第2章直流電機(jī)

1、直流電機(jī)的基本工作原理及結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本工作原理及結(jié)構(gòu)2.1直流電機(jī)的磁場直流電機(jī)的磁場2.2直流電機(jī)的感應(yīng)電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩和功率直流電機(jī)的感應(yīng)電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩和功率2.3直流電動機(jī)的工作特性與機(jī)械特性直流電動機(jī)的工作特性與機(jī)械特性2.4直流電動機(jī)的起動、調(diào)速、反轉(zhuǎn)與制動直流電動機(jī)的起動、調(diào)速、反轉(zhuǎn)與制動2.5直流電動機(jī)的換向直流電動機(jī)的換向2.62.1.1 2.1.1 直流電機(jī)的基本工作直流電機(jī)的基本工作2.1.2 2.1.2 直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)2.1.3 2.1.3 直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)和主直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)和主 要系列要系列1 1、直流發(fā)電機(jī)的工作原理、直流發(fā)電機(jī)的工作

2、原理 直流發(fā)電機(jī)的工作原理就是把電樞線圈中感直流發(fā)電機(jī)的工作原理就是把電樞線圈中感應(yīng)的交變電動勢，靠換向器配合電刷的換向應(yīng)的交變電動勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變?yōu)橹绷麟妱觿葑饔?，使之從電刷端引出時變?yōu)橹绷麟妱觿莸脑怼５脑?。感?yīng)電動勢的方向按右手定則確定（磁感線感應(yīng)電動勢的方向按右手定則確定（磁感線指向手心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動方向，其他指向手心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動方向，其他四指的指向就是導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢的方向。）四指的指向就是導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢的方向。） 直流發(fā)電機(jī)原理模型 在圖1.1所示瞬間，導(dǎo)體a b 、c d 的感應(yīng)電動勢方向分別由 b指向 a和由d 指向 c 。

3、這時電刷 A呈正極性,電刷B 呈負(fù)極性。 當(dāng)線圈逆時針方向旋轉(zhuǎn)180時，這時導(dǎo)體c d 位于N 極下，導(dǎo)體a b 位于S 極下，各導(dǎo)體中電動勢都分別改變了方向。直流發(fā)電機(jī)原理模型 從圖看出，和電刷 A接觸的導(dǎo)體永遠(yuǎn)位于 N極下，同樣，和電刷 B接觸的導(dǎo)體永遠(yuǎn)位于S 極下。因此，電刷 A始終有正極性，電刷 B始終有負(fù)極性，所以電刷端能引出方向不變的但大小變化的脈振電動勢。如果電樞上線圈數(shù)增多，并按照一定的規(guī)律把它們連接起來，可使脈振程度減小，就可獲得直流電動勢。實(shí)現(xiàn)了機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換。這就是直流發(fā)電機(jī)的工作原理。 2、直流電動機(jī)的工作原理 導(dǎo)體受力的方向用左手定則確定。這一對電磁力形成了作用于

4、電樞一個力矩，這個力矩在旋轉(zhuǎn)電機(jī)里稱為電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩的方向是逆時針方向，企圖使電樞逆時針方向轉(zhuǎn)動。直流電動機(jī)的原理模型 當(dāng)電樞轉(zhuǎn)了180后，導(dǎo)體 cd轉(zhuǎn)到 N極下，導(dǎo)體ab轉(zhuǎn)到S極下時，由于直流電源供給的電流方向不變，仍從電刷 A流入，經(jīng)導(dǎo)體cd 、ab 后，從電刷B流出。這時導(dǎo)體cd 受力方向變?yōu)閺挠蚁蜃?，?dǎo)體ab 受力方向是從左向右，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向仍為逆時針方向。 直流電動機(jī)原理模型 因此，電樞一經(jīng)轉(zhuǎn)動，由于換向器配合電刷對電流的換向作用，直流電流交替地由導(dǎo)體 ab和cd 流入，使線圈邊只要處于N 極下，其中通過電流的方向總是由電刷A 流入的方向，而在S 極下時，總是從電刷 B流出的

5、方向。這就保證了每個極下線圈邊中的電流始終是一個方向，從而形成一種方向不變的轉(zhuǎn)矩，使電動機(jī)能連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)電能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)變。這就是直流電動機(jī)的工作原理。直流電機(jī)的工作原理僅僅揭示了如何利用直流電機(jī)的工作原理僅僅揭示了如何利用基本電磁規(guī)律以實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的道理，基本電磁規(guī)律以實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的道理，但是要將其付諸應(yīng)用，直流電機(jī)必須具有但是要將其付諸應(yīng)用，直流電機(jī)必須具有能滿足電磁和機(jī)械兩方面要求的合理的結(jié)能滿足電磁和機(jī)械兩方面要求的合理的結(jié)構(gòu)型式。所以下面對直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)做一構(gòu)型式。所以下面對直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)做一下介紹。下介紹。 小型直流電機(jī)的結(jié)構(gòu) 1、定子部分 直流電機(jī)定子部分主要由主磁極

6、、換向極、機(jī)座和電刷裝置等組成。 直流電機(jī)的主磁極 1主極鐵心；2勵磁繞組；3機(jī)座；4電樞二、轉(zhuǎn)子部分 直流電機(jī)轉(zhuǎn)子部分主要由電樞鐵心和電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等組成。 直流電機(jī)的電樞1轉(zhuǎn)軸；2軸承；3換向器；4電樞鐵心；5電樞繞組；6風(fēng)扇；7軸承 1 1、銘牌、銘牌銘牌釘在電機(jī)機(jī)座的外表面，其上標(biāo)明電銘牌釘在電機(jī)機(jī)座的外表面，其上標(biāo)明電機(jī)主要額定數(shù)據(jù)及電機(jī)產(chǎn)品數(shù)據(jù)，供使用機(jī)主要額定數(shù)據(jù)及電機(jī)產(chǎn)品數(shù)據(jù)，供使用者使用時參考。銘牌數(shù)據(jù)主要包括：電機(jī)者使用時參考。銘牌數(shù)據(jù)主要包括：電機(jī)型號、電機(jī)額定功率、額定電壓、額定電型號、電機(jī)額定功率、額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速、額定勵磁電流、勵磁方式流、

7、額定轉(zhuǎn)速、額定勵磁電流、勵磁方式等，此外還有電機(jī)的出廠數(shù)據(jù)，如出廠編等，此外還有電機(jī)的出廠數(shù)據(jù)，如出廠編號、出廠日期等。號、出廠日期等。電機(jī)的產(chǎn)品型號表示電機(jī)的結(jié)構(gòu)和使用特點(diǎn)，國電機(jī)的產(chǎn)品型號表示電機(jī)的結(jié)構(gòu)和使用特點(diǎn)，國產(chǎn)電機(jī)的型號一般采用大寫的漢語拼音字母和阿產(chǎn)電機(jī)的型號一般采用大寫的漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字表示，其格式為：第一部分用大寫的漢拉伯?dāng)?shù)字表示，其格式為：第一部分用大寫的漢語拼音表示產(chǎn)品代號，第二部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表語拼音表示產(chǎn)品代號，第二部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表示設(shè)計序號，第三部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表示機(jī)座代示設(shè)計序號，第三部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表示機(jī)座代號，第四部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表示電樞鐵芯長度代號

8、，第四部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表示電樞鐵芯長度代號。下面以號。下面以Z2-92Z2-92為例說明如下。為例說明如下。 Z Z系列：一般用途直流電動機(jī)（如系列：一般用途直流電動機(jī)（如Z2Z2，Z3Z3，Z4Z4等系列）。等系列）。ZJZJ系列：精密機(jī)床用直流電動機(jī)。系列：精密機(jī)床用直流電動機(jī)。ZTZT系列：廣調(diào)速直流電動機(jī)。系列：廣調(diào)速直流電動機(jī)。ZQZQ系列：直流牽引電動機(jī)。系列：直流牽引電動機(jī)。ZHZH系列：船用直流電動機(jī)。系列：船用直流電動機(jī)。ZAZA系列：防爆安全性直流電動機(jī)。系列：防爆安全性直流電動機(jī)。ZKJZKJ系列：挖掘機(jī)用直流電動機(jī)。系列：挖掘機(jī)用直流電動機(jī)。ZZJZZJ系列：冶金起重機(jī)

9、用直流電動機(jī)。系列：冶金起重機(jī)用直流電動機(jī)。直流電機(jī)在發(fā)電狀態(tài)下運(yùn)行，除需要原動機(jī)拖動直流電機(jī)在發(fā)電狀態(tài)下運(yùn)行，除需要原動機(jī)拖動外，還需要供給勵磁繞組勵磁電流。供給勵磁繞外，還需要供給勵磁繞組勵磁電流。供給勵磁繞組電流的方式稱為勵磁方式，直流電機(jī)的勵磁方組電流的方式稱為勵磁方式，直流電機(jī)的勵磁方式分為他勵和自勵兩大類。以下是以直流電動機(jī)式分為他勵和自勵兩大類。以下是以直流電動機(jī)為例說明直流電機(jī)的勵磁方式有：為例說明直流電機(jī)的勵磁方式有： 直流電機(jī)中除主極磁場外，當(dāng)電樞繞組中有電流直流電機(jī)中除主極磁場外，當(dāng)電樞繞組中有電流流過時，還將會產(chǎn)生電樞磁場。電樞磁場與主磁流過時，還將會產(chǎn)生電樞磁場。電樞

10、磁場與主磁場的合成形成了電機(jī)中的氣隙磁場，它是直接影場的合成形成了電機(jī)中的氣隙磁場，它是直接影響電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩大小的。要了解氣隙磁響電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩大小的。要了解氣隙磁場的情況，就要先分析清楚主磁場和電樞磁場的場的情況，就要先分析清楚主磁場和電樞磁場的特性特性. .定義：直流電機(jī)的空載是指電樞電流等于零或者定義：直流電機(jī)的空載是指電樞電流等于零或者很小，且可以不計其影響的一種運(yùn)行狀態(tài)，此時很小，且可以不計其影響的一種運(yùn)行狀態(tài)，此時電機(jī)無負(fù)載，即無功率輸出。所以直流電機(jī)空載電機(jī)無負(fù)載，即無功率輸出。所以直流電機(jī)空載時的氣隙磁場可以看作就是主磁場，即由勵磁磁時的氣隙磁場可以看作就是主磁場

11、，即由勵磁磁通勢單獨(dú)建立的磁場。通勢單獨(dú)建立的磁場。直流電機(jī)空載時的磁場分布示意圖1 極靴；2極身；3元子磁軛；4勵磁繞組；5氣隙；6電樞齒；7電樞磁軛1、直流電機(jī)的磁路2、空載時氣隙磁磁通密度的分布圖形 如果不計鐵磁材料中的磁壓降，則在氣隙中各處所消耗的磁通勢均為勵磁磁通勢。 在極靴下，氣隙小，氣隙中沿電樞表面上各點(diǎn)磁密較大；在極靴范圍外，氣隙增加很多，磁密顯著減小，至兩極間的幾何中性線處磁密為零。 直流電機(jī)空載磁場的磁密分布為一平頂波考慮到電機(jī)的運(yùn)行性能和經(jīng)濟(jì)性，直流電機(jī)額定考慮到電機(jī)的運(yùn)行性能和經(jīng)濟(jì)性，直流電機(jī)額定運(yùn)行的磁通額定值的大小取在磁化曲線開始彎曲運(yùn)行的磁通額定值的大小取在磁化曲

12、線開始彎曲的地方圖中的的地方圖中的A點(diǎn)（稱為膝部點(diǎn)（稱為膝部)fNI0fF0fIINfIA0N0n 電機(jī)的磁化曲線負(fù)載時的氣隙磁場將由勵磁磁通勢和電樞負(fù)載時的氣隙磁場將由勵磁磁通勢和電樞磁通勢共同作用所建立。定義磁通勢共同作用所建立。定義: :電樞磁場對電樞磁場對主磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。主磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。1 1、電樞磁場、電樞磁場 假設(shè)勵磁電流為零，只有電樞電流。由圖假設(shè)勵磁電流為零，只有電樞電流。由圖可見電樞磁動勢產(chǎn)生的氣隙磁場在空間的可見電樞磁動勢產(chǎn)生的氣隙磁場在空間的分布情況，電樞磁動勢為交軸磁動勢。分布情況，電樞磁動勢為交軸磁動勢。2、電樞磁通勢單獨(dú)產(chǎn)生的氣隙磁通密度波形為一

13、三角波（氣隙是均勻）圖1.20 四個元件所產(chǎn)生的電樞磁通勢 如果氣隙是均勻的，則在極靴范圍內(nèi)，磁密分布也是一條直線。但在兩極極靴之間的空間內(nèi)，因氣隙長度大為增加，磁阻急劇增加，雖然此處磁通勢較大，磁密卻反而減小，因此磁密分布曲線是馬鞍形 axFaxB電樞磁場對主磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。電樞磁場對主磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)與電刷位置有關(guān)。有關(guān)。（1 1）電刷在幾何中心線上時的電樞反應(yīng)特點(diǎn)（）電刷在幾何中心線上時的電樞反應(yīng)特點(diǎn)（電樞磁場與主磁場垂直，稱交軸電樞反應(yīng)）是使氣交軸電樞反應(yīng)）是使氣隙磁場發(fā)生畸變和對主磁場起去磁作用。隙磁場發(fā)生畸變和對主磁場起去磁作用。（2 2）電刷不在幾

14、何中心線上時的電樞反應(yīng)特點(diǎn)）電刷不在幾何中心線上時的電樞反應(yīng)特點(diǎn) （產(chǎn)生的電樞反應(yīng)除了有交軸電樞反應(yīng)外，還存在直軸電樞反應(yīng)故分為交軸電樞反應(yīng)和直軸電分為交軸電樞反應(yīng)和直軸電樞反應(yīng)）樞反應(yīng)）直軸電樞反應(yīng)磁場與主極軸線重合，若電樞反磁場與主磁場同向，則起增磁作用；若電樞反應(yīng)磁場與主磁場相反，則起去磁作用。 為了保證電機(jī)的正常換向，就必須使直軸電樞反應(yīng)不能起增磁作用，從而要求在電機(jī)運(yùn)行時，最好是將電刷由幾何中心線移到物理中心線上，即作電動機(jī)運(yùn)行時，可逆轉(zhuǎn)動方向移一個合適的角度，作發(fā)電機(jī)運(yùn)行時，則要順時針移動一個合適角度。 根據(jù)電磁定律可知，無論是直流發(fā)電機(jī)還是直流電動機(jī)，當(dāng)其運(yùn)行時，電樞繞組切割了磁

15、場，就要產(chǎn)生感應(yīng)電勢，由于電樞繞組中又有電流通過（帶負(fù)載），其與磁場的作用就會產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。1、直流電機(jī)的感應(yīng)電動勢直流電機(jī)的感應(yīng)電動勢直流電機(jī)無論作電動機(jī)運(yùn)行還是作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，電樞繞組直流電機(jī)無論作電動機(jī)運(yùn)行還是作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，電樞繞組內(nèi)都感應(yīng)產(chǎn)生電動勢內(nèi)都感應(yīng)產(chǎn)生電動勢, ,這個感應(yīng)電動勢是指一條支路的電這個感應(yīng)電動勢是指一條支路的電動勢。動勢。要計算支路電動勢，可先求出每個元件電動勢的平均值，要計算支路電動勢，可先求出每個元件電動勢的平均值，然后乘上每條支路串聯(lián)元件數(shù)，就可得出支路電動勢。然后乘上每條支路串聯(lián)元件數(shù)，就可得出支路電動勢。nCnapNeaNEea602 根據(jù)電磁力定律，當(dāng)電樞

16、繞組中有電樞電根據(jù)電磁力定律，當(dāng)電樞繞組中有電樞電流流過時，在磁場內(nèi)將受到電磁力的作用，該力流流過時，在磁場內(nèi)將受到電磁力的作用，該力與電機(jī)電樞鐵心半徑之積為電磁轉(zhuǎn)矩。與電機(jī)電樞鐵心半徑之積為電磁轉(zhuǎn)矩。2emaTapNT IC Ia 式中CT 為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，僅與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)。從Ce與 CT 的表達(dá)式可以看出CT =9.55Ce。 由 Tem=CTIa 可看出，制造好的直流電機(jī)其 電磁轉(zhuǎn)矩僅與電樞電流和氣隙磁通成正比。 額定功率額定功率PN:指在額定條件下電機(jī)所供給的功率。指在額定條件下電機(jī)所供給的功率。對直對直流發(fā)電機(jī)而言，是指發(fā)電機(jī)帶額定負(fù)載時，電刷端輸出流發(fā)電機(jī)而言，是指發(fā)電機(jī)帶額定負(fù)載時，

17、電刷端輸出的功率的功率 ，即：，即：NNNIUP 對直流電動機(jī)的額定功率為輸出機(jī)械功率，其值為輸入 電功率乘以效率。NNNIUP 直流電機(jī)特性，主要指直流電機(jī)工作時的電流、直流電機(jī)特性，主要指直流電機(jī)工作時的電流、轉(zhuǎn)矩、效率、轉(zhuǎn)速與負(fù)載的關(guān)系統(tǒng)特性。對直注轉(zhuǎn)矩、效率、轉(zhuǎn)速與負(fù)載的關(guān)系統(tǒng)特性。對直注電動機(jī)來說，有工作特性與機(jī)械特兩類。電動機(jī)來說，有工作特性與機(jī)械特兩類。本節(jié)從功率平衡出發(fā)，重點(diǎn)分析直流電機(jī)的電壓、本節(jié)從功率平衡出發(fā)，重點(diǎn)分析直流電機(jī)的電壓、功率、轉(zhuǎn)矩的平衡關(guān)系，運(yùn)行特性，機(jī)械特性。功率、轉(zhuǎn)矩的平衡關(guān)系，運(yùn)行特性，機(jī)械特性。圖2-16 電動機(jī)慣例電動機(jī)的基本方程如下：U=Ea+Ra

18、IaTem=T2+T0 圖2-15 直流電動機(jī)功率流程圖 1emCua2mecCuaFead2 PPPPPPPPPP 2121PPPPP nPnPPTemememem9550602nPT229550nPT009550 直流電機(jī)的工作特性是指在直流電機(jī)外加電壓額定時，勵磁不變： 電樞電阻不變時的電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n、電磁轉(zhuǎn)矩T、效率與輸出功率P2之間的關(guān)系 。02Pn0nT0TTn2Tm 直流電動機(jī)的機(jī)械特性是指在電動機(jī)的電樞電壓、直流電動機(jī)的機(jī)械特性是指在電動機(jī)的電樞電壓、勵磁電流、電樞回路電阻為恒值的條件下，即電動機(jī)勵磁電流、電樞回路電阻為恒值的條件下，即電動機(jī)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速處于穩(wěn)態(tài)

19、運(yùn)行時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n n與電磁轉(zhuǎn)矩與電磁轉(zhuǎn)矩T Temem之間之間的關(guān)系：的關(guān)系： n n= =f f（T Temem）。）。aeeICRCUnaTICTemTemCCRCUnTee2 為了滿足生產(chǎn)機(jī)械加工的要求,還需要人為地改變電動機(jī)的參數(shù),從而獲得新的機(jī)械特性,稱此為人為機(jī)械特性,從機(jī)械特性方程中可知,人為改變的參數(shù)有電樞電壓、電樞回路電阻、磁通，而可得到三種人為機(jī)械特性 電樞回路電阻電樞回路電阻降壓降壓弱磁弱磁2.5.1 直流電動機(jī)的起動直流電動機(jī)的起動2.5.2 直流電動機(jī)的調(diào)速直流電動機(jī)的調(diào)速2.5.3 直流電動機(jī)的反轉(zhuǎn)直流電動機(jī)的反轉(zhuǎn)2.5.4 直流電動機(jī)的反轉(zhuǎn)直流電動機(jī)的反轉(zhuǎn)起

20、動對電流和轉(zhuǎn)矩的要求 電樞起動電流應(yīng)限制到允許值之內(nèi) 具有足夠大的起動轉(zhuǎn)矩 起動設(shè)備簡單、可靠起動的方法 電樞串電阻起動 降壓起動1r2r3rK1K2K3aR1R2R3RMNUaI起動過程分析：起動過程分析：切除第一級電阻切除第一級電阻r1r1，電樞電，電樞電流增大，電磁轉(zhuǎn)矩增大，流增大，電磁轉(zhuǎn)矩增大，進(jìn)入第二級起動點(diǎn)進(jìn)入第二級起動點(diǎn)B B，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速沿沿BCBC繼續(xù)上升，重復(fù)上述繼續(xù)上升，重復(fù)上述過程，到過程，到C C點(diǎn)后完成第二組點(diǎn)后完成第二組起動。起動。 切除第二級電阻切除第二級電阻r2r2，進(jìn)入第，進(jìn)入第三級起動三級起動 點(diǎn)點(diǎn)D D，轉(zhuǎn)速上升，轉(zhuǎn)速上升到到E E點(diǎn)后點(diǎn)后, ,完成第三級

21、起動。完成第三級起動。切除第三級電阻切除第三級電阻r3 r3 ，進(jìn)入，進(jìn)入固有曲線固有曲線F F點(diǎn)，最后轉(zhuǎn)速沿點(diǎn)，最后轉(zhuǎn)速沿固有曲線上升到穩(wěn)定運(yùn)行固有曲線上升到穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)點(diǎn)G G。啟動時，以較低的啟動時，以較低的電源電壓啟動，啟電源電壓啟動，啟動電流便隨電壓的動電流便隨電壓的降低而正比減小。降低而正比減小。隨著電動機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著電動機(jī)的轉(zhuǎn)速上升，再逐漸提高上升，再逐漸提高電源電壓，使啟動電源電壓，使啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩保電流和啟動轉(zhuǎn)矩保持在一定的數(shù)值上，持在一定的數(shù)值上，從而保證電動機(jī)按從而保證電動機(jī)按需要的加速度升速。需要的加速度升速。aSRUI1aTSTSRUCICT1NaSIRUI5 . 2

22、5 . 11NaTSTSTRUCICT5 . 25 . 11所謂調(diào)速，是指用人為的方式，改變電動機(jī)的參數(shù)，使所謂調(diào)速，是指用人為的方式，改變電動機(jī)的參數(shù)，使其轉(zhuǎn)速改變，達(dá)到預(yù)定的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。其轉(zhuǎn)速改變，達(dá)到預(yù)定的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。直流電動機(jī)的直流電動機(jī)的3種調(diào)速方法：電樞回路串電阻調(diào)速、降低種調(diào)速方法：電樞回路串電阻調(diào)速、降低電源電壓調(diào)速和減弱磁通調(diào)速。下面就這電源電壓調(diào)速和減弱磁通調(diào)速。下面就這3重調(diào)速方法做重調(diào)速方法做一下介紹：一下介紹：串電樞電阻調(diào)速特點(diǎn)（1） 屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速性質(zhì)（2）由于串入電樞電阻，其轉(zhuǎn)速就降低，固在調(diào)速范圍內(nèi)不會超過額定轉(zhuǎn)速，一般稱在基速以下調(diào)速。（3）理想空載轉(zhuǎn)速不變，斜率

23、隨電阻的增在而增大，特性越軟，穩(wěn)定性越差。改變電樞電壓調(diào)速的特點(diǎn)：（1）屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速性質(zhì)（2）由于電樞端壓不允許超過其額定值，其轉(zhuǎn)速就降低，固在調(diào)速范圍內(nèi)不會超過額定轉(zhuǎn)速，一般稱在基速以下調(diào)速。（3）隨電壓的降低而減小，不變，增大，但機(jī)械特性的硬度不變。（4）若恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速前后的電流、轉(zhuǎn)矩不變，隨輸入電壓降低，輸入功率減小，轉(zhuǎn)速下降，輸出功率減小，其損耗基本不變，所以調(diào)壓調(diào)速的效率是較高的。弱磁調(diào)速的特點(diǎn)：（1）弱磁調(diào)速屬于恒功率調(diào)速性質(zhì)。（2）由于弱磁升速的原因，調(diào)磁范圍又只能在額定磁通以下調(diào)節(jié)，所以其轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速，或說在基速以上調(diào)速。（3） 若負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定，由于電動機(jī)輸入電壓不變

24、，弱磁后，電流增大，輸入功率增加，但轉(zhuǎn)速升高，則輸出功率也增大了，所以電機(jī)運(yùn)行效率較高。改變直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)向，通常采用改變電樞電流改變直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)向，通常采用改變電樞電流方向的方法，具體就是改變電樞兩端的電壓極性，方向的方法，具體就是改變電樞兩端的電壓極性，或者說把電樞繞組兩端換接，而很少采用改變勵或者說把電樞繞組兩端換接，而很少采用改變勵磁電流方向的方法。因?yàn)閯畲爬@組匝數(shù)較多，電磁電流方向的方法。因?yàn)閯畲爬@組匝數(shù)較多，電感較大，切換勵磁繞組時會產(chǎn)生較大的自感電壓感較大，切換勵磁繞組時會產(chǎn)生較大的自感電壓而危及勵磁繞組的絕緣。而危及勵磁繞組的絕緣。生產(chǎn)機(jī)械的制動，可以通機(jī)械和電氣兩種基本方式

25、來實(shí)現(xiàn)，通常這兩種方法配合使用。以下重點(diǎn)分析直流電動機(jī)的電氣制動方法、特性及使用特點(diǎn)。 電氣制動是指電機(jī)運(yùn)行時，當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)矩的方向相反時的工作狀態(tài)。 根據(jù)運(yùn)行電路和能量傳遞的不同特點(diǎn)，可分為能耗制動、反接制動和回饋制動三種方式。能耗制動的條件：將直流電動機(jī)的電樞繞組從直流電源斷開，即；將直流電動機(jī)的電樞繞組從直流電源斷開，即；保持額定勵不變；將制動電阻與電樞繞組串保持額定勵不變；將制動電阻與電樞繞組串聯(lián)成回路。聯(lián)成回路。能耗制動特點(diǎn)： 能量傳遞關(guān)系能量傳遞關(guān)系 系統(tǒng)將本身貯存的動能發(fā)電，系統(tǒng)將本身貯存的動能發(fā)電，轉(zhuǎn)換成電能，消耗在電樞回路的電阻上。轉(zhuǎn)換成電能，消耗在電樞回路的電阻上。2、反

26、接制動 直流電動機(jī)反接制分為兩種，一種是電源反接直流電動機(jī)反接制分為兩種，一種是電源反接制動，另一種是倒拉反接制動制動，另一種是倒拉反接制動 電源反接制動的條件電源反接制動的條件 將電樞電源的極性接反，同時電樞中將電樞電源的極性接反，同時電樞中串入制動電阻，磁場方向不變串入制動電阻，磁場方向不變 電源反接的基本特點(diǎn)電源反接的基本特點(diǎn) ： 將直流電動機(jī)的工作特性方程及將直流電動機(jī)的工作特性方程及機(jī)械特性方程中的電壓取反即可。在電源反接過程中，機(jī)械特性方程中的電壓取反即可。在電源反接過程中，電機(jī)將系統(tǒng)動能發(fā)電，電源同時也在向電機(jī)輸入電能，電機(jī)將系統(tǒng)動能發(fā)電，電源同時也在向電機(jī)輸入電能，這些能量大都

27、消耗在電樞回路電阻中。由于加有反向電這些能量大都消耗在電樞回路電阻中。由于加有反向電源電壓，在制動速度為零時，就標(biāo)志著制動階段結(jié)束，源電壓，在制動速度為零時，就標(biāo)志著制動階段結(jié)束，若不及時切除電源或進(jìn)行機(jī)械抱閘，電機(jī)將要進(jìn)入反向若不及時切除電源或進(jìn)行機(jī)械抱閘，電機(jī)將要進(jìn)入反向電動運(yùn)行。電動運(yùn)行。（2）倒接反接制動 倒拉反接制動的條件：電動機(jī)帶有的負(fù)載為位能性的，倒拉反接制動的條件：電動機(jī)帶有的負(fù)載為位能性的，電樞回路串有較大的附加電阻。倒拉反接制動大都應(yīng)用電樞回路串有較大的附加電阻。倒拉反接制動大都應(yīng)用在吊車等提升拖動系統(tǒng)中。在吊車等提升拖動系統(tǒng)中。由于電源電壓、電樞電勢、電樞電流的方向相同，

28、所以電源由于電源電壓、電樞電勢、電樞電流的方向相同，所以電源在向電機(jī)供電，電機(jī)也在利用機(jī)械能發(fā)電，能量大都消在向電機(jī)供電，電機(jī)也在利用機(jī)械能發(fā)電，能量大都消耗在電樞回路的電阻上。耗在電樞回路的電阻上。串入的反接電阻越大，則倒拉反接速度越大。其原因是由于串入的反接電阻越大，則倒拉反接速度越大。其原因是由于電阻消耗的能量增大了（負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載），而電源電阻消耗的能量增大了（負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載），而電源提供的能量不變（輸入的電壓、電流不變），電機(jī)發(fā)出提供的能量不變（輸入的電壓、電流不變），電機(jī)發(fā)出的電能就增大，所以倒拉轉(zhuǎn)速增大。的電能就增大，所以倒拉轉(zhuǎn)速增大。（3）回饋制動 回饋制動的條件：回饋制動

29、的條件：電機(jī)的轉(zhuǎn)速超過了理想空載速度。電機(jī)的轉(zhuǎn)速超過了理想空載速度。特點(diǎn)：特點(diǎn)：在回饋制動過程中，電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能并饋送回電網(wǎng)。在回饋制動過程中，電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能并饋送回電網(wǎng)。故稱回饋制故稱回饋制 。2.6.1 換換 向向 概概 述述定義：定義： 直流電機(jī)在工作時，繞組元件連續(xù)不斷地從一條直流電機(jī)在工作時，繞組元件連續(xù)不斷地從一條支路退出而進(jìn)入相鄰的支路，在元件從一條支路轉(zhuǎn)入另支路退出而進(jìn)入相鄰的支路，在元件從一條支路轉(zhuǎn)入另一條支路這個過程中，元件中的電流就要改變方向，這一條支路這個過程中，元件中的電流就要改變方向，這就是所謂直流電機(jī)的換向問題。就是所謂直流電機(jī)的換向問題。研究意義

30、：研究意義： 換向問題是換向器電機(jī)的一個專門問題，如果換換向問題是換向器電機(jī)的一個專門問題，如果換向不良，將會在電刷與換向片之間產(chǎn)生有害的火花。當(dāng)向不良，將會在電刷與換向片之間產(chǎn)生有害的火花。當(dāng)火花超過一定程度，就會燒壞電刷和換向器表面，使電火花超過一定程度，就會燒壞電刷和換向器表面，使電機(jī)不能正常工作。此外，電刷下的火花也是一個電磁波機(jī)不能正常工作。此外，電刷下的火花也是一個電磁波的來源，對附近無線電通訊有干擾。國家對電機(jī)換向時的來源，對附近無線電通訊有干擾。國家對電機(jī)換向時產(chǎn)生的火花等級及相應(yīng)的允許運(yùn)行狀態(tài)有一定的規(guī)定。產(chǎn)生的火花等級及相應(yīng)的允許運(yùn)行狀態(tài)有一定的規(guī)定。 一、直線換向一、直線

31、換向定義：是一種最基本的換向過程，換向元件里的換向電流隨定義：是一種最基本的換向過程，換向元件里的換向電流隨時間線性變化。時間線性變化。特點(diǎn)：電刷下不產(chǎn)生火花。特點(diǎn)：電刷下不產(chǎn)生火花。二、延遲換向二、延遲換向定義：電抗電動勢和電樞反應(yīng)電動勢的作用是阻止電流變化定義：電抗電動勢和電樞反應(yīng)電動勢的作用是阻止電流變化的，即阻礙換向的進(jìn)行。的，即阻礙換向的進(jìn)行。 特點(diǎn)：電刷與換向片之間出現(xiàn)火花特點(diǎn)：電刷與換向片之間出現(xiàn)火花。改善換向的目的：消除或削弱電刷下的火花。改善換向的目的：消除或削弱電刷下的火花。 方法：從產(chǎn)生火花的電磁原因出發(fā)，要有效地改善換向，方法：從產(chǎn)生火花的電磁原因出發(fā)，要有效地改善換向， 就必須減小、甚至抵削換向元件中的電抗電動勢和就必須減小、甚至抵削換向元件中的電抗電動勢和 電樞反應(yīng)電動勢。電樞反應(yīng)電動勢。 1 1、選用合適的電刷、選用合適的電刷 增加電刷與換向片之間的接觸電阻。在選用時，要綜增加電