船舶電機(jī)與電力拖動(dòng)系統(tǒng)

船舶電機(jī)與電力拖動(dòng)系統(tǒng)第一頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)、勵(lì)磁方式與運(yùn)行特性實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的設(shè)備稱為電機(jī)。應(yīng)用旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的電機(jī)叫旋轉(zhuǎn)電機(jī)，把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)稱作發(fā)電機(jī)，根據(jù)電磁原理把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)稱為電動(dòng)機(jī)。船用電機(jī)在船舶的整個(gè)電器設(shè)備中占有很大的比例。一般幾千噸位以上的船舶，電機(jī)的總數(shù)量可超過百臺(tái)以上，若為電力推動(dòng)船舶，電機(jī)數(shù)量更多。根據(jù)電流種類電機(jī)分交流電機(jī)和直流電機(jī)。第二頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一直流發(fā)電機(jī)早期作為主電源在船舶上普遍應(yīng)用，與交流發(fā)電機(jī)比較，存在的主要缺點(diǎn)是：電壓不能變換以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高和維護(hù)工作量大等?，F(xiàn)在大多數(shù)船舶采用交流發(fā)電機(jī)替代直流發(fā)電機(jī)，但有些船舶仍用直流發(fā)電機(jī)作為變流機(jī)組向直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)提供直流電能。有些船舶主機(jī)軸帶發(fā)電機(jī)也是直流發(fā)電機(jī)，如遠(yuǎn)洋捕撈船的拖網(wǎng)機(jī)。所以直流電機(jī)仍然是船舶電氣設(shè)備的主要類型之一。第三頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一一、直流電機(jī)的工作原理(a)導(dǎo)體ab處于N極下(b)導(dǎo)體ab處于S極下直流電動(dòng)機(jī)原理圖第四頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一(a)導(dǎo)體ab處于N極下(b)導(dǎo)體ab處于S極下直流發(fā)電機(jī)的原理圖第五頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一

直流電機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。定子由主磁極、換向極、機(jī)座、端蓋和電刷裝置等組成，轉(zhuǎn)子由電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等組成。

二、直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)第六頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一直流電機(jī)結(jié)構(gòu)圖

第七頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一直流電機(jī)解體圖第八頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一直流電機(jī)橫剖面示意圖

第九頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一主磁極

第十頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一換向極

第十一頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一電刷裝置

第十二頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一電樞鐵心沖片(a)矩形槽；

(b)梨形槽

第十三頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一電樞繞組在槽中的絕緣情況

第十四頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一換向器

第十五頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一換向器的結(jié)構(gòu)第十六頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一電刷間的電勢(shì)第十七頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一直流電樞繞組元件(a)、(b)疊繞組元件；(c)、(d)波繞組元件

第十八頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一電樞繞組在槽內(nèi)的放置第十九頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一直流電機(jī)繞組示意圖第二十頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一B-10991011121234567834A+電樞繞組的連接電路圖電刷偏離幾何中性線示意圖第二十一頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一直流電機(jī)的額定值

（1）額定功率（）（2）額定電流（3）額定電壓（4）額定轉(zhuǎn)速（5）額定勵(lì)磁電壓（6）額定工作方式第二十二頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一直流電機(jī)的勵(lì)磁方式

直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式分他勵(lì)和自勵(lì)，自勵(lì)包括并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)。下圖為直流發(fā)電機(jī)4種勵(lì)磁方式的電路圖。（1）他勵(lì)發(fā)電機(jī)：勵(lì)磁繞組電路與電樞電路無關(guān)，勵(lì)磁電流取自其它的直流電源。其勵(lì)磁功率約為直流電機(jī)額定功率的1～3％。（2）并勵(lì)發(fā)電機(jī)：勵(lì)磁繞組電路與電樞電路并聯(lián)。并勵(lì)繞組導(dǎo)線細(xì)、匝數(shù)多、電阻大，勵(lì)磁電流小。并勵(lì)發(fā)電機(jī)的電流關(guān)系為。勵(lì)磁功率約為直流電機(jī)額定功率的2～10％。第二十三頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一（3）串勵(lì)發(fā)電機(jī)：勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，電樞電流即為勵(lì)磁電流。因此串勵(lì)繞組匝數(shù)少、導(dǎo)線粗、電阻極小。串勵(lì)發(fā)電機(jī)的電流關(guān)系為：。（4）復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)：主磁極上有兩個(gè)勵(lì)磁繞組，其中一個(gè)和電樞回路并連（稱并勵(lì)繞組），另一個(gè)和電樞回路串連（稱串勵(lì)繞組）。當(dāng)串勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁勢(shì)和并勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁勢(shì)方向相同時(shí)，稱為積復(fù)勵(lì)；當(dāng)串勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁勢(shì)和并勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁勢(shì)方向相反時(shí)，稱為差復(fù)勵(lì)。復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)還分長復(fù)勵(lì)和短復(fù)勵(lì)（長復(fù)勵(lì)：電樞繞組與串勵(lì)繞組串勵(lì)后再與并勵(lì)繞組并勵(lì)；短復(fù)勵(lì)：電樞繞組與并勵(lì)繞組并勵(lì)后再與串勵(lì)繞組串聯(lián)）。第二十四頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式第二十五頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一1、直流發(fā)電機(jī)的空載特性

當(dāng)保持發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n不變，負(fù)載電流I=0時(shí)（發(fā)電機(jī)主開關(guān)處于斷開狀態(tài)），發(fā)電機(jī)的電樞電勢(shì)（或空載電壓U0）與勵(lì)磁電流If之間的關(guān)系，即曲線稱為空載特性。空載特性曲線如圖所示。空載特性曲線與磁化曲線相似，這時(shí)直流發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電勢(shì)為，與勵(lì)磁電流之間為磁化曲線關(guān)系。

三、直流電機(jī)的運(yùn)行特性

第二十六頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一直流發(fā)電機(jī)空載特性第二十七頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一2、自勵(lì)發(fā)電機(jī)建壓條件（1）發(fā)電機(jī)必須有剩磁。若剩磁消失可用外電源充磁。（2）勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場要與剩磁磁場方向相同。這與并勵(lì)繞組和電樞電路的連接極性及電樞的轉(zhuǎn)動(dòng)方向有關(guān)。在固定轉(zhuǎn)動(dòng)方向下，主要決定于兩并聯(lián)電路的連接極性。（3）勵(lì)磁回路的總電阻必須小于臨界電阻。勵(lì)磁電阻過大或發(fā)生斷路時(shí)，不能自勵(lì)建立正常電壓。當(dāng)然轉(zhuǎn)速過低，空載特性曲線變低也使兩曲線的交點(diǎn)變低，而無法建立起正常的電壓。第二十八頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一如果一臺(tái)并勵(lì)發(fā)電機(jī)有剩磁但不能自勵(lì)，可以用下列兩種方法改正：（1）改變電樞繞組與勵(lì)磁繞組的相對(duì)聯(lián)接；（2）改變電樞的旋轉(zhuǎn)方向。注意第二十九頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一3、直流發(fā)電機(jī)的外特性

直流發(fā)電機(jī)的外特性是指在保持額定轉(zhuǎn)速和勵(lì)磁回路總電阻不變的條件下，改變負(fù)載大小時(shí)，發(fā)電機(jī)的端電壓隨負(fù)載電流而變化的關(guān)系。下圖a為他勵(lì)和并勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性曲線。曲線1為他勵(lì)發(fā)電機(jī)，曲線2為并勵(lì)發(fā)電機(jī)。下圖b是復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性曲線。當(dāng)供電線路較長時(shí)通常采用過復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)；而船舶主電源直流發(fā)電機(jī)多為平復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)。下圖給出三種勵(lì)磁方式的發(fā)電機(jī)的接線圖。第三十頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一

圖a他激、并激發(fā)電機(jī)的外特性曲線

圖b復(fù)激發(fā)電機(jī)的外特性曲線第三十一頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一第三十二頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一4、直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性按勵(lì)磁繞組和電樞繞組連接方式的不同，直流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)一樣，也可分為四種：他勵(lì)電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)。由于他勵(lì)和并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電路都是接到外電源上，勵(lì)磁電流不受電樞電流變化的影響。因此，他勵(lì)和并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的特性基本相同。下圖（a）、（b）、（c）分別為并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的接線圖。圖中表示串入電樞電路的起動(dòng)或調(diào)速用的電阻；表示調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的外串電阻。第三十三頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一第三十四頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一1）直流電動(dòng)機(jī)的基本方程直流電動(dòng)機(jī)的基本方程是指電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，電系統(tǒng)的電勢(shì)平衡方程；能量轉(zhuǎn)換過程中的功率平衡方程；機(jī)械系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩平衡方程。直流電動(dòng)機(jī)接上直流電源時(shí)，電樞繞組中流過電流，電網(wǎng)便向電動(dòng)機(jī)輸入電功率，電樞受到電磁轉(zhuǎn)矩的作用而旋轉(zhuǎn)起來，電動(dòng)機(jī)的軸上輸出機(jī)械功率。第三十五頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一當(dāng)電動(dòng)機(jī)在電磁轉(zhuǎn)矩T的作用下旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞繞組切割磁場產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)E，其方向與電樞電流方向相反，因此電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電勢(shì)稱為反電勢(shì)，它將抵制電流的流入。電網(wǎng)要向電樞流進(jìn)電路，必須克服反電勢(shì)的作用，即要求電源電壓,由于反電勢(shì)的作用，電動(dòng)機(jī)便從電網(wǎng)吸收電功率，通過電磁感應(yīng)的作用，將一部分電功率轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率。第三十六頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一電勢(shì)平衡方程參照上圖，不考慮和，根據(jù)基爾霍夫電壓定律，并勵(lì)電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電勢(shì)平衡方程為：

其中，而,由于勵(lì)磁電流要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于負(fù)載電流，所以并勵(lì)發(fā)電機(jī)電樞電流近似等于負(fù)載電流，即?；虻谌唔?，共八十頁，編輯于2023年，星期一功率平衡方程轉(zhuǎn)矩平衡方程

第三十八頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一2）直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系稱為直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，它表明了直流電動(dòng)機(jī)在一定的條件下，轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩兩個(gè)機(jī)械量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。直流電動(dòng)機(jī)的自然機(jī)械特性關(guān)系式：

第三十九頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性積復(fù)勵(lì)第四十頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一

直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與勵(lì)磁方式有關(guān)：

(1)并(或他)勵(lì)電動(dòng)機(jī)：由于每極磁通、理想空載轉(zhuǎn)速和系數(shù)均為常數(shù)，故轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的增加而降低，如圖所示；但由于電樞電阻很小，轉(zhuǎn)速隨負(fù)載的變化不大，其轉(zhuǎn)速變化率僅為3％～8％，故為硬機(jī)械特性。適于要求恒轉(zhuǎn)速拖動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械。第四十一頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一

(2)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)：由于串勵(lì)磁通隨負(fù)載的增加而增知，從而使轉(zhuǎn)速隨負(fù)載的增加而迅速下降，如圖所示。該特性曲線的特點(diǎn)是：空載轉(zhuǎn)速非常高，機(jī)械特性比較軟。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小時(shí)，轉(zhuǎn)速將很高，甚至?xí)鲎罡呦薅鹊臄?shù)值，導(dǎo)致電機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的損壞。所以，串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)絕對(duì)不允許空載起動(dòng)及空載運(yùn)行。它的軟特性、起動(dòng)力矩比較大，適用于起動(dòng)困難的場合。第四十二頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一5、直流電機(jī)的電樞反應(yīng)和直流電機(jī)的換向1）直流電機(jī)的電樞反應(yīng)當(dāng)電機(jī)有負(fù)載后，便有電流流過電樞繞組，產(chǎn)生電樞磁場，此時(shí)電機(jī)的氣隙磁場由主磁場和電樞兩個(gè)磁場共同決定。電樞磁場對(duì)主磁極磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。第四十三頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一

(a)

(b)

(c)電刷位置與電樞反應(yīng)第四十四頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一2）直流電機(jī)的換向

直流電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，電樞繞組從定子主磁極的一個(gè)極面下方進(jìn)入另一個(gè)極面下方時(shí)，通過換向片與電刷連接，繞組中的電流將改變方向，這一過程稱為直流電機(jī)的換向。理想的換向條件是換向時(shí)繞組中的電流及電勢(shì)為零。而一般情況下，除了繞組本身原因換向繞組中感應(yīng)電抗電勢(shì)不為零外，電樞反應(yīng)引起的氣隙磁通的畸變，也使換向繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。電抗電勢(shì)和電樞反應(yīng)電勢(shì)都會(huì)阻礙電樞繞組的換向性能，導(dǎo)致電刷與換向片之間產(chǎn)生火花。第四十五頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一

為了改善換向性能，通常在定子主磁極之間放置換向極用于改善換向，換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)，由電樞電流所產(chǎn)生的換向極磁場與電樞繞組電流所產(chǎn)生的交軸電樞磁場方向相反。它不僅用來抵消或削弱電樞磁場，而且使處于換向的繞組切割換向極磁場以產(chǎn)生可抵消電流換向引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，達(dá)到減少換向火花的目的。一般在負(fù)載變化較大的中、大型電機(jī)中。在主磁極的極面下開槽嵌放補(bǔ)償繞組也是用于改善換向的一種方法，補(bǔ)償繞組與電樞繞組串聯(lián)，其作用原理與換向極相同。此外，正確選用不同材料的電刷以及適當(dāng)調(diào)整電刷位置等也可在一定程度上減小電刷下的火花。第四十六頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一起動(dòng)對(duì)電流和轉(zhuǎn)矩的要求電樞串電阻起動(dòng)減壓起動(dòng)1.電樞起動(dòng)電流應(yīng)限制到允許值之內(nèi).2.具有足夠量的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩.四、直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)第四十七頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)起動(dòng)過程分析串入全部的電樞電阻通電起動(dòng)，進(jìn)入第一組起動(dòng)當(dāng)?shù)竭_(dá)切換點(diǎn)A，第一級(jí)起動(dòng)完成。切除第一級(jí)電阻r1，電樞電流增大，電磁轉(zhuǎn)矩增大，進(jìn)入第二級(jí)起動(dòng)點(diǎn)B，轉(zhuǎn)速沿BC繼續(xù)上升，重復(fù)上述過程，到C點(diǎn)后完成第二組起動(dòng)。-切除第二級(jí)電阻r2，進(jìn)入第三級(jí)起動(dòng)-點(diǎn)D，轉(zhuǎn)速上升到E點(diǎn)后,完成第三級(jí)起動(dòng)。切除第三級(jí)電阻r3，進(jìn)入固有曲線F點(diǎn)，最后轉(zhuǎn)速沿固有曲線上升到穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)G。起動(dòng)對(duì)電流和轉(zhuǎn)矩的要求電樞串電阻起動(dòng)減壓起動(dòng)第四十八頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一直流電動(dòng)機(jī)減壓起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，可以通過降低電樞電壓的方式來限制起動(dòng)電流。第四十九頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速所謂調(diào)速，是指用人為的方式，改變電動(dòng)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。調(diào)速的技術(shù)指標(biāo)調(diào)速范圍調(diào)速的平滑性調(diào)速的穩(wěn)定性調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性調(diào)速電動(dòng)機(jī)允許輸出（1）調(diào)速范圍調(diào)速范圍是指電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載（電動(dòng)機(jī)的電樞電流保持在額定值不變），允許達(dá)到的最大轉(zhuǎn)速與最小轉(zhuǎn)速之比。即第五十頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速（2）調(diào)速的平滑性通常有電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)相鄰調(diào)速級(jí)的轉(zhuǎn)速之比來衡量調(diào)速的平滑性。K——稱平滑系數(shù)ni——上一調(diào)速級(jí)轉(zhuǎn)速

ni-1——相鄰下一級(jí)調(diào)速轉(zhuǎn)速所謂調(diào)速，是指用人為的方式，改變電動(dòng)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。調(diào)速的技術(shù)指標(biāo)調(diào)速范圍調(diào)速的平滑性調(diào)速的穩(wěn)定性調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性調(diào)速電動(dòng)機(jī)允許輸出第五十一頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速（3）調(diào)速的穩(wěn)定性調(diào)速的穩(wěn)定性是指負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨之變化的程度，工程上通常用靜差度來衡量。它是指電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于某一機(jī)械特性上時(shí)由空載增至滿載時(shí)的轉(zhuǎn)速降對(duì)理想空載轉(zhuǎn)速之比所謂調(diào)速，是指用人為的方式，改變電動(dòng)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。調(diào)速的技術(shù)指標(biāo)調(diào)速范圍調(diào)速的平滑性調(diào)速的穩(wěn)定性調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性調(diào)速電動(dòng)機(jī)允許輸出第五十二頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速（4）調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性主要由調(diào)速設(shè)備的投資，電機(jī)運(yùn)行時(shí)的能量損耗來決定所謂調(diào)速，是指用人為的方式，改變電動(dòng)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。調(diào)速的技術(shù)指標(biāo)調(diào)速范圍調(diào)速的平滑性調(diào)速的穩(wěn)定性調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性調(diào)速電動(dòng)機(jī)允許輸出第五十三頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速5）調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)的允許輸出它指電動(dòng)機(jī)得到允分利用情況下，在調(diào)速過程中所能輸出的功率和轉(zhuǎn)矩。所謂調(diào)速，是指用人為的方式，改變電動(dòng)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。調(diào)速的技術(shù)指標(biāo)調(diào)速范圍調(diào)速的平滑性調(diào)速的穩(wěn)定性調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性調(diào)速電動(dòng)機(jī)允許輸出第五十四頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法改變電樞電壓調(diào)速過程分析調(diào)速的特點(diǎn)降低給電樞供電的電源電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)由原先穩(wěn)定的特性曲線A點(diǎn)，切換到降壓后的特性曲線A`點(diǎn)，通過減速過程，到B點(diǎn)處，電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩達(dá)到新的平衡，于是就穩(wěn)定運(yùn)行于此。第五十五頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法改變電樞電壓調(diào)速過程分析調(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(huì)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，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。第五十六頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法弱磁調(diào)速過程分析調(diào)速特點(diǎn)按高效工作設(shè)計(jì)原則，直流電動(dòng)機(jī)在額定工作狀態(tài)時(shí)，其磁場是處于臨界飽和，所以要通過改變磁通來進(jìn)行調(diào)速，就只能在額定磁通以下進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以稱其為弱磁調(diào)速。第五十七頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法弱磁調(diào)速過程分析調(diào)速特點(diǎn)當(dāng)磁通減弱時(shí)瞬時(shí)，其電磁轉(zhuǎn)矩的大小不但取決于磁通，更與電樞電流密切相關(guān)，磁通減小，電樞反電勢(shì)減小，電樞電流增大，所以電磁轉(zhuǎn)矩反而增加，超過負(fù)載轉(zhuǎn)矩（切換到弱磁特性A`點(diǎn)），電機(jī)作加速運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速沿特性上升到B，電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等，進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行。第五十八頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一（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）

隨磁通減小，則、、增大，硬度減小。（4）

若負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定，由于電動(dòng)機(jī)輸入電壓不變，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。第五十九頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法電樞回路串電阻調(diào)速過程分析串電樞電阻調(diào)速特點(diǎn)保持直流電機(jī)的輸入電壓不變，保持額定勵(lì)不變，電樞回路串入附加電阻，其工作特性與機(jī)械特性為:第六十頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法設(shè)調(diào)速前電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行于固有特性A點(diǎn)，電磁轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，穩(wěn)定動(dòng)行于轉(zhuǎn)速nA。串入電樞電阻R瞬間，轉(zhuǎn)速不能突變，固電流、轉(zhuǎn)矩減小切換到人為特性曲線上A`，由于這時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)作減速運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速A`下降，隨著轉(zhuǎn)速降低，反電勢(shì)下降，電流回升，電磁轉(zhuǎn)矩回升，直到B點(diǎn)，電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等，電機(jī)穩(wěn)定到下降后的轉(zhuǎn)速nB。若串入的電阻更大，則曲線越軟，運(yùn)行轉(zhuǎn)速越低。電樞回路串電阻調(diào)速過程分析串電樞電阻調(diào)速特點(diǎn)第六十一頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法（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(huì)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，斜率隨電阻的增在而增大，特性越軟。若恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速前后的電流、轉(zhuǎn)矩不變，輸入功率不變，但串入的電阻越大，則電樞電阻損耗越大，轉(zhuǎn)速越低，轉(zhuǎn)出機(jī)械功率越小，所以電機(jī)工作效率越低，其效率與速度成正比。電樞回路串電阻調(diào)速過程分析串電樞電阻調(diào)速特點(diǎn)第六十二頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的制動(dòng)，可以通機(jī)械和電氣兩種基本方式來實(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(dòng)機(jī)的電氣制動(dòng)方法、特性及使用特點(diǎn)。電氣制動(dòng)是指電機(jī)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)矩的方向相反時(shí)的工作狀態(tài)。因?yàn)榇藭r(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩對(duì)運(yùn)動(dòng)的電機(jī)而言，起到了阻礙的作用，故稱為電氣制動(dòng)，或稱制動(dòng)工作狀態(tài)。由于在電氣制動(dòng)工作狀態(tài)下，電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成了電能，所以也被稱為發(fā)電狀態(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(dòng)、反接制動(dòng)和回饋制動(dòng)三種方式。第六十三頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一能耗制動(dòng)的條件能耗制動(dòng)過程能耗制動(dòng)特點(diǎn)將直流電動(dòng)機(jī)的電樞繞組從直流電源斷開，即；保持額定勵(lì)不變；將制動(dòng)電阻與電樞繞組串聯(lián)成回路，能耗制動(dòng)第六十四頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一在電機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)狀態(tài)，電機(jī)以穩(wěn)定的速度運(yùn)行。進(jìn)行能耗制動(dòng)切除電樞電源，輸入功率為零，但由于慣性的作用（電機(jī)貯存的動(dòng)能作用），轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，切割磁場，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由電樞電勢(shì)向閉合的電樞回路提供電流，電流方向與電樞電勢(shì)方向相同，所以稱其為發(fā)電狀態(tài)，而磁場方向不為，而電流的方向變了，所以電磁轉(zhuǎn)矩的方向變了，與轉(zhuǎn)速方向相反，故稱其為制動(dòng)工作狀態(tài)，能耗制動(dòng)的條件能耗制動(dòng)過程能耗制動(dòng)特點(diǎn)能耗制動(dòng)第六十五頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一（1）在能耗制動(dòng)時(shí)，機(jī)械特性方程為：能耗制動(dòng)的條件能耗制動(dòng)過程能耗制動(dòng)特點(diǎn)能耗制動(dòng)第六十六頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一（2）電樞電流反向，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也反向，成制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，所以此時(shí)的電樞電流稱制動(dòng)電流。其最大值在能耗制動(dòng)的起點(diǎn)。為了保證能耗制動(dòng)過程的安全，通常限制最大制動(dòng)電流不超過2~2.5IN，所以能耗制動(dòng)限流電阻的取值范圍能耗制動(dòng)的條件能耗制動(dòng)過程能耗制動(dòng)特點(diǎn)能耗制動(dòng)第六十七頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一

（1）能量傳遞關(guān)系系統(tǒng)將本身貯存的動(dòng)能發(fā)電，轉(zhuǎn)換成電能，，消耗在電樞回路的電阻上。能耗制動(dòng)的條件能耗制動(dòng)過程能耗制動(dòng)特點(diǎn)能耗制動(dòng)第六十八頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一反接制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)反接制分為兩種，一種是電源反接制動(dòng)，另一種是倒拉反接制動(dòng)電源反接制動(dòng)倒接反接制動(dòng)（1）電源反接制動(dòng)的條件將電樞電源的極性接反，同時(shí)電樞中串入制動(dòng)電阻，磁場方向不變第六十九頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一反接制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)反接制分為兩種，一種是電源反接制動(dòng)，另一種是倒拉反接制動(dòng)電源反接制動(dòng)倒接反接制動(dòng)（2）電源反接動(dòng)運(yùn)行分析：假若電機(jī)原先處于電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，現(xiàn)將電源接反，從圖1-46a中可知，其電樞電流反向，所以電磁力矩反向，與電機(jī)轉(zhuǎn)速方向相反，成為制動(dòng)力矩，所以稱此狀態(tài)為電源反接制動(dòng)。這時(shí)的電流從電樞電勢(shì)的正極流出，說明電機(jī)在輸出電能，而電流也從電源的正極出來回到負(fù)極，故電源也在向電機(jī)提供電能，這時(shí)的電流將很大，必需串入電樞電阻，將電流限制在允許范圍之內(nèi)。第七十頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一反接制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)反接制分為兩種，一種是電源反接制動(dòng)，另一種是倒拉反接制動(dòng)電源反接制動(dòng)倒接反接制動(dòng)（3）電源反接的基本特點(diǎn)將直流電動(dòng)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，電機(jī)將系統(tǒng)動(dòng)能發(fā)電，電源同時(shí)也在向電機(jī)輸入電能，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(dòng)速度為零時(shí)，就標(biāo)志著制動(dòng)階段結(jié)束，若不及時(shí)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(dòng)運(yùn)行。第七十一頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一反接制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)反接制分為兩種，一種是電源反接制動(dòng)，另一種是倒拉反接制動(dòng)電源反接制動(dòng)倒接反接制動(dòng)（1）倒拉反接制動(dòng)的條件電動(dòng)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(dòng)大都應(yīng)用在吊車等提升拖動(dòng)系統(tǒng)中第七十二頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一反接制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)反接制分為兩種，一種是電源反接制動(dòng)，另一種是倒拉反接制動(dòng)電源反接制動(dòng)倒接反接制動(dòng)

當(dāng)串入大的電樞電阻R后，特性變得很軟，電樞電流減小，電磁力矩小于負(fù)載力矩，作減速運(yùn)動(dòng)，隨著轉(zhuǎn)速下降，反電勢(shì)減小，電樞電流、轉(zhuǎn)矩要回升，當(dāng)轉(zhuǎn)速降到零時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩還是比負(fù)載轉(zhuǎn)矩小，此時(shí)的電機(jī)就會(huì)在負(fù)載力矩的作用下反轉(zhuǎn)于C點(diǎn)，轉(zhuǎn)速方向與電磁轉(zhuǎn)矩相反，電磁轉(zhuǎn)矩成了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。由于轉(zhuǎn)速反向，使得電樞電勢(shì)反向，故也稱發(fā)電工作狀態(tài)。第七十三頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一反接制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)反接制分為兩種，一種是電源反接制動(dòng)，另一種是倒拉反接制動(dòng)電源反接制動(dòng)倒接反接制動(dòng)（2）倒拉反接制動(dòng)特點(diǎn)由于電源電壓、電樞電勢(shì)、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)出的電能就增大，所以倒拉轉(zhuǎn)速增大。第七十四頁，共八十頁，編輯于2023年，星期一回饋制動(dòng)（再生發(fā)電制動(dòng)）回饋制動(dòng)是指在外力的作用下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速超過了理想空載速度，電樞電勢(shì)大于了電源電壓，從而使電樞電流反向，與電樞電勢(shì)的方向相同，而與電源極性相反，顯然電機(jī)此時(shí)輸出電能，電源則在吸收電能，電機(jī)處于發(fā)電工作狀態(tài)。電樞電流的反向使得電磁轉(zhuǎn)矩的方向改