chap直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)實(shí)用

會(huì)計(jì)學(xué)1chap直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)實(shí)用一、自勵(lì)發(fā)電機(jī)的電壓建起第1頁(yè)/共64頁(yè)1.1自勵(lì)發(fā)電機(jī)的電壓建立過(guò)程起動(dòng)開(kāi)始，U=0，勵(lì)磁電流If=0。由于鐵心存在剩磁，當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞繞組中有小的感應(yīng)電勢(shì)（b點(diǎn)），在勵(lì)磁繞組中產(chǎn)生微小的勵(lì)磁電流Ifb。若Ifb產(chǎn)生的磁勢(shì)與剩磁同方向，則使磁場(chǎng)增強(qiáng)，電樞端電壓隨之增加，并產(chǎn)生更大的激磁電流。在0a段，有即勵(lì)磁電流隨時(shí)間增加，對(duì)應(yīng)端電壓U也增加在a點(diǎn)達(dá)到穩(wěn)定值，空載電壓建立。Ifb第2頁(yè)/共64頁(yè)1.2自勵(lì)發(fā)電機(jī)的電壓建立條件空載特性曲線（磁化曲線）勵(lì)磁回路電壓方程——場(chǎng)阻線磁路的因素存在剩磁飽和現(xiàn)象鐵磁材料的飽和現(xiàn)象，使得磁化曲線與場(chǎng)阻線存在交點(diǎn)，即電機(jī)有確定的電壓。電路的因素勵(lì)磁繞組的接法與電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向正確配合使最初的微小勵(lì)磁電流增強(qiáng)原來(lái)的剩磁，使感應(yīng)電勢(shì)增加勵(lì)磁回路的影響勵(lì)磁回路的總電阻小于該轉(zhuǎn)速時(shí)的臨界電阻臨界電阻指一定轉(zhuǎn)速時(shí)，與磁化曲線的直線部分（氣隙線）重合的場(chǎng)阻線第3頁(yè)/共64頁(yè)1.3繞組接法與旋轉(zhuǎn)方向①改變電樞繞組與勵(lì)磁繞組的相對(duì)連接②改變電樞的旋轉(zhuǎn)方向

第4頁(yè)/共64頁(yè)1.4轉(zhuǎn)速與場(chǎng)阻線及穩(wěn)定電壓0a線，場(chǎng)阻r1，穩(wěn)定端電壓U10c線，場(chǎng)阻r3（較大），建立電壓U2很小，電壓無(wú)法建立0b線，場(chǎng)阻r2，常阻線與氣隙線重合，無(wú)明確的交點(diǎn)，電壓不能穩(wěn)定。且場(chǎng)阻的微小變化將引起端電壓的較大變化空載電壓與勵(lì)磁回路電阻的大小和電機(jī)轉(zhuǎn)速高低有關(guān)。提高電機(jī)轉(zhuǎn)速：磁化曲線發(fā)生變化，如圖中虛線，臨界場(chǎng)阻隨轉(zhuǎn)速增加而增大。假設(shè)電機(jī)場(chǎng)阻不變，如果原臨界場(chǎng)阻小于電機(jī)場(chǎng)阻不能自勵(lì)，此時(shí)轉(zhuǎn)速增加后臨界場(chǎng)阻大于電機(jī)場(chǎng)阻，則電壓可以建立。第5頁(yè)/共64頁(yè)二、直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性第6頁(yè)/共64頁(yè)2.1直流發(fā)電機(jī)的平衡方程式并勵(lì)發(fā)電機(jī)IaILΔU——每一電刷的接觸電壓降電刷接觸電阻隨電流的增大而減小，通常假定為常數(shù)，當(dāng)用石墨電刷或碳石墨電刷時(shí)，取為1V電壓平衡式第7頁(yè)/共64頁(yè)2.1直流發(fā)電機(jī)的平衡方程式并勵(lì)發(fā)電機(jī)IaIL功率平衡式電磁功率輸入功率空載損耗負(fù)載損耗ra:串接在電樞回路中各種繞組的總電阻，如電樞繞組、串勵(lì)繞組和換向極繞組等。附加損耗產(chǎn)生P的原因電樞存在齒槽，使氣隙磁通發(fā)生脈動(dòng)，在電樞鐵心、主極鐵心和極靴表面中產(chǎn)生脈動(dòng)損耗電樞反應(yīng)使磁場(chǎng)畸變產(chǎn)生的額外電樞損耗電樞拉緊螺栓在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)引起的鐵耗由換向電流產(chǎn)生的損耗第8頁(yè)/共64頁(yè)2.1直流發(fā)電機(jī)的平衡方程式并勵(lì)發(fā)電機(jī)IaIL轉(zhuǎn)矩平衡式輸入機(jī)械轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩第9頁(yè)/共64頁(yè)2.2他勵(lì)發(fā)電機(jī)的特性勵(lì)磁電流不隨負(fù)載電流變化勵(lì)磁可調(diào)，電壓調(diào)節(jié)范圍大，適用于要求電壓廣泛可調(diào)的應(yīng)用場(chǎng)合。工業(yè)上低壓（4-24V）及高壓（>600V）以上均為他勵(lì)。如何改變電機(jī)端電壓極性？取決于電樞電勢(shì)的方向，改變轉(zhuǎn)向，而磁通方向不變改變磁通方向，而轉(zhuǎn)向不變第10頁(yè)/共64頁(yè)2.2.1他勵(lì)時(shí)的空載特性空載特性通過(guò)磁路計(jì)算，或空載實(shí)驗(yàn)得到。即電機(jī)的磁化曲線負(fù)載特性假設(shè)電樞反應(yīng)的去磁作用與負(fù)載電流成線性正比。如電樞反應(yīng)起助磁作用，則特性三角形應(yīng)翻轉(zhuǎn)，負(fù)載曲線比空載曲線高IfU0U=E-IraEI’f1If1Ira第11頁(yè)/共64頁(yè)2.2.2他勵(lì)時(shí)的外特性端電壓下降的因素：①電樞回路中引起的電壓降②電樞反應(yīng)的去磁作用通常約為0．05—0．10第12頁(yè)/共64頁(yè)2.2.3他勵(lì)時(shí)的調(diào)節(jié)特性當(dāng)有負(fù)載電流時(shí)，為要維持端電壓不變，隨著負(fù)載電流的增大，勵(lì)磁電流相應(yīng)增大UIN第13頁(yè)/共64頁(yè)2.3并勵(lì)發(fā)電機(jī)的特性勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)、勵(lì)磁電流由發(fā)電機(jī)電樞繞組自己供給，隨電樞電壓變化作為短線路的電源，如同步電機(jī)的勵(lì)磁機(jī)、蓄電磁的充電電源等。如何改變電機(jī)端電壓極性？取決于電樞電勢(shì)的方向改變電刷間極性時(shí)應(yīng)注意電壓建立的問(wèn)題。即改變?cè)瓌?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)必須改變繞組的相對(duì)連接。《使感應(yīng)電勢(shì)與剩磁方向一致》第14頁(yè)/共64頁(yè)2.3.1并勵(lì)時(shí)的空載特性并勵(lì)發(fā)電機(jī)在空載時(shí)，電樞電流等于勵(lì)磁電流。由于勵(lì)磁電流很小，它流過(guò)電樞繞組所產(chǎn)生的電阻壓降和電樞反應(yīng)很小，故空載時(shí)的感應(yīng)電勢(shì)即可認(rèn)為是與空載端電壓相等。所以，并勵(lì)發(fā)電機(jī)的空載特性和它的磁化曲線相同

第15頁(yè)/共64頁(yè)2.3.2并勵(lì)時(shí)的外特性端電壓下降的因素①電樞回路的電壓降；②電樞反應(yīng)的去磁作用；③端電壓下降引起的勵(lì)磁電流減小。電壓變化率約為20%當(dāng)負(fù)載電阻不斷減小時(shí)，負(fù)載電流IL增加。但當(dāng)降至某一臨界數(shù)值Icr以后，若負(fù)載電阻繼續(xù)減小，則負(fù)載電流IL反將逐漸減小。當(dāng)電樞兩端直接短路，負(fù)載電流將降為微小的短路電流Ik。拐點(diǎn)拐點(diǎn)產(chǎn)生的原因：負(fù)載電阻減小后，一方面使負(fù)載電流增加，端電壓下降；另一方面，端電壓下降后，使勵(lì)磁電流減小，電勢(shì)下降，使負(fù)載電流下降。當(dāng)電壓較高時(shí)，磁路飽和，勵(lì)磁電流對(duì)電勢(shì)影響不大；（負(fù)載電流隨電阻下降而增大）當(dāng)電流達(dá)到臨界值時(shí)，磁路退出飽和，勵(lì)磁電流的微小變化引起感應(yīng)電勢(shì)的較大變化（負(fù)載電流下降）短路電流的解釋?zhuān)褐苯佣搪窌r(shí)，端電壓U=0，勵(lì)磁繞組電壓等于0。勵(lì)磁電流為零，感應(yīng)電勢(shì)僅為剩磁電勢(shì)，并引起短路電流。短路的影響主要在于突然短路的瞬間：由于勵(lì)磁繞組有很大的電阻，磁通不能立即變?yōu)榱?，imax可達(dá)8-12IN。第16頁(yè)/共64頁(yè)2.3.3并勵(lì)時(shí)的調(diào)節(jié)特性UIN第17頁(yè)/共64頁(yè)討論并勵(lì)發(fā)電機(jī)在下列情況下空載電壓如何變化？磁通減小10%

則Ea=E0也減小10%勵(lì)磁電流減小10%

發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行處于磁路飽和狀態(tài)，If減小10%，則減小小于10%勵(lì)磁回路電阻減小10% If減小10%，磁阻斜率線減小10%，空載電壓是磁化曲線與磁阻線的交點(diǎn)。由于工作在磁化曲線的飽和區(qū)，U0增加不到10%第18頁(yè)/共64頁(yè)2.4串勵(lì)發(fā)電機(jī)特性空載特性（另外勵(lì)磁）外特性場(chǎng)阻線（包括外電阻）串勵(lì)發(fā)電機(jī)的端電壓當(dāng)負(fù)載變化時(shí)很大。3電壓建立過(guò)程端電壓與負(fù)載電阻有關(guān)，若負(fù)載電阻減小，則端電壓升高；若負(fù)載電阻大于一臨界電阻，則電勢(shì)不能建立。第19頁(yè)/共64頁(yè)2.5復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)的特性復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性界于并勵(lì)發(fā)電機(jī)與串勵(lì)發(fā)電機(jī)外特性之間。復(fù)勵(lì)的程度決定于串聯(lián)勵(lì)磁與并聯(lián)勵(lì)磁的相對(duì)強(qiáng)度，并聯(lián)勵(lì)磁通常要比串聯(lián)勵(lì)磁強(qiáng)的多。有平復(fù)勵(lì)（恰好補(bǔ)償）、超復(fù)勵(lì)（過(guò)補(bǔ)償）、欠復(fù)勵(lì)之分。第20頁(yè)/共64頁(yè)思考題如果沒(méi)有磁飽和現(xiàn)象，直流發(fā)電機(jī)是否能自勵(lì)?試作圖說(shuō)明試描述串勵(lì)發(fā)電機(jī)電壓建起過(guò)程的物理概念。串勵(lì)發(fā)電機(jī)短路時(shí)有無(wú)危險(xiǎn)?試解釋下二公式的物理意義，并說(shuō)明它們各用于何種電機(jī)If0——有效激磁電流，If——并勵(lì)繞組激磁電流，Ia——串勵(lì)繞組激磁電流Faqd——交軸電樞反應(yīng)的去磁作用并勵(lì)，他勵(lì)積復(fù)勵(lì)第21頁(yè)/共64頁(yè)作業(yè)17-4第22頁(yè)/共64頁(yè)

三、直流電動(dòng)機(jī)第23頁(yè)/共64頁(yè)三、直流電動(dòng)機(jī)的作用原理電樞繞組和勵(lì)磁繞組分別施加直流電源。氣隙中主磁通與電樞電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，

電磁力矩為原動(dòng)力矩，在電磁力矩的作用下，驅(qū)動(dòng)軸上的機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)。電樞繞組感應(yīng)電勢(shì)為第24頁(yè)/共64頁(yè)3.1直流電動(dòng)機(jī)的平衡方程式IaIIa電壓平衡式電流平衡式（并勵(lì)時(shí)）第25頁(yè)/共64頁(yè)3.1直流電動(dòng)機(jī)的平衡方程式IaIIa功率平衡式（并勵(lì)時(shí)）并勵(lì)回路損耗電樞回路銅損電刷接觸電損耗機(jī)械損耗鐵損耗雜散損耗并勵(lì)電動(dòng)機(jī)第26頁(yè)/共64頁(yè)3.1直流電動(dòng)機(jī)的平衡方程式IaIIa轉(zhuǎn)矩平衡式第27頁(yè)/共64頁(yè)四、直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

和工作特性第28頁(yè)/共64頁(yè)4.1直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩特性（機(jī)械特性，T-n曲線）在不同的勵(lì)磁方式下，主磁通隨負(fù)載電流的變化不同，導(dǎo)致電機(jī)特性的差異。第29頁(yè)/共64頁(yè)4.2電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在恒負(fù)載轉(zhuǎn)矩條件下，下降的機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)能穩(wěn)定運(yùn)行，上升的機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)不能穩(wěn)定運(yùn)行。在交點(diǎn)處，轉(zhuǎn)速之上則T<Tz,轉(zhuǎn)速之下則T>Tz第30頁(yè)/共64頁(yè)4.3并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的特性如何改變并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向：R：分別調(diào)換勵(lì)磁繞組或電樞繞組接頭。不能簡(jiǎn)單地改變電源極性，因而電磁轉(zhuǎn)矩方向與主磁通和電樞電流方向的有關(guān)。1.轉(zhuǎn)矩特性勵(lì)磁電流不變。當(dāng)負(fù)載電流很小時(shí)，電樞反應(yīng)的去磁作用很小，近似認(rèn)為主磁通不變，則與電樞電流成線性關(guān)系。當(dāng)負(fù)載電流較大時(shí)，電樞反應(yīng)去磁作用使主磁通有所減小，曲線向下彎曲。2.轉(zhuǎn)速特性負(fù)載電流增加，電樞電阻壓降增大，如不計(jì)電樞反應(yīng)的去磁作用即主磁通不變，Ea減小一些，Ea=CeIa，則n隨Ea的下降而有所減小，形成向下的機(jī)械特性。如考慮電樞反應(yīng)的去磁作用將使每極磁通φ減少，并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化很小。電阻電壓降的影響影響較大，轉(zhuǎn)速特性是略為下傾的?！蔡匦缘?1頁(yè)/共64頁(yè)4.3并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的特性3.機(jī)械特性主磁通由于負(fù)載電流去磁作用的影響隨電流增加而略有減小。Ra=0時(shí)，稱(chēng)為自然機(jī)械特性——硬特性。增加電樞回路串聯(lián)電阻，則機(jī)械特性變軟。如改變勵(lì)磁電流，則If越小時(shí)，空載轉(zhuǎn)速越高，電機(jī)特性越軟。如改變電樞電流（但保持勵(lì)磁不變）則機(jī)械特性為平行的直線，n0不同，硬度不變。第32頁(yè)/共64頁(yè)并勵(lì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁失磁的分析If=0當(dāng)勵(lì)磁回路斷路時(shí)，氣隙中的磁通將驟然降至微小的剩磁，電樞回路中的感應(yīng)電勢(shì)也將隨著減小。由于慣性，電機(jī)速度不能突變，電樞電流將急劇增加，使電動(dòng)機(jī)嚴(yán)重過(guò)載。電磁轉(zhuǎn)矩的變化（1）當(dāng)電樞電流的增加程度不足以補(bǔ)償每極磁通的減小程度時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩減小，因而使電動(dòng)機(jī)減速；（2）當(dāng)電樞電流的增加程度超過(guò)每極磁通的減小程度時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩將增大，使電動(dòng)機(jī)加速，直至轉(zhuǎn)速上升到危險(xiǎn)的高值（達(dá)到電壓平衡）。第33頁(yè)/共64頁(yè)4.4串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的特性轉(zhuǎn)矩特性一般情況下：轉(zhuǎn)矩按大于電流一次方的比例增加，對(duì)起動(dòng)和過(guò)載能力有意義。當(dāng)負(fù)載電流（即勵(lì)磁電流）很小時(shí)，鐵心處于不飽和狀態(tài)，主磁通隨勵(lì)磁成正比增加，即當(dāng)負(fù)載電流較大時(shí)，鐵心飽和，主磁通隨勵(lì)磁變化較?。ń撇蛔儯┑?4頁(yè)/共64頁(yè)4.4串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的特性轉(zhuǎn)速特性負(fù)載較小時(shí)，勵(lì)磁小，磁路不飽和，主磁通與電流成正比負(fù)載較大，在磁路飽和后，主磁通近似不變，隨電流增加轉(zhuǎn)速略有下降“飛速”的解釋在滿(mǎn)載或較重負(fù)載時(shí)，電樞電流較大，If=Ia較大，氣隙磁通較大，電機(jī)只需不太高的轉(zhuǎn)速便能產(chǎn)生較高的反電勢(shì)與電網(wǎng)電壓平衡。在空載或很輕負(fù)載時(shí)，If=Ia很小，使主磁通很小，電機(jī)必須以很高的轉(zhuǎn)速才能產(chǎn)生反電勢(shì)保持電壓平衡。第35頁(yè)/共64頁(yè)4.4串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的特性T3.機(jī)械特性鐵心飽和后在工作范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速隨負(fù)載電流急劇變化——軟特性。不能在極輕載下運(yùn)行第36頁(yè)/共64頁(yè)適當(dāng)?shù)剡x擇并勵(lì)磁勢(shì)和串勵(lì)磁勢(shì)的相對(duì)強(qiáng)弱，可使復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)具有負(fù)載所需要的特性。以并勵(lì)為主的積復(fù)勵(lì)：當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增加時(shí)，電樞電流增大（電樞反應(yīng)去磁作用增強(qiáng)），串勵(lì)磁勢(shì)增加，使主磁通增大。①使電磁轉(zhuǎn)矩很快的增大以克服突然增大的負(fù)載轉(zhuǎn)矩；②使反電勢(shì)很快的增大以減小電樞電流的沖擊值。③當(dāng)電樞反應(yīng)去磁作用很強(qiáng)時(shí)，仍能使電機(jī)有下降的機(jī)械特性，保持其穩(wěn)定運(yùn)行。4.5復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的特性第37頁(yè)/共64頁(yè)五、直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)第38頁(yè)/共64頁(yè)5.1直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)起動(dòng)要求：足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩一定范圍的起動(dòng)電流起動(dòng)時(shí)間符合生產(chǎn)要求、起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠。tIannIaIst直接起動(dòng)t=0時(shí)，n=0，Ea=0，Ia=U/ra很大（10-50IN），副作用有：損壞電樞繞組、導(dǎo)致?lián)Q向器環(huán)火。隨著速度增加，反電勢(shì)增加，電樞電流反而下降。第39頁(yè)/共64頁(yè)5.2限制起動(dòng)電流的起動(dòng)方法變阻器起動(dòng)——起動(dòng)時(shí)，在電樞回路中串入變阻器，當(dāng)轉(zhuǎn)速逐漸上升時(shí)，可把起動(dòng)電阻逐級(jí)切除。直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，勵(lì)磁回路中串聯(lián)的電阻取較小的值：起動(dòng)中要求較大的轉(zhuǎn)矩，勵(lì)磁回路電阻小，勵(lì)磁電流大，較大，有利起動(dòng)。電機(jī)起動(dòng)后，感應(yīng)電勢(shì)建立，使起動(dòng)電流很快減小。第40頁(yè)/共64頁(yè)5.3降壓起動(dòng)方法一般只適用于大容量頻繁起動(dòng)的直流電動(dòng)機(jī)，須用專(zhuān)門(mén)的調(diào)壓電源。優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)電流小，起動(dòng)消耗能量少，升速比較平穩(wěn)。在起動(dòng)過(guò)程中，可逐步提升電源電壓，使按需要的加速度上升。在實(shí)用中，發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)組即采用降壓起動(dòng)法，其中，發(fā)電機(jī)及電動(dòng)機(jī)均采用他勵(lì)，以保證起動(dòng)時(shí)有足夠的勵(lì)磁電流?！罢髌?電動(dòng)機(jī)”組也采用此方法。第41頁(yè)/共64頁(yè)6.1直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速基本要求：調(diào)速幅度寬廣、調(diào)速連續(xù)平滑、損耗小、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高等。電樞回路中的串聯(lián)電阻①調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流以改變每極磁通Φ；②調(diào)節(jié)外施電源電壓U；③電樞回路中引入可調(diào)電阻量Ra。調(diào)速性能：速比：最高與最低速度之比；平滑性或跳級(jí)調(diào)速；經(jīng)濟(jì)性：損耗、效率調(diào)速設(shè)備簡(jiǎn)單、可靠、操作方便等。第42頁(yè)/共64頁(yè)6.2并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的弱磁調(diào)速調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流以改變主磁通當(dāng)磁路不飽和，且忽略電樞反應(yīng)的影響和Iara后，(1)最高轉(zhuǎn)速受機(jī)械強(qiáng)度及換向的限制；

(2)最低轉(zhuǎn)速受勵(lì)磁繞組本身固有電阻及磁路飽和的限制。第43頁(yè)/共64頁(yè)6.3調(diào)節(jié)電源電壓調(diào)速在很廣的范圍內(nèi)平滑調(diào)速，且電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性硬度保持不變。勵(lì)磁恒定時(shí)，如他勵(lì)可用于串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速。在電力牽引機(jī)車(chē)中，常把兩臺(tái)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)從并聯(lián)運(yùn)行改為串聯(lián)運(yùn)行，使每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的端電壓從全壓降為半壓。第44頁(yè)/共64頁(yè)6.4調(diào)節(jié)可變電阻調(diào)速效率低負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小時(shí)，電樞電流小，調(diào)節(jié)作用不大電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性變軟，使轉(zhuǎn)速變化率增大改變電阻Ra，即相當(dāng)于改變了電動(dòng)機(jī)的電樞繞組兩端電壓。一般從調(diào)速范圍、連續(xù)平滑性、調(diào)速中電能消耗、設(shè)備投資經(jīng)濟(jì)性等方面比較各種調(diào)速的優(yōu)缺點(diǎn)。適用范圍主要指適用于恒轉(zhuǎn)矩或恒功率、有級(jí)或無(wú)級(jí)調(diào)速、適用與大中型或小型電機(jī)等。第45頁(yè)/共64頁(yè)7直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)即在轉(zhuǎn)動(dòng)方向產(chǎn)生阻力矩能耗制動(dòng)nTMABCGH制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩由B點(diǎn)開(kāi)始沿直線BC下降至零制動(dòng)過(guò)程中，電樞電流為電磁轉(zhuǎn)矩 為制動(dòng)性質(zhì)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩特性為

結(jié)論：制動(dòng)時(shí)，機(jī)械特性為過(guò)原點(diǎn)的直線制動(dòng)過(guò)程：開(kāi)始時(shí)，由穩(wěn)定運(yùn)行的工作點(diǎn)A，突然跳到B；此后，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩將隨電機(jī)轉(zhuǎn)速的下降而沿BC下降，直至零，轉(zhuǎn)速為零。特點(diǎn)：制動(dòng)轉(zhuǎn)矩在低速時(shí)變化很小，可加上機(jī)械制動(dòng)閘，加快停轉(zhuǎn)。第46頁(yè)/共64頁(yè)7直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)即在轉(zhuǎn)動(dòng)方向產(chǎn)生阻力矩能耗制動(dòng)nTMABCGH制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩由B點(diǎn)開(kāi)始沿直線BC下降至零制動(dòng)過(guò)程中，電樞電流為電磁轉(zhuǎn)矩 為制動(dòng)性質(zhì)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩特性為

結(jié)論：制動(dòng)時(shí)，機(jī)械特性為過(guò)原點(diǎn)的直線制動(dòng)過(guò)程：開(kāi)始時(shí)，由穩(wěn)定運(yùn)行的工作點(diǎn)A，突然跳到B；此后，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩將隨電機(jī)轉(zhuǎn)速的下降而沿BC下降，直至零，轉(zhuǎn)速為零。特點(diǎn)：制動(dòng)轉(zhuǎn)矩在低速時(shí)變化很小，可加上機(jī)械制動(dòng)閘，加快停轉(zhuǎn)。制動(dòng)電阻RZ俞小，機(jī)械特性愈平，制動(dòng)愈快；如帶位能負(fù)載，當(dāng)電機(jī)停止后，將在反方向加速（第四象限，n<0,T>0）第47頁(yè)/共64頁(yè)7直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)即在轉(zhuǎn)動(dòng)方向產(chǎn)生阻力矩回饋制動(dòng)當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高于某一數(shù)值時(shí)，電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)E大于電機(jī)電源電壓，即E>U，電樞電流將反向，電機(jī)進(jìn)入發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)而起制動(dòng)作用，可限制轉(zhuǎn)速的持續(xù)上升。適用于由串勵(lì)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的升速場(chǎng)合，如電車(chē)下坡。為保證勵(lì)磁，需將串勵(lì)繞組改為他勵(lì)，且施加一定的勵(lì)磁電壓。此時(shí)，機(jī)械特性是原特性在第二象限的延伸。第48頁(yè)/共64頁(yè)7直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)勵(lì)磁回路不變，電樞回路反接反接制動(dòng)當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時(shí)，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不為零，應(yīng)及時(shí)將電源切除，否則將反轉(zhuǎn)。制動(dòng)機(jī)械特性第49頁(yè)/共64頁(yè)思考題在什么情況下并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性是下降持性?在什么情況為上升特長(zhǎng)。為什么我們寧要下降特性，而不要上升特性設(shè)有一并勵(lì)電機(jī)接在電網(wǎng)上，試比較當(dāng)該機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)和作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向。如把外施至并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電源極性倒轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向會(huì)不會(huì)改變?如何改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向?第50頁(yè)/共64頁(yè)IaIIaIIa發(fā)電機(jī)Ea>U，Ia與Ea同向電動(dòng)機(jī)Ea<U，Ia與Ea反向第51頁(yè)/共64頁(yè)思考題設(shè)正常運(yùn)行時(shí)，—直流并勵(lì)電功機(jī)的電阻壓降為外施電壓的5％、現(xiàn)將勵(lì)磁回路斷路，就下列兩中情況判斷電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化：（1）當(dāng)剩磁為每極磁通的10%時(shí)；（2）當(dāng)剩磁為每極磁通的1%時(shí)。第52頁(yè)/共64頁(yè)作業(yè)17-517-617-10第53頁(yè)/共64頁(yè)八、直流電機(jī)的換向第54頁(yè)/共64頁(yè)8.1換向的過(guò)程

用機(jī)械方法強(qiáng)制改變電路連接，使繞組元件在極短時(shí)間內(nèi)從—條支路移入另一條支路，從而使該繞組元件中的電流從一數(shù)值變換至另一數(shù)值。對(duì)于直流電機(jī)而言，換向前的電流和換向后的電流大小相等、方向相反——電流方向倒轉(zhuǎn)。圖b：元件1被短路，稱(chēng)換向元件，元件1、換向片1、電刷、換向片2構(gòu)成換向回路，其中電流稱(chēng)換向電流。換向過(guò)程的影響：在電刷與換向片間產(chǎn)生火花。有電磁、機(jī)械、電化學(xué)、電熱等方面的現(xiàn)象。第55頁(yè)/共64頁(yè)8.2換向電路分析1．閉合回路存在有多種感應(yīng)電勢(shì)；

2．回路中換向片和電刷的接觸電阻性質(zhì)較為復(fù)雜。電抗電勢(shì)當(dāng)換向元件中有電流I流過(guò)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生交鏈該元件的漏磁通，電流i變化時(shí)，漏磁通將隨之變化，在該元件電路中，產(chǎn)生一感應(yīng)電勢(shì)——電抗電勢(shì)er電抗電勢(shì)er方向傾向于維持原來(lái)的電流不變，即傾向于阻止換向電流i的變化——電抗電勢(shì)總是阻礙換向的。

由換向元件產(chǎn)生的通過(guò)氣隙的磁通，已和非換向元件產(chǎn)生的主磁通一起考慮在電樞反應(yīng)磁通中。電抗電勢(shì)只考慮換向電流的漏磁通。自感電勢(shì)互感電勢(shì)（有多個(gè)元件同時(shí)換向時(shí)）總電抗電勢(shì)λ為換向元件的等效比漏磁導(dǎo)線速度電樞線負(fù)荷第56頁(yè)/共64頁(yè)2.速度電勢(shì)在換向周期內(nèi)，換向元件的兩個(gè)圈邊，切割電機(jī)交軸處的磁通而感應(yīng)速度電勢(shì)。如果其方向與換向前的電流ia方向相同，則阻礙換向；如果其方向與換向后的電流ia方向相同，則幫助換向。

8.2換向電路分析第57頁(yè)/共64頁(yè)2.速度電勢(shì)切割電樞反應(yīng)磁通的速度電勢(shì)電樞反應(yīng)的磁軸在電刷處，當(dāng)換向元件的兩個(gè)圈邊切割電樞反應(yīng)磁通時(shí)，不論電機(jī)是作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行或電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，所感應(yīng)的電勢(shì)（和換向前的電流方向一致）總是阻礙換向的。

切割換向極磁通的速度電勢(shì)換向極磁勢(shì)克服了電樞反應(yīng)在交軸處的磁勢(shì)以后，還產(chǎn)生和電樞反應(yīng)磁場(chǎng)相反的交軸磁場(chǎng)Bk，以幫助換向在電刷位置，電樞反應(yīng)磁通方向向上（S極）換向極磁通方向與電樞反應(yīng)磁通（交軸電樞反應(yīng)）方向相反。8.2換向電路分析第58頁(yè)/共64頁(yè)8.3換向回路的電壓方程式古典換向理論假設(shè)：n

每一換向片與電刷接觸表面上的電流密度均勻，即假定電刷與換向片間是面接觸；n電刷與換向片的接觸電阻的大小與接觸面積成反比，而與電流密度無(wú)關(guān)。第59頁(yè)/共64頁(yè)8.3