第二章__船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)(1)

1、第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)第一節(jié)第一節(jié) 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)、勵磁方式與運(yùn)行特性直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)、勵磁方式與運(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)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)稱為電動機(jī)。電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)稱為電動機(jī)。 船用電機(jī)在船舶的整個電器設(shè)備中占有很大的比例。船用電機(jī)在船舶的整個電器設(shè)備中占有很大的比例。一般幾千噸

2、位以上的船舶，電機(jī)的總數(shù)量可超過百臺一般幾千噸位以上的船舶，電機(jī)的總數(shù)量可超過百臺以上，若為電力推動船舶，電機(jī)數(shù)量更多。根據(jù)電流以上，若為電力推動船舶，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)。種類電機(jī)分交流電機(jī)和直流電機(jī)。第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng) 直流發(fā)電機(jī)早期作為主電源在船舶上普遍應(yīng)用，與直流發(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)，但有大多數(shù)船舶采用交流發(fā)電機(jī)替

3、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)組向直流電力拖動系統(tǒng)提供直流電能。有些船舶主機(jī)軸帶發(fā)電機(jī)也動系統(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。電機(jī)仍然是船舶電氣設(shè)備的主要類型之一。第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)一、直流電機(jī)的工作原理一、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極下直流電動機(jī)原理圖直流電動機(jī)原理圖第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)(a) (a) 導(dǎo)體導(dǎo)體abab處于處于N N極下極下

4、(b) (b) 導(dǎo)體導(dǎo)體abab處于處于S S極下極下直流發(fā)電機(jī)的原理圖直流發(fā)電機(jī)的原理圖第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng) 直流電機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。定子由主直流電機(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。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)二、直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)直流電機(jī)結(jié)構(gòu)圖 第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)直流電機(jī)解體圖直流電機(jī)解體圖第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)直流電機(jī)橫剖面示意圖 第二

5、章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)主磁極 第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)換向極 第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)電刷裝置 第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng) 電樞鐵心沖片 (a) 矩形槽； (b) 梨形槽 第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)電樞繞組在槽中的絕緣情況 第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)換向器 第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)換向器的結(jié)構(gòu)換向器的結(jié)構(gòu)第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)電刷間的電勢電刷間的電勢eOt第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)直流電樞繞組元件(a)、 (b) 疊繞組元件； (c)、 (d) 波繞組元件 第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)電樞繞組在槽內(nèi)的放置第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)直流電機(jī)繞組

6、示意圖直流電機(jī)繞組示意圖第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)B-10991011121234567834A+電樞繞組的連接電路圖電樞繞組的連接電路圖電刷偏離幾何中性線示意圖電刷偏離幾何中性線示意圖SN第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng) 直流電機(jī)的額定值直流電機(jī)的額定值 （1 1）額定功率）額定功率 （ ） （2 2）額定電流）額定電流 （3 3）額定電壓）額定電壓 （4 4）額定轉(zhuǎn)速）額定轉(zhuǎn)速 （5 5）額定勵磁電壓）額定勵磁電壓 （6 6）額定工作方式）額定工作方式NPKW)(AIN)(VUNmin)/(rnN)(VUFN第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng) 直流電機(jī)的勵磁方式直流電機(jī)的勵磁方式 直流發(fā)電機(jī)

7、直流發(fā)電機(jī)的勵磁方式分他勵和自勵，自勵包的勵磁方式分他勵和自勵，自勵包括并勵、串勵和復(fù)勵。下圖為直流發(fā)電機(jī)括并勵、串勵和復(fù)勵。下圖為直流發(fā)電機(jī)4種勵磁種勵磁方式的電路圖。方式的電路圖。 （1）他勵發(fā)電機(jī)：勵磁繞組電路與電樞電路無）他勵發(fā)電機(jī)：勵磁繞組電路與電樞電路無關(guān)，勵磁電流取自其它的直流電源。其勵磁功率關(guān)，勵磁電流取自其它的直流電源。其勵磁功率約為直流電機(jī)額定功率的約為直流電機(jī)額定功率的 13 。 （2）并勵發(fā)電機(jī)：勵磁繞組電路與電樞電路并）并勵發(fā)電機(jī)：勵磁繞組電路與電樞電路并聯(lián)。聯(lián)。 并勵繞組導(dǎo)線細(xì)、匝數(shù)多、電阻大，勵磁電流小。并勵繞組導(dǎo)線細(xì)、匝數(shù)多、電阻大，勵磁電流小。并勵發(fā)電機(jī)的電流

8、關(guān)系為并勵發(fā)電機(jī)的電流關(guān)系為 。勵磁功率約為。勵磁功率約為直流電機(jī)額定功率的直流電機(jī)額定功率的 210 。faIII-第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng) （3）串勵發(fā)電機(jī)：勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，電樞電）串勵發(fā)電機(jī)：勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，電樞電流即為勵磁電流。因此串勵繞組匝數(shù)少、導(dǎo)線粗、電阻極流即為勵磁電流。因此串勵繞組匝數(shù)少、導(dǎo)線粗、電阻極小。串勵發(fā)電機(jī)的電流關(guān)系為：小。串勵發(fā)電機(jī)的電流關(guān)系為： 。 （4）復(fù)勵發(fā)電機(jī)：主磁極上有兩個勵磁繞組，其中一）復(fù)勵發(fā)電機(jī)：主磁極上有兩個勵磁繞組，其中一個和電樞回路并連（稱并勵繞組），另一個和電樞回路串個和電樞回路并連（稱并勵繞組），另一個和電樞回路串連（

9、稱串勵繞組）。當(dāng)串勵繞組產(chǎn)生的磁勢和并勵繞組產(chǎn)連（稱串勵繞組）。當(dāng)串勵繞組產(chǎn)生的磁勢和并勵繞組產(chǎn)生的磁勢方向相同時，稱為積復(fù)勵；當(dāng)串勵繞組產(chǎn)生的磁生的磁勢方向相同時，稱為積復(fù)勵；當(dāng)串勵繞組產(chǎn)生的磁勢和并勵繞組產(chǎn)生的磁勢方向相反時，稱為差復(fù)勵。復(fù)勵勢和并勵繞組產(chǎn)生的磁勢方向相反時，稱為差復(fù)勵。復(fù)勵發(fā)電機(jī)還分長復(fù)勵和短復(fù)勵（長復(fù)勵：電樞繞組與串勵繞發(fā)電機(jī)還分長復(fù)勵和短復(fù)勵（長復(fù)勵：電樞繞組與串勵繞組串勵后再與并勵繞組并勵；短復(fù)勵：電樞繞組與并勵繞組串勵后再與并勵繞組并勵；短復(fù)勵：電樞繞組與并勵繞組并勵后再與串勵繞組串聯(lián)）。組并勵后再與串勵繞組串聯(lián)）。faIII第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)發(fā)電機(jī)的

10、勵磁方式發(fā)電機(jī)的勵磁方式第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)1、直流發(fā)電機(jī)的空載特性、直流發(fā)電機(jī)的空載特性 當(dāng)保持發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速當(dāng)保持發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n不變，負(fù)載電流不變，負(fù)載電流I=0時（發(fā)電時（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（或空機(jī)主開關(guān)處于斷開狀態(tài)），發(fā)電機(jī)的電樞電勢（或空載電壓載電壓U0）與勵磁電流）與勵磁電流If之間的關(guān)系，即之間的關(guān)系，即 曲線曲線稱為空載特性?？蛰d特性曲線如圖所示。空載特性曲稱為空載特性。空載特性曲線如圖所示?？蛰d特性曲線與磁化曲線相似，這時直流發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電勢線與磁化曲線相似，這時直流發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電勢為為 ，與勵磁電流，與勵磁電流 之間為磁化曲線關(guān)系。之間為

11、磁化曲線關(guān)系。 nCEefI)(fIfE 三、直流電機(jī)的運(yùn)行特性三、直流電機(jī)的運(yùn)行特性 第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)直流發(fā)電機(jī)空載特性直流發(fā)電機(jī)空載特性UorEfIE第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)2、自勵發(fā)電機(jī)建壓條件、自勵發(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。）發(fā)電機(jī)必須有剩磁。若剩磁消失可用外電源充磁。 （2）勵磁電流產(chǎn)生的磁場要與剩磁磁場方向相同。這）勵磁電流產(chǎn)生的磁場要與剩磁磁場方向相同。這與并勵繞組和電樞電路的連接極性及電樞的轉(zhuǎn)動方與并勵繞組和電樞電路的連接極性及電樞的轉(zhuǎn)動方向向 有關(guān)。在固定轉(zhuǎn)動方向下，主要決定于兩并有關(guān)。在固定轉(zhuǎn)動方向下，主要決定于兩并

12、聯(lián)電路聯(lián)電路 的連接極性。的連接極性。（3）勵磁回路的總電阻必須小于臨界電阻。勵磁電阻）勵磁回路的總電阻必須小于臨界電阻。勵磁電阻過大或發(fā)生斷路時，不能自勵建立正常電壓。當(dāng)然過大或發(fā)生斷路時，不能自勵建立正常電壓。當(dāng)然轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速過低，空載特性曲線變低也使兩曲線的交速過低，空載特性曲線變低也使兩曲線的交點(diǎn)變點(diǎn)變 低，而無法建立起正常的電壓。低，而無法建立起正常的電壓。第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng) 如果一臺并勵發(fā)電機(jī)有剩磁但不能自勵，可以用下列如果一臺并勵發(fā)電機(jī)有剩磁但不能自勵，可以用下列兩種方法改正：兩種方法改正： （1）改變電樞繞組與勵磁繞組的相對聯(lián)接；）改變電樞繞組與勵磁繞組的相對聯(lián)接； （

13、2）改變電樞的旋轉(zhuǎn)方向。）改變電樞的旋轉(zhuǎn)方向。注意注意第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)3、直流發(fā)電機(jī)的外特性、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)速和勵磁回直流發(fā)電機(jī)的外特性是指在保持額定轉(zhuǎn)速和勵磁回路總電阻不變的條件下，改變負(fù)載大小時，發(fā)電機(jī)的路總電阻不變的條件下，改變負(fù)載大小時，發(fā)電機(jī)的端電壓隨負(fù)載電流而變化的關(guān)系。端電壓隨負(fù)載電流而變化的關(guān)系。 下圖下圖a為他勵和并勵發(fā)電機(jī)的外特性曲線。曲線為他勵和并勵發(fā)電機(jī)的外特性曲線。曲線1為為他勵發(fā)電機(jī)，曲線他勵發(fā)電機(jī)，曲線2為并勵發(fā)電機(jī)。為并勵發(fā)電機(jī)。 下圖下圖b是復(fù)勵發(fā)電機(jī)的外特性曲線。當(dāng)供電線路較是復(fù)勵發(fā)電機(jī)的外特性曲線。當(dāng)供

14、電線路較長時通常采用過復(fù)勵發(fā)電機(jī)；而船舶主電源直流發(fā)電機(jī)長時通常采用過復(fù)勵發(fā)電機(jī)；而船舶主電源直流發(fā)電機(jī)多為平復(fù)勵發(fā)電機(jī)。多為平復(fù)勵發(fā)電機(jī)。 下圖給出三種勵磁方式的發(fā)電機(jī)的接線圖。下圖給出三種勵磁方式的發(fā)電機(jī)的接線圖。第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng) 圖圖a a 他激、并激發(fā)電機(jī)的他激、并激發(fā)電機(jī)的 外特性曲線外特性曲線 圖圖b b 復(fù)激發(fā)電機(jī)的外復(fù)激發(fā)電機(jī)的外 特性曲線特性曲線第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)4、直流電動機(jī)的運(yùn)行特性、直流電動機(jī)的運(yùn)行特性 按勵磁繞組和電樞繞組連接方式的不同，直流電動按勵磁繞組和電樞繞組連接方式的不同，直流電動機(jī)和直流發(fā)電機(jī)一樣，也可

15、分為四種：他勵電動機(jī)、機(jī)和直流發(fā)電機(jī)一樣，也可分為四種：他勵電動機(jī)、并勵電動機(jī)、串勵電動機(jī)和復(fù)勵電動機(jī)。并勵電動機(jī)、串勵電動機(jī)和復(fù)勵電動機(jī)。 由于他勵和并勵電動機(jī)的勵磁電路都是接到外電源由于他勵和并勵電動機(jī)的勵磁電路都是接到外電源上，勵磁電流不受電樞電流變化的影響。因此，他勵上，勵磁電流不受電樞電流變化的影響。因此，他勵和并勵電動機(jī)的特性基本相同。下圖（和并勵電動機(jī)的特性基本相同。下圖（a）、（）、（b）、）、（c）分別為并勵、串勵和復(fù)勵電動機(jī)的接線圖。圖）分別為并勵、串勵和復(fù)勵電動機(jī)的接線圖。圖中中表示串入電樞電路的起動或調(diào)速用的電阻；表示調(diào)節(jié)表示串入電樞電路的起動或調(diào)速用的電阻；表示調(diào)節(jié)勵

16、磁電流的外串電阻。勵磁電流的外串電阻。第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)1）直流電動機(jī)的基本方程）直流電動機(jī)的基本方程 直流電動機(jī)的基本方程是指電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時，電系直流電動機(jī)的基本方程是指電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時，電系統(tǒng)的電勢平衡方程；能量轉(zhuǎn)換過程中的功率平衡方程；統(tǒng)的電勢平衡方程；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。機(jī)械系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩平衡方程。 直流電動機(jī)接上直流電源時，電樞繞組中流過電流，直流電動機(jī)接上直流電源時，電樞繞組中流過電流，電網(wǎng)便向電動機(jī)輸入電功率電網(wǎng)便向電動機(jī)輸入電功率 ，電樞受到電磁轉(zhuǎn)矩，電樞受到電磁轉(zhuǎn)矩 的作用而旋轉(zhuǎn)起來，電動機(jī)的軸上輸出機(jī)

17、械功率的作用而旋轉(zhuǎn)起來，電動機(jī)的軸上輸出機(jī)械功率 。1PT2P第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng) 當(dāng)電動機(jī)在電磁轉(zhuǎn)矩當(dāng)電動機(jī)在電磁轉(zhuǎn)矩T的作用下旋轉(zhuǎn)時，電樞繞組的作用下旋轉(zhuǎn)時，電樞繞組切割磁場產(chǎn)生感應(yīng)電勢切割磁場產(chǎn)生感應(yīng)電勢E，其方向與電樞電流方向，其方向與電樞電流方向相反，因此電動機(jī)的感應(yīng)電勢稱為反電勢，它將抵相反，因此電動機(jī)的感應(yīng)電勢稱為反電勢，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，必須克服反電勢的作用，即要求電源電壓反電勢的作用，即要求電源電壓 , 由于反電勢的由于反電勢的作用，電動機(jī)便從電網(wǎng)吸收電功率，通過電磁感應(yīng)作用，電動機(jī)便從電網(wǎng)吸收電功

18、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。的作用，將一部分電功率轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率。EU 第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng) 電勢平衡方程電勢平衡方程 參照上圖，不考慮參照上圖，不考慮 和和 ，根據(jù)基爾霍夫電壓定，根據(jù)基爾霍夫電壓定律，并勵電動機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行時的電勢平衡方程為：律，并勵電動機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行時的電勢平衡方程為： 其中其中 ，而，而 , 由于勵磁電流由于勵磁電流 要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于負(fù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于負(fù)載電流載電流 ，所以并勵發(fā)電機(jī)電樞電流近似等于負(fù)載電流，所以并勵發(fā)電機(jī)電樞電流近似等于負(fù)載電流，即即 。fRRaaRIEU+aaRIUE-faIII-ffRUI fIIIIa或或第二章 船舶電機(jī)與電力

19、拖動系統(tǒng) 功率平衡方程功率平衡方程 轉(zhuǎn)矩平衡方程轉(zhuǎn)矩平衡方程 a2aaaRIEIUI+cuM1pPP+02TTT+第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)2）直流電動機(jī)的機(jī)械特性）直流電動機(jī)的機(jī)械特性 直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系 稱為直流稱為直流電動機(jī)的機(jī)械特性，它表明了直流電動機(jī)在一定的條件電動機(jī)的機(jī)械特性，它表明了直流電動機(jī)在一定的條件下，轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩兩個機(jī)械量之間的對應(yīng)關(guān)系。下，轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩兩個機(jī)械量之間的對應(yīng)關(guān)系。 直流電動機(jī)的自然機(jī)械特性關(guān)系式：直流電動機(jī)的自然機(jī)械特性關(guān)系式： kTnTCCRCUn-02Teae)(Tfn 第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系

20、統(tǒng)直流電動機(jī)的機(jī)械特性直流電動機(jī)的機(jī)械特性積復(fù)勵積復(fù)勵第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng) 直流電動機(jī)的機(jī)械特性與勵磁方式有關(guān)：直流電動機(jī)的機(jī)械特性與勵磁方式有關(guān)： (1)并并(或他或他)勵電動機(jī)：由于每極磁通、理想勵電動機(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)速變化率小，轉(zhuǎn)速隨負(fù)載的變化不大，其轉(zhuǎn)速變化率僅為僅為38，故為硬機(jī)械特性。適于要求，故為硬機(jī)械特性。適于要求 恒轉(zhuǎn)速拖動的生產(chǎn)機(jī)械。恒轉(zhuǎn)速拖動的生產(chǎn)機(jī)械。第二章 船舶電機(jī)與電力拖

21、動系統(tǒng) (2)串勵電動機(jī)：由于串勵磁通隨負(fù)載的增加而增串勵電動機(jī)：由于串勵磁通隨負(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，如圖知，從而使轉(zhuǎn)速隨負(fù)載的增加而迅速下降，如圖 所所示。該特性曲線的特點(diǎn)是：空載轉(zhuǎn)速非常高，機(jī)械示。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，轉(zhuǎn)速將很高，甚特性比較軟。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小時，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，串勵直流電動機(jī)絕對不允許空載起動及壞。所以，串勵直流電動機(jī)絕對不允許空載起動及空載運(yùn)行。它的軟特性、起動力矩比較大，適用于空載運(yùn)行。它的軟特性

22、、起動力矩比較大，適用于起動困難的場合。起動困難的場合。第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)5、直流電機(jī)的電樞反應(yīng)和直流電機(jī)的換向、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)）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，此時電機(jī)的氣隙磁場由組，產(chǎn)生電樞磁場，此時電機(jī)的氣隙磁場由主磁場和電樞兩個磁場共同決定。電樞磁場主磁場和電樞兩個磁場共同決定。電樞磁場對主磁極磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。對主磁極磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng) (a) (b) (c)電刷位置與電樞反應(yīng)電刷位置與電樞反應(yīng)第二章 船舶電機(jī)與電力

23、拖動系統(tǒng)2）直流電機(jī)的換向）直流電機(jī)的換向 直流電機(jī)在運(yùn)行時，電樞繞組從定子主磁極的一個直流電機(jī)在運(yùn)行時，電樞繞組從定子主磁極的一個極面下方進(jìn)入另一個極面下方時，通過換向片與電刷極面下方進(jìn)入另一個極面下方時，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繞組中的電流電機(jī)的換向。理想的換向條件是換向時繞組中的電流及電勢為零。而一般情況下，除了繞組本身原因換向及電勢為零。而一般情況下，除了繞組本身原因換向繞組中感應(yīng)電抗電勢不為零外，電樞反應(yīng)引起的氣隙繞組中感應(yīng)電抗電勢不為零外，電樞反應(yīng)引起的氣隙磁通的畸

24、變，也使換向繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢。電抗電勢磁通的畸變，也使換向繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢。電抗電勢和電樞反應(yīng)電勢都會阻礙電樞繞組的換向性能，導(dǎo)致和電樞反應(yīng)電勢都會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。電刷與換向片之間產(chǎn)生火花。第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng) 為了改善換向性能，通常在定子主磁極之間放置換向?yàn)榱烁纳茡Q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

25、使磁場方向相反。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)電動勢，達(dá)到減少換向火花的目的。起的感應(yīng)電動勢，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，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。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)整電刷位此外，正確選用不同材料的電刷以

26、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。置等也可在一定程度上減小電刷下的火花。第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)起動對電流和轉(zhuǎn)矩的要求起動對電流和轉(zhuǎn)矩的要求 電樞串電阻起動電樞串電阻起動減壓起動減壓起動 1.電樞起動電流應(yīng)限制電樞起動電流應(yīng)限制到允許值之內(nèi)到允許值之內(nèi) .2.具有足夠量的起動轉(zhuǎn)具有足夠量的起動轉(zhuǎn)矩矩 .aSRUIdtdnGDTTLS3752-四、四、 直流電動機(jī)的起動、調(diào)速、制動直流電動機(jī)的起動、調(diào)速、制動第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)1r2r3rK1K2K3aR1R2R3R-MNUaI直流電動機(jī)的起動直流電動機(jī)的起動 起動過程分析起動過程分析串入全部的電樞電阻通電起

27、串入全部的電樞電阻通電起動，進(jìn)入第一組起動動，進(jìn)入第一組起動 當(dāng)?shù)竭_(dá)切換點(diǎn)當(dāng)?shù)竭_(dá)切換點(diǎn)A，第一級起，第一級起動完成。動完成。切除第一級電阻切除第一級電阻r1，電樞電，電樞電流增大，電磁轉(zhuǎn)矩增大，進(jìn)流增大，電磁轉(zhuǎn)矩增大，進(jìn)入第二級起動點(diǎn)入第二級起動點(diǎn)B，轉(zhuǎn)速沿，轉(zhuǎn)速沿BC繼續(xù)上升，重復(fù)上述過程，繼續(xù)上升，重復(fù)上述過程，到到C點(diǎn)后完成第二組起動。點(diǎn)后完成第二組起動。切除第二級電阻切除第二級電阻r2，進(jìn)入第，進(jìn)入第三級起動三級起動點(diǎn)點(diǎn)D，轉(zhuǎn)速上升到，轉(zhuǎn)速上升到E點(diǎn)后點(diǎn)后,完成第三級起動。完成第三級起動。切除第三級電阻切除第三級電阻r3 ，進(jìn)入固，進(jìn)入固有曲線有曲線F點(diǎn)，最后轉(zhuǎn)速沿固有點(diǎn)，最后轉(zhuǎn)速沿固

28、有曲線上升到穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)曲線上升到穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)G。起動對電流和轉(zhuǎn)矩的要求起動對電流和轉(zhuǎn)矩的要求 電樞串電阻起動電樞串電阻起動減壓起動減壓起動 第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)O0nnWNULTTST直流電動機(jī)減壓起動直流電動機(jī)減壓起動 直流電動機(jī)的起動，直流電動機(jī)的起動，可以通過降低電樞電可以通過降低電樞電壓的方式來限制起動壓的方式來限制起動電流。電流。aSRUI1aTSTSRUCICT1NaSIRUI5 . 25 . 11NaTSTSTRUCICT5 . 25 . 11第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)直流電動機(jī)的調(diào)速直流電動機(jī)的調(diào)速 所謂調(diào)速，是指用人為的方式，改變電動所謂調(diào)速，是指用人為的方式，改

29、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)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。速運(yùn)行。調(diào)速的技術(shù)指標(biāo)調(diào)速的技術(shù)指標(biāo)調(diào)速范圍調(diào)速范圍 調(diào)速的平滑性調(diào)速的平滑性 調(diào)速的穩(wěn)定性調(diào)速的穩(wěn)定性 調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性 調(diào)速電動機(jī)允許輸出調(diào)速電動機(jī)允許輸出 （1）調(diào)速范圍）調(diào)速范圍 調(diào)速調(diào)速范圍是指電動機(jī)在額定范圍是指電動機(jī)在額定負(fù)載（電動機(jī)的電樞電負(fù)載（電動機(jī)的電樞電流保持在額定值不變），流保持在額定值不變），允許達(dá)到的最大轉(zhuǎn)速與允許達(dá)到的最大轉(zhuǎn)速與最小轉(zhuǎn)速之比。即最小轉(zhuǎn)速之比。即minnnDman第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)直流電動機(jī)的調(diào)速直流電動機(jī)的調(diào)速 （2）調(diào)速的平滑性）調(diào)速的平滑性

30、 通通常有電動機(jī)的兩個相鄰常有電動機(jī)的兩個相鄰調(diào)速級的轉(zhuǎn)速之比來衡調(diào)速級的轉(zhuǎn)速之比來衡量調(diào)速的平滑性。量調(diào)速的平滑性。K稱平滑系數(shù)稱平滑系數(shù)ni上一調(diào)速級轉(zhuǎn)速上一調(diào)速級轉(zhuǎn)速 ni1 相鄰下一級相鄰下一級調(diào)速轉(zhuǎn)速調(diào)速轉(zhuǎn)速 1-iinnK所謂調(diào)速，是指用人為的方式，改變電動所謂調(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)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。速運(yùn)行。調(diào)速的技術(shù)指標(biāo)調(diào)速的技術(shù)指標(biāo)調(diào)速范圍調(diào)速范圍 調(diào)速的平滑性調(diào)速的平滑性 調(diào)速的穩(wěn)定性調(diào)速的穩(wěn)定性 調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性 調(diào)速電動機(jī)允許輸出調(diào)速電動機(jī)允許輸出 第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)直流電動機(jī)的調(diào)

31、速直流電動機(jī)的調(diào)速 （3）調(diào)速的穩(wěn)定性）調(diào)速的穩(wěn)定性 調(diào)速調(diào)速的穩(wěn)定性是指負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)的穩(wěn)定性是指負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速生變化時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速隨之變化的程度，工程上隨之變化的程度，工程上通常用靜差度來衡量。它通常用靜差度來衡量。它是指電動機(jī)運(yùn)行于某一機(jī)是指電動機(jī)運(yùn)行于某一機(jī)械特性上時由空載增至滿械特性上時由空載增至滿載時的轉(zhuǎn)速降對理想空載載時的轉(zhuǎn)速降對理想空載轉(zhuǎn)速之比轉(zhuǎn)速之比 %100%100000nnnnnS-所謂調(diào)速，是指用人為的方式，改變電動所謂調(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)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。速運(yùn)行。調(diào)速的技術(shù)指標(biāo)調(diào)

32、速的技術(shù)指標(biāo)調(diào)速范圍調(diào)速范圍 調(diào)速的平滑性調(diào)速的平滑性 調(diào)速的穩(wěn)定性調(diào)速的穩(wěn)定性 調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性 調(diào)速電動機(jī)允許輸出調(diào)速電動機(jī)允許輸出 第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)直流電動機(jī)的調(diào)速直流電動機(jī)的調(diào)速 （4）調(diào)速的經(jīng)濟(jì)）調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性性 主要由調(diào)速設(shè)主要由調(diào)速設(shè)備的投資，電機(jī)運(yùn)備的投資，電機(jī)運(yùn)行時的能量損耗來行時的能量損耗來決定決定 所謂調(diào)速，是指用人為的方式，改變電動所謂調(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)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。速運(yùn)行。調(diào)速的技術(shù)指標(biāo)調(diào)速的技術(shù)指標(biāo)調(diào)速范圍調(diào)速范圍 調(diào)速的平滑性調(diào)速的平滑性 調(diào)速的穩(wěn)定性調(diào)速的穩(wěn)定性

33、調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性 調(diào)速電動機(jī)允許輸出調(diào)速電動機(jī)允許輸出 第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)直流電動機(jī)的調(diào)速直流電動機(jī)的調(diào)速 5）調(diào)速時電動機(jī)的）調(diào)速時電動機(jī)的允許輸出允許輸出 它指電動它指電動機(jī)得到允分利用情況機(jī)得到允分利用情況下，在調(diào)速過程中所下，在調(diào)速過程中所能輸出的功率和轉(zhuǎn)矩。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)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。速運(yùn)行。調(diào)速的技術(shù)指標(biāo)調(diào)速的技術(shù)指標(biāo)調(diào)速范圍調(diào)速范圍 調(diào)速的平滑性調(diào)速的平滑性 調(diào)速的穩(wěn)定性調(diào)速的穩(wěn)定性 調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性 調(diào)速電動

34、機(jī)允許輸出調(diào)速電動機(jī)允許輸出 第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)O0nnNUTA1U2U3UNUUUU123A LT直流電動機(jī)調(diào)速方法直流電動機(jī)調(diào)速方法 改變電樞電壓調(diào)速改變電樞電壓調(diào)速 過程分析過程分析 調(diào)速的特點(diǎn)調(diào)速的特點(diǎn) 降低給電樞供電的降低給電樞供電的電源電壓時，電動機(jī)電源電壓時，電動機(jī)由原先穩(wěn)定的特性曲由原先穩(wěn)定的特性曲線線A點(diǎn)，切換到降壓點(diǎn)，切換到降壓后的特性曲線后的特性曲線A點(diǎn)，點(diǎn)，通過減速過程，到通過減速過程，到B點(diǎn)處，電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)點(diǎn)處，電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩達(dá)到新的平衡，載轉(zhuǎn)矩達(dá)到新的平衡，于是就穩(wěn)定運(yùn)行于此。于是就穩(wěn)定運(yùn)行于此。第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)O0nnNUTA1U2U

35、3UNUUUU123A LT直流電動機(jī)調(diào)速方法直流電動機(jī)調(diào)速方法 改變電樞電壓調(diào)速改變電樞電壓調(diào)速 過程分析過程分析 調(diào)速的特點(diǎn)調(diào)速的特點(diǎn) （1）屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速性質(zhì)）屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速性質(zhì)（2）由于電樞端壓不允許超過）由于電樞端壓不允許超過其額定值，其轉(zhuǎn)速就降低，固其額定值，其轉(zhuǎn)速就降低，固在調(diào)速范圍內(nèi)不會超過額定轉(zhuǎn)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。速，一般稱在基速以下調(diào)速。（3）隨電壓的降低而減小，但）隨電壓的降低而減小，但機(jī)械特性的硬度不變。機(jī)械特性的硬度不變。（4）若恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速前后）若恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速前后的電流、轉(zhuǎn)矩不變，隨輸入電的電流、轉(zhuǎn)矩不變，隨輸入電壓降低，輸入

36、功率減小，轉(zhuǎn)速壓降低，輸入功率減小，轉(zhuǎn)速下降，輸出功率減小，其損耗下降，輸出功率減小，其損耗基本不變，所以調(diào)壓調(diào)速的效基本不變，所以調(diào)壓調(diào)速的效率是較高的。率是較高的。第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)直流電動機(jī)調(diào)速方法直流電動機(jī)調(diào)速方法 弱磁調(diào)速弱磁調(diào)速 過程分析過程分析 調(diào)速特點(diǎn)調(diào)速特點(diǎn) O0nnTA AB1TC01n02n1N2N12TCCRCUnTeae2-按高效工作設(shè)計(jì)原按高效工作設(shè)計(jì)原則，直流電動機(jī)在則，直流電動機(jī)在額定工作狀態(tài)時，額定工作狀態(tài)時，其磁場是處于臨界其磁場是處于臨界飽和，所以要通過飽和，所以要通過改變磁通來進(jìn)行調(diào)改變磁通來進(jìn)行調(diào)速，就只能在額定速，就只能在額定磁通以下進(jìn)行

37、調(diào)節(jié)，磁通以下進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以稱其為弱磁調(diào)所以稱其為弱磁調(diào)速。速。第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)直流電動機(jī)調(diào)速方法直流電動機(jī)調(diào)速方法 弱磁調(diào)速弱磁調(diào)速 過程分析過程分析 調(diào)速特點(diǎn)調(diào)速特點(diǎn) O0nnTA AB1TC01n02n1N2N12TCCRCUnTeae2-當(dāng)磁通減弱時瞬時，其電磁轉(zhuǎn)矩的大小不但當(dāng)磁通減弱時瞬時，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，電樞反電勢減小，電樞電流增大，所減小，電樞反電勢減小，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（切換到弱磁特性到弱磁特性A點(diǎn)），電機(jī)作加

38、速運(yùn)動，轉(zhuǎn)速點(diǎn)），電機(jī)作加速運(yùn)動，轉(zhuǎn)速沿特性上升到沿特性上升到B，電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等，電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等，進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行。進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行。第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)（1）弱磁調(diào)速屬于恒功率調(diào)速性質(zhì)。）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)，）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。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。隨磁通減小，則、增大，硬度減小。（4） 若負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定，由于電動機(jī)輸入電壓不變，弱磁后，電流若負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定，由于電動機(jī)輸

39、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。機(jī)運(yùn)行效率較高。第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)直流電動機(jī)調(diào)速方法直流電動機(jī)調(diào)速方法 電樞回路串電阻調(diào)速電樞回路串電阻調(diào)速 過程分析過程分析 串電樞電阻調(diào)速特點(diǎn)串電樞電阻調(diào)速特點(diǎn) 保持直流電機(jī)的保持直流電機(jī)的輸入電壓不變，輸入電壓不變，保持額定勵不變，保持額定勵不變，電樞回路串入附電樞回路串入附加電阻，其工作加電阻，其工作特性與機(jī)械特性特性與機(jī)械特性為為:aeaeICRRCUn+-TCCRRCUnTeae2+-第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)O

40、0nnTA ABBC直流電動機(jī)調(diào)速方法直流電動機(jī)調(diào)速方法 設(shè)調(diào)速前電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行設(shè)調(diào)速前電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行于固有特性于固有特性A點(diǎn)，電磁轉(zhuǎn)點(diǎn)，電磁轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，穩(wěn)定動矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，穩(wěn)定動行于轉(zhuǎn)速行于轉(zhuǎn)速nA。串入電樞。串入電樞電阻電阻R瞬間，轉(zhuǎn)速不能突瞬間，轉(zhuǎn)速不能突變，固電流、轉(zhuǎn)矩減小切變，固電流、轉(zhuǎn)矩減小切換到人為特性曲線上換到人為特性曲線上A，由于這時的電磁轉(zhuǎn)矩小于由于這時的電磁轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)作減速運(yùn)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)作減速運(yùn)動，轉(zhuǎn)速動，轉(zhuǎn)速A下降，隨著轉(zhuǎn)下降，隨著轉(zhuǎn)速降低，反電勢下降，電速降低，反電勢下降，電流回升，電磁轉(zhuǎn)矩回升，流回升，電磁轉(zhuǎn)矩回升，直到直到B點(diǎn)，電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)點(diǎn)，電

41、磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等，電機(jī)穩(wěn)定到載轉(zhuǎn)矩相等，電機(jī)穩(wěn)定到下降后的轉(zhuǎn)速下降后的轉(zhuǎn)速nB。若串入。若串入的電阻更大，則曲線越軟，的電阻更大，則曲線越軟，運(yùn)行轉(zhuǎn)速越低。運(yùn)行轉(zhuǎn)速越低。電樞回路串電阻調(diào)速電樞回路串電阻調(diào)速 過程分析過程分析 串電樞電阻調(diào)速特點(diǎn)串電樞電阻調(diào)速特點(diǎn) 第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)O0nnTA ABBC直流電動機(jī)調(diào)速方法直流電動機(jī)調(diào)速方法 （1） 屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速性質(zhì)屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速性質(zhì)（2）由于串入電樞電阻，其）由于串入電樞電阻，其轉(zhuǎn)速就降低，固在調(diào)速范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速就降低，固在調(diào)速范圍內(nèi)不會超過額定轉(zhuǎn)速，一般稱在不會超過額定轉(zhuǎn)速，一般稱在基速以下調(diào)速?；僖韵抡{(diào)速。（3）理想空載轉(zhuǎn)速

42、不變，斜）理想空載轉(zhuǎn)速不變，斜率隨電阻的增在而增大，特性率隨電阻的增在而增大，特性越軟。越軟。若恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速前后的電若恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速前后的電流、轉(zhuǎn)矩不變，輸入功率不變，流、轉(zhuǎn)矩不變，輸入功率不變，但串入的電阻越大，則電樞電但串入的電阻越大，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，其效率與速度成正效率越低，其效率與速度成正比。比。 電樞回路串電阻調(diào)速電樞回路串電阻調(diào)速 過程分析過程分析 串電樞電阻調(diào)速特點(diǎn)串電樞電阻調(diào)速特點(diǎn) 第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)直流電動機(jī)的制動直流電動機(jī)的制動 生產(chǎn)機(jī)械的制動，可以通

43、機(jī)械和電氣兩種基本方式來實(shí)現(xiàn)，通常這生產(chǎn)機(jī)械的制動，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)分析直流電動機(jī)的電氣制動方法、特性及兩種方法配合使用。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)。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)。因?yàn)榇藭r的電磁轉(zhuǎn)矩對運(yùn)動的電機(jī)而言，起到了阻礙的作用，故狀態(tài)。因?yàn)榇藭r的電磁轉(zhuǎn)矩對運(yùn)動的電機(jī)而言，起到了阻礙的作用，故稱為電氣制動，或稱制動工作狀態(tài)。由于在電氣制動工作狀態(tài)下，電機(jī)稱為電氣制動，或稱制動工作狀態(tài)。由于在電氣制動工作狀態(tài)下，

44、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)。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、反接制動根據(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。和回饋制動三種方式。第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)能耗制動的條件能耗制動的條件 能耗制動過程能耗制動過程 能耗制動特點(diǎn)能耗制動特點(diǎn) 1F2F1F2F+-nTnTaEaEIIZRZR2211+-+將直流電動機(jī)的電樞繞組將直流電動機(jī)的電樞繞組從直流電源斷開，即；保從直流電源斷開，即；保持額定勵不變；將制動電持額定勵不變；將制動電阻與電樞繞組串聯(lián)成回路，阻與電樞繞組串聯(lián)

45、成回路， 能耗制動能耗制動 第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)n0nAAnB2OCLTLT-maxT-Tcn11F2F1F2F+-nTnTaEaEIIZRZR2211+-+在電機(jī)運(yùn)行于電動狀態(tài)，在電機(jī)運(yùn)行于電動狀態(tài)，電機(jī)以穩(wěn)定的速度運(yùn)行。電機(jī)以穩(wěn)定的速度運(yùn)行。進(jìn)行能耗制動切除電樞電進(jìn)行能耗制動切除電樞電源，輸入功率為零，但由源，輸入功率為零，但由于慣性的作用（電機(jī)貯存于慣性的作用（電機(jī)貯存的動能作用），轉(zhuǎn)子繼續(xù)的動能作用），轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，切割磁場，產(chǎn)生感旋轉(zhuǎn)，切割磁場，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由電樞電勢向應(yīng)電動勢，由電樞電勢向閉合的電樞回路提供電流，閉合的電樞回路提供電流，電流方向與電樞電勢方向電流方向與

46、電樞電勢方向相同，所以稱其為發(fā)電狀相同，所以稱其為發(fā)電狀態(tài)，而磁場方向不為，而態(tài)，而磁場方向不為，而電流的方向變了，所以電電流的方向變了，所以電磁轉(zhuǎn)矩的方向變了，與轉(zhuǎn)磁轉(zhuǎn)矩的方向變了，與轉(zhuǎn)速方向相反，故稱其為制速方向相反，故稱其為制動工作狀態(tài)，動工作狀態(tài)， 能耗制動的條件能耗制動的條件 能耗制動過程能耗制動過程 能耗制動特點(diǎn)能耗制動特點(diǎn) 能耗制動能耗制動 第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)1F2F1F2F+-nTnTaEaEIIZRZR2211+-+n0nAAnB2OCLTLT-maxT-Tcn1 （1） 在能耗制動時，在能耗制動時，機(jī)械特性方程為機(jī)械特性方程為 ：TCCRICRnTee2-能耗制

47、動的條件能耗制動的條件 能耗制動過程能耗制動過程 能耗制動特點(diǎn)能耗制動特點(diǎn) 能耗制動能耗制動 第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)1F2F1F2F+-nTnTaEaEIIZRZR2211+-+n0nAAnB2OCLTLT-maxT-Tcn1（2）電樞電流反向，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)）電樞電流反向，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也反向，成制動轉(zhuǎn)矩，所以此時矩也反向，成制動轉(zhuǎn)矩，所以此時的電樞電流稱制動電流。其最大值的電樞電流稱制動電流。其最大值在能耗制動的起點(diǎn)。為了保證能耗在能耗制動的起點(diǎn)。為了保證能耗制動過程的安全，通常限制最大制制動過程的安全，通常限制最大制動電流不超過動電流不超過22.5IN，所以能耗制，所以能耗制動限流電阻

48、的取值范圍動限流電阻的取值范圍能耗制動的條件能耗制動的條件 能耗制動過程能耗制動過程 能耗制動特點(diǎn)能耗制動特點(diǎn) 能耗制動能耗制動 第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)1F2F1F2F+-nTnTaEaEIIZRZR2211+-+n0nAAnB2OCLTLT-maxT-Tcn1 （1）能量傳遞關(guān)系）能量傳遞關(guān)系 系統(tǒng)將本身貯存的動能系統(tǒng)將本身貯存的動能發(fā)電，轉(zhuǎn)換成電能，發(fā)電，轉(zhuǎn)換成電能，消耗在電樞回路的電阻消耗在電樞回路的電阻上。上。能耗制動的條件能耗制動的條件 能耗制動過程能耗制動過程 能耗制動特點(diǎn)能耗制動特點(diǎn) 能耗制動能耗制動 第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)1KM2KM1KM2KMaIaEnMZR

49、+-+-n0na1b2df0n-cTaRZaRR +O反接制動反接制動 直流電動機(jī)反接制分為兩種，一種是電源反接制直流電動機(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動，另一種是倒拉反接制動 電源反接制動電源反接制動 倒接反接制動倒接反接制動 （1）電源）電源反接制動的反接制動的條件條件 將電將電樞電源的極樞電源的極性接反，同性接反，同時電樞中串時電樞中串入制動電阻，入制動電阻，磁場方向不磁場方向不變變 第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)1KM2KM1KM2KMaIaEnMZR+-+-n0na1b2df0n-cTaRZaRR +O反接制動反接制動 直流電動機(jī)反接制分為兩種，一種是電源

50、反接制直流電動機(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動，另一種是倒拉反接制動 電源反接制動電源反接制動 倒接反接制動倒接反接制動 （2）電源反接動運(yùn)行分）電源反接動運(yùn)行分析：假若電機(jī)原先處于析：假若電機(jī)原先處于電動運(yùn)行狀態(tài)，現(xiàn)將電電動運(yùn)行狀態(tài)，現(xiàn)將電源接反，從圖源接反，從圖146a中可中可知，其電樞電流反向，知，其電樞電流反向，所以電磁力矩反向，與所以電磁力矩反向，與電機(jī)轉(zhuǎn)速方向相反，成電機(jī)轉(zhuǎn)速方向相反，成為制動力矩，所以稱此為制動力矩，所以稱此狀態(tài)為電源反接制動。狀態(tài)為電源反接制動。這時的電流從電樞電勢這時的電流從電樞電勢的正極流出，說明電機(jī)的正極流出，說明電機(jī)在輸出電能

51、，而電流也在輸出電能，而電流也從電源的正極出來回到從電源的正極出來回到負(fù)極，故電源也在向電負(fù)極，故電源也在向電機(jī)提供電能，這時的電機(jī)提供電能，這時的電流將很大，必需串入電流將很大，必需串入電樞電阻，將電流限制在樞電阻，將電流限制在允許范圍之內(nèi)。允許范圍之內(nèi)。第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)1KM2KM1KM2KMaIaEnMZR+-+-n0na1b2df0n-cTaRZaRR +O 反接制動反接制動 直流電動機(jī)反接制分為兩種，一種是電源反接制直流電動機(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動，另一種是倒拉反接制動 電源反接制動電源反接制動 倒接反接制動倒接反接制動 （3）電源反

52、接的基）電源反接的基本特點(diǎn)本特點(diǎn) 將直流電動將直流電動機(jī)的工作特性方程及機(jī)的工作特性方程及機(jī)械特性方程中的電機(jī)械特性方程中的電壓取反即可。在電源壓取反即可。在電源反接過程中，電機(jī)將反接過程中，電機(jī)將系統(tǒng)動能發(fā)電，電源系統(tǒng)動能發(fā)電，電源同時也在向電機(jī)輸入同時也在向電機(jī)輸入電能，這些能量大都電能，這些能量大都消耗在電樞回路電阻消耗在電樞回路電阻中。由于加有反向電中。由于加有反向電源電壓，在制動速度源電壓，在制動速度為零時，就標(biāo)志著制為零時，就標(biāo)志著制動階段結(jié)束，若不及動階段結(jié)束，若不及時切除電源或進(jìn)行機(jī)時切除電源或進(jìn)行機(jī)械抱閘，電機(jī)將要進(jìn)械抱閘，電機(jī)將要進(jìn)入反向電動運(yùn)行。入反向電動運(yùn)行。第二章 船

53、舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)GGLTLTnnaIaIZRRnnTTUUaEaE+-+-+-+-nTLT1RCCBBAaRO21RR2R反接制動反接制動 直流電動機(jī)反接制分為兩種，一種是電源反接制直流電動機(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動，另一種是倒拉反接制動 電源反接制動電源反接制動 倒接反接制動倒接反接制動 （1）倒拉反接制動）倒拉反接制動的條件的條件 電動機(jī)帶有電動機(jī)帶有的負(fù)載為位能性的，的負(fù)載為位能性的，電樞回路串有較大的電樞回路串有較大的附加電阻。倒拉反接附加電阻。倒拉反接制動大都應(yīng)用在吊車制動大都應(yīng)用在吊車等提升拖動系統(tǒng)中等提升拖動系統(tǒng)中 第二章 船舶電機(jī)與電力拖動

54、系統(tǒng)GGLTLTnnaIaIZRRnnTTUUaEaE+-+-+-+-nTLT1RCCBBAaRO21RR2R 反接制動反接制動 直流電動機(jī)反接制分為兩種，一種是電源反接制直流電動機(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動，另一種是倒拉反接制動 電源反接制動電源反接制動 倒接反接制動倒接反接制動 當(dāng)串入大的電樞電阻當(dāng)串入大的電樞電阻R后，后，特性變得很軟，電樞電流特性變得很軟，電樞電流減小，電磁力矩小于負(fù)載減小，電磁力矩小于負(fù)載力矩，作減速運(yùn)動，隨著力矩，作減速運(yùn)動，隨著轉(zhuǎn)速下降，反電勢減小，轉(zhuǎn)速下降，反電勢減小，電樞電流、轉(zhuǎn)矩要回升，電樞電流、轉(zhuǎn)矩要回升，當(dāng)轉(zhuǎn)速降到零時，電

55、磁轉(zhuǎn)當(dāng)轉(zhuǎn)速降到零時，電磁轉(zhuǎn)矩還是比負(fù)載轉(zhuǎn)矩小，此矩還是比負(fù)載轉(zhuǎn)矩小，此時的電機(jī)就會在負(fù)載力矩時的電機(jī)就會在負(fù)載力矩的作用下反轉(zhuǎn)于的作用下反轉(zhuǎn)于C點(diǎn)，轉(zhuǎn)點(diǎn)，轉(zhuǎn)速方向與電磁轉(zhuǎn)矩相反，速方向與電磁轉(zhuǎn)矩相反，電磁轉(zhuǎn)矩成了制動轉(zhuǎn)矩。電磁轉(zhuǎn)矩成了制動轉(zhuǎn)矩。由于轉(zhuǎn)速反向，使得電樞由于轉(zhuǎn)速反向，使得電樞電勢反向，故也稱發(fā)電工電勢反向，故也稱發(fā)電工作狀態(tài)。作狀態(tài)。第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)GGLTLTnnaIaIZRRnnTTUUaEaE+-+-+-+-nTLT1RCCBBAaRO21RR2R 反接制動反接制動 直流電動機(jī)反接制分為兩種，一種是電源反接制直流電動機(jī)反接制分為兩種，一種是電源反接制動，另一種是

56、倒拉反接制動動，另一種是倒拉反接制動 電源反接制動電源反接制動 倒接反接制動倒接反接制動 （2）倒拉反接制動特點(diǎn)）倒拉反接制動特點(diǎn) 由于電源電壓、電樞電勢、由于電源電壓、電樞電勢、電樞電流的方向相同，所電樞電流的方向相同，所以電源在向電機(jī)供電，電以電源在向電機(jī)供電，電機(jī)也在利用機(jī)械能發(fā)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能量大都消耗在電樞回路的電阻上。的電阻上。串入的反接電阻越大，則串入的反接電阻越大，則倒拉反接速度越大。其原倒拉反接速度越大。其原因是由于電阻消耗的能量因是由于電阻消耗的能量增大了（負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)增大了（負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載），而電源提供的能量載），而電源提供的能量不變

57、（輸入的電壓、電流不變（輸入的電壓、電流不變），電機(jī)發(fā)出的電能不變），電機(jī)發(fā)出的電能就增大，所以倒拉轉(zhuǎn)速增就增大，所以倒拉轉(zhuǎn)速增大。大。第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)回饋制動（再生發(fā)電制動）回饋制動（再生發(fā)電制動） GfsTnSInTUSE+-+-nTCg0ndO21RR-M0n -2R121R回饋制動是指在外力的作用回饋制動是指在外力的作用下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速超過了理想空下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速超過了理想空載速度，電樞電勢大于了電源載速度，電樞電勢大于了電源電壓，從而使電樞電流反向，電壓，從而使電樞電流反向，與電樞電勢的方向相同，而與與電樞電勢的方向相同，而與電源極性相反，顯然電機(jī)此時電源極性相反，顯然電機(jī)此時輸出電能，電源則在吸收電能，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)矩的方電流的反向使得電磁轉(zhuǎn)矩的方向改變，與轉(zhuǎn)速的方向相反，向改變，與轉(zhuǎn)速的方向相反，成為制動轉(zhuǎn)矩。成為制動轉(zhuǎn)矩。 第二章 船舶電機(jī)與電力拖動系統(tǒng)回饋制動（再生發(fā)電制動）回饋制動（再生發(fā)電制動） GfsTnSInTUSE+-+-nTCg0ndO21RR -M0n-2R121R特點(diǎn)：特點(diǎn)：在回饋制動在回饋制動過 程 中 ，