青島港灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院授課教案no

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1、青島港灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院授課教案編號(hào)：第3周第2次課題直流電機(jī)電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程及負(fù)載機(jī)械特性班級(jí)授課日期年月日星期目的與要求1、理解直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速概念。2、掌握直流電機(jī)調(diào)速方法和各調(diào)速方法的原理和特點(diǎn)。3、會(huì)定量分析調(diào)速時(shí)各參量的值。4、掌握直流電機(jī)的典型故障分析和維護(hù)方法。重點(diǎn)各種調(diào)速原理和特點(diǎn)難點(diǎn)各種調(diào)速原理和特點(diǎn)授課方式課堂講授教具多媒體教學(xué)過程設(shè)計(jì)1、復(fù)習(xí)人為機(jī)械特性特點(diǎn)和方程、曲線。2、依次講解降壓、串電阻、弱磁調(diào)速。3、結(jié)合例題定量分析。4、提出問題，結(jié)合直流電機(jī)結(jié)構(gòu)講解直流電機(jī)機(jī)械和電氣故障。5、留課后思考題和布置作業(yè)。教學(xué)過程3.6他勵(lì)電

2、動(dòng)機(jī)的調(diào)速電力拖動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)速可以采用機(jī)械調(diào)速、電氣調(diào)速或二者配合調(diào)速。通過改變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速比進(jìn)行調(diào)速的方法稱為機(jī)械調(diào)速；通過改變電動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行調(diào)速的方法稱為電氣調(diào)速。改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù)就是人為地改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，使工作點(diǎn)發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。調(diào)速前后，電動(dòng)機(jī)工作在不同的機(jī)械特性上，如果機(jī)械特性不變，因負(fù)載變化而引起轉(zhuǎn)速的變化，則不能稱為調(diào)速。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為電氣調(diào)速方法：1.電樞回路串電阻調(diào)速；2.降低電源電壓調(diào)速；3.弱磁調(diào)速。衡量調(diào)速好壞的指標(biāo)：(1)調(diào)速范圍（2）調(diào)速的平滑性在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級(jí)數(shù)越多，調(diào)速越平滑。相鄰兩級(jí)轉(zhuǎn)速之比稱

3、為調(diào)速的平滑性，平滑系數(shù)為：越接近1，平滑性越好，當(dāng)φ＝1時(shí)，稱為無級(jí)調(diào)速，即轉(zhuǎn)速可以連續(xù)調(diào)節(jié)。調(diào)速不連續(xù)時(shí)，級(jí)數(shù)有限，稱為有級(jí)調(diào)速。衡量調(diào)速好壞的指標(biāo)：（3）調(diào)速的穩(wěn)定性（靜差率δ）指負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化的程度，轉(zhuǎn)速變化小，穩(wěn)定性好。靜差率δ，是指電動(dòng)機(jī)在某機(jī)械特性上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由理想空載至滿載時(shí)的轉(zhuǎn)速降對(duì)理想空載轉(zhuǎn)速的百分比，即：δ%越小，相對(duì)穩(wěn)定性越好；δ%與機(jī)械特性硬度和n0有關(guān)。D與δ%相互制約:δ越小,D越小,相對(duì)穩(wěn)定性越好;在保證一定的δ指標(biāo)的前提下,要擴(kuò)大D,須減少Δn,即提高機(jī)械特性的硬度。（4）調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性主要指調(diào)速設(shè)備的投資、運(yùn)行效率及維

4、修費(fèi)用等。（5）調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)的容許輸出是指電動(dòng)機(jī)得到充分利用的情況下，在調(diào)速過程中所能輸出的功率和轉(zhuǎn)矩。3.6.1電樞回路串電阻調(diào)速拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載為例。保持電源電壓及主極磁通為額定值不變，在電樞回路內(nèi)串入不同的電阻。電樞回路串聯(lián)電阻越大，機(jī)械特性的斜率越大，因此在負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)，即為常數(shù)，增大電阻，可以降低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。（2）改變勵(lì)磁電流If（勵(lì)磁回路串電阻）這種調(diào)速方法的特點(diǎn)是由于勵(lì)磁回路的電流很小，只有額定電流的（1～3）%，不僅能量損失很小，且電阻可以做成連續(xù)調(diào)節(jié)的，便于控制。其限制是轉(zhuǎn)速只能由額定磁通時(shí)對(duì)應(yīng)的速度向高調(diào)，而電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速要受到電機(jī)本

5、身的機(jī)械強(qiáng)度及換向的限制。減弱磁通前、后的電樞電流變化：(Ea=CeΦn，弱磁瞬間n不能突變，Φ減小則Ea減小，UN=Ea+IaRa，Ia增大)減弱磁通調(diào)速前、后轉(zhuǎn)速變化曲線結(jié)論：磁場(chǎng)越弱，轉(zhuǎn)速越高。因此電機(jī)運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁回路不能開路。優(yōu)點(diǎn)：由于在電流較小的勵(lì)磁回路中進(jìn)行調(diào)節(jié)，因而控制方便，能量損耗小，設(shè)備簡(jiǎn)單，調(diào)速平滑性好。弱磁升速后電樞電流增大，電動(dòng)機(jī)的輸入功率增大，但由于轉(zhuǎn)速升高，輸出功率也增大，電動(dòng)機(jī)的效率基本不變，因此經(jīng)濟(jì)性是比較好。缺點(diǎn)：1）機(jī)械特性的斜率變大，特性變軟；2）轉(zhuǎn)速的升高受到電動(dòng)機(jī)換向能力和機(jī)械強(qiáng)度的限制，升速范圍不可能很大；為了擴(kuò)大

6、調(diào)速范圍，通常把降壓和弱磁兩種調(diào)速方法結(jié)合起來，在額定轉(zhuǎn)速以上，采用弱磁調(diào)速，在額定轉(zhuǎn)速以下采用降壓調(diào)速。例3-3：某臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，額定功率PN=220kW，UN=220V，IN=115A，nN=1500r/min，電樞回路電阻Ra=0.1W，忽略空載轉(zhuǎn)矩T0，電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行，試求：（1）要求把轉(zhuǎn)速降到1000r/min，可有幾種方法，并求出它們的參數(shù)。（2）當(dāng)減弱磁通至Φ=3/4ΦN時(shí)，拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，求電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速和電樞電流。能夠長(zhǎng)期運(yùn)行？為什么？如果拖動(dòng)恒功率負(fù)載，情況又怎樣？解：(1)把轉(zhuǎn)速降到1000r/min，可有兩種方法:1）電

7、樞回路串電阻；2）降低電樞電壓。1）計(jì)算電樞串入電阻的數(shù)值CeΦN=（UN－INRa）/nN=（220－115×0.1）/1500=0.139電樞串電阻為R，則有R=（UN－CeΦNn）/IN-Ra=(220－0.130×1000/115)－0.1=0.604W2）計(jì)算降低后的電樞電壓數(shù)值U=CeΦNn+INRa=（0.139×1000+115×0.1）=150.5V(2)Φ=3ΦN/4時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電樞電流的計(jì)算根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩公式T=CTΦNIa拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載T=TL=常數(shù)則有，Ia=ΦNIN/Φ=4IN/3=4×115/3=153A電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=（U

8、N-IaRa）/CeΦ=（200-153×0.1）/0.75×0.