第3章 直流电机拖动(习题课1)

电机课件

运动控制基础

—

电机与拖动

主讲教师：刘玫 教授山东大学控制学院

电机课件

例题3-1:某台他励直流电动机，额定功率 PN 22kW ,额定电压 U N 220V , 额定 电流 I N 115A ,额定转速 nN 1500r / min ,电枢的总电阻 Ra 0.1 ,忽略空载转 矩 T0 ,要求电动机的最大电枢电流 I a max 2 I N ,若原来运行于正向电动状态 时， TL 0.9TN ,试求： (1)负载为反抗性恒转矩负载( TL 0.9TN )时，采用能耗制动和电压反接制动 方法停车，求两种方法电枢回路应外串的最小电阻值。 (2)负载为位能性恒转矩负载( T 0.9T )时，采用哪几种方法可使电机 L N 以 1000r / min 匀速下放重物？求每种方法电枢回路应外串的电阻值，并绘出其机 械特性。 (3)在负载 TL 0.9TN 时，以1000转/分时吊起重物，忽将电压反接，并使电枢 电流等于2倍的额定值，求系统最后稳定下放的速度。

解：Ce N U N I N Ra 220 115 0.1 0.139 nN 1500

电机课件

(1)负载为反抗性恒转矩负载( TL 0.9TN )时，采用能耗制动和电压反接制动 方法停车，求两种方法电枢回路应外串的最小电阻值。

解：Ce N U N I N Ra 220 115 0.1 0.139 nN 1500

●能耗制动时：工作点 A-B-0 能耗制动开始时：nA U N 0.9 I N Ra 220 0.9 115 0.1 1508 (r / min) Ce N 0.139

nB

A0.9I N

c 2I N

0

Ra R 1 0.912Ra R 2 1.768

所串电阻

: R 1

Ce N n A 0.139 1508.3 Ra 0.1 0.812 ( ) 2I N 2 115

●电压反接制动时: 工作点 A-B-C 所串电阻 ：R 2 U N Ce N n A 220 0.139 1508.3 Ra 0.1 1.768 ( ) 2I N 2 115

电机课件

(2)负载为位能性恒转矩负载( TL 0.9TN )时，采用哪几种方法可使电机 以 1000r / min 匀速下放重物？求每种方法电枢回路应外串的电阻值，并绘出其机械特性。

解：可以采用两种方法使重物以 1000 r / min 匀速下放。 ●能耗制动时: a-b-cR 3

Ce N nc ( R 3 Ra ) 0.9I NCe N nc 0.139 1000 ( Ra 0.1 1.243 ) 0.9 I N 0.9 115

●转速反向的反接制动时: a-b’-cR 4

U N Ce N nc ( R 4 Ra ) 0.9I N

U N Ce N nc 220 0.139 1000 Ra 0.1 3.369 ( ) 0.9 I N 0.9 115

n

ab'

b

注：不可以采用电压 反接制动方法。 因为最后稳定转速：n n0

0 1000

0.9I N

c

Ra R 3 1.343

Ra R 4 3.469

电机课件

(3)在负载 TL 0.9TN 时，以1000转/分时吊起重物，忽将电压反接，并使电枢 电流等于2倍的额定值，求系统最后稳定下放的速度。

解： 根据题意，电压反接制动开始瞬间，要求 I B 2I N (见图中B点),电枢回路 总电

阻为：Ra R 5 U N Ce N nA 220 0.139 1000 1.56 2I N 2 115

系统最后的稳定转速为：U N 0.9 I N ( Ra R 5 ) 220 0.9 115 1.56 2744 / min r Ce N 0.139

nF

Ra R 5 1.66

电机课件

P U V 例3-2 一台他励直流电动机： N 55kW , N 220 ,I N 280A ,nN 635r / min , Ra 0.044 ,今拖动恒转矩 TL TN 负载运行，试求： (1)欲使电动机转速降为n=500r/min,电枢回路应串多大电阻? (2)采用降压调速使电动机转速降为n=500r/min,电压应降至多少伏? (3)减弱磁通使 Φ=0.85ΦN时，电动机的转速将升至多高?能否长期运行?

解：(1)电动机的固有参数为：Ce N U N I N Ra 220 280 0.044 0.327 nN 635

电动机的转速特性为UN Ra R n Ia Ce N Ce N 所串电阻为： U Ce N n R N Ra IN220 0.327 500 0.044 280 0.158 所对应的稳定工作点见图中特性1的A点。

电机课件

(2)采用降压调速使电动机转速降为n=500r/min,电压应降至多少伏?解：电动机在固有特性上的理想空载转速n0 UN 220 672.8r / min Ce N 0.327

额定转矩时的转速降

nN n0 nN 672.8 635 37.8r / min降压调速时的理想空载转速

n0 n nN 500 37.8 537.8r / min由于理想空载转速与电枢电压成正比， 故有U n0 537.8 UN 220 175.9V n0 672.8

所对应的稳定工作点见图中特性2的A点。

电机课件

(3)减弱磁通使 0.85 N 能否长期运行?

时，电动机的转速将升至多高?

解：由于是恒转矩负载，有 CT N I N CT (0.85 N ) I a

CT N 1 Ia IN 280 329.4 A 280A IN CT 0.85由于

Ia I N

,因此不能长期运行。

这时电动机的转速为n UN Ra Ia 0.85Ce N 0.85Ce N

220 0.044 329.4 0.85 0.327 0.85 0.327 739.4r / min

弱磁调速时所对应的稳定工作点 见图中特性3的B点。

电机课件

例3-3 他励直流电动机的数据与例3-2相同，仍拖动 TL TN 试求：

恒转矩负载运行，

(1)如果要求静差率 20 % ,采用电枢回路串电阻调速和降压调速时所能达 到的调速范围； (2)如果要求调速范围 D 4 ,采用以上两种调速方法时的最大静差率。

解：(1)求静差率 20 % 时的调速范围。1)电枢回路串电阻调速时 由静差率的定义式，得

n N 20% n0

由上式得额定负载转矩时的转速降 n 20%n0 0.2 672.8 134.6r / min N

满足 20 % 时的最低转速nmin n0 n 672.8 134.6 538.2r / min N

调速范围D nmax nN 635 1.18 nmin nmin 538.2

电机课件

2)降压调速时 在例3-2中已经求出固有特性上额定负载转矩下的转速降 nN

37.8r / min 降压时的机械特性平行下移，转速降不变，其理 …… 此处隐藏：2777字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……