第六篇 直流電機(jī)2

第二十三章直流發(fā)電機(jī)第六篇直流電機(jī)1.了解直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式2.掌握直流發(fā)電機(jī)的基本方程式（電壓、功率和轉(zhuǎn)矩）3.掌握直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性4.掌握并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件本章基本要求直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)的用途及分類直流發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的基本方程式他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件和特性復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的特性主要內(nèi)容直流發(fā)電機(jī)23.1直流發(fā)電機(jī)的用途及分類直流發(fā)電機(jī)一、用途：

1、直流電動(dòng)機(jī)的電源；

2、同步電機(jī)的勵(lì)磁機(jī)；

3、電鍍、電解等的低壓大電流直流電源；

4、飛機(jī)、火車、輪船等運(yùn)輸工具的電源。

二、分類：按勵(lì)磁方式分

1．勵(lì)磁方式：直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組的供電方式。

2．分類：

（1）他勵(lì)直流電機(jī)；（2）并勵(lì)直流電機(jī)；（3）串勵(lì)直流電機(jī)；（4）復(fù)勵(lì)直流電機(jī)。23.1直流發(fā)電機(jī)的用途及分類直流發(fā)電機(jī)二、分類：23.1直流發(fā)電機(jī)的用途及分類直流發(fā)電機(jī)二、分類：23.1直流發(fā)電機(jī)的用途及分類直流發(fā)電機(jī)二、分類：1、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流由其他電源單獨(dú)供給。特點(diǎn)：①勵(lì)磁電壓Uf與電樞電壓U無(wú)關(guān)。②勵(lì)磁電流If=Uf/RfRf=rf+rfj③電樞電流(Ia)=負(fù)載電流(I)

即Ia=I23.1直流發(fā)電機(jī)的用途及分類直流發(fā)電機(jī)二、分類：2、自勵(lì)直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁由本身發(fā)出的電能供給，據(jù)勵(lì)磁繞組與電樞繞組的連接方式進(jìn)行分類。⑴并勵(lì)直流發(fā)電機(jī):勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)特點(diǎn):①Uf=U②If=Uf/Rf③Ia=If+I23.1直流發(fā)電機(jī)的用途及分類直流發(fā)電機(jī)二、分類：2、自勵(lì)直流發(fā)電機(jī)⑵串勵(lì)直流發(fā)電機(jī):勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)特點(diǎn):Ia=I=If⑶復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī):既有并勵(lì)繞組又有串勵(lì)繞組差復(fù)勵(lì):磁場(chǎng)相減積復(fù)勵(lì):磁場(chǎng)相加23.1直流發(fā)電機(jī)的用途及分類直流發(fā)電機(jī)二、分類：2、自勵(lì)直流發(fā)電機(jī)⑶復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)23.2直流發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的基本方程式直流發(fā)電機(jī)一、電動(dòng)勢(shì)平衡方程式各物理量的正方向采用發(fā)電機(jī)慣例電樞電動(dòng)勢(shì)：

為電樞回路總電阻，為正負(fù)電刷與換向器表面的接觸壓降。直流發(fā)電機(jī):電動(dòng)勢(shì)平衡方程為：適用于其他勵(lì)磁方式的直流發(fā)電機(jī)23.2直流發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的基本方程式直流發(fā)電機(jī)二、功率平衡方程式1、空載：2、負(fù)載：他勵(lì)：23.2直流發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的基本方程式直流發(fā)電機(jī)二、功率平衡方程式2、負(fù)載：并勵(lì)：23.2直流發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的基本方程式直流發(fā)電機(jī)二、功率平衡方程式3、效率不變損耗=可變損耗時(shí)，效率最大（適用于所有電機(jī)）

三、轉(zhuǎn)矩平衡方程式23.2直流發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的基本方程式直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)的方程式23.3他勵(lì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)的四個(gè)基本物理量：U、I、If、n（n由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，保持不變）運(yùn)行特性：在U、I、If之間，保證其中一個(gè)量不變，另外兩個(gè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系。主要特性：（1）空載特性：n＝常數(shù)，I＝0，U0＝f（If）；（2）外特性：n＝常數(shù)，If＝常數(shù)（或rj＝常數(shù)），U＝f（I）；（3）調(diào)節(jié)特性：n＝常數(shù)，U＝常數(shù)，If＝f（I）。23.3他勵(lì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性直流發(fā)電機(jī)一、空載特性定義：n＝const＝nN，I＝0，U0＝f（If）。分析：n等于常數(shù)空載特性實(shí)質(zhì)即為磁化曲線確定磁路和運(yùn)行點(diǎn)的飽和程度

直流發(fā)電機(jī)的空載特性為非線性，上升與下降的過程不同。實(shí)際中通常取平均特性曲線作為空載特性曲線。23.3他勵(lì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性直流發(fā)電機(jī)一、空載特性空載特性可以通過實(shí)驗(yàn)得到。空載特性曲線上升分支空載特性曲線下降分支平均空載特性曲線結(jié)論：①空載曲線反映了磁化曲線的關(guān)系。②不同的轉(zhuǎn)速有不同的空載曲線，而磁化曲線反映了電機(jī)的磁路，只有一條。③電機(jī)通常運(yùn)行于膝點(diǎn)。④有剩磁電壓Ur=(2~4)%UN

⑤其他方式發(fā)電機(jī)由他勵(lì)方式測(cè)得23.3他勵(lì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性直流發(fā)電機(jī)二、外特性（電壓調(diào)整特性）定義：n＝const＝nN

，If＝const＝IfN

，U＝f（I）。IU外特性下降的原因:①U=Ea-IaRa,

Ia=I↑→IaRa↑→U↓

②Ea=CenΦ,

Ia↑→電樞反應(yīng)附加去磁作用↑→Φ↓→Ea↓→

U↓

電壓調(diào)整率:U0是空載時(shí)的端電壓，一般他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的電壓變化率約為5％～10%。23.3他勵(lì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性直流發(fā)電機(jī)三、調(diào)整特性（勵(lì)磁電流調(diào)整特性）定義：n＝const＝nN

，U

＝const＝UN

，If

＝f（I）。調(diào)整特性上翹的原因:在負(fù)載電流變化時(shí)，若保持端電壓不變，必須改變勵(lì)磁電流，補(bǔ)償電樞反應(yīng)及電樞回路電阻壓降對(duì)輸出端電壓的影響。負(fù)載電流增大，電樞反應(yīng)的去磁作用及電樞回路電阻壓降增加，為維持端電壓不變，勵(lì)磁電流增大。IIfINIfN23.4并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件和運(yùn)行特性直流發(fā)電機(jī)一、自勵(lì)過程和條件自勵(lì)過程：并勵(lì)發(fā)電機(jī)建立電壓的過程。自勵(lì)條件：滿足建壓的條件。過程分析：剩磁：勵(lì)磁磁場(chǎng)與剩磁方向一致。Φr

→Er→If→Φ

與Φr方向一致→Φ

↑→Ea↑→If↑→Φ↑↑

U和If同時(shí)滿足空載特性曲線U0＝f（If）和場(chǎng)阻線U＝RfIf

。臨界電阻：tgα＝U0/If=Rf電機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，場(chǎng)阻線發(fā)生移動(dòng)，穩(wěn)定工作點(diǎn)發(fā)生改變。不同的轉(zhuǎn)速，具有不同的臨界電阻23.4并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件和運(yùn)行特性直流發(fā)電機(jī)一、自勵(lì)過程和條件IfU23.4并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件和運(yùn)行特性直流發(fā)電機(jī)一、自勵(lì)過程和條件自勵(lì)條件：（1）電機(jī)必須有剩磁。可通過“充磁”獲得（2）勵(lì)磁繞組的接線與電樞旋轉(zhuǎn)方向必須正確配合，使勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與剩磁方向一致（3）勵(lì)磁回路的電阻應(yīng)小于與電機(jī)轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的臨界電阻。改變并勵(lì)發(fā)電機(jī)的極性，勵(lì)磁繞組連接及轉(zhuǎn)向要同時(shí)改變；若轉(zhuǎn)向不能變，改變剩磁方向，即反向充磁。若勵(lì)磁繞組本身的電阻已超過所對(duì)應(yīng)的臨界電阻值，電機(jī)不可能自勵(lì)，唯一的辦法是提高電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而提高其臨界電阻值。23.4并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件和運(yùn)行特性直流發(fā)電機(jī)二、并勵(lì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性1、空載特性和調(diào)整特性：用他勵(lì)接法測(cè)取。2．外特性：n＝const＝nN

，Rf＝const，U＝f（I）。IU1他勵(lì)12并勵(lì)223.4并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件和運(yùn)行特性直流發(fā)電機(jī)二、并勵(lì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性2．外特性：特點(diǎn)：①隨著負(fù)載電流I增加，并勵(lì)的電壓比他勵(lì)的下降的多。②有拐彎現(xiàn)象。③穩(wěn)定短路電流小。原因：

1）外特性下降的多的原因：除了他勵(lì)發(fā)電機(jī)存在的電樞反應(yīng)去磁作用和電樞回路上的電阻壓降使端電壓下降外，還有第三個(gè)原因，即由于上述兩個(gè)原因使端電壓下降，引起勵(lì)磁電流減小，引起主磁通、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和端電壓進(jìn)一步下降。23.4并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件和運(yùn)行特性直流發(fā)電機(jī)二、并勵(lì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性2．外特性：原因：

2）外特性拐彎的原因：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，使端電壓下降的幅度大于負(fù)載電阻減小的幅度，（負(fù)載電流下降）23.4并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件和運(yùn)行特性直流發(fā)電機(jī)二、并勵(lì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性2．外特性：原因：

3）穩(wěn)定短路電流小的原因：短路時(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)僅為剩磁電動(dòng)勢(shì)，并引起短路電流，而剩磁電動(dòng)勢(shì)不大，故穩(wěn)定短路電流也不大。23.5復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)特性直流發(fā)電機(jī)并勵(lì)發(fā)電機(jī)比他勵(lì)發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整率大，復(fù)勵(lì)可改善發(fā)電機(jī)的性能外特性：第二十四章直流電動(dòng)機(jī)第六篇直流電機(jī)1.了解直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式，掌握其特點(diǎn)2.掌握直流電動(dòng)機(jī)的基本方程式3.掌握直流電動(dòng)機(jī)的工作特性4.掌握直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性5.掌握直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和調(diào)速方法6.了解直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)本章基本要求直流電動(dòng)機(jī)直流電機(jī)的可逆原理直流電動(dòng)機(jī)的基本方程式直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和電動(dòng)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的條件直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)主要內(nèi)容直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起動(dòng)性能和調(diào)速性能，廣泛應(yīng)用于對(duì)起動(dòng)和調(diào)速性能要求高的場(chǎng)合直流電動(dòng)機(jī)按勵(lì)磁方式可分為：他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)四種24.1直流電機(jī)的可逆原理直流電機(jī)直流電動(dòng)機(jī)直流電機(jī)的可逆原理：一臺(tái)電機(jī)既可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，又可作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)——“發(fā)電作用”電磁轉(zhuǎn)矩——“電動(dòng)作用”發(fā)電機(jī)：主電動(dòng)勢(shì)反轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)：反電動(dòng)勢(shì)主轉(zhuǎn)矩原動(dòng)機(jī)Ea>U電負(fù)載電源Ea<U

機(jī)械負(fù)載發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)24.1直流電機(jī)的可逆原理發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)直流電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)運(yùn)行的特點(diǎn)：24.1直流電機(jī)的可逆原理電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)直流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的特點(diǎn)：24.2直流電動(dòng)機(jī)的基本方程式直流電動(dòng)機(jī)一、電壓平衡方程式24.2直流電動(dòng)機(jī)的基本方程式直流電動(dòng)機(jī)二、功率平衡方程式24.2直流電動(dòng)機(jī)的基本方程式直流電動(dòng)機(jī)三、轉(zhuǎn)矩平衡方程式穩(wěn)態(tài)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩方程動(dòng)態(tài)運(yùn)行轉(zhuǎn)矩方程24.2直流電動(dòng)機(jī)的基本方程式直流電動(dòng)機(jī)基本方程式24.3直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的基本要求：①起動(dòng)轉(zhuǎn)矩足夠大；②起動(dòng)電流限制在允許范圍內(nèi)；③起動(dòng)時(shí)間短，符合生產(chǎn)技術(shù)要求；④起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、安全、可靠。起動(dòng)過程：直流電動(dòng)機(jī)接電源后，轉(zhuǎn)速?gòu)牧氵_(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的過程大電流對(duì)電網(wǎng)的影響：①電網(wǎng)電壓下降，影響其他用電設(shè)備②電機(jī)繞組發(fā)熱，受大電磁力的沖擊

直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間：起動(dòng)的根本原則：①足夠大的電磁轉(zhuǎn)矩②限制起動(dòng)電流起動(dòng)時(shí)的磁場(chǎng)：磁通最大（勵(lì)磁回路調(diào)節(jié)電阻為零）常用起動(dòng)方法：

①全壓起動(dòng)；②電樞回路串變阻器起動(dòng)；③降壓起動(dòng)。24.3直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)一、全壓起動(dòng)直接加額定電壓起動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，無(wú)需另加設(shè)備缺點(diǎn)：沖擊電流大；電源電壓會(huì)突然降低，影響其他用電設(shè)備；產(chǎn)生很大的沖擊電磁力和轉(zhuǎn)矩應(yīng)用：適用于容量很小的電動(dòng)機(jī)。24.3直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)二、電樞回路串變阻器起動(dòng)在電樞回路串可變電阻，以限制起動(dòng)電流，待轉(zhuǎn)速上升后，逐步切除起動(dòng)電阻損耗增加，不經(jīng)濟(jì)24.3直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)三、降壓起動(dòng)開始時(shí)，降低端電壓，隨著轉(zhuǎn)速的升高，逐步提高電樞電壓，并使電樞電流限制在一定范圍內(nèi)。采用他勵(lì)優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)電流小，起動(dòng)過程平滑、能量損耗少。缺點(diǎn)：需要一套專用的直流發(fā)電機(jī)或整流電源，投資費(fèi)用大。實(shí)例：發(fā)電機(jī)－電動(dòng)機(jī)組；整流器－電動(dòng)機(jī)組24.4直流電動(dòng)機(jī)的工作特性直流電動(dòng)機(jī)定義：U＝UN，If＝IfN（并勵(lì)）時(shí)，轉(zhuǎn)速n、電磁轉(zhuǎn)矩TM、效率η與電樞電流Ia（或輸出功率P2）的關(guān)系。即n＝f(Ia),TM＝f(Ia),η＝f(Ia)或n＝f(P2),TM＝f(P2),η＝f(P2)的關(guān)系曲線并勵(lì)電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)接線圖工作特性因勵(lì)磁方式而異，可計(jì)算求得，但大多用實(shí)驗(yàn)方法確定。24.4直流電動(dòng)機(jī)的工作特性直流電動(dòng)機(jī)一、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性轉(zhuǎn)速調(diào)整率

1、轉(zhuǎn)速特性：U＝UN＝

常數(shù)，If＝IfN＝

常數(shù)時(shí)，n＝f(Ia)的關(guān)系曲線Ian24.4直流電動(dòng)機(jī)的工作特性直流電動(dòng)機(jī)一、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性2、轉(zhuǎn)矩特性：

U＝UN＝

常數(shù)，If＝IfN＝

常數(shù)時(shí)，TM＝f(Ia)的關(guān)系曲線IaTM考慮去磁，曲線有所下降。24.4直流電動(dòng)機(jī)的工作特性直流電動(dòng)機(jī)一、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性3、效率特性：

U＝UN＝

常數(shù)，If＝IfN＝

常數(shù)時(shí)，η＝f(Ia)的關(guān)系曲線Ia

可變損耗=不變損耗時(shí)，效率最高。直流電動(dòng)機(jī)一、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性24.4直流電動(dòng)機(jī)的工作特性直流電動(dòng)機(jī)二、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性1、轉(zhuǎn)速特性：

U＝UN＝

常數(shù)，n＝f(Ia),的關(guān)系曲線U＝UN＝常數(shù)時(shí)，轉(zhuǎn)速n、電磁轉(zhuǎn)矩TM、效率η與電樞電流Ia（或輸出功率P2）的關(guān)系曲線串勵(lì)電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)接線圖24.4直流電動(dòng)機(jī)的工作特性直流電動(dòng)機(jī)二、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性1、轉(zhuǎn)速特性：串勵(lì)電動(dòng)機(jī)絕對(duì)不允許空載運(yùn)行，以避免發(fā)生“飛速”現(xiàn)象。

2、轉(zhuǎn)距特性：TM＝f(Ia)直流發(fā)電機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)的區(qū)別直流電動(dòng)機(jī)能量關(guān)系:機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能電樞電勢(shì):電源電勢(shì)反電勢(shì)電磁轉(zhuǎn)矩:制動(dòng)驅(qū)動(dòng)電勢(shì)平衡方程:直流發(fā)電機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)的區(qū)別直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩平衡方程功率平衡方程特性：空載特性：外特性：調(diào)整特性：轉(zhuǎn)速特性：轉(zhuǎn)矩特性：效率特性：24.5直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和電動(dòng)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的條件直流電動(dòng)機(jī)一、直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性定義：U＝UN＝常數(shù)時(shí)，勵(lì)磁和電樞回路電阻保持不變時(shí)，轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩TM的關(guān)系n＝f(TM)Rj為串入電樞回路的調(diào)節(jié)電阻，用于改變機(jī)械特性的形狀。Rj=0時(shí)為自然機(jī)械特性，Rj≠0為人工機(jī)械特性。24.5直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和電動(dòng)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的條件直流電動(dòng)機(jī)一、直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性機(jī)械特性接近于一水平線，稱為硬特性。反之特性軟24.5直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和電動(dòng)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的條件直流電動(dòng)機(jī)一、直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性軟特性：因?yàn)檗D(zhuǎn)矩增大，電樞增大，磁通增大，內(nèi)阻壓降均增大，故轉(zhuǎn)速下降很快

24.5直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和電動(dòng)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的條件直流電動(dòng)機(jī)二、電動(dòng)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的條件典型負(fù)載的機(jī)械特性n＝f(TL)（1）恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：

TL=

const（2）風(fēng)機(jī)類負(fù)載：T

L∝n2（3）恒功率負(fù)載：P

L=

const24.5直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和電動(dòng)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的條件直流電動(dòng)機(jī)二、電動(dòng)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的條件下垂的機(jī)械特性24.5直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和電動(dòng)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的條件直流電動(dòng)機(jī)二、電動(dòng)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的條件上翹的機(jī)械特性穩(wěn)定條件24.6直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法：（1）改變勵(lì)磁電流（主磁通）調(diào)速；（2）改變串入電樞回路中的電阻調(diào)速（3）改變電樞端電壓調(diào)速24.6直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)一、改變勵(lì)磁電流調(diào)速優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)方便，能耗小，效率基本不變，經(jīng)濟(jì)性好，調(diào)速平滑，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速缺點(diǎn)：只能向上單方向調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速高時(shí)，換向性能差，機(jī)械特性的斜率變大，特性變軟；機(jī)械特性：理想空載轉(zhuǎn)速增大；斜率增大24.6直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)一、改變勵(lì)磁電流調(diào)速調(diào)速過程：24.6直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)一、改變勵(lì)磁電流調(diào)速調(diào)速過程：A′

BTMTLA調(diào)節(jié)磁場(chǎng)前工作點(diǎn)弱磁瞬間工作點(diǎn)A→A′弱磁穩(wěn)定后的工作點(diǎn)24.6直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)一、改變勵(lì)磁電流調(diào)速調(diào)速過程：減弱磁通調(diào)速前、后轉(zhuǎn)速變化曲線減弱磁通前、后的電樞電流變化曲線tt=t0n結(jié)論：磁場(chǎng)越弱，轉(zhuǎn)速越高。因此電機(jī)運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁回路不能開路。24.6直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)一、改變勵(lì)磁電流調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：轉(zhuǎn)速比（磁路不飽和，不計(jì)電樞反應(yīng)和IaRa變化）：24.6直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。缺點(diǎn)：只能向下單方向調(diào)節(jié)；低速時(shí)，機(jī)械特性很軟，調(diào)速范圍不大,穩(wěn)定性差；負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)整率變大；速度調(diào)節(jié)不平滑，屬有級(jí)調(diào)速；電阻消耗的能量大，調(diào)速時(shí)效率低，效率與轉(zhuǎn)速成正比。機(jī)械特性：理想空載轉(zhuǎn)速不變；斜率增大二、改變串入電樞回路的電阻調(diào)速24.6直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)適用于恒功率調(diào)速對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速前、后因增通不變而使TM和Ia不變，輸入功率不變，輸出功率卻隨轉(zhuǎn)速的下降而下降，減少的部分被串聯(lián)電阻消耗了。調(diào)速過程：二、改變串入電樞回路的電阻調(diào)速24.6直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速過程：二、改變串入電樞回路的電阻調(diào)速nTMTLRan0n1A0A′Bn2Ra+Rj1未串電阻時(shí)的工作點(diǎn)串電阻Rj1后,工作點(diǎn)由A→A′→B24.6直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速過程：二、改變串入電樞回路的電阻調(diào)速調(diào)速過程電流變化曲線調(diào)速前、后電流不變調(diào)速過程轉(zhuǎn)速變化曲線tt=t0n2n1Ia1ianian結(jié)論：帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí),串電阻越大,轉(zhuǎn)速越低。24.6直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：效率：二、改變串入電樞回路的電阻調(diào)速24.6直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)：電源電壓能夠平滑調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；調(diào)速前后的機(jī)械特性的斜率不變，硬度較高，負(fù)載變化時(shí)穩(wěn)定性好；無(wú)論輕載還是負(fù)載，調(diào)速范圍相同；電能損耗較小。缺點(diǎn)：只能向基速下單方向調(diào)節(jié)；需要一套電壓可連續(xù)可調(diào)的直流電源，較復(fù)雜。機(jī)械特性：理想空載轉(zhuǎn)速減小；斜率不變，是一組平行直線。三、改變電樞端電壓調(diào)速24.6直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)適用于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速前、后因增通不變而使TM和Ia不變。調(diào)速過程：三、改變電樞端電壓調(diào)速24.6直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速過程：三、改變電樞端電壓調(diào)速TMTLAA′B調(diào)速壓前工作點(diǎn)A降壓瞬間工作點(diǎn)穩(wěn)定后工作點(diǎn)

降壓調(diào)速過程與電樞串電阻調(diào)速過程相似，調(diào)速過程中轉(zhuǎn)速和電樞電流（或轉(zhuǎn)矩）隨時(shí)間變化的曲線也相似。24.6直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：效率：三、改變電樞端電壓調(diào)速24.7直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)分類：機(jī)械制動(dòng)和電磁制動(dòng)電磁制動(dòng)定義：使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與旋轉(zhuǎn)方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，阻礙電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)特點(diǎn)：產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大，易于控制，操作方便方法：能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)、回饋制動(dòng)24.7直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)一、能耗制動(dòng)保持勵(lì)磁電流的大小及方向不變，電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)脫離接至制動(dòng)電阻RL。實(shí)際上是一臺(tái)向制動(dòng)電阻供電的他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)。軸上的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能，全部消耗于電樞回路的電阻上，并勵(lì)電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)接線圖24.7直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)一、能耗制動(dòng)特點(diǎn)：1）操作簡(jiǎn)單，停車準(zhǔn)確2）能耗制動(dòng)產(chǎn)生的沖擊電流不會(huì)影響電網(wǎng)；3）低速時(shí)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，停轉(zhuǎn)慢；4）動(dòng)能大部分都消耗在制動(dòng)轉(zhuǎn)矩上。機(jī)械特性24.7直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)一、能耗制動(dòng)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)工作點(diǎn)制動(dòng)瞬間工作點(diǎn)制動(dòng)過程工作段電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)反抗性負(fù)載，電機(jī)停轉(zhuǎn)。若電動(dòng)機(jī)帶位能性負(fù)載,穩(wěn)定工作點(diǎn)制動(dòng)過程24.7直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)二、反接制動(dòng)電樞回路串入制動(dòng)電阻后，接上極性相反的電源電壓，電樞回路內(nèi)產(chǎn)生反向電流，進(jìn)而產(chǎn)生反向制動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩。從電源輸入的電功率和從軸上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變成的電功率一起消耗在電樞回路電阻上。1、正轉(zhuǎn)反接并勵(lì)電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)接線圖24.7直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)二、反接制動(dòng)1、正轉(zhuǎn)反接特點(diǎn)：1）可以很快使機(jī)組停機(jī)。2）需要加入足夠的電阻，限制電樞電流；3）轉(zhuǎn)速至零時(shí)，需切斷電源。機(jī)械特性24.7直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)制動(dòng)過程二、反接制動(dòng)1、正轉(zhuǎn)反接24.7直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)二、反接制動(dòng)電樞回路串入很大的電阻，機(jī)械特性和負(fù)載特性的交點(diǎn)位于第Ⅳ象限。從電源輸入的電功率和從軸上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變成的電功率一起消耗在電樞回路電阻上。2、正接反轉(zhuǎn)適用于位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。24.7直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)二、反接制動(dòng)機(jī)械特性2、正接反轉(zhuǎn)24.7直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)制動(dòng)過程二、反接制動(dòng)電樞回路串入較大電阻后特性曲線正向電動(dòng)狀態(tài)提升重物(A點(diǎn))負(fù)載作用下電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)(下放重物)電機(jī)以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速下放重物D點(diǎn)2、正接反轉(zhuǎn)24.7直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)三、回饋制動(dòng)（發(fā)電機(jī)制動(dòng)）回饋制動(dòng)過程中，有功功率回饋電源。從電能消耗看，回饋制動(dòng)是最經(jīng)濟(jì)的一種制動(dòng)方式。轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速是回饋制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)的重要特點(diǎn)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速，即n＞n0時(shí)，電樞電動(dòng)勢(shì)Ea大于電樞電壓U，電機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)，電磁轉(zhuǎn)矩起制動(dòng)作用，限制轉(zhuǎn)速上升，電動(dòng)機(jī)向電源回饋電能。24.7直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)形式三、回饋制動(dòng)（發(fā)電機(jī)制動(dòng)）穩(wěn)定運(yùn)行：1、電壓反接制動(dòng)帶位能性負(fù)載進(jìn)入第四象限；2、電車下坡時(shí)，運(yùn)行轉(zhuǎn)速超過理想空載轉(zhuǎn)速，進(jìn)入第二象限。當(dāng)電車下坡時(shí)，運(yùn)行轉(zhuǎn)速可能超過理想空載轉(zhuǎn)速,進(jìn)入第二象限§25直流電機(jī)的換向1、換向的概念

電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，被電刷短路的元件從短路開始到短路結(jié)束，從一條支路轉(zhuǎn)換到另一條支路，電流改變了方向。

換向元件中電流的這種變化過程，稱為換向過程；

從換向開始到換向結(jié)束所需時(shí)間，稱為換向周期。

換向不利會(huì)產(chǎn)生換向火花，損壞直流電機(jī)。2、換向過程元件1從電刷A右邊轉(zhuǎn)到左邊，電流方向改變。1′·······1········NSA1′·······1·SNA2、換向過程（假設(shè)電刷寬度等于換向片寬度）12vkia2ia換向開始t=012vkiai1i22ia正在換向t=(0～Tk)2iaia12vk2ia換向結(jié)束

t=Tk3、直線換向如果換向元件中電勢(shì)為零，則在被電刷短路的閉合回路中不會(huì)有環(huán)流。iTki+ia-iat0理想換向（直線換向）即換向元件中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。換向周期TK：即一元件被電刷短路開始到短路完畢所經(jīng)歷的時(shí)間。換向元件中的電流由電刷與相鄰兩換向片的接觸面積決定。變化曲線是一條直線，稱為直線換向。4、換向元件中的感應(yīng)電勢(shì)（1）電抗電勢(shì)er

換向元件中由于換向電流的變化所引起的自感電勢(shì)和互感電勢(shì)之和，稱為電抗電勢(shì)。Lr：換向元件的電抗系數(shù)，包括自感和互感er的平均值：設(shè)電刷寬度bs等于換向片寬度bk，換向片數(shù)為K，則：電抗電勢(shì)的特點(diǎn)：