第3章 直流電機的工作原理與特性

1、第三章第三章直流電機的工作原理及特性直流電機的工作原理及特性重點掌握：重點掌握：了解直流電機的基本結構及工作原理；了解直流電機的基本結構及工作原理；掌握直流電動機的機械特性；掌握直流電動機的機械特性；掌握直流電動機啟動、調(diào)速和制動等各種特性；掌握直流電動機啟動、調(diào)速和制動等各種特性；掌握實現(xiàn)直流電動機啟動、調(diào)速和制動的各種方法以及掌握實現(xiàn)直流電動機啟動、調(diào)速和制動的各種方法以及它們的使用場所。它們的使用場所。電機分交流和直流兩種。電機分交流和直流兩種。直流電機直流電機工作電壓或輸出的電壓為直流；工作電壓或輸出的電壓為直流；交流電機交流電機工作電壓為交流。工作電壓為交流。直流電機分直流電動機和直

2、流發(fā)電機兩種。直流電機分直流電動機和直流發(fā)電機兩種。直流電動機直流電動機將電能轉(zhuǎn)換為機械能；將電能轉(zhuǎn)換為機械能；直流發(fā)電機直流發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換為電能。將機械能轉(zhuǎn)換為電能。3.2直流發(fā)電機直流發(fā)電機3.3直流他勵電動機的機械特性直流他勵電動機的機械特性3.4直流他勵電動機的啟動特性直流他勵電動機的啟動特性3.5直流他勵電動機的調(diào)速特性直流他勵電動機的調(diào)速特性3.6直流他勵電動機的制動特性直流他勵電動機的制動特性章節(jié)內(nèi)容：3.1直流電機的基本結構和工作原理直流電機的基本結構和工作原理31直流電機的基本結構和工作原理直流電機的基本結構和工作原理一、直流電機的基本結構一、直流電機的基本結構根據(jù)電機的

3、工作原理，直流電機的組成可分三個部分：根據(jù)電機的工作原理，直流電機的組成可分三個部分：主要由定子鐵心和繞在上面的勵磁繞組兩主要由定子鐵心和繞在上面的勵磁繞組兩部分組成。部分組成。主要由電樞鐵心和電樞繞組兩部分組成。主要由電樞鐵心和電樞繞組兩部分組成。由換向片和電刷組成，電刷固定在定子上，換向片由換向片和電刷組成，電刷固定在定子上，換向片與電樞繞組相連，換向片與電刷保持滑動接觸。與電樞繞組相連，換向片與電刷保持滑動接觸。定定子：子：轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子：子：換向器：換向器：二、基本的工作原理二、基本的工作原理為了討論直流電機的工作原理，可把復雜的直流電機結構簡化為了討論直流電機的工作原理，可把復雜的直流電機結

4、構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)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，換向片上壓著電刷在兩個換向片上，換向片上壓著電刷A和和B。主磁極主磁極(1)：勵磁繞組上加上：勵磁繞組上加上直流電壓，就有勵磁電流通過，直流電壓，就有勵磁電流通過，使定子鐵心產(chǎn)生固定磁場，即定使定子鐵心產(chǎn)生固定磁場，即定子的主要作用是產(chǎn)生主磁場。子的主要作用是產(chǎn)生主磁場。電樞繞組電樞繞組(2)：在固定的磁場：在固定的磁場中旋轉(zhuǎn)，主要作用是產(chǎn)生感應電中旋轉(zhuǎn)，主要作用是產(chǎn)生感應電動勢或產(chǎn)生機械轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)能量動勢或產(chǎn)生機械轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。的轉(zhuǎn)換。換向器換向器

5、(3、4)：電刷固定不動，換：電刷固定不動，換向片與電樞繞組一起旋轉(zhuǎn)。作用：向片與電樞繞組一起旋轉(zhuǎn)。作用：發(fā)電機：發(fā)電機：將電樞繞組內(nèi)感應的交將電樞繞組內(nèi)感應的交流電勢轉(zhuǎn)換成電刷間的直流電勢。流電勢轉(zhuǎn)換成電刷間的直流電勢。電動機：電動機：將外加的直流電流轉(zhuǎn)換將外加的直流電流轉(zhuǎn)換為電樞繞組的交變電流，并保證每一為電樞繞組的交變電流，并保證每一磁極下，電樞導體的電流的方向不變，磁極下，電樞導體的電流的方向不變，以產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。以產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。1發(fā)電機原理：發(fā)電機原理：將機械能轉(zhuǎn)換為電能。將機械能轉(zhuǎn)換為電能。電樞由原動機驅(qū)動電樞由原動機驅(qū)動而在磁場中旋轉(zhuǎn)，在電而在磁場中旋轉(zhuǎn)，在電樞線圈的

6、兩根有效邊中樞線圈的兩根有效邊中便感應出電動勢便感應出電動勢e。每一有效邊中的電動勢是交變的，即在每一有效邊中的電動勢是交變的，即在N極下是一個方向，極下是一個方向，當它轉(zhuǎn)到當它轉(zhuǎn)到S極下時是另一個方向。極下時是另一個方向。由于電刷由于電刷A總是同與總是同與N極下的有效邊相聯(lián)的換向片接觸，而電極下的有效邊相聯(lián)的換向片接觸，而電刷刷B總是同與總是同與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，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。在

7、電動勢的作用下就在電路中產(chǎn)生一定方向的電流。c3-1.swf2電動機原理電動機原理：將電能轉(zhuǎn)換為機械能。將電能轉(zhuǎn)換為機械能。直流電源接在電直流電源接在電刷之間而使電流通入刷之間而使電流通入電樞線圈。電樞線圈。當線圈的有效邊從當線圈的有效邊從N（S）極下轉(zhuǎn)到）極下轉(zhuǎn)到S（N）極下時，其中電）極下時，其中電流的方向必須同時改變。流的方向必須同時改變。N極下的有效邊中的電流總是一個方向，而極下的有效邊中的電流總是一個方向，而S極下的有效邊極下的有效邊中的電流總是另一個方向。這樣使兩個邊上受到的電磁力的方中的電流總是另一個方向。這樣使兩個邊上受到的電磁力的方向一致，電樞因而轉(zhuǎn)動。向一致，電樞因而轉(zhuǎn)動。

8、C3-2.swf三、電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩三、電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩1.電動勢電動勢E根據(jù)電磁學原理，兩電刷間的有感應電動勢。根據(jù)電磁學原理，兩電刷間的有感應電動勢。nKEe 式中：式中：E 感應電動勢（感應電動勢（V）；）； 一對磁極的磁通（一對磁極的磁通（Wb）；）；n 電樞轉(zhuǎn)速（電樞轉(zhuǎn)速（r/min）；）；Ke與電機結構有關的常數(shù)。與電機結構有關的常數(shù)。方向方向:直流發(fā)電機直流發(fā)電機總是與電流的方向相同，常稱為總是與電流的方向相同，常稱為電源電動勢電源電動勢。直流電動機直流電動機總是與電流的方向相反，常稱為總是與電流的方向相反，常稱為反電動勢。反電動勢。大小大小:2電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩TM電樞繞組中的電

9、流和磁通相互作用，產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩。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。amMIKT 式中：式中：TM電磁轉(zhuǎn)矩（電磁轉(zhuǎn)矩（Nm）；）；一對磁極的磁通（一對磁極的磁通（Wb）；）；Ia電樞電流（電樞電流（A）；）；Km與電機結構有關的常數(shù)，與電機結構有關的常數(shù)，Km=9.55 Ke大?。捍笮。喊l(fā)電機：發(fā)電機：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。方向相反。在等速轉(zhuǎn)動時，原動機的轉(zhuǎn)矩在等速轉(zhuǎn)動時，原動機的轉(zhuǎn)矩T1必須與發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩必須與發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩TM及及空載損耗轉(zhuǎn)矩空載損耗轉(zhuǎn)矩T0相平衡。相平衡。電動機

10、：電動機：驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，它與電樞轉(zhuǎn)動的方向相同，使電樞轉(zhuǎn)動。驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，它與電樞轉(zhuǎn)動的方向相同，使電樞轉(zhuǎn)動。在等速轉(zhuǎn)動時，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩在等速轉(zhuǎn)動時，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩TM必須與機械負載轉(zhuǎn)矩必須與機械負載轉(zhuǎn)矩TL及及空載損耗轉(zhuǎn)矩空載損耗轉(zhuǎn)矩T0相平衡。相平衡。作用：作用：從以上分析可知，直流電機作發(fā)電機運行和作電動機運行時，從以上分析可知，直流電機作發(fā)電機運行和作電動機運行時，雖然都產(chǎn)生電動勢雖然都產(chǎn)生電動勢E和電磁轉(zhuǎn)矩和電磁轉(zhuǎn)矩T，但二者的作用正好相反。，但二者的作用正好相反。電機運行方電機運行方式式E與與I的方向的方向E的作用的作用TM的性質(zhì)的性質(zhì)轉(zhuǎn)矩之間的關轉(zhuǎn)矩之間的關系系發(fā)電機發(fā)電機相同相同

11、電源電動勢電源電動勢阻轉(zhuǎn)矩阻轉(zhuǎn)矩T1=TM+T0電動機電動機相反相反反電動勢反電動勢驅(qū)動轉(zhuǎn)矩驅(qū)動轉(zhuǎn)矩TM=TL+T0四、直流電動機的分類四、直流電動機的分類按定子勵磁繞組的勵磁方式不同可分為四類：按定子勵磁繞組的勵磁方式不同可分為四類：1他勵電動機：勵磁他勵電動機：勵磁繞組由外加電源單獨供電，繞組由外加電源單獨供電，勵磁電流的大小與電樞兩端勵磁電流的大小與電樞兩端電壓或電樞電流的大小無關。電壓或電樞電流的大小無關。2.并勵電動機：勵磁繞組并勵電動機：勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)連接，由外部與電樞繞組并聯(lián)連接，由外部電源一起供電。電源一起供電。3串勵電動機：勵磁繞串勵電動機：勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)連接

12、，由組與電樞繞組串聯(lián)連接，由外部電源一起供電。外部電源一起供電。4復勵電動機：勵磁繞復勵電動機：勵磁繞組分為兩部分，一部分與電樞組分為兩部分，一部分與電樞繞組串聯(lián)連接，另一部分與電繞組串聯(lián)連接，另一部分與電樞繞組并聯(lián)連接。樞繞組并聯(lián)連接。3.2直流發(fā)電機直流發(fā)電機一、他勵發(fā)電機一、他勵發(fā)電機外電源外電源UfIf E n原動機原動機電樞電樞Ua1.空載運行空載運行勵磁電路：勵磁電路：If =UfRf勵磁電路勵磁電路總電阻總電阻電樞電路：電樞電路： Ia = 0，Ua = U0 = E調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)RfIf 可變可變 可變可變 E 可變可變 Ua可變。可變。+UaGIf+UfEIaU0 = E = f

13、(If)空載特性空載特性OIfU0Er剩磁感應剩磁感應電動勢電動勢2.負載運行負載運行輸出電壓輸出電壓:U = Ua輸出電流輸出電流:I = Ia 電壓平衡方程式電壓平衡方程式 U = Ua = ERaIa當當Ia Ra Ia E (電樞反應電樞反應)Ua 外特性外特性U = f (I )n =nNIa =0OIUn = nNIf = IfNINUNU0n =nNIf =常數(shù)常數(shù)空載特性空載特性外特性外特性電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率VR=U0UNUN100% (5%10%)調(diào)整特性調(diào)整特性當當n= nN，U = UN時：時： If = f (I )OI If IfNIN調(diào)整特性調(diào)整特性二、并勵發(fā)電機

14、二、并勵發(fā)電機Ua E ? E ?1.自勵條件自勵條件(1)主磁極必須有剩磁主磁極必須有剩磁r：rErIfrEEr與與r方向相同方向相同EEr與與r方向相反方向相反(2)勵磁電流產(chǎn)生的磁通必須與剩磁同方向：勵磁電流產(chǎn)生的磁通必須與剩磁同方向：rErIfrEErIfIfr E E 與與If 既應滿足空載特性又應滿足歐姆定律。既應滿足空載特性又應滿足歐姆定律。GEIfIaI當當Rf Rk時，時， E Er，能夠自勵。能夠自勵。當當Rf=Rk時，時， E不確定，不能自勵。不確定，不能自勵。當當Rf Rk時，時， EEr，不能自勵。，不能自勵。(3)勵磁電路的電阻必須小于臨界電阻。勵磁電路的電阻必須小

15、于臨界電阻。If=ERaRfOIfEErQIfrIf1If2If場阻線：場阻線：場阻線的斜率：場阻線的斜率：= RaRftan =EIfOIfEErRf =RkRf RkRfRk2.運行分析運行分析I = Ia IfU = Ua = UfUa = E RaIaI Ia RaIa E ( (電樞反應電樞反應) )Uf Ua外特性外特性 U = f (I )n =nNRf =常數(shù)常數(shù)OIUU0他勵他勵并勵并勵(1)負載增加時，負載增加時，U 下降較快。下降較快。VR20%EUaIfIaIG三、復勵發(fā)電機三、復勵發(fā)電機1.分為積復勵和差復勵分為積復勵和差復勵2.對于積復勵發(fā)電機對于積復勵發(fā)電機(1)

16、平復勵發(fā)電機平復勵發(fā)電機當當I = IN時的時的UN = U0。(2)過復勵發(fā)電機過復勵發(fā)電機當當I = IN時的時的UNU0。(3)欠復勵發(fā)電機欠復勵發(fā)電機當當I = IN時的時的UN U0。他勵他勵并勵并勵過復勵過復勵IN平復勵平復勵欠復勵欠復勵差復勵差復勵OIUUNGIIaIf+U33直流他勵電動機的機械特性直流他勵電動機的機械特性一、機械特性的一般形式一、機械特性的一般形式電動機的機械特性指的是電動機的機械特性指的是轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關系。之間的關系。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)

17、中應用的較廣泛的他勵電動機的機械特性。紹在調(diào)速系統(tǒng)中應用的較廣泛的他勵電動機的機械特性。直流他勵電動機和并勵電動機的原理電路圖。直流他勵電動機和并勵電動機的原理電路圖。式中式中:U外加電樞電壓（外加電樞電壓（V）E感應電勢（感應電勢（V）aI電樞電流（電樞電流（A）aR電樞回路內(nèi)阻（電樞回路內(nèi)阻（）電樞回路勵磁回路aaRIEU 電壓平衡方程式：、nKEe amIKT aaeRInKU 即：即：aeaeIKRKUn 轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速特性TKKRKUn2meae 機械特性機械特性他勵電動機的勵磁電流他勵電動機的勵磁電流If的大的大小與電樞電流小與電樞電流Ia的大小無關，它的大小無關，它的大小只取決于的

18、大小只取決于Rf、 Uf的大小，的大小，當當Rf、 Uf的大小一定時的大小一定時,If為定值，為定值，即磁通即磁通 為定值。為定值。aaRIEU 例：一臺他勵直流電動機在穩(wěn)態(tài)下運行時，電樞反電例：一臺他勵直流電動機在穩(wěn)態(tài)下運行時，電樞反電勢勢E=E1，如負載轉(zhuǎn)矩，如負載轉(zhuǎn)矩TL=常數(shù)，外加電壓和電樞電路常數(shù)，外加電壓和電樞電路中的電阻均不變，問減弱勵磁使轉(zhuǎn)速上升到新的穩(wěn)態(tài)中的電阻均不變，問減弱勵磁使轉(zhuǎn)速上升到新的穩(wěn)態(tài)值后，電樞反電勢將如何變化？是大于、小于還是等值后，電樞反電勢將如何變化？是大于、小于還是等于于E1？1.理想空載轉(zhuǎn)速：理想空載轉(zhuǎn)速： T=0時的轉(zhuǎn)速稱為理想空載轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)速稱為理想

19、空載轉(zhuǎn)速，用速，用n0表示。表示。 e0KUn 2.轉(zhuǎn)速降落轉(zhuǎn)速降落TKKRnnn2mea0 3.機械特性硬度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，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：其定義為：%100dd nTnT 理想空載點理想空載點TKKRKUn2meae 即轉(zhuǎn)矩變化與所引起的轉(zhuǎn)速變即轉(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?；谋戎?，稱為機械特性的硬度。根據(jù)根據(jù) 值的不同，可將電值的不同，可將電動機機械特性分為三類。動機機械特性分為三類。（1）絕對硬特性）絕對硬特性 （2）硬特性）硬特性 10（3）軟特性）軟特性

20、10%100dd nTnT 二、固有機械特性二、固有機械特性固有機械特性指的是在額定條件（額定電壓固有機械特性指的是在額定條件（額定電壓UN和額定磁通和額定磁通 N )下和電樞電路內(nèi)不外接任何電阻時下和電樞電路內(nèi)不外接任何電阻時的的 n=f(T)即即:TKKRKUn2NmeaNeN 是一條直線。是一條直線?？筛鶕?jù)電動機的銘牌數(shù)據(jù)求出可根據(jù)電動機的銘牌數(shù)據(jù)求出(0,n0)和和(TN,nN)得到：得到：通常直流電動機銘牌上給出額定功率通常直流電動機銘牌上給出額定功率PN 、額定電壓、額定電壓UN 、額、額定電流定電流IN和額定轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)速nN計算步驟：計算步驟：(1)估算電樞電阻估算電樞電阻Ra

21、 依據(jù)：電動機在額定負載下的銅耗依據(jù)：電動機在額定負載下的銅耗Ia2Ra約占總損耗約占總損耗PN的的50%75%。NNIURIIUIUIUPIUP)1)(75. 05 . 0()1(Na2aNNNNNNNNNNNN 輸入功率輸出功率輸入功率輸出功率式中：式中：NNNNIUP 是額定運行條件下電動機的效率，且此時是額定運行條件下電動機的效率，且此時NaII 故得故得NNNNNa)1)(75. 05 . 0(IUIUPR (2)求求Ne K額定運行條件下的反電勢為：額定運行條件下的反電勢為：aNNNeRIUnKEN 故故NaNNNenRIUK (3)求理想空載轉(zhuǎn)速求理想空載轉(zhuǎn)速:NeN0 KUn

22、得得 00 n,(4)求額定轉(zhuǎn)矩求額定轉(zhuǎn)矩:NNNNN55. 9nPPT 得得 NN,nT根據(jù)根據(jù) 、00 n, NN,nT兩點，就可作出他勵直流電動機近似是機械特性曲線兩點，就可作出他勵直流電動機近似是機械特性曲線 。Tfn 3)舉例 (1)一臺Z2-51型直流他激電動機,已知額定功率5.5kW,額定電壓220V,額定電流31A,額定轉(zhuǎn)速1500r/min,忽略損耗,求自然機械特性. 解:分析 只要求出理想空載點和額定運行點,就可繪出機械特性. 0 500 751NNaNNNpURU II =0.71NNaeNNUI RKn=0.132NoeNUnK=1667r/min9 55NNNPTn=

23、35Nm三、人為機械特性三、人為機械特性人為機械特性是指人為地改變電動機的參數(shù)所得到的機械特性：人為機械特性是指人為地改變電動機的參數(shù)所得到的機械特性：電動機電樞外加電壓電動機電樞外加電壓U勵磁磁通勵磁磁通的大小的大小電樞回路串接附加電阻電樞回路串接附加電阻Rad1.電樞回路中串接附加電阻時的人為特性電樞回路中串接附加電阻時的人為特性 NN, UU電壓平衡方程式為：電壓平衡方程式為：)(adaaNRRIEU 得到的人為機械特性方程式為：得到的人為機械特性方程式為：TKKRRKUn2NmeadaNeN TKKRKUn2NmeaNeN 把把TKKRRKUn2NmeadaNeN 與與特性變軟特性變軟

24、空載速度不變空載速度不變隨著電阻的增加，轉(zhuǎn)速降落增加隨著電阻的增加，轉(zhuǎn)速降落增加人為機械特性固有機械特性2.改變電樞電壓改變電樞電壓U時的人為特性時的人為特性 0,adN R TKKRKUn2NmeaNeN 把把TKKRKUn2NmeaNe 與與空載速度隨著空載速度隨著U的減小而減小；的減小而減??；轉(zhuǎn)速降落不變；轉(zhuǎn)速降落不變；特性硬度不變特性硬度不變?nèi)藶闄C械特性固有機械特性?人為特性曲人為特性曲線都在固有特線都在固有特性曲線之下性曲線之下電動機電樞繞組絕緣耐壓強度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的限制，電樞電壓只允許在其額定值以下調(diào)節(jié)。額定值以下調(diào)節(jié)。3改變磁通改變磁通 時

25、的人為特性時的人為特性 0,adN RUU轉(zhuǎn)速降隨磁通的減轉(zhuǎn)速降隨磁通的減小而增大小而增大理想空載轉(zhuǎn)速隨磁理想空載轉(zhuǎn)速隨磁通通減小而增加減小而增加TKKRKUn2NmeaNeN 把把TKKRKUn2meaeN 與與特性變軟特性變軟人為機械特性固有機械特性?磁通只能減小磁通只能減小勵磁線圈發(fā)熱和電動機磁飽和的勵磁線圈發(fā)熱和電動機磁飽和的限制，勵磁電流只能在低于其額限制，勵磁電流只能在低于其額定值的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)定值的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)弱磁弱磁調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。當磁通過分削弱后：當磁通過分削弱后：（2）當）當 0時：時：空載或輕載時速度空載或輕載時速度n ，通常稱為，通常稱為“飛車飛車”；當電動機軸上的負載轉(zhuǎn)矩大于

26、電磁轉(zhuǎn)矩時，電動機不能啟動，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，通常稱為通常稱為“堵轉(zhuǎn)堵轉(zhuǎn)”。堵轉(zhuǎn)時電樞電流為。堵轉(zhuǎn)時電樞電流為Ist，長時間的大電流會燒，長時間的大電流會燒壞電樞繞組。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，一般都設有機在使用中，一般都設有“失磁失磁”保護。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；）如果負載轉(zhuǎn)矩不變，將使電動機電流

27、大大增加而嚴重過載； 【例2】 一臺他勵直流電動機， PN = 10 kW，UaN = 220 V，IaN = 210 A，nN = 750 r/min ，求 (1) 固有特性；(2) 固有特性的斜率和硬度 。 解： (1) 固有特性忽略 T0 ，則509.55210= = 2.426 TNIaNKT = 2200.254= r/min = 866.25 r/min 602PNnNTN =606.2840103750= Nm = 509.55 Nm 260KE = CT 6.2860= 2.426 = 0.254 UaNKE n0 = 連接 n0 和 N ( TN，nN ) 兩點即可得到固有特

28、性。(2) 固有特性的斜率和硬度 E = KE nN UaNE IaNRa = 0.254750 V = 190.5 V = 1 RaKEKT2 = 220190.5 210= = 0.14 0.14 2.4260.254 = 0.228 10.228= = 4.39 34直流他勵電動機的啟動特性直流他勵電動機的啟動特性一、固有啟動特性一、固有啟動特性啟動：啟動：就是施電于電動就是施電于電動機，使電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動機，使電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來，達到要求轉(zhuǎn)速的起來，達到要求轉(zhuǎn)速的這一過程。這一過程。aNst/ RUI 這個電流能達到其額定電流的（這個電流能達到其額定電流的（1020）倍。過大的啟動電）倍

29、。過大的啟動電流危害很大：流危害很大：（1）對電動機本身的影響：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，燒壞換向器；使電動機在換向過程中產(chǎn)生危險的火花，燒壞換向器；過大的電樞電流產(chǎn)生過大的電動應力，可能引起繞組的損壞；過大的電樞電流產(chǎn)生過大的電動應力，可能引起繞組的損壞；啟動電流：啟動電流：當將電動機直接接入當將電動機直接接入電網(wǎng)并施加額定電壓的瞬間電網(wǎng)并施加額定電壓的瞬間n=0、E=0、而而Ra一般很小，此時的電一般很小，此時的電流稱為啟動電流：流稱為啟動電流：（2）對機械系統(tǒng)的影響：對機械系統(tǒng)的影響：與啟動電流成正比例的啟動轉(zhuǎn)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

30、很大，過矩使運動系統(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)和傳動大的動態(tài)轉(zhuǎn)矩會在機械系統(tǒng)和傳動機構中產(chǎn)生過大的動態(tài)轉(zhuǎn)矩沖擊，機構中產(chǎn)生過大的動態(tài)轉(zhuǎn)矩沖擊，使機械傳動部件損壞；使機械傳動部件損壞；（3）對供電電網(wǎng)的影響：）對供電電網(wǎng)的影響：過大的啟動電流將使保過大的啟動電流將使保護裝置動作，切斷電源造成護裝置動作，切斷電源造成事故，或者引起電網(wǎng)電壓的事故，或者引起電網(wǎng)電壓的下降，影響其他負載的正常下降，影響其他負載的正常運行。運行。因此，直流電動機是不允許直接啟動的，即在啟動時因此，直流電動機是不允許直接啟動的，即在啟動時必須設法限制電樞電流，例如普通的必須設法限制電樞電流，例如普通的Z2型

31、直流電動機，規(guī)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定電樞的瞬時電流不得大于額定電流的1.52倍。倍。二、啟動方法二、啟動方法 降壓啟動降壓啟動 電樞回路串電阻啟動電樞回路串電阻啟動1.降壓啟動：降壓啟動：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，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。達到所要求的轉(zhuǎn)速。2.電樞回路串電阻啟動電樞回路串電阻啟動啟動時，電樞回路串接啟動電阻啟動時，電樞回路串接啟動電阻Rst，此時啟動電流，

32、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)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。速。啟動過程啟動過程c3-3.swf當速度上升到當速度上升到a點時，點時，KM閉合，電動機的機械特性變?yōu)楣逃刑亻]合，電動機的機械特性變?yōu)楣逃刑匦?。性。電樞回路串電阻等效電路電樞回路串電阻時的機械特性串接的啟動電阻串接的啟動電阻固有特性固有特性串電阻特性串電阻特性啟動電阻的大小保證啟動電流為所要求的值，如額定電流啟動電阻的大小保證啟動電流為所要求

33、的值，如額定電流的兩倍。的兩倍。電樞回路接入電網(wǎng)時，電樞回路接入電網(wǎng)時，KM斷開，電動機工作在串電阻特性斷開，電動機工作在串電阻特性上，在動態(tài)轉(zhuǎn)矩的作用下，電動機速度上升。上，在動態(tài)轉(zhuǎn)矩的作用下，電動機速度上升。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。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在此瞬間速度維持不變，即電動機的工作點從a點切換到點切換到b點。點。當電動機的工作點從當電動機的工作點從a點切點切換到換到b點時，沖

34、擊電流可能很點時，沖擊電流可能很大，為了解決這種現(xiàn)象，通常大，為了解決這種現(xiàn)象，通常采用逐級采用逐級切除啟動電阻切除啟動電阻的方法的方法來實現(xiàn)。來實現(xiàn)。1T尖峰（最大）轉(zhuǎn)矩尖峰（最大）轉(zhuǎn)矩2T換接（最?。┺D(zhuǎn)矩換接（最?。┺D(zhuǎn)矩(1)電樞接入電網(wǎng)時，電樞接入電網(wǎng)時，KM1、KM2和和KM3均斷開，電樞回路均斷開，電樞回路串接外加電阻串接外加電阻Rad3=R1+R2+R3，此時，電動機工作在特性曲線，此時，電動機工作在特性曲線a，在，在轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T1的作用下，轉(zhuǎn)速沿曲線的作用下，轉(zhuǎn)速沿曲線a上升；上升；(2)當速度上升使工作點到達當速度上升使工作點到達2時，時，KM1閉合，即切除電阻閉合，即切除電阻R

35、3，此時電樞回路串外加電阻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€，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。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切換切換到到3，速度又沿著曲線，速度又沿著曲線b繼續(xù)上升；繼續(xù)上升；(3)當速度上升使工作點到達當速度上升使工作點到達4時，時，KM1、KM2同時閉合，即同時閉合，即切除電阻切除電阻R2、R3，此時電樞回路串外加電阻此時電樞回路串外加電阻Rad1=R1，電動機的機，電動機的機械特性變?yōu)榍€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，。由于機械慣性的作用，

36、電動機的轉(zhuǎn)速不能突變，工作點由工作點由4切換到切換到5，速度又沿著曲線，速度又沿著曲線c繼續(xù)上升；繼續(xù)上升；啟動過程啟動過程c3-4.swf(4)當速度上升使工作點到達當速度上升使工作點到達6時，時，KM1、KM2、KM3同時閉合，即切除同時閉合，即切除電阻電阻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?，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€曲線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，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切換到切換到7，速，速度又沿著曲線度又沿著曲線d繼續(xù)上升直到穩(wěn)定工作點繼續(xù)上升直到穩(wěn)定工作點9。啟

37、動級數(shù)愈多，啟動級數(shù)愈多，T1、T2愈與平均轉(zhuǎn)矩愈與平均轉(zhuǎn)矩221avTTT 接近，啟動過程快而平穩(wěn)，但所需的控制設備也就愈多。我國生接近，啟動過程快而平穩(wěn)，但所需的控制設備也就愈多。我國生產(chǎn)的標準控制柜都是按快速啟動原則設計的，一般啟動電阻為產(chǎn)的標準控制柜都是按快速啟動原則設計的，一般啟動電阻為（34）段。）段。多級啟動時，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的數(shù)值需按照電動機的具體啟動條件決定。定。 N126 . 1TT N22 . 11 . 1TT 原則：原則：保持每一級的最大轉(zhuǎn)矩保持每一級的最大轉(zhuǎn)矩T1（或最大電流（或最大電流I1）不超過電動）不超過電動機的允許值機

38、的允許值每次切換電阻時的每次切換電阻時的T2（或最小電流（或最小電流I2）也基本相同）也基本相同34直流他勵電動機的調(diào)速特性直流他勵電動機的調(diào)速特性一、速度調(diào)節(jié)和速度變化一、速度調(diào)節(jié)和速度變化調(diào)速調(diào)速（又稱速度調(diào)節(jié)）：電動機的（又稱速度調(diào)節(jié)）：電動機的調(diào)速調(diào)速是在一定負載的是在一定負載的條件下，條件下，人為地人為地改變電動機的電路參數(shù)，以改變電動機的穩(wěn)定改變電動機的電路參數(shù)，以改變電動機的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速為目的。轉(zhuǎn)速為目的。轉(zhuǎn)速的變化是轉(zhuǎn)速的變化是人為改變?nèi)藶楦淖儯ɑ蛘{(diào)節(jié)）電樞回路的電（或調(diào)節(jié)）電樞回路的電阻大小所造成的，故稱阻大小所造成的，故稱調(diào)調(diào)速或速度調(diào)節(jié)速或速度調(diào)節(jié)。速度變化：速度變化：由于電

39、動機所驅(qū)動的負載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化（增大與減由于電動機所驅(qū)動的負載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化（增大與減?。┗蚱渌豢深A見因數(shù)引起電動機轉(zhuǎn)速的變化（下降或上升）。小）或其它不可預見因數(shù)引起電動機轉(zhuǎn)速的變化（下降或上升）。轉(zhuǎn)速的變化是由于負載增轉(zhuǎn)速的變化是由于負載增加減小所造成的，故稱加減小所造成的，故稱速速度變化度變化。調(diào)速為滿足負載對速度的不同要求；速度變化影響質(zhì)量。調(diào)速為滿足負載對速度的不同要求；速度變化影響質(zhì)量。二、調(diào)速方法二、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。下面僅就他勵直流電動機的調(diào)速方法作一般性的介紹。TKKRRKUn2meadae 改變改變串入電樞回路的電阻串入電樞回路的電阻Ra

40、d改變改變電樞供電電壓電樞供電電壓U 改變改變主磁通主磁通 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)速的方法有三種。法有三種。 1、改變電樞電路外串電阻、改變電樞電路外串電阻adR電樞回路串接電阻的一簇機械特性在一定的負載轉(zhuǎn)矩在一定的負載轉(zhuǎn)矩TL下，串入不同下，串入不同的電阻可以得到不同的轉(zhuǎn)速。的電阻可以得到不同的轉(zhuǎn)速。電阻為電阻為Ra：nA（穩(wěn)定工作點（穩(wěn)定工作點A）電阻為電阻為 R1：nB （穩(wěn)定工作點（穩(wěn)定工作點C）電阻

41、為電阻為 R2： nC （穩(wěn)定工作點（穩(wěn)定工作點D）電阻為電阻為 R3： nD（穩(wěn)定工作點（穩(wěn)定工作點E）存在的問題：存在的問題：機械特性較軟，電阻愈大則特性愈軟，穩(wěn)定度愈低；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；在空載或輕載時，調(diào)速范圍不大；實現(xiàn)無級調(diào)速困難；實現(xiàn)無級調(diào)速困難；在調(diào)速電阻上消耗大量電能等。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。等低速運轉(zhuǎn)時間不長的傳動系統(tǒng)中采用。 【例1】 一臺他勵電動機， PN = 4 k

42、W，UaN = 160 V，IaN = 34.4 A，nN = 1 450 r/min ，用它拖動通風機負載運行?，F(xiàn)采用改變電樞電路電阻調(diào)速。試問要使轉(zhuǎn)速降低至 1 200 r/min，需在電樞電路串聯(lián)多大的電阻 Rr ？ 解： 電樞電阻 116.31 1 450= = 0.080 2 KE = EnN Ra =UaN IaN PN IaN= = 1.27 160 34.4 4 000 34.4額定運行時 E = UaNRa IaN = (1601.2734.4) V = 116.31 V KT = 9.55 KE = 9.550.080 2 = 0.766 602PNnNTN =606.28

43、4 0001 450= Nm = 26.36 Nm 對于通風機負載 T n2， 當 n = 1 200 r/min 時 n = n0n = (1 9951 200) r/min = 795 r/min由于 nnNT = TN21 2001 450= 26.36 Nm = 18.05 Nm 2UaN KE n0 =1600.080 2 = r/min = 1 995 r/min RaRr KEKT2 n = T由此求得 n TRr = KEKT2 Ra 795 18.05= 0.080 20.766 1.27 = 1.436 2改變電動機電樞供電電壓改變電動機電樞供電電壓U在一定的負載轉(zhuǎn)矩在一定

44、的負載轉(zhuǎn)矩TL下，電樞外下，電樞外加不同電壓可以得到不同的轉(zhuǎn)速。加不同電壓可以得到不同的轉(zhuǎn)速。電壓為電壓為UN：na（穩(wěn)定工作點（穩(wěn)定工作點a）電壓為電壓為 U1：nb（穩(wěn)定工作點（穩(wěn)定工作點b）電壓為電壓為 U2：nc（穩(wěn)定工作點（穩(wěn)定工作點c）電壓為電壓為 U3：nd（穩(wěn)定工作點（穩(wěn)定工作點d）改變電樞供電電壓U的一簇機械特性特點：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)，）當電源電壓連續(xù)變化時，轉(zhuǎn)速可以平滑無級調(diào)節(jié)，一般一般只能在額定轉(zhuǎn)速以下調(diào)節(jié)；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）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

45、的穩(wěn)定度較高，調(diào)速范圍較大；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）調(diào)速時，因電樞電流與電壓U無關，且無關，且 = N，轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩T=Km N Ia不變。不變。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)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)速速。這種調(diào)速方法適合于恒轉(zhuǎn)矩型負載；。這種調(diào)速方法適合于恒轉(zhuǎn)矩型負載；4）可以靠調(diào)節(jié)電樞電壓來啟動電機，而不用其他啟動設備。）可以靠調(diào)節(jié)電樞電壓來啟動電機，而不用其他啟動設備。 【例2】 例 1 中的他勵電動機，拖動恒轉(zhuǎn)矩負載運行，TL = TN?，F(xiàn)采用改變電樞電壓調(diào)速。試問要使轉(zhuǎn)速降低至 1 000 r/min，

46、電樞電壓應降低到多少 ？ 解： 已知 Ra = 1.27 ， KE = 0.080 2，KT = 0.766，TN = 26.36 Nm 。 = 544.94 r/minn0 = nn = (1 000544.94) r/min = 1 544.94 r/min Ua = KE n0 = 0.080 21 544.94 V = 123.9 VRa KEKT2 n = T1.27 0.080 20.766 = 26.36 r/min 3改變電動機主磁通改變電動機主磁通 在一定的負載功率在一定的負載功率PL下，不同的主下，不同的主磁通可以得到不同的轉(zhuǎn)速。磁通可以得到不同的轉(zhuǎn)速。磁通為磁通為 N ：

47、na（穩(wěn)定工作點（穩(wěn)定工作點a）磁通為磁通為 1 ：nb（穩(wěn)定工作點（穩(wěn)定工作點b）磁通為磁通為 2 ：nc（穩(wěn)定工作點（穩(wěn)定工作點c）改變主磁通一簇機械特性特性特點：特點：1）可以平滑無級調(diào)速，只能弱磁調(diào)速，即在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)）可以平滑無級調(diào)速，只能弱磁調(diào)速，即在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)節(jié)；節(jié)；2）調(diào)速特性較軟；）調(diào)速特性較軟；普通他勵電動機的最高轉(zhuǎn)速不得超過額定轉(zhuǎn)速的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，倍，所以，調(diào)速范圍不大；調(diào)速范圍不大；3）調(diào)速時維持電樞電壓）調(diào)速時維持電樞電壓U和電樞電流和電樞電流Ia不變時，電動機的輸出不變時，電動機的輸出功率功率P=UIa電動機的輸出功

48、率不變。電動機的輸出功率不變。在在調(diào)速過程中，輸出功率不變的這種特性稱為恒功率調(diào)速，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，這這種調(diào)速適合于恒功率型負載。種調(diào)速適合于恒功率型負載。 【例3】 例 1 中的他勵電動機，拖動恒功率負載運行，現(xiàn)采用改變勵磁電流調(diào)速。試問要使轉(zhuǎn)速增加至 1 800 r/min， KE 應等于多少 ？ 解： 已知 Ra = 1.27 ，TN = 26.36 Nm 。對于恒功率負載 T 1/ n ，若忽略 T0 ，則將已知數(shù)據(jù)代入機械特性方程，得 整理，得 1 800 (KE) 2160 KE 2.82 = 0 nN nT = TN1 450 1 800 = 2

49、6.36 Nm = 21.23 Nm 1 800 = 21.23 160 KE 1.27 KEKT2 KE =160 1602 41 8002.82 21 800 = 0.064 7 或 0.024 2 兩個答案是否都合理？ 為什么出現(xiàn)兩個答案？ 35直流他勵電動機的制動特性直流他勵電動機的制動特性 1 1制動與啟動制動與啟動 啟動：施電于電動機使電啟動：施電于電動機使電動機速度動機速度從靜止加速到某一穩(wěn)從靜止加速到某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速定轉(zhuǎn)速的一種運動狀態(tài)；的一種運動狀態(tài)；制動：電動機脫離電網(wǎng)使制動：電動機脫離電網(wǎng)使電動機速度電動機速度從某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速開從某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速開始減速到停止始減速到停止或是或是限

50、制位能負限制位能負載下降速度載下降速度的一種運轉(zhuǎn)狀態(tài)。的一種運轉(zhuǎn)狀態(tài)。2. 2. 制動與自然停車制動與自然停車1）自然停車：電動機脫離）自然停車：電動機脫離電網(wǎng)，電網(wǎng)，靠很小的摩擦阻轉(zhuǎn)矩消耗靠很小的摩擦阻轉(zhuǎn)矩消耗機械能使轉(zhuǎn)速慢慢下降機械能使轉(zhuǎn)速慢慢下降，直到轉(zhuǎn)，直到轉(zhuǎn)速為零而停車。速為零而停車。特點：特點：停車過程需時較長，停車過程需時較長，不能滿足生產(chǎn)機械快速停車的要不能滿足生產(chǎn)機械快速停車的要求；求；2）制動：電動機脫離）制動：電動機脫離電網(wǎng)，電網(wǎng)，外加阻力轉(zhuǎn)矩使電動外加阻力轉(zhuǎn)矩使電動機速度迅速下降機速度迅速下降，直到轉(zhuǎn)速，直到轉(zhuǎn)速為零而停車。為零而停車。目的：目的：加快停車過程，提高生加

51、快停車過程，提高生產(chǎn)效率；產(chǎn)效率； 實現(xiàn)準確停車等。實現(xiàn)準確停車等。3. . 電動機的兩種工作狀態(tài)電動機的兩種工作狀態(tài)0LM TTMT拖動轉(zhuǎn)矩拖動轉(zhuǎn)矩LT阻轉(zhuǎn)矩阻轉(zhuǎn)矩電動機的作用是將電動機的作用是將電能轉(zhuǎn)換機械能。故稱電能轉(zhuǎn)換機械能。故稱這種狀態(tài)為這種狀態(tài)為電動狀態(tài)電動狀態(tài)。0)(LM TTMT阻轉(zhuǎn)矩阻轉(zhuǎn)矩LT拖動轉(zhuǎn)矩拖動轉(zhuǎn)矩電動機的作用是吸收或電動機的作用是吸收或消耗重物的機械能。故稱電動消耗重物的機械能。故稱電動機的這種工作狀態(tài)為機的這種工作狀態(tài)為制動狀態(tài)制動狀態(tài)。電動狀態(tài)電動狀態(tài)制動狀態(tài)制動狀態(tài)4. . 電動機工作在制動狀態(tài)下的兩種情況電動機工作在制動狀態(tài)下的兩種情況1）使轉(zhuǎn)速迅速減速到

52、停止，電動機的轉(zhuǎn)速不變）使轉(zhuǎn)速迅速減速到停止，電動機的轉(zhuǎn)速不變2）限制位能負載的下降速度，電動機的轉(zhuǎn)速改變）限制位能負載的下降速度，電動機的轉(zhuǎn)速改變u特點特點:電動機的轉(zhuǎn)矩電動機的轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速n方向相反方向相反,電機處于發(fā)電工作狀態(tài)電機處于發(fā)電工作狀態(tài).u制動形式制動形式:穩(wěn)定的制動狀態(tài)穩(wěn)定的制動狀態(tài);過渡的制動狀態(tài)過渡的制動狀態(tài).u制動方法制動方法:反饋制動反饋制動;反接制動反接制動;能耗制動能耗制動3.5他勵直流電動機的制動他勵直流電動機的制動目的：快速停車、勻速下放重物等。目的：快速停車、勻速下放重物等。制動方法：制動方法：機械制動、電氣制動。機械制動、電氣制動。一、能耗制動一、能

53、耗制動電動狀態(tài)電動狀態(tài)Tn制動狀態(tài)制動狀態(tài)能耗制動時：能耗制動時：動能轉(zhuǎn)換成電能，動能轉(zhuǎn)換成電能， 被電阻消耗掉。被電阻消耗掉。nTEUaIaUfMUfMRbIaE制動前：制動前：特性特性1。制動開始后：制動開始后： Ua = 0，n0 = 0特性特性2n = RaRbCECT2T制動過程制動過程bOTn1n0TLaTL1.能耗制動過程能耗制動過程迅速停機迅速停機a 點點b 點，點，Ia 反向反向(Ia0)制動開始制動開始n = 0，E = 0 na = nb，Ea = Eb T 反向反向(T0)，T 和和TL的共同作用的共同作用Ia= 0，T = 0，n O 點點自動停車。自動停車。 2 T

54、bTb制動效果制動效果Rb 2(Rb大大)bOTn1TLa2 (Rb小小)bIa |Tb | 制動快，停車迅速。制動快，停車迅速。Ia =Eb RaRbIamax切換點（切換點（b 點）點） Rb 的選擇的選擇RaRb EbIamaxUfRbIaTnEM2.能耗制動運行能耗制動運行下放重物下放重物bOTn1n0TLa2ca 點點b 點點O點點T = 0，TL0n 反向起動反向起動(n0)E 反向反向(E0) Ia再次反向再次反向(Ia0)T 再次反向再次反向(T0)， n T 反向起動反向起動制動過程制動過程能耗制能耗制動運行動運行E Ia T = TL(c 點點)。Tn制動過程制動過程電動狀

55、態(tài)電動狀態(tài)TL反向起動反向起動Tn能耗制動運行能耗制動運行nTMEUaIaUfTLUf RbMEIaUf RbTLMEIanLnL2bOTn1TLac制動效果制動效果2 (Rb小小)bTT Rb 特性特性2斜率斜率 下放速度下放速度|nL | 。 Rb 的選擇的選擇（各量取絕對值）（各量取絕對值）RaRb =EcIac= CE nLT /CT校驗校驗RaRb Eb Iamax= CE CT2 nLTc(Rb大大)= CE CT2 nLTLT0穩(wěn)定運行穩(wěn)定運行c 點點的的E 和和Ia（對切換點（對切換點b 點電流的限制）點電流的限制） 【例例1】一臺他勵電動機，一臺他勵電動機，PN=22kW，U

56、aN=440V，IaN=65.3A，nN=600r/min，Iamax=2IaN，T0忽略忽略不計。不計。試求：試求：(1)拖動拖動TL=0.8TN的反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載，采用能耗的反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載，采用能耗制動實現(xiàn)迅速停機，電樞電路至少應串聯(lián)多大的制動電阻？制動實現(xiàn)迅速停機，電樞電路至少應串聯(lián)多大的制動電阻？(2)拖動拖動TL=0.8TN的位能性恒轉(zhuǎn)矩負載，采用能耗制動以的位能性恒轉(zhuǎn)矩負載，采用能耗制動以300r/min的速度下放重物，電樞電路應串聯(lián)多大的制動電的速度下放重物，電樞電路應串聯(lián)多大的制動電阻？阻？解：解：由額定數(shù)據(jù)求得由額定數(shù)據(jù)求得 PN IaNE=2210365.3=V=336.

57、91VRa=UaNIaN PNIaN=1.5844065.3 2210334.4(1)迅速停機時迅速停機時TL=0.8TN=0.8350.32Nm=280.256NmCT =9.55CE =9.550.562=5.365602 PNnNTN=606.2822103600=Nm=350.32Nm336.91600= =0.562CE =EnN280.2565.365= A =52.24AIa =TL CT E=UaNRaIa=(4401.5852.24)V=357.46V（切換點（切換點b 點的點的Eb） RbRa Eb Iamax(2)下放重物時下放重物時357.46 265.3=1.58=1

58、.16Rb=Ra CE CT2 nLTL=0.5625.365300 280.2561.58=1.65該值大于該值大于1.16，故滿足，故滿足Iamax的要求。的要求。二、反接制動二、反接制動反接制動具有如下特點：反接制動具有如下特點：1）電動機的外加電樞電壓）電動機的外加電樞電壓U與感應電動勢與感應電動勢E的方向在外界的作的方向在外界的作用下由相反變?yōu)橄嗤河孟掠上喾醋優(yōu)橄嗤?）電動機的輸出轉(zhuǎn)矩）電動機的輸出轉(zhuǎn)矩TM與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速n的方向相反。的方向相反。在反接制動中，把在反接制動中，把改變電樞電壓改變電樞電壓U的方向的方向所產(chǎn)生的反接制動稱所產(chǎn)生的反接制動稱為為電源反接制動電源反接制動；而

59、把；而把改變電樞電動勢改變電樞電動勢E的方向的方向所產(chǎn)生的反接制動所產(chǎn)生的反接制動稱為稱為倒拉反接制動倒拉反接制動。二、反接制動二、反接制動1.電源反接制動電源反接制動迅速停機迅速停機電動狀態(tài)電動狀態(tài)Tn制動狀態(tài)制動狀態(tài)Ua電樞反接時：電樞反接時：動能、電源電能均被動能、電源電能均被Rb 消耗掉。消耗掉。TL作用？作用？限制限制IamaxIa的方向的方向？T的方向的方向？nTEUaIaUfTLMUfMEIaRb1電源反接制動電源反接制動當電壓的實際方向與參考當電壓的實際方向與參考方向相同時，電動機的機械特方向相同時，電動機的機械特性為性為TKKRKUn2meae 當電壓的實際方向與參考當電壓的

60、實際方向與參考方向相反時，電動機的機械特方向相反時，電動機的機械特性為性為TKKRRKUn2meadae 2n0OTn1n0TL制動前：制動前：特性特性1n =Ua CE Ra CECT2T制動開始后：制動開始后： 特性特性2制動過程制動過程TLn =Ua CE RaRb CECT2Tbacda 點點b 點點，Ia 反向反向(Ia0)T 和和TL的共同作用的共同作用n = 0，T 0， na= nb，Ea = Eb，T 反向反向(T0)，n立刻斷電，立刻斷電，未斷電，反向起動未斷電，反向起動制動開始；制動開始；c 點點停機。停機。d 點，反向電動運行。點，反向電動運行。立刻立刻斷電斷電a點點：