第三章直流電機(jī)

1、第三章 直流電機(jī)的工作原理及特性機(jī)電傳動控制Page 2第三章 直流電機(jī)的工作原理及特性掌握直流電動機(jī)的機(jī)械特性掌握直流電動機(jī)的啟動、調(diào)速和制動方法及使用場合了解直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理本章主要內(nèi)容Page 33.1 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理預(yù)備知識：電磁感應(yīng)定律和電磁力定律安培定律安培定律:電流產(chǎn)生磁動勢電流產(chǎn)生磁動勢(電生磁電生磁) 磁動勢磁動勢=N*I=磁通磁通 *磁阻磁阻Rg, =磁通密度磁通密度B*面積面積S法拉第定律法拉第定律:變化的磁場產(chǎn)生電動勢變化的磁場產(chǎn)生電動勢( (磁生電磁生電) ) 電動勢電動勢= =N N* *（d d/dt/dt）洛倫茲定律洛倫茲定律:電磁力正

2、比于磁場強(qiáng)度和磁場中電流的乘積電磁力正比于磁場強(qiáng)度和磁場中電流的乘積帶電導(dǎo)體在純磁場中產(chǎn)生的電磁力帶電導(dǎo)體在純磁場中產(chǎn)生的電磁力:F=B*I*LPage 43.1 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理一 、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) Page 53.1 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 根據(jù)電機(jī)的工作原理，直流電機(jī)的組成可分為定子、轉(zhuǎn)子和換向器三大部分。 定子部分主要由定子鐵心和繞在上面的勵磁繞組兩部分組成。 轉(zhuǎn)子部分主要由電樞鐵心和電樞繞組兩部分組成。 換向器由換向片和電刷組成，電刷固定在定子上，換向片與電樞繞組連接。換向片與電刷保持滑動接觸，以便將電樞和外電路接通。 Page 63.1 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工

3、作原理二、基本的工作原理 為了討論直流電機(jī)的工作原理，可把復(fù)雜的直流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡化為電機(jī)具有一對主磁極，電樞繞組只是一個線圈，線圈兩端分別聯(lián)在兩個換向片上，換向片上壓著電刷A和B。如圖所示：1 主磁極：勵磁繞組上加上直流電壓，勵磁繞組上有勵磁電流通過，使定子鐵心產(chǎn)生固定磁場，即定子的主要作用是產(chǎn)生主磁場。 Page 73.1 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理2電樞繞組：在固定的磁場中旋轉(zhuǎn)，主要作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或產(chǎn)生機(jī)械轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。 3、4換向器：電刷固定不動，換向片與電樞繞組一起旋轉(zhuǎn)，主要作用對發(fā)電機(jī)而言是將電樞繞組內(nèi)感應(yīng)的交流電勢轉(zhuǎn)換成電刷間的直流電勢。對電動機(jī)而言，則是將外加的直流

4、電流轉(zhuǎn)換為電樞繞組的交變電流，并保證每一磁極下，電樞導(dǎo)體的電流的方向不變，以產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。3換向片4電刷Page 83.1 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理直流電機(jī)的電動工作原理直流電機(jī)的電動工作原理Page 93.1 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理直流電機(jī)的電動工作原理動畫直流電機(jī)的電動工作原理動畫Page 103.1 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理直流電機(jī)的發(fā)電工作原理直流電機(jī)的發(fā)電工作原理Page 113.1 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理直流電機(jī)的發(fā)電工作原理動畫直流電機(jī)的發(fā)電工作原理動畫Page 123.1 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理直流電機(jī)的可逆原理n直流發(fā)電機(jī)和直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)是完

5、全相同的，每一臺電機(jī)既可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，也可作為電動機(jī)運(yùn)行 n 電機(jī)的實際運(yùn)行方式由外施條件決定，如在電機(jī)軸上外施機(jī)械功率使電樞轉(zhuǎn)動，通過電機(jī)可以把機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為電功率，作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行；如果在電樞線圈中外施電功率，產(chǎn)生線圈電流，通過電機(jī)可以把電功率轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率，作為電動機(jī)運(yùn)行。Page 133.1 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理Page 143.1 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理Page 153.1 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理Page 163.1 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理Page 173.3 直流他勵電動機(jī)的機(jī)械特性一、機(jī)械特性的一般形式 電動機(jī)的機(jī)械特性指的是轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。

6、不同勵磁方式的電動機(jī)，其運(yùn)行特性也不盡相同，下面主要介紹調(diào)速系統(tǒng)中應(yīng)用的較廣泛的他勵電動機(jī)的機(jī)械特性。 如圖所示為直流他磁電動機(jī)和并勵電動機(jī)的原理電路圖。Page 183.3 直流他勵電動機(jī)的機(jī)械特性Page 193.3 直流他勵電動機(jī)的機(jī)械特性Page 203.3 直流他勵電動機(jī)的機(jī)械特性Page 213.3 直流他勵電動機(jī)的機(jī)械特性Page 223.3 直流他勵電動機(jī)的機(jī)械特性Page 233.3 直流他勵電動機(jī)的機(jī)械特性Page 243.3 直流他勵電動機(jī)的機(jī)械特性Page 253.3 直流他勵電動機(jī)的機(jī)械特性Page 263.3 直流他勵電動機(jī)的機(jī)械特性Page 273.3 直流他勵電

7、動機(jī)的機(jī)械特性2.改變電樞回路電壓時的人為特性改變電樞回路電壓時的人為特性Page 283.3 直流他勵電動機(jī)的機(jī)械特性Page 293.3 直流他勵電動機(jī)的機(jī)械特性Page 303.4 直流他勵電動機(jī)的啟動特性一、啟動特性 電動機(jī)的啟動就是施電于電動機(jī)，使電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來，達(dá)到要求轉(zhuǎn)速的這一過程。 對直流電動機(jī)而言，在未啟動之前n=0 , E=0, 而Ra一般很小。當(dāng)將電動機(jī)直接接入電網(wǎng)并施加額定電壓時，啟動電流為：aNst/ RUI 這個電流很大，一般情況下能達(dá)到其額定電流的（1020）倍。過大的啟動電流危害很大： （1） 對電動機(jī)本身的影響： 使電動機(jī)在換向過程中產(chǎn)生危險的火花，燒壞整

8、流子； 過大的電樞電流產(chǎn)生過大的電動應(yīng)力，可能引起繞組的損壞； Page 313.4 直流他勵電動機(jī)的啟動特性 （2） 對機(jī)械系統(tǒng)的影響： 與啟動電流成正比例的啟動轉(zhuǎn)矩使運(yùn)動系統(tǒng)的動態(tài)轉(zhuǎn)矩很大，過大的動態(tài)轉(zhuǎn)矩會在機(jī)械系統(tǒng)和傳動機(jī)構(gòu)中產(chǎn)生過大的動態(tài)轉(zhuǎn)矩沖擊，使機(jī)械傳動部件損壞； （3）對供電電網(wǎng)的影響： 過大的啟動電流將使保護(hù)裝置動作，切斷電源造成事故，或者引起電網(wǎng)電壓的下降，影響其他負(fù)載的正常運(yùn)行。 因此，直流電動機(jī)是不允許直接啟動的，即在啟動時必須設(shè)法限制電樞電流，例如普通的Z2型直流電動機(jī)，規(guī)定電樞的瞬時電流不得大于額定電流的1.52倍。Page 323.4 直流他勵電動機(jī)的啟動特性二、啟

9、動方法 限制直流電動機(jī)的啟動電流，一般有降壓啟動和電樞回路串電阻啟動兩種方式。 1. 降壓啟動： 所謂降壓啟動即在啟動瞬間，降低供電電源電壓，隨著轉(zhuǎn)速的升高，反電勢增大，再逐步提高供電電壓，最后達(dá)到額定電壓時，電動機(jī)達(dá)到所要求的轉(zhuǎn)速。 2. 電樞回路串電阻啟動 啟動時，電樞回路串接啟動電阻Rst,此時啟動電流Ist=UN/(Ra+Rst)將受外加啟動電阻的限制。隨著轉(zhuǎn)速的升高，反電勢增大，再逐步切除外加電阻直到全部切除，電動機(jī)達(dá)到所要求的轉(zhuǎn)速。Page 333.4 直流他勵電動機(jī)的啟動特性 電樞回路串電阻啟動時電動機(jī)電樞電路和啟動特性如圖所示： 直線1為電動機(jī)電樞回路串接啟動電阻時的機(jī)械特性，

10、直線2為電動機(jī)的固有機(jī)械特性。啟動電阻的大小就是保證啟動電流為額定值的兩倍。Page 343.4 直流他勵電動機(jī)的啟動特性 電樞回路接入電網(wǎng)時，KM斷開，電動機(jī)工作在特性1上，在動態(tài)轉(zhuǎn)矩的作用下，電動機(jī)速度上升。當(dāng)速度上升到a點(diǎn)時，KM閉合，電動機(jī)的機(jī)械特性變?yōu)?。由于在切換電阻的瞬間，機(jī)械慣性的作用使電動機(jī)的轉(zhuǎn)速不能突變，在此瞬間速度維持不變，即電動機(jī)的工作點(diǎn)從a點(diǎn)切換到b點(diǎn)，在動態(tài)轉(zhuǎn)矩的作用下，電動機(jī)的速度繼續(xù)上升直到穩(wěn)定點(diǎn)c。Page 353.4 直流他勵電動機(jī)的啟動特性 從圖中不難看出：當(dāng)電動機(jī)的工作點(diǎn)從a點(diǎn)切換到b點(diǎn)時，沖擊電流仍很大，為了解決這種現(xiàn)象，通常采用逐級切除啟動電阻的方法

11、來實現(xiàn)。圖所示為具有三段啟動電阻的原理電路和啟動特性。 圖中：圖中： 1T尖峰（最大）轉(zhuǎn)矩；尖峰（最大）轉(zhuǎn)矩； 2T換接（最?。┺D(zhuǎn)矩?fù)Q接（最?。┺D(zhuǎn)矩 Page 363.4 直流他勵電動機(jī)的啟動特性 (1) 電樞接入電網(wǎng)時，KM1、KM2和KM3均斷開，電樞回路串接外加電阻Rad3=R1+R2+R3，此時，電動機(jī)工作在特性曲線a，在轉(zhuǎn)矩 T1的作用下，轉(zhuǎn)速沿曲線a上升；Page 373.4 直流他勵電動機(jī)的啟動特性 (2) 當(dāng)速度上升使工作點(diǎn)到達(dá)2時，KM1閉合，即切除電阻R3 ，此時電樞回路串外加電阻Rad2=R1+R2，電動機(jī)的機(jī)械特性變?yōu)榍€b。由于機(jī)械慣性的作用，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速不能突變，工

12、作點(diǎn)由2切換到3，速度又沿著曲線b繼續(xù)上升；Page 383.4 直流他勵電動機(jī)的啟動特性 (3) 當(dāng)速度上升使工作點(diǎn)到達(dá)4時，KM1、KM2同時閉合，即切除電阻 R2、R3， 此時電樞回路串外加電阻 Rad1=R1，電動機(jī)的機(jī)械特性變?yōu)榍€c。由于機(jī)械慣性的作用，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速不能突變，工作點(diǎn)由4切換到5，速度又沿著曲線c繼續(xù)上升；Page 393.4 直流他勵電動機(jī)的啟動特性 (4) 當(dāng)速度上升使工作點(diǎn)到達(dá)6時，KM1、KM2、KM3同時閉合，即切除電阻R1、 R2 、 R3，此時電樞回路無外加電阻，電動機(jī)的機(jī)械特性變?yōu)楣逃刑匦郧€d，由于機(jī)械慣性的作用，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速不能突變，工作點(diǎn)由6切換

13、到7，速度又沿著曲線d繼續(xù)上升，經(jīng)過工作點(diǎn)8，直到工作點(diǎn)9穩(wěn)定，啟動過程結(jié)束。Page 403.4 直流他勵電動機(jī)的啟動特性 由上可見，啟動級數(shù)愈多， T1、 T2愈與平均轉(zhuǎn)矩 221avTTT 接近，啟動過程快而平穩(wěn)，但所需的控制設(shè)備也就愈多。我國生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)控制柜都是按快速啟動原則設(shè)計的，一般啟動電阻為（34）段。 多級啟動時， T1、 T2的數(shù)值需按照電動機(jī)的具體啟動條件決定，一般原則是保持每一級的最大轉(zhuǎn)矩 T1（或最大電流I1 ）不超過電動機(jī)的允許值，而每次切換電阻時的 最小轉(zhuǎn)矩T2（或最小電流I2 ）也基本相同，一般選擇： N126 . 1TT N22 . 11 . 1TT Page

14、41一、速度調(diào)節(jié)和速度變化 速度調(diào)節(jié)（又稱調(diào)速）與速度變化是兩個完全不同的概念 電動機(jī)的調(diào)速是在一定的負(fù)載條件下，人為地改變電動機(jī)的電路參數(shù)，以改變電動機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，如圖中A、B兩點(diǎn)所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。 轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)是通過人為地改變（或調(diào)節(jié)）電樞回路的電阻大小所造成的，故稱調(diào)速或速度調(diào)節(jié)。3.5 直流他勵電動機(jī)的調(diào)速特性Page 42 速度變化是指由于電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化（增大與減?。┗蚱渌豢深A(yù)見因數(shù)引起電動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化（下降或上升），如圖所示。 總之，速度變化是在某條機(jī)械特性上，由于負(fù)載改變而引起的；而速度調(diào)節(jié)則是在某一特定的負(fù)載下，靠人為改變機(jī)械特性而得到的。3.5 直流他勵電動機(jī)的調(diào)速特性

15、Page 43二、調(diào)速方法 下面僅就他勵直流電動機(jī)的調(diào)速方法作一般性的介紹。下面僅就他勵直流電動機(jī)的調(diào)速方法作一般性的介紹。 從直流他勵電動機(jī)機(jī)械特性方程式從直流他勵電動機(jī)機(jī)械特性方程式 TKKRRKUn2meadae 可知：可知：改變串入電樞回路的電阻改變串入電樞回路的電阻Rad ；改變改變電樞供電電壓電樞供電電壓U或或主磁通主磁通 ，都，都可以得到不同的人為機(jī)械特性，從而在負(fù)載不變時可以改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，以達(dá)可以得到不同的人為機(jī)械特性，從而在負(fù)載不變時可以改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到速度調(diào)節(jié)的要求，故直流電動機(jī)調(diào)速的方法有以下三種。到速度調(diào)節(jié)的要求，故直流電動機(jī)調(diào)速的方法有以下三種。 3.5

16、直流他勵電動機(jī)的調(diào)速特性Page 441、改變電樞電路外串電阻、改變電樞電路外串電阻 adR 直流電動機(jī)電樞回路串接電阻后，可以得到如圖所示的一簇機(jī)械特性。直流電動機(jī)電樞回路串接電阻后，可以得到如圖所示的一簇機(jī)械特性。 從特性可看出，在一定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩從特性可看出，在一定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL下下，串入不同的電阻可以得到不同的轉(zhuǎn)速。如，串入不同的電阻可以得到不同的轉(zhuǎn)速。如在電阻分別為在電阻分別為 Ra、R1、R2、R3、的情況下的情況下，可以分別得到穩(wěn)定工作點(diǎn)，可以分別得到穩(wěn)定工作點(diǎn)A、C、D和和E，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速為對應(yīng)的轉(zhuǎn)速為nA、 nB、 nC、 nD。3.5 直流他勵電動機(jī)的調(diào)速特性Page 45 改

17、變電樞回路串接電阻的大小調(diào)速存在如下問題：改變電樞回路串接電阻的大小調(diào)速存在如下問題： 機(jī)械特性較軟，電阻愈大則特性愈軟，穩(wěn)定度愈低；機(jī)械特性較軟，電阻愈大則特性愈軟，穩(wěn)定度愈低； 在空載或輕載時，調(diào)速范圍不大；在空載或輕載時，調(diào)速范圍不大； 實現(xiàn)無級調(diào)速困難；實現(xiàn)無級調(diào)速困難； 在調(diào)速電阻上消耗大量電能等。在調(diào)速電阻上消耗大量電能等。 正因為缺點(diǎn)不少，目前已很少采用，僅在有些起重機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)等低速正因為缺點(diǎn)不少，目前已很少采用，僅在有些起重機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)等低速運(yùn)轉(zhuǎn)時間不長的傳動系統(tǒng)中采用。運(yùn)轉(zhuǎn)時間不長的傳動系統(tǒng)中采用。3.5 直流他勵電動機(jī)的調(diào)速特性Page 462改變電動機(jī)電樞供電電壓改變電動機(jī)

18、電樞供電電壓U 如圖所示特性為改變電樞供電電壓如圖所示特性為改變電樞供電電壓U調(diào)速的特性：調(diào)速的特性： 從特性可看出，在一定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩從特性可看出，在一定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL下，電樞外加不同電壓可以得到不同的轉(zhuǎn)下，電樞外加不同電壓可以得到不同的轉(zhuǎn)速。如在電壓分別為速。如在電壓分別為 UN、 U1、 U2、 U3的的情況下，可以分別得到穩(wěn)定工作點(diǎn)情況下，可以分別得到穩(wěn)定工作點(diǎn)a、b、c和和d，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速為對應(yīng)的轉(zhuǎn)速為na、 nb、 nc、 nd。即即改變電樞電壓可以達(dá)到調(diào)速的目的。改變電樞電壓可以達(dá)到調(diào)速的目的。 3.5 直流他勵電動機(jī)的調(diào)速特性Page 47 改變電樞外加電壓調(diào)速有如下特點(diǎn)：改變電樞

19、外加電壓調(diào)速有如下特點(diǎn)： 1）當(dāng)電源電壓連續(xù)變化時，轉(zhuǎn)速可以平滑無級調(diào)節(jié)，）當(dāng)電源電壓連續(xù)變化時，轉(zhuǎn)速可以平滑無級調(diào)節(jié)， 一般只能在額定轉(zhuǎn)速一般只能在額定轉(zhuǎn)速以下調(diào)節(jié)；以下調(diào)節(jié)； 2）調(diào)速特性與固有特性互相平行，機(jī)械特性硬度不變，調(diào)速的穩(wěn)定度較高）調(diào)速特性與固有特性互相平行，機(jī)械特性硬度不變，調(diào)速的穩(wěn)定度較高，調(diào)速范圍較大；，調(diào)速范圍較大； 3）調(diào)壓調(diào)速時，若負(fù)載不變，且）調(diào)壓調(diào)速時，若負(fù)載不變，且 = N，則穩(wěn)態(tài)時的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不變，由則穩(wěn)態(tài)時的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不變，由T=Km N Ia可知，電樞電流不變?？芍?，電樞電流不變。 調(diào)速過程中，電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不變的調(diào)速特性稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速調(diào)速過程中，電

20、動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不變的調(diào)速特性稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。具有具有恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速特性的調(diào)速方法適合于對恒轉(zhuǎn)矩型負(fù)載進(jìn)行調(diào)速；恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速特性的調(diào)速方法適合于對恒轉(zhuǎn)矩型負(fù)載進(jìn)行調(diào)速； 4）可以靠調(diào)節(jié)電樞電壓來啟動電機(jī)，而不用其他啟動設(shè)備。）可以靠調(diào)節(jié)電樞電壓來啟動電機(jī)，而不用其他啟動設(shè)備。3.5 直流他勵電動機(jī)的調(diào)速特性Page 483改變電動機(jī)主磁通改變電動機(jī)主磁通 如圖所示曲線為改變電動機(jī)主磁通如圖所示曲線為改變電動機(jī)主磁通 調(diào)速的特性：調(diào)速的特性： 從特性可看出，在一定的負(fù)載功率從特性可看出，在一定的負(fù)載功率PL下，不同的主下，不同的主磁通磁通 N、 1、 2、 ，可以得到不同的轉(zhuǎn)速可以得到不同的轉(zhuǎn)速na、 n

21、b、 nc。即改變主磁通即改變主磁通 可以達(dá)到調(diào)速的目的?？梢赃_(dá)到調(diào)速的目的。3.5 直流他勵電動機(jī)的調(diào)速特性Page 49 改變電動機(jī)主磁通特點(diǎn)：改變電動機(jī)主磁通特點(diǎn)： 1）可以平滑無級調(diào)速，但只能弱磁調(diào)速，即在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)節(jié)；）可以平滑無級調(diào)速，但只能弱磁調(diào)速，即在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)節(jié)； 2）調(diào)速特性較軟，且受電動機(jī)換向條件等的限制。）調(diào)速特性較軟，且受電動機(jī)換向條件等的限制。 普通他勵電動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速不得超過額定轉(zhuǎn)速的普通他勵電動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速不得超過額定轉(zhuǎn)速的1.2倍，所以，調(diào)速范圍不大，若使倍，所以，調(diào)速范圍不大，若使用特殊方法和材料制造的用特殊方法和材料制造的“調(diào)速電動機(jī)調(diào)速電動機(jī)”，

22、調(diào)速范圍可以增加，但這種調(diào)速電動機(jī)的體積，調(diào)速范圍可以增加，但這種調(diào)速電動機(jī)的體積和所消耗的材料都比普通電動機(jī)大得多；和所消耗的材料都比普通電動機(jī)大得多； 3）調(diào)速時維持電樞電壓）調(diào)速時維持電樞電壓U和電樞電流和電樞電流Ia不變時，電動機(jī)的輸出功率不變時，電動機(jī)的輸出功率P=UIa不變。不變。 在在調(diào)速過程中，輸出功率不變的這種特性稱為恒功率調(diào)速，調(diào)速過程中，輸出功率不變的這種特性稱為恒功率調(diào)速，這種調(diào)速適合于對恒功這種調(diào)速適合于對恒功率型負(fù)載進(jìn)行調(diào)速。率型負(fù)載進(jìn)行調(diào)速。3.5 直流他勵電動機(jī)的調(diào)速特性Page 50 有一他勵電動機(jī)， 已知U=220V , Ia=53.8A, n=1500r/

23、min Ra=0.7 。今將電樞電壓降低一半，而負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，問轉(zhuǎn)速降低多少？解: 由可知，在保持負(fù)載轉(zhuǎn)矩和勵磁電 流不變的條件下，電流也保持不變。53.80.722053.80.7110IRUIRUEEE/K/KEnnaaaaEE4 . 0 3.5 直流他勵電動機(jī)的調(diào)速特性Page 51 有一他勵電動機(jī)， 已知 :IN=68.5A, PN=13KW nN=1500r/min Ra=0.225 。 UN=220V，若負(fù)載不變,(1)采用電樞串電阻調(diào)速，使n=1000r/min，應(yīng)串入多大的電阻？(2)采用降壓調(diào)速，使n=1000r/min，電源電壓應(yīng)降為多少？3.5 直流他勵電動機(jī)的調(diào)速特性P

24、age 52NEaaNKR)I(RUn(1)采用電樞串電阻調(diào)速時，根據(jù)根據(jù)1500100068.50.22522068.5R)(0.225220IRUR)I(RUnnaaNaaNN0.995R 3.5 直流他勵電動機(jī)的調(diào)速特性Page 53(2)降壓調(diào)速時，根據(jù)根據(jù)1500100068.50.22522068.50.225UIRUIRUnnaaNaaNV8 .511U 3.5 直流他勵電動機(jī)的調(diào)速特性Page 54 1制動與啟動制動與啟動 啟動：施電于電動機(jī)使電動機(jī)速度啟動：施電于電動機(jī)使電動機(jī)速度從靜止加速到某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速從靜止加速到某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的一種運(yùn)動狀態(tài)；的一種運(yùn)動狀態(tài)； 制動：是指電動

25、機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反時的的一種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。制動：是指電動機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反時的的一種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。 2. . 制動與自然停車制動與自然停車 1）自然停車：電動機(jī)脫離電網(wǎng)，）自然停車：電動機(jī)脫離電網(wǎng)，靠很小的摩擦阻轉(zhuǎn)矩消耗機(jī)械能使轉(zhuǎn)速慢慢下降靠很小的摩擦阻轉(zhuǎn)矩消耗機(jī)械能使轉(zhuǎn)速慢慢下降，直到轉(zhuǎn)速為零而停車。這種停車過程需時較長，不能滿足生產(chǎn)機(jī)械快速停車的要求；直到轉(zhuǎn)速為零而停車。這種停車過程需時較長，不能滿足生產(chǎn)機(jī)械快速停車的要求； 2）制動：電動機(jī)不脫離電網(wǎng)，通過電動機(jī)產(chǎn)生的反向轉(zhuǎn)矩使電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。）制動：電動機(jī)不脫離電網(wǎng)，通過電動機(jī)產(chǎn)生的反向轉(zhuǎn)矩使電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。3.6

26、直流他勵電動機(jī)的制動特性Page 551. . 電動機(jī)的兩種工作狀態(tài)電動機(jī)的兩種工作狀態(tài) 1) 電動狀態(tài)：電動狀態(tài)：，0LM TTMT 為拖動轉(zhuǎn)矩為拖動轉(zhuǎn)矩 LT為阻轉(zhuǎn)矩為阻轉(zhuǎn)矩 電動機(jī)的作用是將電能轉(zhuǎn)電動機(jī)的作用是將電能轉(zhuǎn)換機(jī)械能。故稱這種狀態(tài)為換機(jī)械能。故稱這種狀態(tài)為電動電動狀態(tài)狀態(tài)。 2）制動狀態(tài)：）制動狀態(tài)：，0)(LM TTMT為阻轉(zhuǎn)矩為阻轉(zhuǎn)矩 LT為拖動轉(zhuǎn)矩為拖動轉(zhuǎn)矩 電動機(jī)的作用是吸收或消耗重物的機(jī)械能。故稱電動機(jī)的作用是吸收或消耗重物的機(jī)械能。故稱電動機(jī)的這種工作狀態(tài)為電動機(jī)的這種工作狀態(tài)為制動狀態(tài)制動狀態(tài)。3.6 直流他勵電動機(jī)的制動特性Page 562. . 電動機(jī)工作在制

27、動狀態(tài)下的兩種情況電動機(jī)工作在制動狀態(tài)下的兩種情況 1）使轉(zhuǎn)速迅速減速到停止；）使轉(zhuǎn)速迅速減速到停止； 2）限制位能負(fù)載的下降速度。）限制位能負(fù)載的下降速度。 根據(jù)直流他勵電動機(jī)處于制動狀態(tài)時的外部條件和能量傳送情況，根據(jù)直流他勵電動機(jī)處于制動狀態(tài)時的外部條件和能量傳送情況，制動分為反饋制動、反接制動和能耗制動三種形式。制動分為反饋制動、反接制動和能耗制動三種形式。3.6 直流他勵電動機(jī)的制動特性制動時電動機(jī)轉(zhuǎn)矩特點(diǎn)：電動機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反制動時電動機(jī)轉(zhuǎn)矩特點(diǎn)：電動機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反Page 57一、反接制動一、反接制動 反接制動具有如下特點(diǎn)：反接制動具有如下特

28、點(diǎn)： 1）電動機(jī)的外加電樞電壓）電動機(jī)的外加電樞電壓U與感應(yīng)電動勢與感應(yīng)電動勢E的方向在外界的作用下由相反變?yōu)橄嗤姆较蛟谕饨绲淖饔孟掠上喾醋優(yōu)橄嗤?2）電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩）電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩TM與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速n的方向相反。的方向相反。 兩種情況：兩種情況：1.電源反接制動電源反接制動 改變電樞電壓改變電樞電壓U的方向使電樞電流反向，的方向使電樞電流反向，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩；產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩；-U-E=IaRa2.倒拉反接制動倒拉反接制動 改變電樞電動勢改變電樞電動勢E的方向的方向產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩。產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩。 U+E=IaRa3.6 直流他勵電動機(jī)的制動特性Page 58 1電源反接制動電源反接制動 設(shè)電動

29、機(jī)外加電樞電壓的參考方向為圖中所示。設(shè)電動機(jī)外加電樞電壓的參考方向為圖中所示。 當(dāng)電壓的實際方向與參考方向相同時，電動機(jī)的機(jī)械特性為當(dāng)電壓的實際方向與參考方向相同時，電動機(jī)的機(jī)械特性為 TKKRKUn2meae 3.6 直流他勵電動機(jī)的制動特性Page 59 當(dāng)電壓的實際方向與參考方向相相反時，電動機(jī)的機(jī)械特性為當(dāng)電壓的實際方向與參考方向相相反時，電動機(jī)的機(jī)械特性為 TKKRRKUn2meadae 其特性曲線分別如圖（其特性曲線分別如圖（b）中的曲線）中的曲線1和曲線和曲線2所示。所示。3.6 直流他勵電動機(jī)的制動特性Page 60 a點(diǎn)點(diǎn)：當(dāng)電動機(jī)穩(wěn)速運(yùn)行在第一象限中特性曲線：當(dāng)電動機(jī)穩(wěn)速運(yùn)

30、行在第一象限中特性曲線1的的a點(diǎn)時：點(diǎn)時： bc段：段： n0，Tm 0，Tm0電動電動3.6 直流他勵電動機(jī)的制動特性Page 61 注意注意:由于在反接制動期間，電樞感應(yīng)電動勢和電源電壓是串聯(lián)相加的，因此，為了由于在反接制動期間，電樞感應(yīng)電動勢和電源電壓是串聯(lián)相加的，因此，為了限制電樞電流限制電樞電流 ，電動機(jī)的電樞電路中必須串接足夠大的限流電阻。，電動機(jī)的電樞電路中必須串接足夠大的限流電阻。 電源反接制動一般應(yīng)用在生產(chǎn)機(jī)械要求迅速減速、停車和反向的場合以及要求經(jīng)常電源反接制動一般應(yīng)用在生產(chǎn)機(jī)械要求迅速減速、停車和反向的場合以及要求經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的機(jī)械上。正反轉(zhuǎn)的機(jī)械上。 3.6 直流他勵電動

31、機(jī)的制動特性Page 62 2倒拉反接制動倒拉反接制動 電動機(jī)固有機(jī)械特性曲線和電樞回路串接電阻特性曲線分別如圖中電動機(jī)固有機(jī)械特性曲線和電樞回路串接電阻特性曲線分別如圖中1和和2所示。所示。 現(xiàn)電動機(jī)驅(qū)動位能負(fù)載轉(zhuǎn)矩，機(jī)械特性如圖（現(xiàn)電動機(jī)驅(qū)動位能負(fù)載轉(zhuǎn)矩，機(jī)械特性如圖（b）中的曲線）中的曲線3所示。所示。 3.6 直流他勵電動機(jī)的制動特性Page 63 a點(diǎn)點(diǎn)：重物勻速上升。：重物勻速上升。 Tm0，n0，電動機(jī)工作在電動狀態(tài)電動機(jī)工作在電動狀態(tài)。 cd段段：Tm0，n0，電動機(jī)工作在，電動機(jī)工作在電動狀態(tài)電動狀態(tài)。 由于電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速沿著曲線由于電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速沿著曲線2下降。下降。3.6 直流