電機(jī)與電氣控制技術(shù) 課件 （馮凱） 項(xiàng)目5 直流電動(dòng)機(jī)控制電路安裝與調(diào)試

項(xiàng)目五直流電動(dòng)機(jī)控制電路安裝與調(diào)試目錄任務(wù)一

直流電動(dòng)機(jī)的認(rèn)識與拆裝任務(wù)二

直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性任務(wù)三

直流電動(dòng)機(jī)控制電路的安裝與調(diào)試任務(wù)一直流電動(dòng)機(jī)的認(rèn)識與拆裝任務(wù)描述

在電機(jī)發(fā)展歷史上，直流電動(dòng)機(jī)發(fā)明較早，它的電源是電池，后來才出現(xiàn)了交流電動(dòng)機(jī)。當(dāng)發(fā)明了三相交流電以后，交流電動(dòng)機(jī)得到了迅速發(fā)展，但是直流電動(dòng)機(jī)具有調(diào)速性能好，過載能力高、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大和易于控制等特點(diǎn)，在工業(yè)領(lǐng)域里仍然有使用。目錄直流電動(dòng)機(jī)的用途和分類直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)直流電動(dòng)機(jī)的原理直流電動(dòng)機(jī)的銘牌直流電動(dòng)機(jī)的用途由于直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起動(dòng)和調(diào)速性能，常應(yīng)用于對起動(dòng)和調(diào)速有較高要求的場合，如大型可逆式軋鋼機(jī)、礦井卷揚(yáng)機(jī)、賓館高速電梯、龍門刨床、電力機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)車、城市電車、地鐵列車、電動(dòng)自行車、造紙和印刷機(jī)械、船舶機(jī)械、大型機(jī)密機(jī)床和大型起重機(jī)等。

（a）地鐵列車（b）龍門刨床

礦井卷揚(yáng)機(jī)

造紙機(jī)

地鐵列車

龍門刨床1.他勵(lì)方式

直流電動(dòng)機(jī)的分類-他勵(lì)方式他勵(lì)方式中，電樞繞組和勵(lì)磁繞組電路相互獨(dú)立，分別由兩個(gè)不同的電源供電，電樞電壓與勵(lì)磁電壓彼此無關(guān)，接線圖如下圖所示。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)具有較硬的機(jī)械特性，勵(lì)磁電流與轉(zhuǎn)子電流無關(guān)，不受轉(zhuǎn)子回路的影響。這種勵(lì)磁方式的直流電動(dòng)機(jī)一般用于大型和精密直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中。

勵(lì)磁方式是指勵(lì)磁繞組中勵(lì)磁電流獲得的方式。直流電機(jī)按照勵(lì)磁方式的不同可以分為他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)4種，其中復(fù)勵(lì)又分為短復(fù)勵(lì)和長復(fù)勵(lì)。直流電機(jī)采用不同的勵(lì)磁方式時(shí)，電機(jī)的運(yùn)行性能差別很大。1.并勵(lì)方式

直流電動(dòng)機(jī)的分類-自勵(lì)方式并勵(lì)方式中，電樞繞組和勵(lì)磁繞組由同一個(gè)電源供電，接線圖如下圖所示。并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的特性與他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的特性基本相同，但比他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)節(jié)省了一個(gè)電源。中、小型直流電動(dòng)機(jī)多為并勵(lì)。自勵(lì)方式又分為并勵(lì)方式、串勵(lì)方式和復(fù)勵(lì)方式。

2.串勵(lì)方式

直流電動(dòng)機(jī)的分類-自勵(lì)方式串勵(lì)方式中，電樞繞組和勵(lì)磁繞組串聯(lián)，接線圖如下圖所示。串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)具有很大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，常用于啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求很大且轉(zhuǎn)速有較大變化的負(fù)載，如電瓶車、起貨機(jī)、起錨機(jī)、電車、電傳動(dòng)機(jī)車等。但其機(jī)械特性很軟，空載時(shí)有極高的轉(zhuǎn)速，因此禁止其空載或輕載運(yùn)行。3.復(fù)勵(lì)方式

直流電動(dòng)機(jī)的分類-復(fù)勵(lì)方式復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組分為兩部分，一部分與電樞繞組并聯(lián)，是主要部分；另一部分與電樞繞組串聯(lián)，接線圖如下圖所示。當(dāng)兩部分勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的磁通方向相同時(shí)，稱為積復(fù)勵(lì)，反之稱為差復(fù)勵(lì)。直流電動(dòng)機(jī)若按結(jié)構(gòu)形式分類，還可分為開啟式、防護(hù)式、封閉式和防爆式；按功率大小分類，可分為小型、中型和大型。

直流電動(dòng)機(jī)的外觀圖直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)根據(jù)用途、環(huán)境等不同，種類多種多樣，下面通過一個(gè)普通小型直流電動(dòng)機(jī)的例子做簡要分析，其裝配結(jié)構(gòu)如下圖所示。

小型直流電機(jī)的裝配結(jié)構(gòu)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-電樞鐵芯直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)是多種多樣的，這里我們不能詳細(xì)介紹，主要介紹一下它的主要結(jié)構(gòu)。直流電動(dòng)機(jī)主要由定子部分、轉(zhuǎn)子部分、氣隙、電刷裝置和風(fēng)扇等零部件組成。圖1所示是一臺常用的小型直流電機(jī)縱剖面示意圖，圖2所示是一臺兩極直流電機(jī)橫剖面示意圖。

小型直流電機(jī)縱剖面示意圖兩級直流電機(jī)橫剖面示意圖

直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)--定子部分

直流電動(dòng)機(jī)的定子主要用于安放磁極和電刷，并作為機(jī)械支撐，它包括機(jī)座、主磁極、換向磁極、電刷裝置和端蓋等。1.主磁極直流電機(jī)主磁極的結(jié)構(gòu)如圖所示。主磁極用來產(chǎn)生氣隙磁場，并使電樞表面的氣隙磁通密度按一定波形沿空間分布。主磁極包括主磁極鐵芯和勵(lì)磁繞組。主磁極鐵芯由1～1.5mm厚的低碳鋼薄板沖片疊壓而成。勵(lì)磁繞組用圓形或矩形純銅絕緣電磁線制成，各磁極的勵(lì)磁繞組串聯(lián)連接成一路，以保證各主磁極勵(lì)磁繞組的電流相等。

主磁極的結(jié)構(gòu)1-主磁極鐵芯；2-勵(lì)磁繞組；3-機(jī)座2.換向極

直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)--定子部分換向極也稱為附加極，用于改善直流電機(jī)的換向性能。換向極由換向極鐵芯和換向極繞組組成。其鐵芯一般也用1～1.5mm厚的低碳鋼薄板沖片疊壓而成。換向極繞組必須和電樞繞組相串聯(lián)，由于要通過的電樞電流較大，通常采用較粗的矩形截面導(dǎo)體繞制而成。換向極安裝在兩相鄰主磁極之間，其數(shù)目一般與主磁極數(shù)目相等。微型直流電動(dòng)機(jī)一般不裝換向極；大多數(shù)電動(dòng)機(jī)容量超過1KW的小型或中、大型直流電動(dòng)機(jī)裝設(shè)換向極。3.機(jī)座

直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)--定子部分直流電機(jī)的機(jī)座用來固定主磁極、換向極和端蓋等，并借助底腳將電機(jī)固定在基礎(chǔ)上。同時(shí)，直流電機(jī)的機(jī)座是磁極間的磁通路徑（稱為磁軛），用導(dǎo)磁性好、機(jī)械強(qiáng)度較高的鑄鋼或厚鋼板制成，不能采用鑄鐵。把套有勵(lì)磁繞組的主磁極用螺栓安裝在機(jī)座內(nèi)側(cè)，有換向極的電機(jī)把換向極安裝在兩個(gè)主磁極之間。4.電刷裝置

直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)--定子部分電刷裝置由電刷、刷握、壓緊彈簧和刷辮等組成，如圖所示。電刷放在刷握上的刷盒內(nèi)，用彈簧將電刷壓緊與換向器表面緊密接觸，保證電樞轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電刷與換向器表面有良好的接觸。電刷裝置與換向器配合和靜止的外電路連通。1-刷握；2-電刷；3-壓緊彈簧；4-刷辮5.端蓋

直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)--定子部分電動(dòng)機(jī)中的端蓋主要起支撐作用。端蓋固定于機(jī)座上，其上放置軸承支撐直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸，使直流電動(dòng)機(jī)能夠旋轉(zhuǎn)。電刷與端蓋的連接安裝

直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)--轉(zhuǎn)子部分

直流電動(dòng)機(jī)的定子主要用于安放磁極和電刷，并作為機(jī)械支撐，它包括機(jī)座、主磁極、換向磁極、電刷裝置和端蓋等。1.主磁極直流電機(jī)主磁極的結(jié)構(gòu)如圖所示。主磁極用來產(chǎn)生氣隙磁場，并使電樞表面的氣隙磁通密度按一定波形沿空間分布。主磁極包括主磁極鐵芯和勵(lì)磁繞組。主磁極鐵芯由1～1.5mm厚的低碳鋼薄板沖片疊壓而成。勵(lì)磁繞組用圓形或矩形純銅絕緣電磁線制成，各磁極的勵(lì)磁繞組串聯(lián)連接成一路，以保證各主磁極勵(lì)磁繞組的電流相等。

主磁極的結(jié)構(gòu)1-主磁極鐵芯；2-勵(lì)磁繞組；3-機(jī)座

直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)--定子部分直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，又稱為電樞，由電樞鐵芯、電樞繞組、換向器、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸和軸承等部分組成。

1.電樞鐵芯電樞鐵芯主要用來嵌放電樞繞組和作為直流電動(dòng)機(jī)磁路的一部分。鐵芯表面有均勻分布的齒和槽，槽中嵌放電樞繞組。由于轉(zhuǎn)子在定子主磁極產(chǎn)生的恒定磁場內(nèi)旋轉(zhuǎn)，因此，電樞鐵芯內(nèi)的磁通是交變的，為減少渦流和磁滯損耗，通常用兩面涂絕緣漆的0.5mm硅鋼片疊壓而成，沖片上有均勻分布的嵌放電樞繞組的槽和軸向通風(fēng)孔。電樞沖片形狀2.電樞繞組

直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)--轉(zhuǎn)子部分電樞繞組是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件。容量較小的直流電機(jī)的電樞繞組用圓形電磁線繞制而成，而大多數(shù)直流電機(jī)的電樞繞組均用矩形絕緣導(dǎo)線繞制成定形線圈，然后嵌入電樞鐵芯的槽中。2.電樞繞組

直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)--轉(zhuǎn)子部分在電動(dòng)機(jī)中每一個(gè)線圈稱為一個(gè)元件，多個(gè)元件有規(guī)律地連接起來形成電樞繞組。繞制好的繞組或成型繞組放置在電樞鐵芯上的槽內(nèi)，放置在鐵芯槽內(nèi)的直線部分在電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，稱為元件的有效部分；在電樞槽兩端把有效部分連接起來的部分稱為端接部分，端接部分僅起連接作用，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。為便于嵌線，每個(gè)元件的一個(gè)元件邊放在轉(zhuǎn)子鐵芯的某一個(gè)槽的上層（稱為上層邊），另一個(gè)元件邊則放在轉(zhuǎn)子鐵芯的另一個(gè)槽的下層（稱為下層邊），如圖所示。繪圖時(shí)為了清楚，將上層邊用實(shí)線表示，下層邊用虛線表示。繞組元件邊在槽中的位置2.電樞繞組

直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)--轉(zhuǎn)子部分直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯上實(shí)際開出的槽叫實(shí)槽。直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組往往由較多的元件構(gòu)成，但由于工藝等原因，轉(zhuǎn)子鐵芯開的槽數(shù)不能太多，通常在每個(gè)實(shí)槽內(nèi)的上、下層并列嵌放若干個(gè)元件邊，如圖5-14所示。這樣把每個(gè)實(shí)槽劃分為μ個(gè)虛槽，而每個(gè)虛槽的上、下層有一個(gè)元件邊，這樣實(shí)槽數(shù)為Z，總虛槽數(shù)為Zi，則Zi=μZ。鐵芯與線圈之間以及上、下層線圈之間都必須妥善絕緣。為了防止電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力的作用，繞組在槽內(nèi)部分用絕緣槽楔固定，而伸到槽外的端接部分則用非磁性鋼絲扎緊在支架上。

實(shí)槽與虛槽3.換向器

直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)--轉(zhuǎn)子部分換向器又稱為整流子。在直流電動(dòng)機(jī)中，換向器配以電刷，能將外加直流電流轉(zhuǎn)換為電樞線圈中的交變電流，使電磁轉(zhuǎn)矩的方向恒定不變。在直流發(fā)電機(jī)中，換向器配以電刷，能將電樞線圈中感應(yīng)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢轉(zhuǎn)換為正、負(fù)電刷上引出的直流電動(dòng)勢。換向器是由許多換向片組成的圓柱體，換向片之間用云母片絕緣，換向器結(jié)構(gòu)通常如圖所示，換向片的下部做成鴿尾形，兩端用鋼制V形套筒和V形云母環(huán)固定，再用螺母鎖緊。3.換向器

直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)--轉(zhuǎn)子部分把換向器安裝在電樞轉(zhuǎn)軸上，把電樞繞組的引出線按規(guī)律焊接在換向片上。氣隙

直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)--氣隙和轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)起支撐作用，需要有一定的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，一般用圓鋼加工而成。為散去電機(jī)發(fā)出的熱量，還要在電樞轉(zhuǎn)軸上安裝風(fēng)扇，下圖是一個(gè)完整的直流電機(jī)轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)軸定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙是主磁路的一部分，其大小直接影響運(yùn)行性能。由于氣隙磁場由直流勵(lì)磁產(chǎn)生，因此，直流電機(jī)的氣隙要比異步電動(dòng)機(jī)大得多，小型直流電機(jī)為1～3mm，大型直流電機(jī)可達(dá)12mm。

直流電動(dòng)機(jī)的工作原理--轉(zhuǎn)動(dòng)原理在直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子線圈上加上直流電源，借助于換向器和電刷的作用，轉(zhuǎn)子線圈中流過方向交變的電流，在定子產(chǎn)生的磁場中受電磁力，產(chǎn)生方向恒定不變的電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子朝確定的方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)，這就是直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理。以下圖模型為例，N和S是一對固定的磁極，磁極之間有一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈abcd，線圈的兩端分別接到相互絕緣的兩個(gè)稱為換向片的弧形銅片上，在換向片上放置固定不動(dòng)而與換向片滑動(dòng)接觸的電刷A和B，線圈abcd通過換向片和電刷接通外電路。

(a)時(shí)刻一

(b)時(shí)刻二

直流電動(dòng)機(jī)的工作原理--轉(zhuǎn)動(dòng)原理此模型作為直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，電源加于電刷A和B。例如將直流電源正極加于電刷A，電源負(fù)極加于電刷B，如圖（a）所示。線圈abcd中流過電流，在導(dǎo)體ab中，電流由a流向b；在導(dǎo)體cd中，電流由c流向d。導(dǎo)體ab和cd均處于N、S極之間的磁場當(dāng)中，受電磁力作用，導(dǎo)體、換向片隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，電磁力的方向即直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向可用左手定則確定，經(jīng)判定該轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針。

(a)時(shí)刻一

(b)時(shí)刻二

直流電動(dòng)機(jī)的工作原理--轉(zhuǎn)動(dòng)原理線圈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°，導(dǎo)體cd轉(zhuǎn)到N極下，ab轉(zhuǎn)到s極下，如圖（b）所示。由于電流仍從電刷A流入，使cd中的電流變?yōu)橛蒬流向c，而ab中的電流由b流向a、從電刷B流出，用左手定則判斷，轉(zhuǎn)向仍是逆時(shí)針。即：電磁力方向或直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向可按左手定則判斷。電磁力式中，F(xiàn)—作用在線圈導(dǎo)體上的電磁力；B—線圈導(dǎo)體所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度；—線圈導(dǎo)體在磁場中的長度；L一線圈導(dǎo)體中的電流。

(a)時(shí)刻一

(b)時(shí)刻二

直流電動(dòng)機(jī)的工作原理--可逆原理直流發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)工作原理模型的結(jié)構(gòu)完全相同，但工作原理又不同。（1）直流發(fā)電機(jī)。當(dāng)發(fā)電機(jī)帶負(fù)載以后，就有電流流過負(fù)載，同時(shí)也流過線圈，其方向與感應(yīng)電動(dòng)勢方向相同。根據(jù)電磁力定律，載流導(dǎo)體ab和cd在磁場中會受力的作用，形成的電磁轉(zhuǎn)矩方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，與轉(zhuǎn)速方向相反。這意味著，電磁轉(zhuǎn)矩阻礙發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。為此，原動(dòng)機(jī)必須用足夠大的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩來克服電磁轉(zhuǎn)矩的制動(dòng)作用，以維持發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。此時(shí)發(fā)電機(jī)從原動(dòng)機(jī)中吸取機(jī)械能，轉(zhuǎn)換成電能向負(fù)載輸出。

直流電動(dòng)機(jī)的工作原理--可逆原理（2）直流電動(dòng)機(jī)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)起來后，導(dǎo)體ab和cd切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，用右手定則判斷出其方向與電流方向相反，這意味著，此電樞電動(dòng)勢是一個(gè)反電動(dòng)勢，它阻礙電流流入電動(dòng)機(jī)。所以，直流電動(dòng)機(jī)要正常工作，就必須施加直流電源以克服反電動(dòng)勢的阻礙作用，把電流送入電動(dòng)機(jī)。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)從直流電源中吸取電能，轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出。所以，直流電動(dòng)機(jī)要正常工作，就必須施加直流電源以克服反電動(dòng)勢的阻礙作用，把電流送入電動(dòng)機(jī)。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)從直流電源中吸取電能，轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出。

直流電動(dòng)機(jī)的銘牌直流電動(dòng)機(jī)制造廠在每臺直流電動(dòng)機(jī)機(jī)座的顯著位置釘有一塊標(biāo)牌，這塊標(biāo)牌就是直流電動(dòng)機(jī)的銘牌，銘牌上標(biāo)明了型號、額定數(shù)據(jù)等與直流電動(dòng)機(jī)有關(guān)的一些信息，供用戶選擇和使用直流電動(dòng)機(jī)時(shí)參考。1.型號直流電動(dòng)機(jī)的型號一般用大寫印刷體的漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字表示。其中漢語拼音字母是根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)的全名稱選擇有代表意義的漢字，再從該字的拼音中得到。以Z2—72為例說明。Z2—72

電樞鐵芯長度代號，1號為短鐵芯，2號為長鐵芯機(jī)座號，共有12號，1號最小設(shè)計(jì)序號，表示第二次設(shè)計(jì)產(chǎn)品代號，Z表示直流電動(dòng)機(jī)Z2—72

設(shè)計(jì)序號，表示第二次設(shè)計(jì)產(chǎn)品代號，Z表示直流電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品代號的含義為：Z系列，一般用途直流電動(dòng)機(jī)，如Z2

、Z3

、Z4等系列；ZJ系列，精密機(jī)床用直流電動(dòng)機(jī)；ZT系列，廣調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)；ZQ系列，牽引直流電動(dòng)機(jī)；ZH系列，船用直流電動(dòng)機(jī)；ZA系列，防爆安全型直流電動(dòng)機(jī)；ZKJ系列，挖掘機(jī)用直流電動(dòng)機(jī)；ZZJ系列，冶金起重機(jī)用直流電動(dòng)機(jī)。

直流電動(dòng)機(jī)的額定值額定值是電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)按國家標(biāo)準(zhǔn)對電機(jī)產(chǎn)品在指定工作條件下（即額定工作條件）所規(guī)定的一些量值。1.額定功率

（KW）也稱額定容量。指電機(jī)額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，電機(jī)的輸出功率。對于直流發(fā)電機(jī)，是指輸出的電功率，它等于額定電壓和額定電流的乘積。對于直流電動(dòng)機(jī)，是指輸出的機(jī)械功率。2.額定電壓

（V）指額定狀態(tài)下電樞出線端的電壓。3.額定電流

（A）指額定狀態(tài)下電樞出線端的電壓。

直流電動(dòng)機(jī)的額定值4.額定轉(zhuǎn)速（r/min）指額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。5.額定轉(zhuǎn)矩

（N·m）指直流電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，輸出的機(jī)械功率與轉(zhuǎn)子額定角速度的比值。6.額定效率指直流電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，輸出的機(jī)械功率與輸入的電功率之比。7.額定勵(lì)磁電流

（A）指直流電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁回路所允許的最大勵(lì)磁電流。直流電動(dòng)機(jī)的銘牌上還標(biāo)有勵(lì)磁方式、絕緣等級、防護(hù)等級、工作制、重量、出廠日期、出廠編號、生產(chǎn)單位等。謝謝觀賞任務(wù)二直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性任務(wù)描述

直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢、轉(zhuǎn)矩和功率對于直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行起著重要的作用。本任務(wù)主要學(xué)習(xí)直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢、轉(zhuǎn)矩、功率及機(jī)械特性，在學(xué)習(xí)的過程中需要重點(diǎn)掌握直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢、轉(zhuǎn)矩、功率的意義和直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢平衡方程、機(jī)械特性。目錄常見生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性常見生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性不同生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律不同，對此，使用負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性來表征，即生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速與負(fù)載轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。各種生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性大致可分為以下三類。

常見生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒功率負(fù)載通風(fēng)機(jī)型負(fù)載1.恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性

常見的生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性是指負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小為一個(gè)恒定值，也就是常數(shù)，與轉(zhuǎn)速大小無關(guān)，分為反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特性如圖所示，負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小不變，但負(fù)載轉(zhuǎn)矩的方向始終與生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的方向相反。例如，電車在平地行駛中所受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。1.恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性

常見的生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性恒位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特性如圖所示，是指不論生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的方向是否發(fā)生變化，負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小和方向始終不變。例如，起重機(jī)、提升機(jī)等提升設(shè)備在工作中重物所產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。2.恒功率負(fù)載特性

常見的生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性恒功率負(fù)載特性是指當(dāng)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，負(fù)載從電動(dòng)機(jī)吸收的功率為恒定值，其負(fù)載特性曲線如圖所示。在不同的轉(zhuǎn)速下，負(fù)載轉(zhuǎn)矩基本上與轉(zhuǎn)速成反比，而機(jī)械功率為常數(shù)。例如，車床在切削金屬過程中，粗加工時(shí)，切削量大，用低速；精加工時(shí)，切削量小，用高速。3.通風(fēng)機(jī)型負(fù)載特性

常見的生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性通風(fēng)機(jī)型負(fù)載特性是指負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)速n的平方成正比的生產(chǎn)機(jī)械，例如鼓風(fēng)機(jī)、水泵和油泵等的葉片所受的阻轉(zhuǎn)矩，其負(fù)載特性曲線如圖所示。以上三類是典型的負(fù)載特性，但實(shí)際生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性常為集中類型負(fù)載的綜合。例如，起重設(shè)備提升重物時(shí)，電動(dòng)機(jī)除受到位能性負(fù)載轉(zhuǎn)矩外，還要克服系統(tǒng)機(jī)械摩擦所造成的反抗性負(fù)載轉(zhuǎn)矩，所以電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)是上述兩種負(fù)載轉(zhuǎn)矩之和。1.電樞電動(dòng)勢

直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性--參數(shù)式中，

—電動(dòng)勢常數(shù)，僅與電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)有關(guān)；

—?dú)庀睹繕O磁通(Wb)；

—直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速(r/min)；

—電動(dòng)機(jī)的電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(V)。直流電動(dòng)機(jī)的磁場是由主磁極產(chǎn)生的勵(lì)磁磁場和電樞繞組電流產(chǎn)生的電樞磁場合成的氣隙磁場。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割氣隙合成磁場，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢Ea，在直流電機(jī)中，此電動(dòng)勢的方向與轉(zhuǎn)子電流

的方向相反，稱為反電動(dòng)勢。此感應(yīng)電動(dòng)勢為：1.電樞電動(dòng)勢

直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性--參數(shù)可見，對于已經(jīng)制造好的直流電動(dòng)機(jī)，其感應(yīng)電動(dòng)勢大小正比于每極磁通和轉(zhuǎn)速n。感應(yīng)電動(dòng)勢的方向可由直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向和主磁場方向決定。在直流電動(dòng)機(jī)中轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢相當(dāng)于反電動(dòng)勢，與外電源電流方向相反。根據(jù)所設(shè)各量的正方向，對他勵(lì)、井勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)來說，電壓平衡方程為：

式中，

—電樞回路的總電阻，其中包括電刷和換向器之間的接觸電阻。2.直流電動(dòng)機(jī)的功率

直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性--參數(shù)是指輸出功率占輸入功率的百分比，即對于他勵(lì)、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)：

式中，

為電源給電動(dòng)機(jī)提供的總功率，即輸入功率

，

為電源給電動(dòng)機(jī)提供的輸入電流；

為勵(lì)磁回路內(nèi)部消耗的功率，即勵(lì)磁回路的銅損耗，

為電樞回路的銅損耗。3.直流電動(dòng)機(jī)的效率4.電磁轉(zhuǎn)矩

直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性--參數(shù)式中，

—轉(zhuǎn)矩常數(shù)，僅與電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)有關(guān)；

—?dú)庀睹繕O磁通(Wb)；

—電樞電流(A)；

—電磁轉(zhuǎn)矩(N·m)。根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)的工作原理，由于電樞繞組中有電流流過，電樞電流與氣隙磁場相互作用將產(chǎn)生電磁力，從而對轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。4.電磁轉(zhuǎn)矩

直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性--參數(shù)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢同時(shí)存在于同一臺直流電機(jī)中，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢常數(shù)和轉(zhuǎn)矩常數(shù)存在以下的關(guān)系：可見，對于已經(jīng)制造好的直流電動(dòng)機(jī)，其電磁轉(zhuǎn)矩大小正比于每極磁通

和電樞電流

。電磁轉(zhuǎn)矩的方向由主磁極磁場方向和轉(zhuǎn)子電流方向決定，根據(jù)左手定則可以確定電磁轉(zhuǎn)矩的方向。在直流電動(dòng)機(jī)中電磁轉(zhuǎn)矩的方向與直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向相同，起驅(qū)動(dòng)作用。直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性表示電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的兩個(gè)主要物理量是轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性就是研究電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n和電磁轉(zhuǎn)矩

之間的關(guān)系，即

。機(jī)械特性曲線可分為固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性。

1.他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程若他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路的電阻為Ra，轉(zhuǎn)子電壓為U，磁通為

，則他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程為：

式中，

—理想空載轉(zhuǎn)速（r/min），

=

；Δn—轉(zhuǎn)速降，

；—機(jī)械特性的斜率。1.固有機(jī)械特性

他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性當(dāng)轉(zhuǎn)子兩端加額定電壓、氣隙磁通為額定值、轉(zhuǎn)子回路不串電阻時(shí)的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性。固有機(jī)械特性表達(dá)式為：固有機(jī)械特性曲線如圖所示。1.固有機(jī)械特性

他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性具有如下特點(diǎn)：1)隨著電磁轉(zhuǎn)矩

的增大，轉(zhuǎn)速

降低，其特性是略微下斜的直線。2)當(dāng)

時(shí)，

為理想空載轉(zhuǎn)速，因?yàn)?/p>

是不可能為0的，電動(dòng)機(jī)要旋轉(zhuǎn)起來，必須要克服一定的摩擦力，所以

是理想化的狀態(tài)。3)機(jī)械特性斜率的值很小，特性較平，習(xí)慣稱之為硬特性，若其值較大，則稱為軟特性。4)當(dāng)

時(shí)，轉(zhuǎn)速

，此點(diǎn)為電動(dòng)機(jī)的額定工作點(diǎn)。此時(shí)，轉(zhuǎn)速差

，稱為額定轉(zhuǎn)速差。一般

。5)當(dāng)

，即電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，

，此時(shí)，電樞電流稱為起動(dòng)電流，此時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩稱為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，由于電樞電阻很小，起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩都比額定值大很多（可達(dá)額定值的幾十倍），這會給電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶來危害。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性一臺直流電動(dòng)機(jī)只有一條固有機(jī)械特性，對于某一負(fù)載轉(zhuǎn)矩，只有一個(gè)固定的轉(zhuǎn)速，這顯然無法達(dá)到實(shí)際拖動(dòng)對轉(zhuǎn)速變化的要求。為了滿足生產(chǎn)機(jī)械加工工藝，例如起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)等各種工作狀態(tài)的要求，還需要人為地改變直流電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，如轉(zhuǎn)子電壓、轉(zhuǎn)子回路串電阻和氣隙磁通，相應(yīng)地得到三種人為機(jī)械特性。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1.轉(zhuǎn)子回路串電阻的人為機(jī)械特性轉(zhuǎn)子加額定電壓，每極磁通為額定值，轉(zhuǎn)子回路串入電阻

后的人為機(jī)械特性表達(dá)式為

轉(zhuǎn)子串入不同電阻時(shí)的人為機(jī)械特性曲線如圖所示。這種人為機(jī)械特性的特點(diǎn)：理想空載轉(zhuǎn)速不變；特性斜率與轉(zhuǎn)子回路串入的電阻有關(guān)，電阻越大，斜率越大。故轉(zhuǎn)子回路串電阻的人為機(jī)械特性曲線是一組通過理想空載轉(zhuǎn)速點(diǎn)的放射性直線。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.改變轉(zhuǎn)子電壓的人為機(jī)械特性保持每極磁通額定值不變，轉(zhuǎn)子回路不串電阻，只改變轉(zhuǎn)子電壓大小和方向，其人為機(jī)械特性表達(dá)式為

改變轉(zhuǎn)子電壓的人為機(jī)械特性曲線如圖所示。改變轉(zhuǎn)子電壓的人為機(jī)械特性的特點(diǎn)：理想空載轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子電壓成正比，且為負(fù)值時(shí)，也為負(fù)值；特性斜率不變，與固有機(jī)械特性相同。因此改變轉(zhuǎn)子電壓的人為機(jī)械特性是一組平行于固有機(jī)械特性的直線。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性3.減弱磁通時(shí)的人為機(jī)械特性減弱磁通的人為機(jī)械特性是指轉(zhuǎn)子電壓為額定值不變，回路不串電阻，僅減弱磁通的人為機(jī)械特性。減弱磁通是通過減小勵(lì)磁電流（如增大勵(lì)磁回路的調(diào)節(jié)電阻）來實(shí)現(xiàn)的。其人為機(jī)械特性方程為：減弱磁通人為機(jī)械特性曲線如圖所示。減弱磁通人為機(jī)械特性的特點(diǎn)：理想空載轉(zhuǎn)速隨磁通的減弱而上升；減弱磁通，機(jī)械特性變軟；對于一般直流電動(dòng)機(jī)，當(dāng)

時(shí)，磁路已經(jīng)飽和，再要增加磁通已不容易，所以人為機(jī)械特性一般只能在額定值的基礎(chǔ)上減弱磁通。謝謝觀賞任務(wù)三直流電動(dòng)機(jī)控制電路的安裝與調(diào)試任務(wù)描述

在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)是原動(dòng)機(jī)，作為主要的拖動(dòng)設(shè)備。直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速與制動(dòng)特性是衡量電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能的重要性能指標(biāo)。本次任務(wù)以他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的控制電路為例，分析直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)過程中電流和轉(zhuǎn)矩的變化規(guī)律，從而掌握直流電動(dòng)機(jī)的控制電路安裝與調(diào)試方法。目錄直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)是指轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過程。為了使直流電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過程中達(dá)到最佳狀態(tài)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)要求（要求同三相異步電動(dòng)機(jī)）：為了提高生產(chǎn)率，盡量縮短起動(dòng)時(shí)間，首先要求直流電動(dòng)機(jī)有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。從

可知，要使轉(zhuǎn)矩足夠大，要求磁通和起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)子電流足夠大，因此在起動(dòng)時(shí)，應(yīng)將勵(lì)磁電路中外接的勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻全部切除，使勵(lì)磁電流達(dá)到最大值，保證磁通最大，但是如果起動(dòng)電流過大，會使電網(wǎng)電壓波動(dòng)，造成換向惡化，甚至產(chǎn)生環(huán)火損壞電機(jī)；起動(dòng)轉(zhuǎn)矩過大也容易損壞直流電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因此一般控制起動(dòng)電流

,因而，

這樣整個(gè)系統(tǒng)才能順利起動(dòng)。

直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)對于他勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)，為了避免起動(dòng)電流過大，可采用轉(zhuǎn)子回路串電阻和降低電源電壓起動(dòng)兩種方法。

1.轉(zhuǎn)子回路串電阻起動(dòng)轉(zhuǎn)子回路串電阻起動(dòng)就是在轉(zhuǎn)子回路中串接附加電阻起動(dòng)，起動(dòng)結(jié)束后再將附加電阻切除。為了限制起動(dòng)電流，起動(dòng)時(shí)在轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串入的起動(dòng)電阻一般是一個(gè)多級切換的可變電阻，如圖所示。一般在轉(zhuǎn)速上升過程中逐級短接切除。下面以三級電阻啟動(dòng)為例說明起動(dòng)過程。直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)1.轉(zhuǎn)子回路串電阻起動(dòng)起動(dòng)開始瞬間，串入全部起動(dòng)電阻，使起動(dòng)電流不超過允許值：式中，

為轉(zhuǎn)子回路總電阻。

直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)1.轉(zhuǎn)子回路串電阻起動(dòng)起動(dòng)過程的機(jī)械特性如圖所示。起動(dòng)過程是工作點(diǎn)由起始點(diǎn)a沿轉(zhuǎn)子總電阻為

的人為機(jī)械特性上升，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢隨之增大，而轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩隨之減小至圖中b點(diǎn)，起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降至

和

，因

與

之差已經(jīng)很小，加速已經(jīng)很慢。為加速起動(dòng)過程，應(yīng)切除第一段起動(dòng)電阻，此時(shí)電流稱為切換電流。切換后，轉(zhuǎn)子回路總電阻變?yōu)?/p>

。由于機(jī)械慣性的影響，電阻切換瞬間直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和反電動(dòng)勢不能突變，轉(zhuǎn)子回路總電阻減小，將使起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩突增，拖動(dòng)系統(tǒng)的工作點(diǎn)由b點(diǎn)過渡到轉(zhuǎn)子總電阻為

的特性曲線的c點(diǎn)，再依次切除起動(dòng)電阻

和

，直流電動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)最后穩(wěn)定運(yùn)行在h點(diǎn)，直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)結(jié)束。

直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)1.轉(zhuǎn)子回路串電阻起動(dòng)

這種起動(dòng)方法廣泛應(yīng)用于中、小型直流電動(dòng)機(jī)。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，額定功率小于2kW的直流電動(dòng)機(jī)，允許采用一級啟動(dòng)電阻啟動(dòng)，功率大于2kW的，應(yīng)采用多級電阻啟動(dòng)或降低轉(zhuǎn)子電壓啟動(dòng)。2.降低電源電壓起動(dòng)

降低轉(zhuǎn)子電壓起動(dòng)，即起動(dòng)前先調(diào)好勵(lì)磁，將施加在直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子兩端的電壓降低，最低電壓所對應(yīng)的人為特性上的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩

時(shí)，直流電動(dòng)機(jī)就開始起動(dòng)。直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，再逐漸提高轉(zhuǎn)子電壓，使起動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩維持在一定數(shù)值，保證直流電動(dòng)機(jī)按需要的加速度升速，其接線原理圖和啟動(dòng)工作特性如圖所示。直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)2.降低電源電壓起動(dòng)

較早的降壓起動(dòng)是采用直流發(fā)電機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)組(G-M)實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)，現(xiàn)已逐步被晶閘管可控整流電源所取代。降低轉(zhuǎn)子電壓起動(dòng)，需要專用電源，投資較大，但起動(dòng)電流小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩容易控制，起動(dòng)平穩(wěn)，起動(dòng)能耗小，多用于要求經(jīng)常起動(dòng)的場合和中、大型直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。在手動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電壓時(shí)應(yīng)注意不能升得太快，否則會產(chǎn)生較大的沖擊電流。在實(shí)際的拖動(dòng)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子電壓的升高是由自動(dòng)控制環(huán)節(jié)自動(dòng)調(diào)節(jié)的，它能保證電壓連續(xù)升高，并在整個(gè)起動(dòng)過程中保持轉(zhuǎn)子電流為最大允許值，從而使系統(tǒng)在恒定的加速轉(zhuǎn)矩下迅速起動(dòng)，是一種比較理想的起動(dòng)方法。直流電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)

直流電機(jī)反轉(zhuǎn)即改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向，由電磁轉(zhuǎn)矩公式（

）可知，欲改變電磁轉(zhuǎn)矩，只需改變勵(lì)磁磁通方向或電樞電流方向即可。所以，改變直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向的方法有兩個(gè)：（1）保持電樞繞組兩端極性不變，將勵(lì)磁繞組反接。（2）保持勵(lì)磁繞組兩端極性不變，將電樞繞組反接。直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速許多生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)行速度，隨其具體工作情況不同而不同。例如，龍門刨床刨切時(shí)，道具切入和切出工件用較低的速度，而工作臺返回時(shí)用高速。也就是說，人為地改變電動(dòng)機(jī)的速度以滿足生產(chǎn)工藝要求的操作過程，簡稱為調(diào)速。調(diào)速中通常有機(jī)械調(diào)速和電氣調(diào)速兩種，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變情況下，改變傳動(dòng)機(jī)械速度比的調(diào)速方法稱為機(jī)械調(diào)速。通過改變電動(dòng)機(jī)參數(shù)而改變系統(tǒng)運(yùn)行轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法稱為電氣調(diào)速。在這里只介紹電氣調(diào)速的相關(guān)方法。

直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速--調(diào)速指標(biāo)1.調(diào)速范圍調(diào)速范圍是指電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩

時(shí)，其最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比，用

表示，

時(shí)，

如車床要求20-100，龍門刨床要求10-140，軋鋼機(jī)要求3-120。2.靜差率又稱相對穩(wěn)定性，指電動(dòng)機(jī)在某機(jī)械特性上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由理想空載至滿載時(shí)的轉(zhuǎn)速差與理想空載轉(zhuǎn)速的百分比，即：

越小，相對穩(wěn)定性越好；

與機(jī)械特性硬度和

有關(guān)。

與

相互制約，

越小，

越小，相對穩(wěn)定性越好；在保證一定

的指標(biāo)的前提下，要擴(kuò)大

，須減少轉(zhuǎn)速降，即提高機(jī)械特性的硬度。直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速--調(diào)速指標(biāo)3.速度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。高一級轉(zhuǎn)速與低一級轉(zhuǎn)速之比稱為調(diào)速的平滑性，平滑系數(shù)為：

越接近1，平滑性越好，當(dāng)

，

時(shí)，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(shí)，級數(shù)有限，稱為有級調(diào)速。4.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。5.調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)的容許輸出是指電動(dòng)機(jī)得到充分利用的情況下，在調(diào)速過程中所能輸出的功率和轉(zhuǎn)矩。直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式

可知，當(dāng)電樞電流

不變時(shí)，只要電樞電壓

、電樞回路串入附加電阻

和勵(lì)磁磁通

三個(gè)量中，任一個(gè)發(fā)生變化，都會引起轉(zhuǎn)速變化。因此，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)有3種調(diào)速方法，改變電樞端電壓調(diào)速（降壓調(diào)速）、改變串入電樞回路的電阻調(diào)速（串電阻調(diào)速）和改變勵(lì)磁電流調(diào)速（弱磁調(diào)速）。

1.電樞回路串電阻調(diào)速電樞回路串入調(diào)節(jié)電阻后，新的機(jī)械特性變軟，即速度下降。此外，調(diào)速前后負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變（設(shè)為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載），因此，調(diào)速前后的電樞電流值亦保持不變，這也是串電阻調(diào)速的特點(diǎn)。1.電樞回路串電阻調(diào)速

直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

他勵(lì)直流電機(jī)拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，保持電源電壓及磁通為額定值不變，在電樞回路中串入不同的電阻時(shí)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于不同的轉(zhuǎn)速。如圖所示，負(fù)載是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。比如，原來沒有串入電阻時(shí)，工作點(diǎn)為A，轉(zhuǎn)速為

，當(dāng)電樞回路串入電阻Rsp1的瞬間，因轉(zhuǎn)速和電動(dòng)勢不能突變，電樞電流相應(yīng)的減小，工作點(diǎn)由A點(diǎn)過渡到

點(diǎn)。此時(shí)，

，系統(tǒng)應(yīng)減速，工作點(diǎn)

沿串入電阻后的新的機(jī)械特性下移，轉(zhuǎn)速也隨著下降，直至穩(wěn)定工作在B點(diǎn)。電樞回路串入的電阻若加大為Rsp2，工作點(diǎn)會穩(wěn)定工作在C點(diǎn)上（過渡過程與上述分析類似）。1.電樞回路串電阻調(diào)速

直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

從以上的分析可知，轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速時(shí)，串電阻越大，穩(wěn)定運(yùn)行轉(zhuǎn)速越低，此方法只能在低于額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)調(diào)速，一般稱為由基速（額定轉(zhuǎn)速）向下調(diào)速。而且這種多級電阻調(diào)速的方法不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，所以這種方法主要用于對調(diào)速性能要求不高，且不經(jīng)常調(diào)速的設(shè)備上，比如起重機(jī)、運(yùn)輸牽引機(jī)等。2.降壓調(diào)速

直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

電動(dòng)機(jī)的工作電壓不允許超過額定電壓，因此電樞電壓只能在額定電壓以下進(jìn)行調(diào)節(jié)。降壓調(diào)速過程如圖所示。設(shè)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載

在固有特性上A點(diǎn)運(yùn)行，其轉(zhuǎn)速為

。若電源電壓

下降到

，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)后，工作點(diǎn)將移到對應(yīng)人為特性曲線上的B點(diǎn)，其轉(zhuǎn)速下降為

。從圖中可以看出，電壓越低，穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速也越低。改變電源電壓調(diào)速方法的調(diào)速范圍也只能在額定轉(zhuǎn)速與零轉(zhuǎn)速之間。2.降壓調(diào)速

直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

降壓調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是：當(dāng)電樞電源電壓連續(xù)調(diào)節(jié)時(shí)，轉(zhuǎn)速變化也是連續(xù)的，故這種調(diào)節(jié)為無級調(diào)速；調(diào)速前后機(jī)械特性的斜率不變，機(jī)械特性硬度較高，負(fù)載變化時(shí)，速度穩(wěn)定性好；無論輕載還是重載，調(diào)速范圍相同，一般可達(dá)；降壓調(diào)速是通過減小輸入功率來降低轉(zhuǎn)速的，故調(diào)速時(shí)損耗減小，調(diào)速經(jīng)濟(jì)性好。降壓調(diào)速的缺點(diǎn)是：需要一套電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)的直流電源，如晶閘管一電動(dòng)機(jī)（簡稱SCR-M系統(tǒng)）。降壓調(diào)速多用在對調(diào)速性能要求較高的生產(chǎn)機(jī)械上，如機(jī)床、造紙機(jī)等。3.弱磁調(diào)速

直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

保持他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電壓不變，轉(zhuǎn)子回路電阻不變，減少直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁磁通，可使直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速升高，這種方法稱為減弱主磁通調(diào)速。額定運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，其磁路已基本飽和，即使勵(lì)磁電流增加很多，磁通也增加很少，從電動(dòng)機(jī)的性能考慮也不允許磁路過飽和。因此，改變磁通只能從額定值從下調(diào)。

減小主磁通調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，調(diào)節(jié)方便，運(yùn)行效率高