第一篇直流電機(jī)及拖動

第一篇直流電機(jī)及拖動第1頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)第2頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月一、直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)定子轉(zhuǎn)子主磁極：產(chǎn)生恒定的氣隙磁通，由鐵心和勵磁繞組構(gòu)成換向磁極：改善換向。電刷裝置：與換向片配合,完成直流與交流的互換機(jī)座和端蓋：起支撐和固定作用。電樞鐵心：主磁路的一部分，放置電樞繞組。電樞繞組：由帶絕緣的導(dǎo)線繞制而成，是電路部分。換向器：與電刷裝置配合,完成直流與交流的互換轉(zhuǎn)軸軸承第3頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月二、直流電機(jī)的工作原理（一）直流發(fā)電機(jī)工作原理直流發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。

右圖為直流發(fā)電機(jī)的物理模型，N、S為定子磁極，abcd是固定在可旋轉(zhuǎn)導(dǎo)磁圓柱體上的線圈，線圈連同導(dǎo)磁圓柱體稱為電機(jī)的轉(zhuǎn)子或電樞。線圈的首末端a、d連接到兩個相互絕緣并可隨線圈一同旋轉(zhuǎn)的換向片上。轉(zhuǎn)子線圈與外電路的連接是通過放置在換向片上固定不動的電刷進(jìn)行的。第4頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)原動機(jī)驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)時同，線圈abcd將感應(yīng)電動勢。如右圖，導(dǎo)體ab在N極下，a點(diǎn)高電位，b點(diǎn)低電位；導(dǎo)體cd在S極下，c點(diǎn)高電位，d點(diǎn)低電位；電刷A極性為正，電刷B極性為負(fù)。第5頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月

當(dāng)原動機(jī)驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)后，如右圖。

導(dǎo)體ab在S極下，a點(diǎn)低電位，b點(diǎn)高電位；導(dǎo)體cd在N極下，c點(diǎn)低電位，d點(diǎn)高電位；電刷A極性仍為正，電刷B極性仍為負(fù)。與電刷A接觸的導(dǎo)體總是位于N極下，與電刷B接觸的導(dǎo)體總是位于S極下,電刷A的極性總是正的，電刷B的極性總是負(fù)的，在電刷A、B兩端可獲得直流電動勢。

實(shí)際直流發(fā)電機(jī)的電樞是根據(jù)實(shí)際需要有多個線圈。線圈分布在電樞鐵心表面的不同位置，按照一定的規(guī)律連接起來，構(gòu)成電機(jī)的電樞繞組。磁極也是根據(jù)需要N、S極交替旋轉(zhuǎn)多對。第6頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）直流電動機(jī)工作原理

直流電動機(jī)是將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。

把電刷A、B接到直流電源上，電刷A接正極，電刷B接負(fù)極。此時電樞線圈中將電流流過。

在磁場作用下，N極性下導(dǎo)體ab受力方向從右向左，S極下導(dǎo)體cd受力方向從左向右。該電磁力形成逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時，電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時針方向旋轉(zhuǎn)。第7頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月

當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)到右圖所示位置時原N極性下導(dǎo)體ab轉(zhuǎn)到S極下，受力方向從左向右，原S極下導(dǎo)體cd轉(zhuǎn)到N極下，受力方向從右向左。該電磁力形成逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。線圈在該電磁力形成的電磁轉(zhuǎn)矩作用下繼續(xù)逆時針方向旋轉(zhuǎn)。

與直流發(fā)電機(jī)相同，實(shí)際的直流電動機(jī)的電樞并非單一線圈，磁極也并非一對。第8頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月直流電動機(jī)的工作原理示意圖:第9頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）直流電機(jī)的可逆原理

一臺電機(jī)既可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，又可作為電動機(jī)運(yùn)行，這就是直流電機(jī)的可逆原理。從上述直流電機(jī)的工作原理來看，一臺直流電機(jī)若在電刷兩端加上直流電壓，輸入電能，即可拖動生產(chǎn)機(jī)械，將電能變?yōu)闄C(jī)械能而成為電動機(jī)；反之若用原動機(jī)帶動電樞旋轉(zhuǎn)，輸入機(jī)械能，就可在電刷兩端得到一個直流電動勢作為電源，將機(jī)械能變?yōu)殡娔芏蔀榘l(fā)電機(jī)。第10頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)及主要系列第11頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月一、直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)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)械功率電動機(jī)發(fā)電機(jī)：是指輸出額定電壓；電動機(jī)：是指輸入額定電壓。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)行于額定功率時對應(yīng)的電流在額定電壓、額定電流下，運(yùn)行于額定功率時對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。對應(yīng)于額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速及額定功率時的勵磁電流電機(jī)銘牌上還標(biāo)有其它數(shù)據(jù)，如勵磁電壓、出廠日期、出廠編號等。第12頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月

電機(jī)運(yùn)行時，所有物理量與額定值相同——電機(jī)運(yùn)行于額定狀態(tài)。電機(jī)的運(yùn)行電流小于額定電流——欠載運(yùn)行；運(yùn)行電流大于額定電流——過載運(yùn)行。長期欠載運(yùn)行將造成電機(jī)浪費(fèi)，而長期過載運(yùn)行會縮短電機(jī)的使用壽命。電機(jī)最好運(yùn)行于額定狀態(tài)或額定狀態(tài)附近，此時電機(jī)的運(yùn)行效率、工作性能等比較好。二、直流電機(jī)系列所謂系列電機(jī)就是在應(yīng)用范圍、結(jié)構(gòu)形式、性能水平和生產(chǎn)工藝等方面有共同性，功率按一定比例遞增，并成批生產(chǎn)的一系列電機(jī)。我國目前生產(chǎn)的直流電機(jī)的主要系列有：Z3系列為一般用途的小型直流電機(jī)系列。ZF和ZD系列為一般用途的中型直流電機(jī)系列。ZZJ系列為起重、冶金用直流電動機(jī)系列。此外還有ZQ直流牽引電動機(jī)系列及Z-H和ZF-H船用電動機(jī)和發(fā)電機(jī)系列等。第13頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)直流電機(jī)的電樞繞組第14頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月一、直流電機(jī)電樞繞組的一般介紹元件：構(gòu)成繞組的線圈稱為繞組元件，分單匝和多匝兩種。元件的首末端：每一個元件均引出兩根線與換向片相連，其中一根稱為首端，另一根稱為末端。極距：相鄰兩個主磁極軸線沿電樞表面之間的距離，用表示。疊繞組：指串聯(lián)的兩個元件總是后一個元件的端接部分緊疊在前一個元件端接部分，整個繞組成折疊式前進(jìn)。波繞組：指把相隔約為一對極距的同極性磁場下的相應(yīng)元件串聯(lián)起來，象波浪式的前進(jìn)。第一節(jié)距：一個元件的兩個有效邊在電樞表面跨過的距離。第15頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)距：連至同一換向片上的兩個元件中第一個元件的下層邊與第二個元件的上層邊間的距離。合成節(jié)距：連接同一換向片上的兩個元件對應(yīng)邊之間的距離。單疊繞組單波繞組換向節(jié)距：同一元件首末端連接的換向片之間的距離。二、直流電機(jī)電樞繞組的基本形式（一）單疊繞組

單疊繞組的特點(diǎn)是相鄰元件(線圈)相互疊壓,合成節(jié)距與換向節(jié)距均為1,即：。

單疊繞組的展開圖是把放在鐵心槽里、構(gòu)成繞組的所有元件取出來畫在一張圖里，展示元件相互間的電氣連接關(guān)系及主磁極、換向片、電刷間的相對位置關(guān)系。第16頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月單疊繞組的展開圖第17頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)單疊繞組的展開圖可以得到繞組的并聯(lián)支路電路圖:單疊繞組的的特點(diǎn)：1）同一主磁極下的元件串聯(lián)成一條支路，主磁極數(shù)與支路數(shù)相同。2）電刷數(shù)等于主磁極數(shù)，電刷位置應(yīng)使感應(yīng)電動勢最大，電刷間電動勢等于并聯(lián)支路電動勢。3）電樞電流等于各支路電流之和。第18頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）單波繞組

單波繞組的特點(diǎn)是合成節(jié)距與換向節(jié)距相等，展開圖如下圖所示。

兩個串聯(lián)元件放在同極磁極下，空間位置相距約兩個極距；沿圓周向一個方向繞一周后，其末尾所邊的換向片落在與起始的換向片相鄰的位置。第19頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月單波繞組的并聯(lián)支路圖:單波繞組的特點(diǎn)1）同極下各元件串聯(lián)起來組成一條支路，支路對數(shù)為1，與磁極對數(shù)無關(guān)；2）當(dāng)元件的幾何形狀對稱時，電刷在換向器表面上的位置對準(zhǔn)主磁極中心線，支路電動勢最大；3）電刷數(shù)等于磁極數(shù)；4）電樞電動勢等于支路感應(yīng)電動勢；5）電樞電流等于兩條支路電流之和。第20頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)直流電機(jī)的磁場第21頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月直流電機(jī)中除主極磁場外，當(dāng)電樞繞組中有電流流過時，還將會產(chǎn)生電樞磁場。電樞磁場與主磁場的合成便形成了電機(jī)中的氣隙磁場，它直接影響電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩的大小。要了解氣隙磁場的情況，就要先分析清楚主磁場和電樞磁場的特性。一、直流電機(jī)的空載磁場直流電機(jī)的空載是指電樞電流等于零或者很小，電樞磁動勢也很小，且可以不計其影響的一種運(yùn)行狀態(tài)，此時電機(jī)無負(fù)載，發(fā)電機(jī)不輸出電功率，電動機(jī)不輸出機(jī)械功率。所以直流電機(jī)空載時的氣隙磁場可認(rèn)為就是主磁場，即由勵磁磁動勢單獨(dú)建立的磁場。當(dāng)勵磁繞組通入勵磁電流，各主磁極極性依次呈現(xiàn)為N極和S極，由于電機(jī)磁路結(jié)構(gòu)對稱，不論極數(shù)多少，每對極的磁路是相同的，因此只要分析一對極的磁路情況就可以了。第22頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-23直流電機(jī)空載時的磁場分布示意圖從圖中看出，由N極出來的磁通，大部分經(jīng)過氣隙和電樞齒,再經(jīng)過電樞磁軛到另一部分的電樞齒,又通過氣隙進(jìn)入S極，再經(jīng)過定子磁軛回到原來出發(fā)的N極，成為閉合回路。圖1-23是一臺四極直流電機(jī)空載時的磁場分布示意圖（一對極的情形）。電樞旋轉(zhuǎn)時，能在電樞繞組中感應(yīng)電動勢，或者產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，把這部分磁通稱為主磁通，用Φ表示。此外還有一小部分磁通不進(jìn)入電樞而直接經(jīng)過相鄰的磁極或定子磁軛形成閉合回路，這部分磁通僅與勵磁繞組相匝鏈，稱為漏磁通，用φσ表示。NS這部分磁通同時匝鏈著勵磁繞組和電樞繞組，第23頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月主磁通磁路的氣隙較小，磁導(dǎo)較大，漏磁通磁路的氣隙較大，磁導(dǎo)較小，而作用在這兩條磁路的磁動勢是相同的。

直流電機(jī)中，主磁通是主要的，它能在電樞繞組中感應(yīng)電動勢或產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，而漏磁通不與電樞繞組相匝鏈，沒有這個作用，它只是增加主磁極磁路的飽和程度。因此，可只分析主磁通。當(dāng)勵磁繞組的串聯(lián)匝數(shù)為，流過電流，每極的勵磁磁動勢為：所以漏磁通在數(shù)量上比主磁通要小得多，大約是主磁通的（15～20）%左右。

空載時，勵磁磁動勢主要消耗在氣隙上。當(dāng)忽略鐵磁材料的磁阻時，主磁極下氣隙磁通密度的分布就取決于氣隙的大小和形狀。第24頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月若不考慮鐵磁材料和齒槽的影響，在極靴下，氣隙小且均勻，氣隙中沿電樞表面上各點(diǎn)磁通密度較大且基本為常數(shù)；在極靴范圍外，氣隙明顯增大，磁通密度顯著減小，在磁極之間的幾何中性線處，氣隙磁通密度為零。如圖1-24（a）所示，幾何中性線極靴極身氣隙形狀圖1-24（a）第25頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月

空載時的氣隙磁通密度為一平頂波，如圖1-24(b)所示。

空載時主磁極磁通的分布情況，如圖1-24(c)所示。圖1-24（b）圖1-24（c）第26頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月在直流電機(jī)中，為了感應(yīng)電動勢或產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，氣隙里要有一定數(shù)量的主磁通Φ，也就是需要有一定的勵磁磁動勢Ff。勵磁磁動勢變化時，主磁通也隨之改變。我們把空載時主磁通Φ與勵磁磁動勢Ff或勵磁電流If的關(guān)系曲線稱為直流電機(jī)的磁化曲線，如圖1-25所示，它表明了電機(jī)磁路的特性。圖1-25

直流電機(jī)的磁化曲線當(dāng)磁通較小時，鐵磁部分沒有飽和，磁壓降很小，整個磁路的磁動勢幾乎全部消耗在氣隙上，而氣隙的導(dǎo)磁系數(shù)是一個常數(shù)，因此曲線近似為一直線（圖中0A段）；當(dāng)磁通增大時，曲線逐漸彎曲，很大時，呈飽和特性。

為了經(jīng)濟(jì)、合理地利用材料，一般直流電機(jī)額定運(yùn)行時，額定磁通設(shè)定在圖中A點(diǎn)（膝部），即在磁化特性曲線開始進(jìn)入飽和區(qū)的位置。第27頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月

直流電機(jī)帶上負(fù)載后，電樞繞組中有電流，電樞電流產(chǎn)生的磁動勢稱為電樞磁動勢。它的出現(xiàn)使電機(jī)的磁場發(fā)生變化。

圖1-26（a）為一臺電刷放在幾何中性線的兩極直流電機(jī)的電樞磁場分布情況。

假設(shè)勵磁電流為零，只有電樞電流。由圖可見電樞磁動勢產(chǎn)生的氣隙磁場在空間的分布情況，電樞磁動勢為交軸磁動勢。二、直流電機(jī)負(fù)載時的磁場及電樞反應(yīng)從對電樞繞組的分析可知，不論什么型式的繞組，其各支路中的電流是通過電刷引入或引出的。在同一支路內(nèi)元件中電流方向是相同的，而在同一電刷兩側(cè)的元件中，電流方向總是相反的。因此，電刷是電樞表面導(dǎo)體中電流方向的分界線。圖1-26（a）電樞磁場第28頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月

如果認(rèn)為直流電機(jī)電樞上有無窮多整距元件分布，則電樞磁動勢在氣隙圓周方向空間分布呈三角波，如右圖所示。

由于主磁極下氣隙長度基本不變，而兩個主磁極之間，氣隙長度增加得很快，致使電樞磁動勢產(chǎn)生的氣隙磁通密度為對稱的馬鞍型，如圖中所示。圖1-26（b）電樞磁動勢和磁場的分布第29頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)勵磁繞組中有勵磁電流，電機(jī)帶上負(fù)載后，電樞繞組中就有電流流過，它將產(chǎn)生一個電樞磁動勢。因此，氣隙中的磁場是勵磁磁動勢和電樞磁動勢共同作用的結(jié)果。通常把負(fù)載時電樞磁動勢對主磁場的影響稱為電樞反應(yīng)，電樞反應(yīng)對直流電機(jī)的運(yùn)行性能影響很大。顯然，電樞反應(yīng)將與電刷的位置有關(guān)，下面將以直流發(fā)電機(jī)為例，分別討論不同電刷位置時的電樞反應(yīng)。1、電刷在幾何中性線上時的電樞反應(yīng)在電樞磁動勢的作用下，當(dāng)電刷在幾何中性線上時，將主磁場分布和電樞磁場分布疊加，可得到負(fù)載后電機(jī)的磁場分布情況。如圖1-27（a）所示。第30頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-27（a）交軸電樞反應(yīng)磁場分布若電樞上半部分電流方向為流出紙面，則電樞下半部分電流方向為流入紙面，其電樞磁場磁力線分布如圖示。此時電樞磁場的軸線與電刷軸線重合，并與主極軸線垂直，這時的電樞磁動勢稱為交軸電樞磁動勢，它對主磁場的影響稱為交軸電樞反應(yīng)。如果主極極性如圖所示，把主磁場與電樞磁場合成，將合成磁場與主磁場比較，可看出電樞磁動勢將對主磁場產(chǎn)生很大的影響，即電樞反應(yīng)。NS第31頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月電樞磁場磁通密度分布曲線Bax主磁場的磁通密度分布曲線Box兩條曲線逐點(diǎn)疊加后得到負(fù)載時氣隙磁場的磁通密度分布曲線Bδx圖1-27（b）交軸電樞反應(yīng)磁通密度分布曲線下面通過磁通密度分布曲線說明電樞反應(yīng)的作用如圖1-27（b）所示:第32頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月比較Bδx

和Box

兩條曲線，得出電樞反應(yīng)的性質(zhì)：磁場為零的位置由空載時在幾何中性線逆轉(zhuǎn)向移動了一個角度α。說明物理中性線與幾何中性線不再重合。圖1-27（b）交軸電樞反應(yīng)磁通密度分布曲線每一磁極下，主磁場一半被削弱，另一半被加強(qiáng)。α幾何中性線物理中性線（1）使氣隙磁場發(fā)生畸變

第33頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-27（a）

交軸電樞反應(yīng)磁場分布物理中性線是指電機(jī)中N極與S極的分界線，此處磁場為零。幾何中性線是指電氣結(jié)構(gòu)上兩磁極的中線。第34頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）對主磁場起去磁作用

磁路不飽和時，主磁場被削弱的數(shù)量等于加強(qiáng)的數(shù)量，因此每極下的磁通量與空載時相同。但是電機(jī)正常運(yùn)行于磁化曲線的膝部，主磁極增磁部分因磁密增加使飽和程度提高，鐵心磁阻增大，增加的磁通會少些，因此負(fù)載時合成磁場每極磁通比空載時每極磁通略有減少，這就是電樞反應(yīng)的去磁作用。圖1-27（b）交軸電樞反應(yīng)磁通密度分布曲線第35頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月2、電刷不在幾何中性線時的電樞反應(yīng)如圖1-28所示，圖1-28電刷不在幾何中性線上的電樞反應(yīng)NS假設(shè)電刷從幾何中性線順電樞轉(zhuǎn)向移動β角度，因為電刷是電樞表面導(dǎo)體電流方向的分界線，故電樞磁動勢軸線也隨之移動β角。β這時電樞磁動勢可分解為兩個相互垂直的分量：交軸電樞磁動勢Faq和直軸電樞磁動勢Fad。FaqFad交軸電樞反應(yīng)的性質(zhì)在前面作了分析，直軸電樞反應(yīng)若Fad和主磁場方向相同，起增磁作用；相反則起去磁作用。n第36頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月必須說明，為了使電樞反應(yīng)能起增磁作用而移動電刷，從換向的角度看，都是不允許的。上述分析是以發(fā)電機(jī)為例說明的。對電動機(jī)而言，若保持主磁場的極性和電樞電流的方向不變，則可看出電動機(jī)的轉(zhuǎn)向?qū)⑴c發(fā)電機(jī)運(yùn)行時的轉(zhuǎn)向相反，其電樞反應(yīng)比較如下：電刷順轉(zhuǎn)向偏移電刷逆轉(zhuǎn)向偏移發(fā)電機(jī)交軸和直軸去磁交軸和直軸增磁電動機(jī)交軸和直軸增磁交軸和直軸去磁第37頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電動勢的計算第38頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月一、電磁轉(zhuǎn)矩的計算產(chǎn)生:電樞繞組中有電樞電流流過時,在磁場內(nèi)受電磁力的作用,該力與電樞鐵心半徑之積稱為電磁轉(zhuǎn)矩。大小:為電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)，有其中可見，制造好的直流電機(jī)其電磁轉(zhuǎn)矩與每極磁通及電樞電流成正比。性質(zhì):發(fā)電機(jī)——制動(與轉(zhuǎn)速方向相反)；電動機(jī)——驅(qū)動(與轉(zhuǎn)速方向相同)。第39頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電樞感應(yīng)電動勢的計算產(chǎn)生:電樞旋轉(zhuǎn)時,主磁場在電樞繞組中感應(yīng)的電動勢簡稱為電樞電動勢。大小:)(電動勢常數(shù)為電機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)其中可見,直流電機(jī)的感應(yīng)電動勢與電機(jī)結(jié)構(gòu)、每極磁通及轉(zhuǎn)速有關(guān)。性質(zhì):發(fā)電機(jī)——電源電勢(與電樞電流同方向);電動機(jī)——反電勢(與電樞電流反方向).第40頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)直流電機(jī)的換向第41頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月一、換向概述

直流電機(jī)的某一個元件經(jīng)過電刷，從一條支路換到另一條支路時,元件里的電流方向改變，即換向。

為了分析方便假定換向片的寬度等于電刷的寬度。元件112

電刷與換向片1接觸時，元件1中的電流方向如圖所示，大小為。

電樞移到電刷與換向片2接觸時，元件1的被短路，電流被分流。

電刷僅與換向片2接觸時，元件1中的電流方向如圖所示，大小為第42頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月

元件從開始換向到換向終了所經(jīng)歷的時間，稱為換向周期。換向周期通常只有千分之幾秒。直流電機(jī)在運(yùn)行中，電樞繞組每個元件在經(jīng)過電刷時都要經(jīng)歷換向過程。

換向問題很復(fù)雜，換向不良會在電刷與換向片之間產(chǎn)生火花。當(dāng)火花超過一定程度，就會燒壞電刷和換向器，使電機(jī)不能正常工作。

產(chǎn)生火花的原因很多，除了電磁原因外，還有機(jī)械的原因。此外換向過程還伴隨著電化學(xué)和電熱學(xué)等現(xiàn)象。第43頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月二、換向的電磁理論（一）換向元件中的電動勢：1、電抗電動勢ex由自感電動勢和互感電動勢合成。自感電動勢

和互感電動勢：換向元件（線圈）在換向過程中電流改變而產(chǎn)生的。

根據(jù)楞次定律，電抗電動勢的作用是阻止電流變化的，其方向總是阻礙換向的，即與換向前的電流方向相同。2、旋轉(zhuǎn)電動勢er是由于換向元件切割換向區(qū)域內(nèi)的磁場而感應(yīng)的電動勢。方向取決于換向極磁場的極性，為了改善換向，換向極磁動勢總是與極下電樞磁動勢的方向相反。因此換向元件中的總電動勢為∑e=ex+er。第44頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）換向元件中的電流變化規(guī)律：

設(shè)兩相鄰的換向片與電刷的接觸電阻分別是和，元件自身的電阻為,流過的電流為,元件與換向片間的連線電阻為,元件在換向時的回路方程：

忽略元件電阻和元件與換向片間的連線電阻，并設(shè)電刷與換向片的接觸總電阻為，則可推導(dǎo)出換向元件中的電流變化規(guī)律為第45頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月1、直線換向當(dāng)∑e=0時，電流i與時間t呈線性關(guān)系。直線換向2、延遲換向當(dāng)∑e＞0時，換向元件電流隨時間不是線性變化，出現(xiàn)電流延遲現(xiàn)象。延遲換向3、超越換向當(dāng)∑e＜0時，換向元件電流隨時間不是線性變化，出現(xiàn)電流超前現(xiàn)象。超越換向第46頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月三、改善換向的方法

除了直線換向外，延遲和超越換向時的合成電動勢不為零，換向元件中產(chǎn)生附加換向電流，附加換向電流足夠大時會在電刷下產(chǎn)生火花。還有機(jī)械和化學(xué)方面的因素也能引起換向不良產(chǎn)生火花。

改善換向一般采用以下方法：選擇合適的電刷，增加換向片與電刷之間的接觸電阻裝設(shè)換向磁極位于幾何中性線處裝換向磁極。換向繞組與電樞繞組串聯(lián)，在換向元件處產(chǎn)生換向磁動勢抵消電樞反應(yīng)磁動勢大型直流電機(jī)在主磁極極靴內(nèi)安裝補(bǔ)償繞組補(bǔ)償繞組與電樞繞組串聯(lián)，產(chǎn)生的磁動勢抵消電樞反應(yīng)磁動勢第47頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月第七節(jié)直流發(fā)電機(jī)第48頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月一、直流發(fā)電機(jī)的勵磁方式

供給勵磁繞組電流的方式稱為勵磁方式。分為他勵和自勵兩大類，自勵方式又分并勵、串勵和復(fù)勵三種方式。1、他勵：直流電機(jī)的勵磁電流由其它直流電源單獨(dú)供給。

他勵直流發(fā)電機(jī)的電樞電流和負(fù)載電流相同，即：第49頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月2、并勵：發(fā)電機(jī)的勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)。且滿足3、串勵：勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)。滿足第50頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月4、復(fù)勵：

并勵和串勵兩種勵磁方式的結(jié)合。電機(jī)有兩個勵磁繞組，一個與電樞繞組串聯(lián)，一個與電樞繞組并聯(lián)。第51頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月二、直流發(fā)電機(jī)的基本方程式如圖規(guī)定各物理量的參考方向（一）電動勢平衡方程式從方程式可見，直流發(fā)電機(jī)滿足（二）轉(zhuǎn)矩平衡方程式發(fā)電機(jī)軸上有三個轉(zhuǎn)矩：原動機(jī)輸入給的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩、電磁轉(zhuǎn)矩和機(jī)械摩擦及鐵損引起的空載轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩平衡方程為：第52頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）功率平衡方程式原動機(jī)輸入給發(fā)電機(jī)的機(jī)械功率

機(jī)械摩擦損耗、鐵損耗、附加損耗

空載損耗包括：電磁功率

電磁功率一方面代表電動勢為的電源輸出電流時發(fā)出的電功率，一方面又代表轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時克服電磁轉(zhuǎn)矩所消耗的機(jī)械功率。電樞回路電阻及電刷與換向器表面接觸電阻上的銅損耗輸出的電功率自勵發(fā)電機(jī)中還應(yīng)減去勵磁損耗第53頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月三、他勵發(fā)電機(jī)的特性（一）空載特性定義:當(dāng)、時，空載時空載特性實(shí)質(zhì)上就是。所以空載特性曲線的形狀與空載磁化特性曲線相同。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

直流發(fā)電機(jī)的空載特性是非線性的的，上升與下降的過程是不相同的。實(shí)際中通常取平均特性曲線作為空載特性曲線。第54頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）外特性定義：當(dāng)、時，他勵并勵

由曲線可見，負(fù)載電流增大時，端電壓有所下降。

根據(jù)可知端電壓下降有兩個原因：1)在勵磁電流一定情況下，負(fù)載電流增大，電樞反應(yīng)的去磁作用使每極磁通量減少，使電動勢減少；2)電樞回路上的電阻壓降隨負(fù)載電流增大而增加，使端電壓下降。第55頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）調(diào)節(jié)特性定義：當(dāng)、時，

由曲線可見，在負(fù)載電流變化時，若保持端電壓不變，必須改變勵磁電流，補(bǔ)償電樞反應(yīng)及電樞回路電阻壓降對對輸出端電壓的影響.四、并勵發(fā)電機(jī)

并勵發(fā)電機(jī)的勵磁是由發(fā)電機(jī)本身的端電壓提供的，而端電壓是在勵磁電流作用下建立的，這一點(diǎn)與他勵發(fā)電機(jī)不同。并勵發(fā)電機(jī)建立電壓的過程稱為自勵過程，滿足建壓的條件稱為自勵條件。第56頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）自勵過程

曲線1為空載特性曲線,曲線2為勵磁回路總電阻特性曲線，也稱場阻線。

原動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時，如果主磁極有剩磁，則電樞繞組切割剩磁通感應(yīng)電動勢。在電動勢作用下勵磁回路產(chǎn)生。如果勵磁繞組和電樞繞組連接正確，勵磁電流產(chǎn)生與剩磁方向相同的磁通，使主磁路磁通增加，電動勢增大，增加。如此不斷增長，直到勵磁繞組兩端的電壓與相等，達(dá)到穩(wěn)定的平衡工作點(diǎn)A。增大,場阻線變?yōu)榍€3時，稱為臨界電阻。若再增加勵磁回路電阻，發(fā)電機(jī)將不能自勵。第57頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月可見，并勵直流發(fā)電機(jī)的自勵條件有：（1）電機(jī)的主磁路有剩磁（2）并聯(lián)在電樞繞組兩端的勵磁繞組極性要正確（3）勵磁回路的總電阻小于該轉(zhuǎn)速下的臨界電阻（二）運(yùn)行特性并勵發(fā)電機(jī)的空載特性和調(diào)節(jié)特性與他勵發(fā)電機(jī)并無多大區(qū)別。下面只分析并勵發(fā)電機(jī)的外特性。并勵發(fā)電機(jī)的外特性與他勵發(fā)電機(jī)相似，也是一條下降曲線。

對并勵發(fā)電機(jī)，除了像他勵發(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，還有第三個原因：由于上述兩個原因使端電壓下降，引起勵磁電流減小，端電壓進(jìn)一步下降。第58頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月第八節(jié)直流電動機(jī)第59頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月一、直流電動機(jī)按勵磁方式分類直流電動機(jī)的勵磁電流都是外電源供給的，和直流發(fā)電機(jī)相似，勵磁方式不同也會使直流電動機(jī)的運(yùn)行性能產(chǎn)生很大差異。按照勵磁方式的不同，直流電動機(jī)可分為他勵、并勵、串勵、復(fù)勵電動機(jī)。二、直流電動機(jī)的基本方程式規(guī)定各物理量的參考方向如圖,電動機(jī)的基本方程如下：第60頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月三、他勵（并勵）直流電動機(jī)的工作特性1、轉(zhuǎn)速調(diào)整特性定義：當(dāng)、時，由方程式可得

忽略電樞反應(yīng)的去磁作用，轉(zhuǎn)速與負(fù)載電流按線性關(guān)系變化2、轉(zhuǎn)矩特性定義：當(dāng)、時，轉(zhuǎn)矩表達(dá)式

考慮電樞反應(yīng)的作用，轉(zhuǎn)矩上升的速度比電流上升的慢。第61頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月3、效率特性定義：當(dāng)、時，由方程式可得

空載損耗為不變損耗，不隨負(fù)載電流變化，當(dāng)負(fù)載電流較小時效率較低，輸入功率大部分消耗在空載損耗上；負(fù)載電流增大，效率也增大，輸入的功率大部分消耗在機(jī)械負(fù)載上；但當(dāng)負(fù)載電流增大到一定程度時銅損快速增大此時效率又變小。第62頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月四、串勵電動機(jī)的工作特性

當(dāng)負(fù)載電流較小時，電機(jī)磁路不飽和，每極氣隙磁通與勵磁電流呈線性關(guān)系。即：轉(zhuǎn)速特性

當(dāng)負(fù)載電流為零時，電機(jī)轉(zhuǎn)速趨于無窮大，所以串勵電動機(jī)不宜輕載或空載運(yùn)行。轉(zhuǎn)矩特性

當(dāng)負(fù)載電流較大時，磁路飽和，串勵電動機(jī)的工作特性與他勵電動機(jī)相同。第63頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)電力拖動系統(tǒng)的動力學(xué)第二節(jié)生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性第三節(jié)他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性

本章主要介紹電力拖動系統(tǒng)的運(yùn)動方程、負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性、直流電動機(jī)的機(jī)械特性、起動、調(diào)速、制動等方法和物理過程。第四節(jié)他勵直流電動機(jī)的起動第五節(jié)他勵直流電動機(jī)的電氣制動第七節(jié)串勵直流電動機(jī)的電力拖動第二章直流電動機(jī)的電力拖動第六節(jié)他勵直流電動機(jī)的調(diào)速第64頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)電力拖動系統(tǒng)的動力學(xué)第65頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月一、運(yùn)動方程式

電力拖動系統(tǒng)運(yùn)動方程式描述了系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(tài)，系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(tài)取決于作用在原動機(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），可寫出拖動系統(tǒng)的運(yùn)動方程式：其中為系統(tǒng)的慣性轉(zhuǎn)矩。第66頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月運(yùn)動方程的實(shí)用形式：系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的三種狀態(tài)1)當(dāng)或時,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,系統(tǒng)處于加速運(yùn)行狀態(tài)，即處于動態(tài)。3)當(dāng)或時,系統(tǒng)處于減速運(yùn)行狀態(tài)，即處于動態(tài)。常把

或稱為動負(fù)載轉(zhuǎn)矩,把稱為靜負(fù)載轉(zhuǎn)矩.第67頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月二、運(yùn)動方程式中轉(zhuǎn)矩正、負(fù)號的規(guī)定

首先確定電動機(jī)處于電動狀態(tài)時的旋轉(zhuǎn)方向為轉(zhuǎn)速的正方向，然后規(guī)定：（1）電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的正方向相同時為正，相反時為負(fù)。（2）負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的正方向相同時為負(fù)，相反時為正。(3)慣性轉(zhuǎn)矩的大小和正負(fù)號由和的代數(shù)和決定。第68頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性第69頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性，就是負(fù)載的機(jī)械特性，簡稱負(fù)載特性。一、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載

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TLn第70頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月二、恒功率負(fù)載

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、通風(fēng)機(jī)負(fù)載

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。TLn理想的通風(fēng)機(jī)特性實(shí)際通風(fēng)機(jī)特性TL0第71頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性第72頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月一、機(jī)械特性方程式

直流電動機(jī)的機(jī)械特性是指電動機(jī)在電樞電壓、勵磁電流、電樞回路電阻為恒值的條件下，即電動機(jī)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，電動機(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)速第73頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月二、固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性當(dāng)時的機(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)改變或或得到的機(jī)械特性稱為人為機(jī)械特性。第74頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）電樞串接電阻時的人為機(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。第75頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）改變電樞電壓時的人為機(jī)械特性

保持不變，只改變電樞電壓時的人為特性：特點(diǎn)：1)

隨變化,不變;2)不同,曲線是一組平行線。第76頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）減弱磁通時的人為機(jī)械特性

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

增大；2）弱磁，增大第77頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月三、機(jī)械特性的繪制（一）固有特性的繪制已知，求兩點(diǎn):1）理想空載點(diǎn)和額定運(yùn)行。具體步驟：(1)估算(2)計算(3)計算理想空載點(diǎn)：(4)計算額定工作點(diǎn)：（二）人為特性的繪制

在固有機(jī)械特性方程的基礎(chǔ)上，根據(jù)人為特性所對應(yīng)的參數(shù)或或變化，重新計算和，然后得到人為機(jī)械特性方程式。第78頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月四、電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件

處于某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的電力拖動系統(tǒng)，由于受到某種擾動，導(dǎo)致系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化而離開原來的平衡狀態(tài)，如果系統(tǒng)能在新的條件下達(dá)到新的平衡狀態(tài)，或者當(dāng)擾動消失后系統(tǒng)回到原來的轉(zhuǎn)速下繼續(xù)運(yùn)行，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的，否則系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。在點(diǎn)，系統(tǒng)平衡擾動使轉(zhuǎn)速有微小增量，轉(zhuǎn)速由上升到，。擾動消失,系統(tǒng)減速，回到點(diǎn)運(yùn)行。擾動使轉(zhuǎn)速有微小下降，由下降到。擾動消失,系統(tǒng)加速，回到點(diǎn)運(yùn)行。第79頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月在點(diǎn)，系統(tǒng)平衡擾動使轉(zhuǎn)速有微小增量，轉(zhuǎn)速由上升到，,系統(tǒng)加速

。即使擾動消失,也不能回到點(diǎn)運(yùn)行。擾動使轉(zhuǎn)速有微小下降，由下降到,系統(tǒng)減速。即使擾動消失,也不能回到點(diǎn)運(yùn)行。電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的充分必要條件是：(1)必要條件:電動機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性必須有交點(diǎn),即存在(2)充分條件:在交點(diǎn)處,滿足:?；蛘哒f,在交點(diǎn)的轉(zhuǎn)速以上存在,在交點(diǎn)的轉(zhuǎn)速以下存在第80頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)他勵直流電動機(jī)的起動第81頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月

電動機(jī)的起動是指電動機(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。起動瞬間，起動轉(zhuǎn)矩和起動電流分別為

起動時由于轉(zhuǎn)速為零，電樞電動勢為零，而且電樞電阻很小，所以起動電流將達(dá)很大值。

過大的起動電流將引起電網(wǎng)電壓下降、影響電網(wǎng)上其它用戶的正常用電、使電動機(jī)的換向惡化；同時過大的沖擊轉(zhuǎn)矩會損壞電樞繞組和傳動機(jī)構(gòu)。一般直流電動機(jī)不允許直接起動。

為了限制起動電流，他勵直流電動機(jī)通常采用電樞回路串電阻或降低電樞電壓起動。第82頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月一、電樞電路串電阻起動（一）起動特性以三級電阻起動時電動機(jī)為例第83頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）起動電阻計算

設(shè)對應(yīng)轉(zhuǎn)速n1、n2、n3時電勢分別為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：

在已知起動電流比β和電樞電阻前提下，經(jīng)推導(dǎo)可得各級串聯(lián)電阻為:第84頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月計算各級起動電阻的步驟：（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)矩對應(yīng)的最大電流；（3）選取起動級數(shù)；（4）計算起動電流比：取整數(shù)（5）計算轉(zhuǎn)矩:，校驗：如果不滿足，應(yīng)另選或值并重新計算，直到滿足該條件為止.（6）計算各級起動電阻。第85頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月二、降壓起動

當(dāng)直流電源電壓可調(diào)時，可采用降壓方法起動。

起動時，以較低的電源電壓起動電動機(jī)，起動電流隨電源電壓的降低而正比減小。隨著電動機(jī)轉(zhuǎn)速的上升，反電動勢逐漸增大，再逐漸提高電源電壓，使起動電流和起動轉(zhuǎn)矩保持在一定的數(shù)值上，保證按需要的加速度升速。

降壓起動需專用電源，設(shè)備投資較大，但它起動平穩(wěn)，起動過程能量損耗小，因此得到廣泛應(yīng)用。第86頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)他勵直流電動機(jī)的電氣制動第87頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月

當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)速方向相同時,電機(jī)運(yùn)行于電動機(jī)狀態(tài);當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反時,電機(jī)運(yùn)行于制動狀態(tài)。

一、能耗制動電動狀態(tài)，如圖所示。電動將開關(guān)S投向制動電阻上即實(shí)現(xiàn)制動.制動

由于慣性，電樞保持原來方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，電動勢方向不變。由產(chǎn)生的電樞電流的方向與電動狀態(tài)時的方向相反,對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩與方向相反,為制動性質(zhì),電機(jī)處于制動狀態(tài)。

制動運(yùn)行時，電機(jī)靠生產(chǎn)機(jī)械的慣性力的拖動而發(fā)電，將生產(chǎn)機(jī)械儲存的動能轉(zhuǎn)換成電能，消耗在電阻上，直到電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。第88頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月能耗制動時的機(jī)械特性為：電動機(jī)狀態(tài)工作點(diǎn)制動瞬間工作點(diǎn)制動過程工作段電動機(jī)拖動反抗性負(fù)載，電機(jī)停轉(zhuǎn)。若電動機(jī)帶位能性負(fù)載,穩(wěn)定工作點(diǎn)第89頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月

改變制動電阻的大小可以改變能耗制動特性曲線的斜率,從而可以改變制動轉(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,起始制動轉(zhuǎn)矩越大,而下放負(fù)載的速度越小。制動電阻越小，制動電流越大。選擇制動電阻的原則是其中為制動瞬間的電樞電動勢。

能耗制動操作簡單,但隨著轉(zhuǎn)速下降,電動勢減小,制動電流和制動轉(zhuǎn)矩也隨著減小,制動效果變差。若為了盡快停轉(zhuǎn)電機(jī),可在轉(zhuǎn)速下降到一定程度時,切除一部分制動電阻,增大制動轉(zhuǎn)矩。第90頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月二、反接制動（一）電樞反接制動電樞反接制動時接線如圖所示。電動制動

開關(guān)S投向“電動”側(cè)時，電樞接正極電壓，電機(jī)處于電動狀態(tài)。進(jìn)行制動時，開關(guān)投向“制動”側(cè)，電樞回路串入制動電阻后，接上極性相反的電源電壓，電樞回路內(nèi)產(chǎn)生反向電流：

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)的制動作用——電壓反接制動。第91頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月電樞反接制動時的機(jī)械特性為：曲線如圖中所示。工作點(diǎn)變化為：。制動過程中、、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)械功率表明軸上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌谢芈冯姽β省?/p>

可見,反接制動時,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。第92頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）倒拉反接制動倒拉反轉(zhuǎn)反接制動只適用于位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載在電樞回路中串聯(lián)一個較大的電阻,即可實(shí)現(xiàn)制動.正向電動狀態(tài)提升重物(A點(diǎn))電樞回路串入較大電阻后特性曲線負(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)工作點(diǎn)由A-B-C-D,CD段為制動段第93頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月

倒拉反轉(zhuǎn)反接制動時的機(jī)械特性方程就是電動狀態(tài)時電樞串電阻時的人為特性方程。由于串入電阻很大，有

倒拉反轉(zhuǎn)反接制動時的機(jī)械特性曲線就是電動狀態(tài)時電樞串電阻時的人為特性在第四象限的部分。倒拉反轉(zhuǎn)反接制動時的能量關(guān)系和電樞反接制動時相同。第94頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月三、回饋制動

電動狀態(tài)下運(yùn)行的電動機(jī)，在某種條件下會出現(xiàn)情況，此時，反向，反向，由驅(qū)動變?yōu)橹苿?。從能量方向看，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)——回饋制動狀態(tài)。

回饋制動時的機(jī)械特性方程與電動狀態(tài)時相同。穩(wěn)定運(yùn)行有兩種情況:當(dāng)電車下坡時，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帶位能性負(fù)載進(jìn)入第四象限第95頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月

發(fā)生在動態(tài)過程中的回饋制動過程有以下兩種情況:1、降壓調(diào)速時產(chǎn)生的回饋制動制動過程為線段2、增磁調(diào)速時產(chǎn)生的回饋制動制動過程為線段

回饋制動時由于有功率回饋到電網(wǎng)，因此與能耗和反接制動相比，回饋制動是比較經(jīng)濟(jì)的。第96頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)他勵直流電動機(jī)的調(diào)速第97頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月

電力拖動系統(tǒng)的調(diào)速可以采用機(jī)械調(diào)、電氣調(diào)速或二者配合調(diào)速。通過改變傳動機(jī)構(gòu)速比進(jìn)行調(diào)速的方法稱為機(jī)械調(diào)速；通過改變電動機(jī)參數(shù)進(jìn)行調(diào)速的方法稱為電氣調(diào)速。

改變電動機(jī)的參數(shù)就是人為地改變電動機(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，電動機(jī)工作在不同的機(jī)械特性上。他勵直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為電氣調(diào)速方法:1.調(diào)壓調(diào)速;2.電樞串電阻調(diào)速;3.調(diào)磁調(diào)速。第98頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月一、調(diào)速指標(biāo)（一）調(diào)速范圍:（二）靜差率（相對穩(wěn)定性）指負(fù)載變化時，轉(zhuǎn)速變化的程度，轉(zhuǎn)速變化小，穩(wěn)定性好。δ%越小，相對穩(wěn)定性越好；δ%與機(jī)械特性硬度和n0有關(guān)。

D與δ%相互制約:δ越小,D越小,相對穩(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。第99頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）調(diào)速的平滑性

在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級數(shù)越多，調(diào)速越平滑。相鄰兩級轉(zhuǎn)速之比，為平滑系數(shù)

越接近1，平滑性越好，當(dāng)時，稱為無級調(diào)速，即轉(zhuǎn)速可以連續(xù)調(diào)節(jié)。調(diào)速不連續(xù)時，級數(shù)有限，稱為有級調(diào)速。（四）調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性主要指調(diào)速設(shè)備的投資、運(yùn)行效率及維修費(fèi)用等。第100頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電樞電路串電阻調(diào)速0未串電阻時的工作點(diǎn)串電阻后,工作點(diǎn)由A→A’→B第101頁，課件共113頁，創(chuàng)作于2023年2月調(diào)速過程中電流和轉(zhuǎn)速的變化情況：調(diào)速過程電流變化曲線:調(diào)速前、后電流不變調(diào)