電機有效過程控制與拖動-第5章-直流電動機及其拖動有效過程控制-2.ppt

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1、15.5他勵直流電動機的調(diào)速與交流異步電動機相比，直流電動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格高，維護不方便，但它的最大優(yōu)點是調(diào)速性能好。（1）調(diào)速均勻平滑，可以無級調(diào)速。（注：異步電動機改變極對數(shù)調(diào)速的方法叫有級調(diào)速）。（2）調(diào)速范圍大，調(diào)速比可達200以上（調(diào)速比等于最大轉(zhuǎn)速和最小轉(zhuǎn)速之比），因此機械變速所用的齒輪箱可大大簡化。直流電動機調(diào)速的主要優(yōu)點是：2調(diào)速方法有:改變電樞回路電阻調(diào)速、改變磁通調(diào)速、改變電樞端電壓調(diào)速。下面以他勵電動機為例說明直流電動機的調(diào)速方法。轉(zhuǎn)速公式:31.降低電樞電壓調(diào)速（1）工作時電樞電壓一定，電壓調(diào)節(jié)時，不允許超過UN，，

2、而n?U，所以調(diào)速只能向下調(diào)。（2）可得到平滑、無級調(diào)速。（3）調(diào)速幅度較大。42.電樞串電阻調(diào)速（1）調(diào)速只能向下調(diào)。（2）電樞回路串接電阻，能量消耗大，效率低。（3）方法簡單，控制設(shè)備不復(fù)雜。53.弱磁調(diào)速（1）由于電動機額定工作狀態(tài)下鐵心已接近飽和，所以只能弱磁調(diào)速。（2）由于勵磁電流一般只有額定電流的1%~3%，所以弱磁調(diào)速能耗小、控制方便。（3）轉(zhuǎn)速只能由額定值上調(diào)，受電動機溫升的控制，轉(zhuǎn)速不能太高。（4）一般多用于恒功率負(fù)載。65.6他勵直流電動機的制動為加快電動機停車過程，可以使用電氣制動方法，即在電動機轉(zhuǎn)軸上施加一個與旋轉(zhuǎn)方

3、向相反的電磁轉(zhuǎn)矩（制動轉(zhuǎn)矩），從而達到使電動機快速停車的目的，具體有三種方法：能耗制動、反接制動、回饋制動。71.能耗制動電樞電流方向改變了，電磁轉(zhuǎn)矩方向亦改變，由驅(qū)動轉(zhuǎn)矩變成阻轉(zhuǎn)矩。(1)制動原理制動時將電樞繞組從電源上斷開，并接上一電阻。制動前電流：制動時電流：8(2)制動過程反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：A→B→O位能型恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載（起重機）：A→B→C(3)特點：制動轉(zhuǎn)矩較小，一般與機械制動配合使用。92.反接制動帶位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的電動機，電樞反接的反接制動的工作原理。(1)制動原理正常工作時，K1閉合，K2斷開。制動時，K1斷開，K2閉合。此

4、時電樞電流為：10(2)制動過程：a→b→c→d(3)特點：制動轉(zhuǎn)矩大、制動快，但沖擊電流大，需串入電阻，使損耗加大；當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時，若不及時切斷電源，電機將反轉(zhuǎn)，一般用于要求正反轉(zhuǎn)的場合。113.回饋制動當(dāng)電動機轉(zhuǎn)軸受到外加轉(zhuǎn)矩的作用，讓電動機轉(zhuǎn)速超過理想空載轉(zhuǎn)速，使電動機處于發(fā)電狀態(tài)，能量轉(zhuǎn)換關(guān)系為系統(tǒng)動能轉(zhuǎn)換為電能反饋給電網(wǎng)。(1)制動原理12(2)制動過程（電車下坡）：a→b(3)特點：電流反向；能量流向變化：電動狀態(tài)下由電網(wǎng)電能轉(zhuǎn)換為機械能驅(qū)動電機工作；制動狀態(tài)下電機軸上的機械能轉(zhuǎn)換為電能送回電網(wǎng)。不能用來快速停車13例5-6已知

5、某電動機的機械性能如圖5.30所示，當(dāng)電動機與特性2、3、4的負(fù)載配合時，平衡點A、B、C、D中哪些是穩(wěn)定運行點，哪些是非穩(wěn)定運行點？穩(wěn)定運行點：A、D非穩(wěn)定運行點：B、C14155.7直流電動機的驅(qū)動控制電路主要討論功率不大、電壓不高、體積較小的微型直流電動機的驅(qū)動。包括：（1）永磁式直流電動機（2）電磁式并勵直流電動機161.直流電機驅(qū)動問題在直流電機驅(qū)動電路的設(shè)計中，主要考慮的是系統(tǒng)功能和性能。電機是單向還是雙向轉(zhuǎn)動？單向轉(zhuǎn)動：一個大功率三極管或場效應(yīng)管；雙向轉(zhuǎn)動：由4個功率元件構(gòu)成H橋電路來驅(qū)動。需不需要調(diào)速？不需要調(diào)速：繼電器或開

6、關(guān)即可需要調(diào)速：廣泛采用PWM脈寬調(diào)制技術(shù)（1）功能17（2）性能輸出電流和電壓范圍效率，功率管一般工作在飽和或截止?fàn)顟B(tài)對控制輸入端的影響，可加光耦對電源的影響，注意共態(tài)導(dǎo)通問題可靠性18按一個固定頻率（周期）來接通和斷開電源；根據(jù)需要改變一個周期內(nèi)接通和斷開的時間比(占空比)；采用PWM技術(shù)構(gòu)成的無級調(diào)速系統(tǒng)，啟停時對直流系統(tǒng)無沖擊，并且具有啟動功耗小、運行穩(wěn)定的特點。（3）PWM（PulseWidthModulation）調(diào)速控制192.直流電機單向起停驅(qū)動電路(1)V1高電平時電機啟動運轉(zhuǎn)(2)電路(b)增加一級放大，可以有效降低Q1

7、的基極電流，以R3來限制Q2的基極電流(3)D1為續(xù)流二極管，D2用來保護晶體管不被反向電動勢損壞203.直流電機雙向運轉(zhuǎn)H橋驅(qū)動電路當(dāng)S1、S4導(dǎo)通時，S2、S3關(guān)斷，電機兩端加正向電壓，可以實現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)制動；當(dāng)S2、S3導(dǎo)通時，S3、S4關(guān)斷，電機兩端為反向電壓，電機反轉(zhuǎn)或正轉(zhuǎn)制動。單電源，可實現(xiàn)四象限的驅(qū)動控制(1)直流電動機雙向H橋驅(qū)動原理21(2)分立元件構(gòu)成的H橋驅(qū)動電路當(dāng)P1.0=0,P1.1=1時，Q3和Q6導(dǎo)通，而Q4和Q5關(guān)斷，電動機正轉(zhuǎn)；當(dāng)P1.0=1,P1.1=0時，Q3和Q6關(guān)斷，而Q4和Q5導(dǎo)通，電動機反

8、轉(zhuǎn)。22(3)H橋驅(qū)動電路性能指標(biāo)測試直流電動機兩端電壓與電源電壓相比，不應(yīng)該降低太多；直流電動機通過的電流與電動機直接接電源相比，也不應(yīng)該降低太多；功率管在長時間滿負(fù)荷工作時，