直流電機的工作原理及特性

關(guān)于直流電機的工作原理及特性第一頁，共七十頁，2022年，8月28日3.1直流電機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理一、直流電機的基本結(jié)構(gòu)直流電機包括靜止的和轉(zhuǎn)動的兩大部分，靜止部分稱為定子，轉(zhuǎn)動部分就是轉(zhuǎn)子，靜止和轉(zhuǎn)動部分之間要有一定大小的間隙(以后稱為氣隙)。定子的主要作用是產(chǎn)生磁場，由主磁極、換向極、機座和電刷裝置等組成。轉(zhuǎn)子(通常稱為電樞)的作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動勢，由電樞鐵心和電樞繞組、換向器、軸和風(fēng)扇等組成。第二頁，共七十頁，2022年，8月28日直流電機的剖面主磁極勵磁繞組機座換向極換向極繞組電樞繞組電樞鐵心第三頁，共七十頁，2022年，8月28日主磁極的作用是建立主磁場。絕大多數(shù)直流電機的主磁極不是用永久磁鐵而是由勵磁繞組通以直流電流來建立磁場。1.主磁極主磁極由主磁極鐵心和套裝在鐵心上的勵磁繞組構(gòu)成。主磁極鐵心靠近轉(zhuǎn)子一端的擴大的部分稱為極掌，它的作用是使氣隙磁阻減小，改善主磁極磁場分布，并使勵磁繞組容易固定。主磁極上裝有勵磁繞組，整個主磁極用螺桿固定在機座上。主磁極的個數(shù)一定是偶數(shù)，勵磁繞組的連接必須使得相鄰主磁極的極性按

N，S極交替出現(xiàn)。

第四頁，共七十頁，2022年，8月28日2.換向極換向極，又稱附加極或間極，是安裝在兩相鄰主磁極之間的一個小磁極，它的作用是改善直流電機的換向性能。換向極結(jié)構(gòu)和主磁極類似。換向極的個數(shù)一般與主磁極的極數(shù)相等，在功率很小的直流電機中，也有不裝換向極的。換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)。換向極繞組換向極鐵心第五頁，共七十頁，2022年，8月28日第六頁，共七十頁，2022年，8月28日3．機座機座通常由鑄鋼或厚鋼板焊成。它有兩個作用：一個是用來固定主磁極、換向極和端蓋；另一個作用是作為磁路的一部分。機座中有磁通經(jīng)過的部分稱為磁軛。第七頁，共七十頁，2022年，8月28日4.電樞鐵心電樞鐵心既是主磁通的組成部分，又是電樞繞組支撐部分；電樞繞組就嵌放在電樞鐵心的槽內(nèi)。為減少電樞鐵心內(nèi)的渦流損耗，鐵心一般用硅鋼片疊壓夾緊而成。第八頁，共七十頁，2022年，8月28日直流電機電樞第九頁，共七十頁，2022年，8月28日第十頁，共七十頁，2022年，8月28日5.換向器換向器是由若干彼此間用云母片絕緣的銅片(即換向片)組成，如圖所示。換向器的作用：對于直流電動機，它將外加的直流電動勢逆變成電樞繞組的交流電流，以產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。第十一頁，共七十頁，2022年，8月28日6．電刷裝置電刷裝置是把直流電壓、直流電流引入或引出的裝置。電刷由石墨制成，放在刷握內(nèi)，用彈簧壓緊在換向器上，刷握固定在刷桿上，刷桿裝在刷架上，彼此之間都絕緣。刷架裝在端蓋或軸承內(nèi)蓋上，調(diào)整位置以后，將它固定。第十二頁，共七十頁，2022年，8月28日現(xiàn)將國產(chǎn)直流電動機系列簡介如下:一.Z型系列

Z為直流電機的漢語拼音第一個字母。這種系列是通風(fēng)保護式的。適用于調(diào)速范圍不大的機械拖動，少灰塵，少腐蝕及溫度低的場所。二.Z2型系列

它是Z型系列的改進型,也上保護式。調(diào)速范圍可達3比1，即可超過額定轉(zhuǎn)速的一倍。三.ZO型系列這種電機是封閉式的，用于多灰塵但無腐蝕性氣體的場所。四.ZD型系列

主要用于需要廣泛調(diào)速，具有較大的過載能力的場所。如大型機床、卷揚機、起重設(shè)備。五.ZQD型系列

它是直流牽引電動機，用于牽引車輛。第十三頁，共七十頁，2022年，8月28日直流電動機的型號以Z2-31型電機為例：

Z2系列是一般用途的中小型直流電動機，共分11個機座號，每個機座號有二種鐵心長度，功率范圍為0.4～200kW；轉(zhuǎn)速范圍600～3000r/min。第十四頁，共七十頁，2022年，8月28日直流電機的額定值主要有：

1.額定功率PN：指電機在銘牌規(guī)定的額定狀態(tài)下運行時，電機的輸出功率，以W為量綱單位。若大于1KW或1MW時,則用KW或MW表示。2.額定電壓UN：指額定狀態(tài)下電樞出線端的電壓，以V為量綱單位。3.額定電流IN：指電機在額定電壓、額定功率時的電樞電流值，以A為量綱單位。第十五頁，共七十頁，2022年，8月28日4.額定轉(zhuǎn)速nN：指額定狀態(tài)下運行時轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，以r/min為量綱單位。5.額定勵磁電流If：指電機在額定狀態(tài)時的勵磁電流值。注意:對于直流發(fā)電機，PN是指輸出的電功率，它等于額定電壓和額定電流的乘積，即PN＝μUN×IN第十六頁，共七十頁，2022年，8月28日二、直流電機的基本工作原理為了討論直流電機的工作原理，可把復(fù)雜的直流電機結(jié)構(gòu)簡化為電機具有一對主磁極，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。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。第十七頁，共七十頁，2022年，8月28日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)生機械轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。5—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。對電動機而言，則是將外加的直流電流轉(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—電刷4—換向片第十八頁，共七十頁，2022年，8月28日發(fā)電機原理：將機械能轉(zhuǎn)換為電能。電樞由原動機驅(qū)動而在磁場中旋轉(zhuǎn)，在電樞線圈的兩根有效邊（切割磁力線的導(dǎo)體部分）中便感應(yīng)出電動勢e。顯然，每一有效邊中的電動勢是交變的，即在N極下是一個方向，當它轉(zhuǎn)到S極下時是另一個方向。但是，由于電刷A總是同與N極下的有效邊相聯(lián)的換向片接觸，而電刷B總是同與S極下的有效邊相聯(lián)的換向片接觸，因此，在電刷間就出現(xiàn)一個極性不變的電動勢或電壓，當電刷之間接有負載時，在電動勢的作用下就在電路中產(chǎn)生一定方向的電流。第十九頁，共七十頁，2022年，8月28日直流發(fā)電機和直流電動機的電磁轉(zhuǎn)矩的作用是不同的發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩是阻轉(zhuǎn)矩，它與電樞轉(zhuǎn)動的方向或原動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的方向相反。因此，在等速轉(zhuǎn)動時，原動機的轉(zhuǎn)矩T1必須與發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩T及空載損耗轉(zhuǎn)矩T0相平衡。電動機的電磁轉(zhuǎn)矩是驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，它使電樞轉(zhuǎn)動。因此，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩TM必須與機械負載轉(zhuǎn)矩TL及空載損耗轉(zhuǎn)矩T0相平衡。第二十頁，共七十頁，2022年，8月28日三、電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩1.電動勢E

根據(jù)電磁學(xué)原理，兩電刷間的感應(yīng)電動勢為:式中：E——感應(yīng)電動勢（V）；

Φ——一對磁極的磁通（Wb）；

n——電樞轉(zhuǎn)速（r/min）；

Ke——與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。直流發(fā)電機中，電動勢的方向總是與電流的方向相同，被稱為電源電動勢。直流電動機中，電動勢的方向總是與電流的方向相反，被稱為反電動勢。第二十一頁，共七十頁，2022年，8月28日2．電磁轉(zhuǎn)矩TM

電樞繞組中的電流和磁通相互作用，產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩，其大小可用如下公式表示：式中：T——電磁轉(zhuǎn)矩（N·m）；

Φ——對磁極的磁通（Wb）；

Ia——電樞電流（A）；

Kt——與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)，Kt=9.55Ke第二十二頁，共七十頁，2022年，8月28日3.2直流他勵電動機的機械特性

一、機械特性的一般形式

電動機的機械特性指的是轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。不同勵磁方式的電動機，其運行特性也不盡相同，下面主要介紹在調(diào)速系統(tǒng)中應(yīng)用的較廣泛的他勵電動機的機械特性。如圖所示為直流他勵電動機的原理電路圖。MEIaRaUfIfRfTnUI第二十三頁，共七十頁，2022年，8月28日式中:——外加電樞電壓（V）；——感應(yīng)電勢（V）；——電樞電流（A）；——電樞回路內(nèi)阻（Ω）電樞回路部分勵磁回路部分MEIaRaUfIfRfTnUI第二十四頁，共七十頁，2022年，8月28日∵∴即：

……轉(zhuǎn)速特性……機械特性由他勵電動機的特性可知：勵磁電流If的大小與電樞電流Ia的大小無關(guān)，它的大小只取決于Rf、Uf的大小，當Rf、Uf的大小一定時,If為定值，即磁通為定值?！鱪nn00nNTN△TT第二十五頁，共七十頁，2022年，8月28日1.理想空載轉(zhuǎn)速：

T=0時的轉(zhuǎn)速稱為理想空載轉(zhuǎn)速，用n0表示。根據(jù)機械特性可知：2.機械特性硬度為了衡量機械特性的平直程度，引進一個機械特性硬度的概念，其定義為：理想空載點△nnn00nNTN△TT第二十六頁，共七十頁，2022年，8月28日即轉(zhuǎn)矩變化與所引起的轉(zhuǎn)速變化的比值，稱為機械特性的硬度。根據(jù)值的不同，可將電動機機械特性分為三類。（1）絕對硬特性（2）硬特性>10（3）軟特性<10

△nnn00nNTN△TT第二十七頁，共七十頁，2022年，8月28日二、固有機械特性直流他勵電動機的固有機械特性指的是在額定條件（額定電壓UN和額定磁通N

)下和電樞電路內(nèi)不外接任何電阻時的

n=f(T)即:是一條直線。直流他勵電動機固有機械特性曲線可根據(jù)電動機的銘牌數(shù)據(jù)求出(0,n0)和(TN,nN)即可繪出固有的機械特性。通常直流電動機銘牌上給出額定功率PN

、額定電壓UN

、額定電流IN和額定轉(zhuǎn)速nN。第二十八頁，共七十頁，2022年，8月28日直流電動機的固有機械特性的計算分析：（1）已知PN、UN、IN、nN,機械特性是一條直線（2）只需知道直線上兩點(0,n0)、(TN,nN)（3）因此只需求出n0和TN（4）因n0＝UN/(KeΦN)，所以需求出KeΦN（5）TN＝9.55PN/nN具體計算步驟如下：第二十九頁，共七十頁，2022年，8月28日(1)估算電樞電阻Ra

依據(jù)：電動機在額定負載下的銅耗Ia2Ra約占總損耗

PN的50%～75%。式中：是額定運行條件下電動機的效率，且此時故得第三十頁，共七十頁，2022年，8月28日(2)求額定運行條件下的反電勢為：故(3)求理想空載轉(zhuǎn)速:得(4)求額定轉(zhuǎn)矩:得根據(jù)兩點，就可作出他勵直流電動機近似是機械特性曲線第三十一頁，共七十頁，2022年，8月28日三、人為機械特性人為機械特性是指人為地改變電動機電樞外加電壓U和勵磁磁通Φ的大小以及電樞回路串接附加電阻Rad所得到的機械特性。1.電樞回路中串接附加電阻時的人為特性電壓平衡方程式為：得到的人為機械特性方程式為：MEIaRaUIfUfФRad0Tn0nRad=0Rad1Rad2Rad1<Rad2第三十二頁，共七十頁，2022年，8月28日

特性變軟空載速度不變；隨著電阻的增加，轉(zhuǎn)速降落增加；MEIaRaUIfUfФRad0Tn0nRad=0Rad1Rad2Rad1<Rad1第三十三頁，共七十頁，2022年，8月28日2.改變電樞電壓U時的人為特性由于電動機電樞繞組絕緣耐壓強度的限制，電樞電壓只允許在其額定值以下調(diào)節(jié)，所以，不同值的人為特性曲線均在固有特性曲線之下?？蛰d速度隨著U的減小而減??；轉(zhuǎn)速降落不變；

特性硬度不變0Tn0nUNUN>

U1>

U2>

U3n01U1n02U2n03U3第三十四頁，共七十頁，2022年，8月28日3．改變磁通時的人為特性轉(zhuǎn)速降隨磁通的改變而變化。理想空載轉(zhuǎn)速隨磁通的改變而變化；

特性變軟n0Tn0ФN>Ф1>Ф2>Ф3n01n02n03Tst3ФNФ1Ф2Ф3Tst2Tst1Tst第三十五頁，共七十頁，2022年，8月28日由于勵磁線圈發(fā)熱和電動機磁飽和的限制，電動機的勵磁電流和它對應(yīng)的磁通只能在低于其額定值的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；當磁通過分削弱后：（2）當＝0時，從理論上說，空載時電動機速度趨近，通常稱為“飛車”；當電動機軸上的負載轉(zhuǎn)矩大于電磁轉(zhuǎn)矩時，電動機不能啟動，電樞電流為Ist，長時間的大電流會燒壞電樞繞組。因此，直流他勵電動機啟動前必須先加勵磁電流，在運轉(zhuǎn)過程中，決不允許勵磁電路斷開或勵磁電流為零，為此，直流他勵電動機在使用中，一般都設(shè)有“失磁”保護。（1）如果負載轉(zhuǎn)矩不變，將使電動機電流大大增加而嚴重過載；第三十六頁，共七十頁，2022年，8月28日3．3直流他勵電動機的啟動特性

一、啟動特性電動機的啟動就是施電于電動機，使電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來，達到要求轉(zhuǎn)速的這一過程。對直流電動機而言，在未啟動之前n=0,E=0,而Ra一般很小。當將電動機直接接入電網(wǎng)并施加額定電壓時，啟動電流為：這個電流很大，一般情況下能達到其額定電流的（10～20）倍。過大的啟動電流危害很大：

（1）對電動機本身的影響：

?使電動機在換向過程中產(chǎn)生危險的火花，燒壞整流子；

?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；第三十七頁，共七十頁，2022年，8月28日（2）對機械系統(tǒng)的影響：與啟動電流成正比例的啟動轉(zhuǎn)矩使運動系統(tǒng)的動態(tài)轉(zhuǎn)矩很大，過大的動態(tài)轉(zhuǎn)矩會在機械系統(tǒng)和傳動機構(gòu)中產(chǎn)生過大的動態(tài)轉(zhuǎn)矩沖擊，使機械傳動部件損壞；（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，影響其他負載的正常運行。因此，直流電動機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，規(guī)定電樞的瞬時電流不得大于額定電流的1.5～2倍。第三十八頁，共七十頁，2022年，8月28日二、啟動方法

限制直流電動機的啟動電流，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，最后達到額定電壓時，電動機達到所要求的轉(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，電動機達到所要求的轉(zhuǎn)速。第三十九頁，共七十頁，2022年，8月28日電樞回路串電阻啟動時電動機電樞電路和啟動特性如圖所示：直線1為電動機電樞回路串接啟動電阻時的機械特性，直線2為電動機的固有機械特性。啟動電阻的大小就是保證啟動電流為額定值的兩倍。第四十頁，共七十頁，2022年，8月28日電樞回路接入電網(wǎng)時，KM斷開，電動機工作在特性1上，在動態(tài)轉(zhuǎn)矩的作用下，電動機速度上升。當速度上升到a點時，KM閉合，電動機的機械特性變?yōu)?。由于在切換電阻的瞬間，機械慣性的作用使電動機的轉(zhuǎn)速不能突變，在此瞬間速度維持不變，即電動機的工作點從a點切換到b點，在動態(tài)轉(zhuǎn)矩的作用下，電動機的速度繼續(xù)上升直到穩(wěn)定點c。第四十一頁，共七十頁，2022年，8月28日從圖中不難看出：當電動機的工作點從a點切換到b點時，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：－尖峰（最大）轉(zhuǎn)矩；－換接（最?。┺D(zhuǎn)矩第四十二頁，共七十頁，2022年，8月28日(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；第四十三頁，共七十頁，2022年，8月28日(2)當速度上升使工作點到達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，電動機的機械特性變?yōu)榍€b。由于機械慣性的作用，電動機的轉(zhuǎn)速不能突變，工作點由2切換到3，速度又沿著曲線b繼續(xù)上升；第四十四頁，共七十頁，2022年，8月28日(3)當速度上升使工作點到達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，電動機的機械特性變?yōu)榍€c。由于機械慣性的作用，電動機的轉(zhuǎn)速不能突變，工作點由4切換到5，速度又沿著曲線c繼續(xù)上升；第四十五頁，共七十頁，2022年，8月28日(4)當速度上升使工作點到達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，電動機的機械特性變?yōu)楣逃刑匦郧€d，由于機械慣性的作用，電動機的轉(zhuǎn)速不能突變，工作點由6切換到7，速度又沿著曲線d繼續(xù)上升直到穩(wěn)定工作點8。第四十六頁，共七十頁，2022年，8月28日由上可見，啟動級數(shù)愈多，T1、T2愈與平均轉(zhuǎn)矩接近，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)的標準控制柜都是按快速啟動原則設(shè)計的，一般啟動電阻為（3～4）段。多級啟動時，T1、T2的數(shù)值需按照電動機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）不超過電動機的允許值，而每次切換電阻時的T2（或最小電流I2）也基本相同，一般選擇：第四十七頁，共七十頁，2022年，8月28日3．4直流他勵電動機的調(diào)速特性

一、速度調(diào)節(jié)和速度變化

調(diào)速（又稱速度調(diào)節(jié)）與速度變化是兩個完全不同的概念電動機的調(diào)速是在一定的負載條件下，人為地改變電動機的電路參數(shù)，以改變電動機的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，如圖所示。轉(zhuǎn)速的改變是人為改變（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)。第四十八頁，共七十頁，2022年，8月28日速度變化是指由于電動機的負載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化（增大與減?。┗蚱渌豢深A(yù)見因數(shù)引起電動機轉(zhuǎn)速的變化（下降或上升），如圖所示?？傊俣茸兓窃谀硹l機械特性上，由于負載改變而引起的；而速度調(diào)節(jié)則是在某一特定的負載下，靠人為改變機械特性而得到的。第四十九頁，共七十頁，2022年，8月28日二、調(diào)速方法下面僅就他勵直流電動機的調(diào)速方法作一般性的介紹。從直流他勵電動機機械特性方程式可知：改變串入電樞回路的電阻Rad；改變電樞供電電壓U或主磁通，都可以得到不同的人為機械特性，從而在負載不變時可以改變電動機的轉(zhuǎn)速，以達到速度調(diào)節(jié)的要求，故直流電動機調(diào)速的方法有以下三種。

第五十頁，共七十頁，2022年，8月28日1、改變電樞電路外串電阻直流電動機電樞回路串接電阻后，可以得到如圖所示的一簇機械特性。從特性可看出，在一定的負載轉(zhuǎn)矩TL下，串入不同的電阻可以得到不同的轉(zhuǎn)速。如在電阻分別為Ra、R1、R2、R3、的情況下，可以分別得到穩(wěn)定工作點A、C、D和E，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速為nA、nB、nC、nD。第五十一頁，共七十頁，2022年，8月28日改變電樞回路串接電阻的大小調(diào)速存在如下問題：?機械特性較軟，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；?實現(xiàn)無級調(diào)速困難；?在調(diào)速電阻上消耗大量電能等。正因為缺點不少，目前已很少采用，僅在有些起重機、卷揚機等低速運轉(zhuǎn)時間不長的傳動系統(tǒng)中采用。第五十二頁，共七十頁，2022年，8月28日2．改變電動機電樞供電電壓U如圖所示特性為改變電樞供電電壓U調(diào)速的特性：從特性可看出，在一定的負載轉(zhuǎn)矩TL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UN、U1、U2、U3的情況下，可以分別得到穩(wěn)定工作點a、b、c和d，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速為na、nb、nc、nd。即改變電樞電壓可以達到調(diào)速的目的。第五十三頁，共七十頁，2022年，8月28日改變電樞外加電壓調(diào)速有如下特點：1）當電源電壓連續(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)速以下調(diào)節(jié)；2）調(diào)速特性與固有特性互相平行，機械特性硬度不變，調(diào)速的穩(wěn)定度較高，調(diào)速范圍較大；3）調(diào)速時，因電樞電流與電壓U無關(guān)，且=

N，轉(zhuǎn)矩T=Kt

N

Ia不變，屬于有恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。調(diào)速過程中，電動機輸出轉(zhuǎn)矩不變的調(diào)速特性稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。具有恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速特性的調(diào)速方法適合于對恒轉(zhuǎn)矩型負載進行調(diào)速；4）可以靠調(diào)節(jié)電樞電壓來啟動電機，而不用其他啟動設(shè)備。第五十四頁，共七十頁，2022年，8月28日3．改變電動機主磁通

如圖所示曲線為改變電動機主磁通調(diào)速的特性：從特性可看出，在一定的負載功率PL下，不同的主磁通

N、

1、

2、，可以得到不同的轉(zhuǎn)速na、nb、nc。即改變主磁通可以達到調(diào)速的目的。第五十五頁，共七十頁，2022年，8月28日改變電動機主磁通特點：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)；2）調(diào)速特性較軟，且受電動機換向條件等的限制。普通他勵電動機的最高轉(zhuǎn)速不得超過額定轉(zhuǎn)速的1.2倍，所以，調(diào)速范圍不大，若使用特殊制造的“調(diào)速電動機”，調(diào)速范圍可以增加，但這種調(diào)速電動機的體積和所消耗的材料都比普通電動機大得多；3）調(diào)速時維持電樞電壓U和電樞電流Ia不變時，電動機的輸出功率P=UIa電動機的輸出功率不變。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，這種調(diào)速適合于對恒功率型負載進行調(diào)速。第五十六頁，共七十頁，2022年，8月28日3．5直流他勵電動機的制動特性

1．制動與啟動啟動：施電于電動機使電動機速度從靜止加速到某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的一種運動狀態(tài)；制動：從某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速開始減速到停止或是限制位能負載下降速度的一種運轉(zhuǎn)狀態(tài)。2.制動與自然停車1）自然停車：電動機脫離電網(wǎng)，靠很小的摩擦阻轉(zhuǎn)矩消耗機械能使轉(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)機械快速停車的要求；2）制動：外加阻力轉(zhuǎn)矩使電動機迅速停車。為了提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，需要加快停車過程，實現(xiàn)準確停車等，要求電動機運行在制動狀態(tài)，常簡稱為電動機的制動。第五十七頁，共七十頁，2022年，8月28日3.電動機的兩種工作狀態(tài)1)電動狀態(tài)：為拖動轉(zhuǎn)矩為阻轉(zhuǎn)矩電動機的作用是將電能轉(zhuǎn)換機械能。故稱這種狀態(tài)為電動狀態(tài)。

2）制動狀態(tài)：為阻轉(zhuǎn)矩為拖動轉(zhuǎn)矩電動機的作用是吸收或消耗重物的機械能。故稱電動機的這種工作狀態(tài)為制動狀態(tài)。MGUfTVnUMGUfTVnU第五十八頁，共七十頁，2022年，8月28日一、反饋制動

特點：1）在外部條件的作用下，實際轉(zhuǎn)速大于理想空載轉(zhuǎn)速；2）電動機輸出轉(zhuǎn)矩的作用方向與n的方向相反。1．電車走下坡路時的反饋制動設(shè)電車與地面的摩擦轉(zhuǎn)矩為Tr，阻轉(zhuǎn)矩；下坡時電車所產(chǎn)生的位能轉(zhuǎn)矩為Tp，拖動轉(zhuǎn)矩；且Tp>Tr，前進時速度n為正。電車由直流電動機拖動，機械特性如圖所示：第五十九頁，共七十頁，2022年，8月28日勻速走平路時（a點）：輸出轉(zhuǎn)矩TM用來克服負載轉(zhuǎn)矩Tr。在a—n0段：TM與n的方向相同，故為電動狀態(tài)。在n0—b段：TM與n的方向相反，且電機轉(zhuǎn)速大于理想空載轉(zhuǎn)速，故電動機工作在反饋制動狀態(tài)。第六十頁，共七十頁，2022年，8月28日2．電樞電壓突然下降時的反饋制動設(shè)當電動機的電樞外加電壓為U1和U2，且U1>U2時的機械特性如圖所示：若電動機工作在A點時將電樞電壓突然降低為U2，電動機的機械特性變?yōu)榍€2，由于機械慣性，工作點由A轉(zhuǎn)換到B