串励直流电动机的电力拖动

2.7串励直流电动机的电力拖动2.7.1机械特性1．固有机械特性图2.30是串励电动机的接线图，励磁绕组与电枢绕组串联，电枢电流Ia即为励磁电流If，电枢电流Ia（即负载）变化将引起主磁通变化。在较小，磁路未饱和时，与成正比，即aIK（2-23）式中，K为比例常数。此时，电磁转矩（2-24）由此可得（2-25）固有机械特性表达式为（2-26）2TTKCCaaemIITkTIemaTCemfaNTRRUn2TeeCCCaIaI图2.30串励电动机接线图将式（2-23）和式（2-25）代入式（2-26）中，可以得到在轻载磁路不饱和时串励直流动机的机械特性为KCKCKCeeTfaemNRRTUnBTAem（2-27）式中、,该式表明转速n与成反比，其机械特性如图2.31中AB段。KCKCeTNUAKRRBfaeCemT当较大，磁路饱和时，基本保持不变，此时机械特性与他励直流电动机的机械特性相似，为较“硬”的直线特性，如图2.31中BC段。aI图2.31串励电动机的固有机械特性由机械特性曲线可以看出：（1）特性曲线是一条非线性的软特性，随着负载转矩的增大（减小），转速自动减小（增大），保持功率基本不变，即有很好的牵引性能，广泛用于机车类负载的牵引动力。（2）理想空载转速为无穷大，实际上由于有剩磁磁通存在，n0一般可达（5～6）nN，空载运行会出现“飞车”现象。因此，串励电动机是不允许空载或轻载运行或用皮带传动的。（3）由于Tem与Ia的平方成正比，因此串励电动机的起动转矩大，过载能力强。2．人为特性串励直流电动机同样可以采用电枢串电阻、改变电源电压和改变磁通的方法来获得各种人为特性，其人为机械特性曲线的变化趋势与他励直流电动机的人为机械特性曲线的变化趋势相似，如图2.32所示。图2.32串励直流电动机的人为机械特性2.7.3串励直流电动机的电气制动对于串励直流电动机，由于理想空载转速为无穷大，所以它不可能有回馈制动运转状态，只能进行能耗制动和反接制动。1．能耗制动串励直流电动机的能耗制动分为他励式和自励式能耗制动两种。（1）他励能耗制动他励能耗制动是把励磁绕组由串励形式改接成他励形式，即把励磁绕组单独接到电源上，电枢绕组外接制动电阻RB后形成回路，如图2.33（a）所示。由于串励直流电动机的励磁绕组电阻很小，如果采用原来的电源，因电压较高，则必须在励磁回路中串入一个较大的限流电阻。此外还必须保持励磁电流的方向与电动状态时相同，否则不能产生制动转矩（因已反向）。他励能耗制动时的机械特性为一直线，如图2.33（b）中直线BC段所示，其制动过程与他励直流电动机的能耗制动完全相同。他励能耗制动的效果好，应用较广泛。FRsfRfIaI图2.33串励电动机的他励能耗制动（2）自励能耗制动自励式能耗制动时，电枢回路脱离电源后，通过制动电阻形成回路，但为了实现制动，必须同时改接串励绕组，以保证励磁电流的方向不变，如图2.34（a）所示。自励能耗制动时的机械特性如图2.34（b）中曲线BO段所示。由图可见，自励能耗制动开始时制动转矩较大，随着转速下降，电枢电动势和电流也下降，同时磁通也减小，从公式可见，制动转矩下降很快，制动效果变弱，制动时间较长且制动不平稳。由于这种制动方式不需要电源，因此主要用于事故停车。aemITTC图2.34串励电动机的自励能耗制动2．反接制动串励直流电动机的反接制动也有电枢电压反接和倒拉反接制动两种，制动的原理、物理过程和他励直流电动机相同，反接制动时，电枢中也必须串入足够大的电阻以限制电流。应该说明的是在进行反接制动时，电流与磁通只能有一个改变方向，通常是改变电枢电流的方向，即改变电枢电压的极性，而励磁电流的方向维持不变。aI