第六章直流電機(jī)及拖動(dòng)

普通電工學(xué)歡迎學(xué)習(xí)授課教師：王曉宇爐峪口煤礦機(jī)電部1第六章直流電動(dòng)機(jī)及其拖動(dòng)

直流電機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的電磁裝置，將直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的電機(jī)稱為直流電動(dòng)機(jī)，反之則稱為直流發(fā)電機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)具有調(diào)速范圍廣且平滑，起動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過載能力強(qiáng)，易于控制的優(yōu)點(diǎn)，常用于對(duì)調(diào)速要求較高的場(chǎng)合。2直流電機(jī)的用途：作電源用:直流發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為直流電能；作動(dòng)力用:直流電動(dòng)機(jī)，將直流電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；信號(hào)傳遞:直流測(cè)速發(fā)電機(jī)，將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；直流伺服電動(dòng)機(jī)，將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械信號(hào)；作勵(lì)磁機(jī)用:一般小于10萬KW的單機(jī)同步發(fā)電機(jī)要用直流發(fā)電機(jī)作為勵(lì)磁機(jī)。

3直流發(fā)電機(jī)電勢(shì)波形較好，對(duì)電磁干擾影響小。直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍寬廣，調(diào)速特性平滑。直流電動(dòng)機(jī)過載能力較強(qiáng)，起動(dòng)和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大。存在換向器，制造復(fù)雜，價(jià)格較高。直流電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)4第六章直流電動(dòng)機(jī)及其拖動(dòng)第一節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)一、直流電機(jī)的工作原理（一）直流電動(dòng)機(jī)的工作原理載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到的力B

—磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度(Wb/m2)i

—導(dǎo)體中的電流(A)l

—導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度(m)5當(dāng)線圈ax中通入直流電流時(shí)，線圈邊a和x上均受到電磁力，根據(jù)左手定則確定力的方向。這一對(duì)電磁力形成了作用于電樞的電磁轉(zhuǎn)矩。6安裝換向器以后，將直流電壓加于電刷端，直流電流經(jīng)電刷流過電樞上的線圈，則產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，電樞在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下就旋轉(zhuǎn)起來。由于換向器配合電刷對(duì)電流的換向作用，使得線圈邊只要處在N極下，其中通過電流的方向總是由電刷A流入的方向；而在S極下時(shí)，總是從電刷B流出的方向。就使電動(dòng)機(jī)能夠連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。7（二）直流發(fā)電機(jī)的工作原理用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電樞逆時(shí)針方向恒速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈邊ab和cd就分別切割不同極性磁極下的磁場(chǎng)，線圈中產(chǎn)生了交變的電動(dòng)勢(shì)。由于換向器配合電刷對(duì)電流的換向作用，在電刷A、B端的電動(dòng)勢(shì)卻是直流電動(dòng)勢(shì)。8

一臺(tái)直流電機(jī):作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行——在直流電機(jī)的兩電刷端上加上直流電壓，電樞旋轉(zhuǎn)，拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械旋轉(zhuǎn)，輸出機(jī)械能；作為發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行——用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)直流電機(jī)的電樞，電刷端引出直流電動(dòng)勢(shì)，作為直流電源，輸出電能。9（三）結(jié)論（1）直流電機(jī)線圈內(nèi)電流是交變的，原理為：電動(dòng)機(jī)，左手定則，皮薩定律，發(fā)電機(jī)，右手定則，電磁感應(yīng)定律,（2）換向器作用是變流：電動(dòng)機(jī)，外輸入直流——內(nèi)變交流發(fā)電機(jī)，內(nèi)是交流——外輸出直流（3）直流電機(jī)可作發(fā)電機(jī)——輸入機(jī)械能輸出電能，也可作電動(dòng)機(jī)——輸入電能輸出機(jī)械能。(可逆原理)10二、直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)主磁極換向磁極電刷裝置機(jī)座端蓋定子轉(zhuǎn)子電樞鐵心電樞繞組換向器轉(zhuǎn)軸軸承11二、直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)直流電機(jī)剖面圖1—換向器2—電刷裝置3—機(jī)座4—主磁極5—換向極6—端蓋7—風(fēng)扇8—電樞繞組9—電樞鐵心1213直流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖電刷電樞繞組主磁極換向器14（一）直流電機(jī)的靜止部分1、主磁極1—主磁極鐵心2—?jiǎng)?lì)磁繞組3—機(jī)座15（一）直流電機(jī)的靜止部分2、換向極1—換向極鐵心2—換向極繞組3、機(jī)座用來固定主磁極、換向極和端蓋；另外，又作為磁路的一部分。

164、電刷裝置1—刷握2—電刷3—壓緊彈簧4—銅絲辮（一）直流電機(jī)的靜止部分17（二）直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分1、電樞鐵心a)—電樞鐵心沖片b)—電樞鐵心182、電樞繞組1—槽楔2—線圈絕緣3—導(dǎo)體4—層間絕緣5—槽絕緣6—槽底絕緣電樞槽內(nèi)的絕緣由許多按一定規(guī)律連接的線圈組成。（二）直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分193、換向器由許多換向片組成，換向片之間用云母絕緣。1—換向片2—連接片（二）直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分20三、直流電動(dòng)機(jī)的銘牌直流電機(jī)的額定值：1、額定功率PN(kW)2、額定電壓UN(V)3、額定電流IN(A)4、額定轉(zhuǎn)速nN(r/min)5、額定勵(lì)磁電壓UfN(V)6、勵(lì)磁方式2122額定條件下電機(jī)所能提供的功率指電刷間輸出的額定電功率發(fā)電機(jī)指軸上輸出的機(jī)械功率電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)：指輸出額定電壓；電動(dòng)機(jī)：指輸入額定電壓。在額定工況下，電機(jī)出線端的平均電壓在額定電壓下，運(yùn)行于額定功率時(shí)對(duì)應(yīng)的電流23在額定電壓、額定電流下，運(yùn)行于額定功率時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)于額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速及額定功率時(shí)的勵(lì)磁電流指直流電機(jī)的勵(lì)磁線圈與電樞線圈的連接方式勵(lì)磁方式24四、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)一、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式1、他勵(lì)直流電機(jī)——由其它直流電源對(duì)勵(lì)磁繞組供電。2、并勵(lì)直流電機(jī)——?jiǎng)?lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)。3、串勵(lì)直流電機(jī)——?jiǎng)?lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)。4、復(fù)勵(lì)直流電機(jī)——兩個(gè)勵(lì)磁繞組，一個(gè)與電樞繞組并聯(lián)，另一個(gè)與電樞繞組串聯(lián)。25二、直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)是指電樞電流等于零或者很小時(shí)，由勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)單獨(dú)建立的磁場(chǎng)。四極直流電機(jī)空載磁場(chǎng)直流電機(jī)中，主磁通是主要的，它能在電樞繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，而漏磁通沒有這個(gè)作用，它只是增加主磁極磁路的飽和程度。在數(shù)量上，漏磁通比主磁通小得多。26氣隙中主磁場(chǎng)磁通密度分布

空載時(shí)，勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)主要消耗在氣隙上。如果不計(jì)鐵磁材料中的磁壓降，則在氣隙中各處所消耗的磁動(dòng)勢(shì)均為勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)。在極靴下，氣隙小，氣隙中沿電樞表面上各點(diǎn)磁密較大；在極靴范圍外，氣隙增加很多，磁密顯著減小，至兩極間的幾何中性線處磁密為零。27電機(jī)磁化曲線直流電機(jī)的空載磁化特性

主磁通與勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)或勵(lì)磁電流的關(guān)系，稱為電機(jī)磁化曲線，如右圖所示。電機(jī)的磁化曲線和鐵磁材料B－H曲線很相似?？紤]到電機(jī)的運(yùn)行性能和經(jīng)濟(jì)性，直流電機(jī)額定運(yùn)行磁通額定值的大小取在磁化曲線開始彎曲的地方,圖中的a點(diǎn)。a28第二節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)

本節(jié)主要介紹電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程、負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性、直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性、起動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)等方法和物理過程。6.2.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式：電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式描述了系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)取決于作用在原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的各種轉(zhuǎn)矩。根據(jù)如圖給出的系統(tǒng)（忽略空載轉(zhuǎn)矩），可寫出拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式：其中為系統(tǒng)的慣性轉(zhuǎn)矩。一、運(yùn)動(dòng)方程式29運(yùn)動(dòng)方程的實(shí)用形式：系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的三種狀態(tài)1)當(dāng)或時(shí),系統(tǒng)處于靜止或恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行狀態(tài)，即處于穩(wěn)態(tài)。2)當(dāng)或時(shí),系統(tǒng)處于加速運(yùn)行狀態(tài)，即處于動(dòng)態(tài)。3)當(dāng)或時(shí),系統(tǒng)處于減速運(yùn)行狀態(tài)，即處于動(dòng)態(tài)。30首先確定電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檗D(zhuǎn)速的正方向，然后規(guī)定：二、運(yùn)動(dòng)方程式中轉(zhuǎn)矩正、負(fù)號(hào)的規(guī)定（1）電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的正方向相同時(shí)為正，相反時(shí)為負(fù)。（2）負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的正方向相同時(shí)為負(fù)，相反時(shí)為正。（3）慣性轉(zhuǎn)矩的大小和正負(fù)號(hào)由和的代數(shù)和決定。316.2.2負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性一、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性，就是負(fù)載的機(jī)械特性，簡(jiǎn)稱負(fù)載特性。恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性是指生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速無關(guān)的特性。分反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載兩種。1.反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載TLn2.位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載TLn32二、恒功率負(fù)載特性恒功率負(fù)載特點(diǎn)是：負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積為一常數(shù)，即與成反比，特性曲線為一條雙曲線。TLn三、泵與風(fēng)機(jī)類負(fù)載特性負(fù)載的轉(zhuǎn)矩基本上與轉(zhuǎn)速的平方成正比。負(fù)載特性為一條拋物線。TLn12TL0336.2.3他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性一、機(jī)械特性的表達(dá)式直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)在電樞電壓、勵(lì)磁電流、電樞回路電阻為恒值的條件下，即電動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系：由電機(jī)的電路原理圖可得機(jī)械特性的表達(dá)式：稱為理想空載轉(zhuǎn)速。實(shí)際空載轉(zhuǎn)速34二、固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性（一）固有機(jī)械特性當(dāng)時(shí)的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性：由于電樞電阻很小，特性曲線斜率很小，所以固有機(jī)械特性是硬特性。當(dāng)T=TN時(shí)，n=nN，此點(diǎn)為電動(dòng)機(jī)額定工作點(diǎn)，轉(zhuǎn)速差Δn=n0-nN，為額定轉(zhuǎn)速差。當(dāng)n=0時(shí)，即電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩Tem=Ts，稱為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。351、電樞串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性

保持不變,只在電樞回路中串入電阻的人為特性特點(diǎn)：1）不變，變大；2）越大，特性越軟。（二）人為機(jī)械特性當(dāng)改變或或得到的機(jī)械特性稱為人為機(jī)械特性。故電樞串電阻的人為機(jī)械特性是通過理想空載點(diǎn)的一簇放射性直線。362、降低電樞電壓時(shí)的人為機(jī)械特性

保持不變，只改變電樞電壓時(shí)的人為特性：特點(diǎn)：1)

隨變化,不變;2)不同,曲線是一組平行線。

因此降低電樞電壓時(shí)的人為機(jī)械特性曲線是一組平行于固有機(jī)械特性的直線。373、減弱勵(lì)磁磁通時(shí)的人為特性

保持不變，只改變勵(lì)磁回路調(diào)節(jié)電阻的人為特性：特點(diǎn)：1）弱磁，

增大；2）弱磁，增大注：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和運(yùn)行過程中，絕不允許勵(lì)磁回路斷開。386.2.4他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)接通電源后，由靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過程。起動(dòng)瞬間，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流分別為為了限制起動(dòng)電流，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)通常采用電樞回路串電阻或降低電樞電壓起動(dòng)。起動(dòng)時(shí)由于轉(zhuǎn)速，電樞電動(dòng)勢(shì)，而且電樞電阻很小，所以起動(dòng)電流將達(dá)很大值。過大的起動(dòng)電流將引起電網(wǎng)電壓下降、影響電網(wǎng)上其它用戶的正常用電、使電動(dòng)機(jī)的換向惡化；同時(shí)過大的沖擊轉(zhuǎn)矩會(huì)損壞電樞繞組和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。一般直流電動(dòng)機(jī)不允許直接起動(dòng)。39（一）起動(dòng)過程一、電樞回路串電阻起動(dòng)三級(jí)電阻起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的電路原理圖和機(jī)械特性為40（二）分組起動(dòng)電阻的計(jì)算

設(shè)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速n1、n2、n3時(shí)電勢(shì)分別為Ea1、Ea2、Ea3，則有：b點(diǎn)c點(diǎn)d點(diǎn)e點(diǎn)f點(diǎn)g點(diǎn)比較以上各式得：

在已知起動(dòng)電流比β和電樞電阻Ra前提下，經(jīng)推導(dǎo)可得各級(jí)串聯(lián)電阻為:41（6）計(jì)算各級(jí)起動(dòng)電阻。（1）估算或查出電樞電阻；（2）根據(jù)過載倍數(shù)選取最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的最大電流；（3）選取起動(dòng)級(jí)數(shù)；（4）計(jì)算起動(dòng)電流比：取整數(shù)（5）計(jì)算轉(zhuǎn)矩:，校驗(yàn)：如果不滿足，應(yīng)另選或值并重新計(jì)算，直到滿足該條件為止。計(jì)算各級(jí)起動(dòng)電阻的步驟：42降壓起動(dòng)當(dāng)直流電源電壓可調(diào)時(shí)，可采用降壓方法起動(dòng)。起動(dòng)時(shí)，以較低的電源電壓起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)電流隨電源電壓的降低而正比減小。隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的上升，反電動(dòng)勢(shì)逐漸增大，再逐漸提高電源電壓，使起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩保持在一定的數(shù)值上，保證按需要的加速度升速。降壓起動(dòng)需專用電源，設(shè)備投資較大，但它起動(dòng)平穩(wěn)，起動(dòng)過程能量損耗小，因此得到廣泛應(yīng)用。436.2.5他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)一、概述1、制動(dòng)的目的：1）使電動(dòng)機(jī)減速或停車。2）限制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高。（如電車下坡）2、制動(dòng)的方式：1）機(jī)械（抱閘）制動(dòng)：利用電磁或電磁液壓驅(qū)動(dòng)裝置，使閘瓦抱緊或松開制動(dòng)盤（得電松閘、失電抱閘）442）電磁制動(dòng)：當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩Tem

與n的方向相同時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)Tem

與n方向相反時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電機(jī)運(yùn)行于電磁制動(dòng)狀態(tài)（本質(zhì)）。能耗制動(dòng)反接制動(dòng)回饋（再生）制動(dòng)注：機(jī)械制動(dòng)具有快速、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，但是對(duì)于高速、慣性大的設(shè)備，機(jī)械沖擊比較大；電磁制動(dòng)則具有制動(dòng)相對(duì)平穩(wěn)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩容易控制的特點(diǎn)。很多情況下采用機(jī)械制動(dòng)結(jié)合電磁制動(dòng)的方法來進(jìn)行制動(dòng)，即先通過電磁制動(dòng)將電機(jī)轉(zhuǎn)速降到一個(gè)比較低的速度（接近零速），然后再機(jī)械抱閘制動(dòng)，這樣既避免了機(jī)械沖擊又有比較好的制動(dòng)效果。45能耗制動(dòng)在電動(dòng)狀態(tài)（開關(guān)S打到電源上），電樞電流、電樞電動(dòng)勢(shì)、轉(zhuǎn)速及驅(qū)動(dòng)性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩如圖實(shí)線箭頭所示。制動(dòng)時(shí)將開關(guān)S打到制動(dòng)電阻RB上，由于慣性，電樞保持原來方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，電動(dòng)勢(shì)Ea方向不變。由Ea產(chǎn)生的電樞電流IaB的方向與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)Ia的方向相反,對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩TemB與Tem方向相反,為制動(dòng)性質(zhì),電機(jī)處于能耗制動(dòng)狀態(tài)。電動(dòng)制動(dòng)P1=UIa=0P2=T2Ω=TemΩ<0（忽略空載轉(zhuǎn)矩）能耗制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)靠將生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，消耗在制動(dòng)電阻上。46能耗制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性方程為：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)47

但制動(dòng)電阻越小，制動(dòng)電流越大。選擇制動(dòng)電阻的原則是能耗制動(dòng)操作簡(jiǎn)單,制動(dòng)平穩(wěn),隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的減小,制動(dòng)轉(zhuǎn)矩也不斷減小,制動(dòng)效果變差。若為了盡快停轉(zhuǎn)電機(jī),可在轉(zhuǎn)速下降到一定程度時(shí),切除一部分制動(dòng)電阻,增大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

改變制動(dòng)電阻的大小可以改變能耗制動(dòng)特性曲線的斜率,從而可以改變制動(dòng)轉(zhuǎn)矩及下放負(fù)載的穩(wěn)定速度。越小,特性曲線的斜率越小,起始制動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大,而下放負(fù)載的速度越小。即其中為制動(dòng)瞬間的電樞電動(dòng)勢(shì)。C’B’48反接制動(dòng)電壓反接制動(dòng)時(shí)接線如圖所示。1、電源反接制動(dòng)電動(dòng)制動(dòng)開關(guān)S投向“電動(dòng)”側(cè)時(shí)，電樞接正極電壓，電機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)。反接制動(dòng)時(shí)，將開關(guān)投向“制動(dòng)”側(cè)，電樞回路串入制動(dòng)電阻RB

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：反向的電樞電流產(chǎn)生反向的電磁轉(zhuǎn)矩，從而產(chǎn)生很強(qiáng)的制動(dòng)作用——電源反接制動(dòng)。49機(jī)械特性方程為：曲線如圖中所示。工作點(diǎn)變化為：。制動(dòng)過程中,、、均為負(fù)，而、為正。,表明電機(jī)從電源吸收電功率；,表明電機(jī)從軸上吸收機(jī)械功率;可見,反接制動(dòng)時(shí),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制動(dòng)電阻上。DE502、倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)適用于低速下放重物。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)制動(dòng)時(shí)在電路串入一個(gè)大電阻。nT+-+-Ea+nT--Ea+51倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性方程就是電動(dòng)狀態(tài)時(shí)電樞串電阻時(shí)的人為特性方程。由于串入電阻很大，有倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性曲線就是電動(dòng)狀態(tài)時(shí)電樞串電阻時(shí)的人為特性在第四象限的部分（CD段）。倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)時(shí)的能量關(guān)系和電壓反接制動(dòng)時(shí)相同。可以通過改變串入電阻值的大小來得到不同的下放速度。52回饋制動(dòng)回饋制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性方程與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)相同。電動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，在某種條件下會(huì)出現(xiàn)n

>n0情況，此時(shí)Ea

>U，Ia反向，Tem

反向，由驅(qū)動(dòng)變?yōu)橹苿?dòng)。從能量方向看，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)——回饋制動(dòng)狀態(tài)（

P1=UIa<0、P2=TemΩ<0

）。穩(wěn)定運(yùn)行有兩種情況:1）正向回饋2）反向回饋當(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)入第二象限電壓反接制動(dòng)帶位能性負(fù)載進(jìn)入第四象限53發(fā)生在調(diào)速過程中的回饋制動(dòng)過程有以下兩種情況1、降壓調(diào)速時(shí)產(chǎn)生的回饋制動(dòng)制動(dòng)過程為段。2、增磁調(diào)速時(shí)產(chǎn)生的回饋制動(dòng)制動(dòng)過程為段?；仞佒苿?dòng)時(shí)由于有功功率回饋到電網(wǎng)，因此與能耗和反接制動(dòng)相比，回饋制動(dòng)是比較經(jīng)濟(jì)的。54一、調(diào)速指標(biāo)：影響調(diào)速范圍的因素:1）最高轉(zhuǎn)速受電動(dòng)機(jī)機(jī)械強(qiáng)度和換向等方面的制；2）最小轉(zhuǎn)速受相對(duì)穩(wěn)定性限制。

6.2.6他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速1、調(diào)速范圍:55

δ%越小，相對(duì)穩(wěn)定性越好；δ%與機(jī)械特性硬度和n0有關(guān)。

2ΔnN2nmin1nTΔnN1n0nNTN2、調(diào)速的穩(wěn)定性（相對(duì)穩(wěn)定性）：指負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化的程度，轉(zhuǎn)速變化小，穩(wěn)定性好。n0’ΔnN331）靜差率：

看出低速機(jī)械特性的靜差率大，穩(wěn)定性差。一般以系統(tǒng)的最低轉(zhuǎn)速時(shí)的靜差率為準(zhǔn)。2）D與δ%的關(guān)系：D與δ%相互制約:δ越小,D越小,相對(duì)穩(wěn)定性越好;在保證一定的δ指標(biāo)的前提下,要擴(kuò)大D,須減少Δn,即提高機(jī)械特性的硬度。56

3、調(diào)速的平滑性

越接近1，平滑性越好，當(dāng)時(shí)，稱為無級(jí)調(diào)速，即轉(zhuǎn)速可以連續(xù)調(diào)節(jié)。調(diào)速不連續(xù)時(shí)，級(jí)數(shù)有限，稱為有級(jí)調(diào)速。4、調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性

在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級(jí)數(shù)越多，調(diào)速越平滑。相鄰兩級(jí)轉(zhuǎn)速之比，為平滑系數(shù)：主要指調(diào)速設(shè)備的投資、運(yùn)行效率及維修費(fèi)用以及調(diào)速過程中的電能損耗等。

57二、機(jī)械調(diào)速：改變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)速比進(jìn)行調(diào)速的方法稱為機(jī)械調(diào)速；改變電動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行調(diào)速的方法稱為電氣調(diào)速。三、電氣調(diào)速：

改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù)就是人為地改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，使工作點(diǎn)發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。調(diào)速前后，電動(dòng)機(jī)工作在不同的機(jī)械特性上，如果機(jī)械特性不變，因負(fù)載變化而引起轉(zhuǎn)速的變化，則不能稱為調(diào)速。電氣調(diào)速方法：調(diào)壓調(diào)速；電樞串電阻調(diào)速；調(diào)磁調(diào)速。調(diào)速方法：58四、調(diào)速方法1、電樞回路串電阻調(diào)速nTemTLRan0nNA0A’Bn1Ra+Rs1未串電阻時(shí)的工作點(diǎn)串電阻Rs1后,工作點(diǎn)由A→A’→BB’CRa+Rs1+Rs21）原理：在電樞中串入電阻，n0不變，即電機(jī)的特性曲線變陡，使n、在相同力矩下，n。592）電樞電流和轉(zhuǎn)速在調(diào)速過程中的變化曲線調(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=0n1nNIaNianian結(jié)論：帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí),串電阻越大,轉(zhuǎn)速越低。603）特點(diǎn)：（1）串電阻后，轉(zhuǎn)速只能降低。（3）串入電阻后機(jī)械特性變軟，靜差率變大,所以轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定性差；（4）輕載時(shí)調(diào)速范圍小，額定負(fù)載時(shí)調(diào)速范圍為D=1-3受到限制。）（5）電阻上的功率損耗較大，效率低，不經(jīng)濟(jì)。（6）調(diào)速方法簡(jiǎn)單，設(shè)備投資少。（2）由于電阻只能分段調(diào)節(jié)，所以調(diào)速的平滑性差；4）適應(yīng)場(chǎng)合：這種調(diào)速方法適用于調(diào)速性能要求不高的中小型電機(jī)。612、降低電源電壓調(diào)速TemTLAA’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。1）原理:由機(jī)械特性方程知：調(diào)電樞電壓U，n0變化，斜率不變，所以調(diào)速特性是一組平行曲線。62（2）電源電壓能平滑調(diào)節(jié)，調(diào)速平滑性好，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。（3）調(diào)速前后的機(jī)械特性的斜率不變，硬度較高，靜差率小，調(diào)速穩(wěn)定性好。（4）無論輕載還是滿載，調(diào)速范圍相同，可達(dá)D=2.5?12，較廣。

（5）降壓調(diào)速是通過減小輸入功率來降低轉(zhuǎn)速的，低速時(shí)，電能損耗較小，故調(diào)速經(jīng)濟(jì)性好。（6）調(diào)壓電源設(shè)備較復(fù)雜。

2）特點(diǎn)：（1）工作時(shí)電樞電壓一定，電壓調(diào)節(jié)時(shí)，不允許超過UN，而nU，所以調(diào)速只能向下調(diào)。633）適用場(chǎng)合：這種調(diào)速方法適用于對(duì)調(diào)速性能要求較高的設(shè)備，如造紙機(jī)、軋鋼機(jī)等。643、減弱磁通調(diào)速A’B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)1）原理：TemTLA65２）減弱磁通調(diào)速在調(diào)速過程中的變化曲線減弱磁通調(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=0n注意：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。66３）特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：由于在電流較小的勵(lì)磁回路中進(jìn)行調(diào)節(jié)，能量損耗小;控制方便，設(shè)備簡(jiǎn)單;調(diào)速平滑性好,可以無級(jí)調(diào)速．

為了擴(kuò)大調(diào)速范圍，通常把降壓和弱磁兩種調(diào)速方法結(jié)合起來，在額定轉(zhuǎn)速以上，采用弱磁調(diào)速，在額定轉(zhuǎn)速以下采用降壓調(diào)速。缺點(diǎn)：機(jī)械特性的斜率變大，特性變軟；受換向條件和機(jī)械強(qiáng)度的限制，轉(zhuǎn)速調(diào)高的幅度不大。一般D≤2．３）適應(yīng)場(chǎng)合：弱磁調(diào)速只能在高于額定轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。67五、調(diào)速方式與負(fù)載類型的配合容許輸出：指電動(dòng)機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下長(zhǎng)期可靠工作時(shí)所能輸出的最大轉(zhuǎn)矩和功率。充分利用：指在一定的轉(zhuǎn)速下電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩和功率達(dá)到它的容許值，即電樞電流達(dá)到額定值