=Ee,Ef=Eg,可得以下三组方程起动电阻怎样计算?8切除起动电阻瞬间,n不能跃变,得以下三组方程将每组两个方程相除得IREbU21REIREacUU112REIREIREcedUUU21322REIREIREeagfUUU3123RRRRRR43322121II为起动电流比或起动转矩比。由上式得出RRRRRRRRaaa3212323最后得到每段起动电阻9最后得到每段起动电阻为若起动级数为m,则计算总电阻公式为RRrRRrRRra33322211RRam1mamaamRIURRRR1N11已知起动电阻级数m可求起动电流比,反之可求m。若计算所得m不为整数时,应修改使m成为整数。归纳总结计算起动电阻的步骤为:10计算起动电阻的步骤:①估算或实测Ra。②计算R1。③计算④求R2,R3,...,Rm。⑤计算r1,r2,r3,...,rm。maRR1降压起动:113.2.2降压起动当直流电源电压可调时,可以采用降压方法起动。在起动瞬间,电动机的转速n=0,反电动势Ea=0,降低电源电压U,将起动电流限制在允许的范围内。如何确定最低电压?12如何确定最低电压?负载TL已知,根据启动条件的要求,可以确定电压U的大小。根据启动电流确定降...