1、1第三章第三章 直流電機(jī)的工作原理及特性直流電機(jī)的工作原理及特性 本章要求：本章要求：掌握直流電機(jī)的基本工作原理掌握直流電機(jī)的基本工作原理及特性，特別是直流電機(jī)的機(jī)械特性；掌握及特性，特別是直流電機(jī)的機(jī)械特性；掌握直流電機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)的各種方法的直流電機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)的各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)所。優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)所。3.13.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理一、一、基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)定子和轉(zhuǎn)子兩大部分。定子和轉(zhuǎn)子兩大部分。( (略講略講) )23 它是以導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電它是以導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到力的作用為基動(dòng)勢(shì)和載流

2、導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到力的作用為基礎(chǔ)。礎(chǔ)。 電流的方向：電流的方向：N N極下的有效邊中的電流極下的有效邊中的電流總是一個(gè)方向，而總是一個(gè)方向，而S S極下的有效邊中的電流總極下的有效邊中的電流總是另一個(gè)方向，這樣才能使兩個(gè)邊上受到的是另一個(gè)方向，這樣才能使兩個(gè)邊上受到的電磁力的方向一致，電樞因而轉(zhuǎn)動(dòng)。產(chǎn)生電電磁力的方向一致，電樞因而轉(zhuǎn)動(dòng)。產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。磁轉(zhuǎn)矩。（換向器的作用）（換向器的作用）二、二、基本工作原理基本工作原理3.13.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理4 發(fā)電機(jī)依電磁感發(fā)電機(jī)依電磁感應(yīng)定理（右手定應(yīng)定理（右手定則），電動(dòng)機(jī)依安則），電動(dòng)機(jī)依安培電磁力定律（左培

3、電磁力定律（左手定則）。手定則）。3.13.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理563.13.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 直流電機(jī)中能量（電能、機(jī)械能）轉(zhuǎn)換的直流電機(jī)中能量（電能、機(jī)械能）轉(zhuǎn)換的方向是可逆的，可用三個(gè)方程來(lái)描述：方向是可逆的，可用三個(gè)方程來(lái)描述：轉(zhuǎn)矩方程式：轉(zhuǎn)矩方程式：atIKT電機(jī)等速運(yùn)行轉(zhuǎn)矩平衡電機(jī)等速運(yùn)行轉(zhuǎn)矩平衡.電勢(shì)方程式：電勢(shì)方程式：nKEe電壓平衡方程式：電壓平衡方程式：aaRIEUaaRIUE7 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩T T、負(fù)載轉(zhuǎn)矩、負(fù)載轉(zhuǎn)矩T TL L、及空載消耗轉(zhuǎn)矩及空載消耗轉(zhuǎn)矩T T0 0相平衡。當(dāng)負(fù)載發(fā)生變

4、化時(shí)，則相平衡。當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，則n n、E E、I I、T T將自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)負(fù)載的變化，保持將自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)負(fù)載的變化，保持新的平衡。新的平衡。 例如：例如： 當(dāng)當(dāng)T TL LTT T TL L n n，當(dāng)，當(dāng)不變時(shí)不變時(shí) EE（E=KE=Ke e n n） I Ia a= =（U - EU - E）/ R/ Ra a T T T= TT= TL L（新的平衡）（新的平衡）3.13.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理8分類：按分類：按勵(lì)磁方法勵(lì)磁方法的不同，的不同，分為分為他勵(lì)他勵(lì)、并勵(lì)并勵(lì)、串串勵(lì)勵(lì)和和復(fù)勵(lì)復(fù)勵(lì)四類，常四類，常用他勵(lì)和用他勵(lì)和并勵(lì)。并

5、勵(lì)。3.2 3.2 直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)93.3 3.3 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 將直流電機(jī)的電勢(shì)方程和轉(zhuǎn)矩方程代入將直流電機(jī)的電勢(shì)方程和轉(zhuǎn)矩方程代入直流電動(dòng)機(jī)電壓平衡方程式中，并略加整理直流電動(dòng)機(jī)電壓平衡方程式中，并略加整理后，可得他勵(lì)直流電機(jī)的機(jī)械特性方程為：后，可得他勵(lì)直流電機(jī)的機(jī)械特性方程為：nnTKKRKUnteae020T)(0EKUn當(dāng)當(dāng) 時(shí)的轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速 稱為稱為理想空載轉(zhuǎn)速。理想空載轉(zhuǎn)速。10機(jī)械硬度：轉(zhuǎn)矩變化機(jī)械硬度：轉(zhuǎn)矩變化dTdT與所引與所引起的轉(zhuǎn)速變化起的轉(zhuǎn)速變化dndn的比值的比值 ，用于，用于衡量機(jī)械特性的平直程度。衡量機(jī)械特性的平直程度。 %1

6、00nTdndT3.3 3.3 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 一一. .固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性( (自然特性）自然特性） 是指在額定電壓和額定磁通下，電樞電路內(nèi)是指在額定電壓和額定磁通下，電樞電路內(nèi)不接任何電阻時(shí)的不接任何電阻時(shí)的n=fn=f（T T）。當(dāng)）。當(dāng)U=UU=UN N，=N N時(shí)，時(shí)，n=fn=f（T T）是一條直線。通常用（）是一條直線。通常用（0 0，n n0 0）和（和（T TN N，n nN N ）兩點(diǎn)來(lái)作直線）兩點(diǎn)來(lái)作直線11 根據(jù)銘牌參數(shù)（根據(jù)銘牌參數(shù)（P PN N，U UN N，I IN N，n nN N ）計(jì)算）計(jì)算R Ra a，K Ke e，n n0

7、 0 ，T TN N。 電機(jī)正轉(zhuǎn)在第一象限，電機(jī)正轉(zhuǎn)在第一象限，反轉(zhuǎn)在第三象限。反轉(zhuǎn)在第三象限。3.3 3.3 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性123.3 3.3 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性（1 1）計(jì)算電樞電阻）計(jì)算電樞電阻R Ra a：（通常電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下的銅耗（通常電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下的銅耗I Ia a2 2R Ra a約占總約占總損耗損耗P PN N的的50%-75%50%-75%）I Ia a2 2R Ra a= = （50%-75%50%-75%） P PN N= =（0.50.50.750.75） 輸入功率輸入功率- -輸出功率輸出功率= = （0.50.

8、50.750.75）（）（1-1-N N ）U UN NI IN N 式中：式中： N N 為效率，為效率，且此時(shí)且此時(shí)I Ia a=I=IN N 故有：故有：NNNNNaIUIUPR175.05.013（2 2）求）求K Ke e 在額定條件運(yùn)行下的反電勢(shì)在額定條件運(yùn)行下的反電勢(shì)E EN N= K= Ke ennN N=U=UN N - -I IN NR Ra a故：故： K Ke e=（ U UN N-I -IN NR Ra a）/ n/ nN N 對(duì)于一臺(tái)直流電機(jī)而言，它是唯一的。對(duì)于一臺(tái)直流電機(jī)而言，它是唯一的。3.3 3.3 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性（3 3）求理想空

9、載轉(zhuǎn)速：）求理想空載轉(zhuǎn)速： n n0 0=U=UN N/K/Ke e14NNNNnPPT55.9（4 4）求額定轉(zhuǎn)矩：）求額定轉(zhuǎn)矩：例：一臺(tái)例：一臺(tái)Z2-51Z2-51型他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，已知型他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，已知P PN N=5.5kW=5.5kW，U UN N=220V=220V， I IN N=31A=31A，n nN N=1500r/min=1500r/min，認(rèn)為額定，認(rèn)為額定運(yùn)行時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩近似等于額定輸出轉(zhuǎn)矩，試運(yùn)行時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩近似等于額定輸出轉(zhuǎn)矩，試?yán)L出這臺(tái)電機(jī)近似的固有機(jī)械特性。繪出這臺(tái)電機(jī)近似的固有機(jī)械特性。3.3 3.3 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性15解：解： 因他勵(lì)

10、電動(dòng)機(jī)的因他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的n=fn=f（T T）是一條直線，）是一條直線，故只要求出：（故只要求出：（0 0，n n0 0）、（）、（T TN N，n nN N ）兩點(diǎn)）兩點(diǎn)即可。即可。NaNNNeNeNnRIUKKUn0min/1667min/132. 071. 0)1 ( 5 . 001rnrVKIUIUPRNeNNNNNamNnPTNNN351500105 . 555. 955. 9316二二. .人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性 是指供電電壓或磁通不是額定值、電樞電是指供電電壓或磁通不是額定值、電樞電路內(nèi)接有外加電阻路內(nèi)接有外加電阻R Radad時(shí)的機(jī)械特性；電動(dòng)機(jī)的時(shí)的機(jī)械特性；電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)

11、速、制動(dòng)的方法就是利用人為機(jī)械特啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)的方法就是利用人為機(jī)械特性。性。1. 1.電樞電路內(nèi)接有外加電阻電樞電路內(nèi)接有外加電阻R Radad時(shí)的機(jī)械特性時(shí)的機(jī)械特性當(dāng)當(dāng)U=UU=UN N，=N N時(shí)，電樞電路內(nèi)接有外加時(shí)，電樞電路內(nèi)接有外加電阻電阻R Radad，機(jī)械特性方程為：機(jī)械特性方程為： 3.3 3.3 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性17nnTKKRRKUnmeaadNeN23.3 3.3 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性183.3 3.3 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性（特性隨（特性隨R Radad的增大而變軟）的增大而變軟）可得從（可得從（0 0

12、，n0)n0)點(diǎn)點(diǎn)發(fā)出的一簇的人為發(fā)出的一簇的人為機(jī)械特性曲線。機(jī)械特性曲線。19 當(dāng)當(dāng)=N N，R Radad=0=0時(shí)，改時(shí)，改變電壓時(shí)，空載轉(zhuǎn)速變化變電壓時(shí)，空載轉(zhuǎn)速變化而轉(zhuǎn)速降落不變。（而轉(zhuǎn)速降落不變。（U UU UN N； n n n nN N ）可得一簇）可得一簇平行于固有特性曲線的人平行于固有特性曲線的人為機(jī)械特性曲線。為機(jī)械特性曲線。3.3 3.3 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2. 2. 改變電壓時(shí)的機(jī)械特性改變電壓時(shí)的機(jī)械特性20 當(dāng)當(dāng)U=UU=UN N，R Radad=0=0時(shí)，改變時(shí)，改變磁通空載轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速降落都磁通空載轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速降落都要發(fā)生變化。（要發(fā)生變化

13、。（ N N；T T隨磁通的降低而減小；隨磁通的降低而減小；n n n nN N ，電動(dòng)機(jī)工作在交點(diǎn)以左，電動(dòng)機(jī)工作在交點(diǎn)以左的區(qū)域。系統(tǒng)特性較軟）的區(qū)域。系統(tǒng)特性較軟） 消弱磁通時(shí)，注意消弱磁通時(shí)，注意“飛車飛車”現(xiàn)象，一般現(xiàn)象，一般要加要加“失磁失磁”保護(hù)。保護(hù)。3.3 3.3 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性3. 3. 改變磁通時(shí)的機(jī)械特性改變磁通時(shí)的機(jī)械特性21 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間，n=0n=0，e=0e=0，所以啟動(dòng)電流很，所以啟動(dòng)電流很大，造成危害。大，造成危害。3.4 3.4 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性回憶電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性方程式和機(jī)械特性曲

14、線回憶電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性方程式和機(jī)械特性曲線TKKRKUnteae222常用啟動(dòng)方法有兩種：常用啟動(dòng)方法有兩種：降壓?jiǎn)?dòng)和電樞回路外接電阻啟動(dòng)。降壓?jiǎn)?dòng)和電樞回路外接電阻啟動(dòng)。3.4 3.4 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性生產(chǎn)機(jī)械對(duì)電機(jī)啟動(dòng)的要求是：有足生產(chǎn)機(jī)械對(duì)電機(jī)啟動(dòng)的要求是：有足夠的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、啟動(dòng)時(shí)間短、啟動(dòng)平夠的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、啟動(dòng)時(shí)間短、啟動(dòng)平穩(wěn)。穩(wěn)。I Ist st=U=UN N/R/Ra a=(10-20)I=(10-20)IN N 限流限流 I Ist st= =（1.5-21.5-2）I IN N231.1.降壓?jiǎn)?dòng)：降壓?jiǎn)?dòng)：U UU UN Nnn、EUU=UEUU

15、=UN N、n=nn=nN N3.4 3.4 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性2. 2.電樞回路內(nèi)串接外加電阻啟動(dòng)：電樞回路內(nèi)串接外加電阻啟動(dòng)： 滿足啟動(dòng)要求：滿足啟動(dòng)要求：I Ist st=U=UN N/ /（R Ra a+R+Rst st） R Rst st（3-43-4級(jí)）級(jí)）T T1 1、T T2 2的數(shù)值按照電動(dòng)機(jī)的具體啟動(dòng)條件決的數(shù)值按照電動(dòng)機(jī)的具體啟動(dòng)條件決定：定： T T1 1= =（1.6-21.6-2）T TN N T T2 2= =（1.1-1.21.1-1.2）T TN N243.4 3.4 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性25例題：例題

16、：一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)為：一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)為：P PN N=17kW=17kW，U UN N=220V=220V，I IN N=91A=91A， n nN N=1500r/min, =1500r/min, R Ra a=0.22=0.22。試求：。試求：（1 1） T TN N= =？（2 2）直接啟動(dòng)時(shí)的）直接啟動(dòng)時(shí)的I Ist st= =？（3 3）如果要使啟動(dòng)電流不超過(guò)額定電流的兩）如果要使啟動(dòng)電流不超過(guò)額定電流的兩倍，求啟動(dòng)電阻為多少？此時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為多少？倍，求啟動(dòng)電阻為多少？此時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為多少？（4 4）如果采用降壓?jiǎn)?dòng)，啟動(dòng)電流不超過(guò)額）如果采用降壓?jiǎn)?dòng)，啟

17、動(dòng)電流不超過(guò)額定電流的兩倍，電源電壓應(yīng)為多少？定電流的兩倍，電源電壓應(yīng)為多少？3.4 3.4 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性26mNnPTNNN2 .1081500101755. 955. 93解：解： （1 1）T TN N= =？3.4 3.4 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性（2 2）直接啟動(dòng)時(shí)的）直接啟動(dòng)時(shí)的I Istst= =？ARUIaNst100022. 022027（3 3）串入啟動(dòng)電阻）串入啟動(dòng)電阻R Radad99.022aNNadNadaNstRIURIRRUI啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)矩：mNIInRIUIKIKTNstNaNNstNesttst

18、2312150022. 09122055. 955. 955. 9注意：注意：NNststTIIT 3.4 3.4 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性28（4 4）降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)的電源電壓：）降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)的電源電壓：VRIRIUaNast4022. 09122總結(jié)一下總結(jié)一下啟動(dòng)特性啟動(dòng)特性：3.4 3.4 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性293.5 3.5 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性 調(diào)速調(diào)速在一定的負(fù)載條件下，人為地改在一定的負(fù)載條件下，人為地改變電機(jī)的機(jī)械特性，以改變電機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。變電機(jī)的機(jī)械特性，以改變電機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。 請(qǐng)注意，速度調(diào)節(jié)與

19、速度變化是兩個(gè)完全請(qǐng)注意，速度調(diào)節(jié)與速度變化是兩個(gè)完全不同的概念。速度變化是在某條機(jī)械特性下，不同的概念。速度變化是在某條機(jī)械特性下，由于負(fù)載改變而引起的，而速度調(diào)節(jié)則是在由于負(fù)載改變而引起的，而速度調(diào)節(jié)則是在某一特定的負(fù)載下，靠人為改變機(jī)械特性而某一特定的負(fù)載下，靠人為改變機(jī)械特性而得到的。得到的。TKKRRKUnteadae2 由直流電動(dòng)機(jī)的由直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程：機(jī)械特性方程：30可知：可知：1. 1. 改變電樞供電電壓改變電樞供電電壓U U、2. 2. 改變電樞電阻改變電樞電阻R Radad、3. 3. 改變磁通改變磁通， 都可以得到不同的人為機(jī)都可以得到不同的人為機(jī)械特性，達(dá)到調(diào)

20、速的目的。械特性，達(dá)到調(diào)速的目的。ABnTnTTL12C3.5 3.5 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性TKKRRKUnteadae2313.5.1 3.5.1 改變電樞電路外串電阻改變電樞電路外串電阻R Radad3.5 3.5 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性TKKRRKUnteadae2BCD23特點(diǎn)：特點(diǎn)：1. R1. Radad越大特性越軟越大特性越軟2. 2. 空、輕載時(shí)調(diào)速范圍小空、輕載時(shí)調(diào)速范圍小3. 3. 實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速困難實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速困難4. 4. 電能消耗大電能消耗大323.5.2 3.5.2 改變電動(dòng)機(jī)電樞供電電壓改變電動(dòng)機(jī)電樞供電電壓U

21、UnU U1 1UUN Nn nb b、E E暫時(shí)不變暫時(shí)不變電流電流T=TT=Tg g3.5 3.5 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性TUNTLabgTgU1n工作點(diǎn)由工作點(diǎn)由b b點(diǎn)過(guò)渡到點(diǎn)過(guò)渡到g g點(diǎn)點(diǎn)333.5 3.5 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性由于由于T Tg gT TL L系統(tǒng)加速系統(tǒng)加速nnEITEIT工作點(diǎn)由工作點(diǎn)由g g點(diǎn)向點(diǎn)向a a點(diǎn)移點(diǎn)移動(dòng)動(dòng)a a點(diǎn)：點(diǎn)：T=TT=TL L、n=nn=na a（系統(tǒng)穩(wěn)（系統(tǒng)穩(wěn)定）定）TUNTLabgTgU1n343.5 3.5 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性1.1.可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速

22、，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，n nn nN N2.2.機(jī)械特性硬機(jī)械特性硬3.3.恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速4.4.可以利用調(diào)壓方法啟動(dòng)設(shè)備可以利用調(diào)壓方法啟動(dòng)設(shè)備特點(diǎn)：特點(diǎn)：353.5 3.5 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性3.5.3 3.5.3 改變電動(dòng)機(jī)磁通改變電動(dòng)機(jī)磁通特點(diǎn)：特點(diǎn)：1. 1. 可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速2. 2. n nn nN N3. 3. 系統(tǒng)特性軟系統(tǒng)特性軟4. 4. 調(diào)速范圍小調(diào)速范圍小n nmaxmax1.2n1.2nN N5. 5. 恒功率恒功率363.6 3.6 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性 制動(dòng)制動(dòng)-是從某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速開始減速到停

23、是從某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速開始減速到停止或是限制位能負(fù)載下降速度的一種運(yùn)動(dòng)狀止或是限制位能負(fù)載下降速度的一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。態(tài)。 分清：分清：制動(dòng)與自然停車的區(qū)別；制動(dòng)與自然停車的區(qū)別；電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)的能量傳遞關(guān)系；電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)的能量傳遞關(guān)系；T T與與n n的關(guān)系的關(guān)系; ;37根據(jù)電機(jī)處于制動(dòng)時(shí)根據(jù)電機(jī)處于制動(dòng)時(shí)的外部條件和能量傳的外部條件和能量傳遞情況，制動(dòng)分為：遞情況，制動(dòng)分為：反饋制動(dòng)、反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)。反饋制動(dòng)、反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)。3.6 3.6 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性383.6 3.6 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性3.6.1 3.6.1 反饋制動(dòng)

24、反饋制動(dòng) 電動(dòng)機(jī)在正常接法時(shí)，若在外部條件作電動(dòng)機(jī)在正常接法時(shí)，若在外部條件作用下使電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速大于理想空載轉(zhuǎn)速用下使電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速大于理想空載轉(zhuǎn)速時(shí)（如電車下坡），反電勢(shì)時(shí)（如電車下坡），反電勢(shì)E E供電電壓供電電壓U U，電樞電流電樞電流I Ia a反向，電磁轉(zhuǎn)矩反向，電磁轉(zhuǎn)矩T T反向變成制動(dòng)反向變成制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)變成發(fā)電機(jī)，把機(jī)械能轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)變成發(fā)電機(jī)，把機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能，向電源饋送，電動(dòng)機(jī)即處于反饋制動(dòng)電能，向電源饋送，電動(dòng)機(jī)即處于反饋制動(dòng)狀態(tài)。狀態(tài)。39nTbnaanbTPTr在反饋制動(dòng)狀態(tài)下：電在反饋制動(dòng)狀態(tài)下：電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性的表達(dá)動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性的表達(dá)式仍為：式

25、仍為：TKKRRKUnteadae2所不同的僅是所不同的僅是T T改變了符號(hào)，而理想空載轉(zhuǎn)速和改變了符號(hào)，而理想空載轉(zhuǎn)速和特性的斜率均與電動(dòng)狀態(tài)下一致。特性的斜率均與電動(dòng)狀態(tài)下一致。rpTTT3.6 3.6 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性403.6 3.6 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性電樞電壓突降時(shí)的反饋制動(dòng)狀態(tài)（調(diào)壓調(diào)速時(shí)）電樞電壓突降時(shí)的反饋制動(dòng)狀態(tài)（調(diào)壓調(diào)速時(shí)）當(dāng)電壓由當(dāng)電壓由U U1 1突降為突降為U U2 2時(shí)，時(shí)，由于由于E E和和n n不能突變，所以不能突變，所以電樞電流將由電樞電流將由突變?yōu)镽EUIa1REUIb2即：當(dāng)即：當(dāng)n n0b0b

26、n na a時(shí)，時(shí)，U U2 2E E，則電流，則電流I Ib b為為負(fù)值并產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)工作點(diǎn)由負(fù)值并產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)工作點(diǎn)由a a過(guò)渡過(guò)渡b b點(diǎn)。點(diǎn)。U1U2b-Tcn n0b0b41 在制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的作用下電機(jī)轉(zhuǎn)速在制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的作用下電機(jī)轉(zhuǎn)速沿由沿由U U2 2所決定的特性曲線從所決定的特性曲線從b b點(diǎn)向點(diǎn)向c c點(diǎn)移動(dòng)。點(diǎn)移動(dòng)。3.6 3.6 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性 當(dāng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速等于當(dāng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速等于n n0b0b時(shí)，時(shí)，E=UE=U2 2，制動(dòng)電流、轉(zhuǎn)矩降為，制動(dòng)電流、轉(zhuǎn)矩降為零，反饋制動(dòng)過(guò)程結(jié)束。零，反饋制動(dòng)過(guò)程結(jié)束。U1U2b-Tcn

27、n0b0b但由于電磁轉(zhuǎn)矩但由于電磁轉(zhuǎn)矩T TT TL L，在負(fù)，在負(fù)載轉(zhuǎn)矩的作用下轉(zhuǎn)速進(jìn)一步載轉(zhuǎn)矩的作用下轉(zhuǎn)速進(jìn)一步下降，直到下降，直到n=nn=nc c，T=TT=TL L（電（電機(jī)在電動(dòng)狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行）。機(jī)在電動(dòng)狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行）。423.6 3.6 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性 制動(dòng)制動(dòng)-是從某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速開始減速到停是從某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速開始減速到停止或是限制位能負(fù)載下降速度的一種運(yùn)動(dòng)狀止或是限制位能負(fù)載下降速度的一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。態(tài)。 分清：分清：制動(dòng)與自然停車的區(qū)別；制動(dòng)與自然停車的區(qū)別；電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)的能量傳遞關(guān)系；電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)的能量傳遞關(guān)系；T T與與n n的關(guān)系的關(guān)系

28、; ;43根據(jù)電機(jī)處于制動(dòng)時(shí)根據(jù)電機(jī)處于制動(dòng)時(shí)的外部條件和能量傳的外部條件和能量傳遞情況，制動(dòng)分為：遞情況，制動(dòng)分為：反饋制動(dòng)、反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)。反饋制動(dòng)、反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)。3.6 3.6 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性443.6 3.6 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性3.6.1 3.6.1 反饋制動(dòng)反饋制動(dòng) 電動(dòng)機(jī)在正常接法時(shí)，若在外部條件作電動(dòng)機(jī)在正常接法時(shí)，若在外部條件作用下使電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速大于理想空載轉(zhuǎn)速用下使電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速大于理想空載轉(zhuǎn)速時(shí)（如電車下坡），反電勢(shì)時(shí)（如電車下坡），反電勢(shì)E E供電電壓供電電壓U U，電樞電流電樞電流I Ia

29、a反向，電磁轉(zhuǎn)矩反向，電磁轉(zhuǎn)矩T T反向變成制動(dòng)反向變成制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)變成發(fā)電機(jī)，把機(jī)械能轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)變成發(fā)電機(jī)，把機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能，向電源饋送，電動(dòng)機(jī)即處于反饋制動(dòng)電能，向電源饋送，電動(dòng)機(jī)即處于反饋制動(dòng)狀態(tài)。狀態(tài)。45nTbnaanbTPTr在反饋制動(dòng)狀態(tài)下：電在反饋制動(dòng)狀態(tài)下：電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性的表達(dá)動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性的表達(dá)式仍為：式仍為：TKKRRKUnteadae2所不同的僅是所不同的僅是T T改變了符號(hào)，而理想空載轉(zhuǎn)速和改變了符號(hào)，而理想空載轉(zhuǎn)速和特性的斜率均與電動(dòng)狀態(tài)下一致。特性的斜率均與電動(dòng)狀態(tài)下一致。rpTTT3.6 3.6 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性4

30、63.6 3.6 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性電樞電壓突降時(shí)的反饋制動(dòng)狀態(tài)（調(diào)壓調(diào)速時(shí)）電樞電壓突降時(shí)的反饋制動(dòng)狀態(tài)（調(diào)壓調(diào)速時(shí)）當(dāng)電壓由當(dāng)電壓由U U1 1突降為突降為U U2 2時(shí)，時(shí)，由于由于E E和和n n不能突變，所以不能突變，所以電樞電流將由電樞電流將由突變?yōu)镽EUIa1REUIb2即：當(dāng)即：當(dāng)n n0b0bn na a時(shí)，時(shí)，U U2 2E E，則電流，則電流I Ib b為為負(fù)值并產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)工作點(diǎn)由負(fù)值并產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)工作點(diǎn)由a a過(guò)渡過(guò)渡b b點(diǎn)。點(diǎn)。U1U2b-Tcn n0b0b47 在制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的作用下電機(jī)轉(zhuǎn)速在制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的作

31、用下電機(jī)轉(zhuǎn)速沿由沿由U U2 2所決定的特性曲線從所決定的特性曲線從b b點(diǎn)向點(diǎn)向c c點(diǎn)移動(dòng)。點(diǎn)移動(dòng)。3.6 3.6 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性 當(dāng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速等于當(dāng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速等于n n0b0b時(shí)，時(shí)，E=UE=U2 2，制動(dòng)電流、轉(zhuǎn)矩降為，制動(dòng)電流、轉(zhuǎn)矩降為零，反饋制動(dòng)過(guò)程結(jié)束。零，反饋制動(dòng)過(guò)程結(jié)束。U1U2b-Tcn n0b0b但由于電磁轉(zhuǎn)矩但由于電磁轉(zhuǎn)矩T TT TL L，在負(fù)，在負(fù)載轉(zhuǎn)矩的作用下轉(zhuǎn)速進(jìn)一步載轉(zhuǎn)矩的作用下轉(zhuǎn)速進(jìn)一步下降，直到下降，直到n=nn=nc c，T=TT=TL L（電（電機(jī)在電動(dòng)狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行）。機(jī)在電動(dòng)狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行）。483.6 3.6 直流

32、他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性卷?yè)P(yáng)機(jī)下放重物（位能）產(chǎn)生反饋制動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)下放重物（位能）產(chǎn)生反饋制動(dòng) 設(shè)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)提升重設(shè)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)提升重物，改變電壓后，電動(dòng)機(jī)物，改變電壓后，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，重物下降，特性在反轉(zhuǎn)，重物下降，特性在第三象限，第三象限，a ba b系統(tǒng)在第三象限沒有穩(wěn)定系統(tǒng)在第三象限沒有穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)，當(dāng)加速超過(guò)運(yùn)行點(diǎn)，當(dāng)加速超過(guò)-n-n0 049EU, IEU, Ia a改變方向，改變方向，T T變?yōu)檎担⑴c變?yōu)檎担⑴cT TL L相相反，進(jìn)入第四象限，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入反饋制反，進(jìn)入第四象限，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入反饋制動(dòng)，動(dòng)，b cb c特點(diǎn)：改變附加電阻大特點(diǎn)：改變附加電阻大小，可改

33、變電動(dòng)機(jī)下降小，可改變電動(dòng)機(jī)下降速度，但下降速度過(guò)高，速度，但下降速度過(guò)高，制動(dòng)方式是不太安全的。制動(dòng)方式是不太安全的。3.6 3.6 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性503.6 3.6 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性3.6.2 3.6.2 反接制動(dòng)反接制動(dòng) 當(dāng)他勵(lì)直流電機(jī)的電樞電壓或電樞電勢(shì)當(dāng)他勵(lì)直流電機(jī)的電樞電壓或電樞電勢(shì)中任何一個(gè)在外部條件作用下改變方向，即中任何一個(gè)在外部條件作用下改變方向，即兩者由方向相反變?yōu)榉较蛞恢聲r(shí)，電動(dòng)機(jī)即兩者由方向相反變?yōu)榉较蛞恢聲r(shí)，電動(dòng)機(jī)即處于反接制動(dòng)狀態(tài)。處于反接制動(dòng)狀態(tài)。（電源反接制動(dòng)；倒拉反接制動(dòng)）（電源反接制動(dòng)；倒拉

34、反接制動(dòng)）511.電源反接制動(dòng)：電源反接制動(dòng)：1 1）U U正向（左圖中紅線）特性曲線為下正向（左圖中紅線）特性曲線為下圖中直線圖中直線1 1，系統(tǒng)工作點(diǎn)為，系統(tǒng)工作點(diǎn)為a a，轉(zhuǎn)速為，轉(zhuǎn)速為n na a3.6 3.6 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性523.6 3.6 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性2 2）U U反向時(shí)有：反向時(shí)有：E=-U-IE=-U-Ia aR RTKKRRKUnteadae2可見系統(tǒng)變?yōu)樘匦郧€為可見系統(tǒng)變?yōu)樘匦郧€為2 2所示所示 系統(tǒng)狀態(tài)由系統(tǒng)狀態(tài)由1 1的的a a點(diǎn)變到點(diǎn)變到2 2的的b b點(diǎn)，電磁轉(zhuǎn)矩點(diǎn)，電磁轉(zhuǎn)矩變?yōu)樨?fù)值，此時(shí)在

35、電磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的作用變?yōu)樨?fù)值，此時(shí)在電磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的作用下使轉(zhuǎn)速迅速下降，系統(tǒng)狀態(tài)沿著直線下使轉(zhuǎn)速迅速下降，系統(tǒng)狀態(tài)沿著直線2 2由由b b點(diǎn)點(diǎn)向向c c點(diǎn)移動(dòng)，當(dāng)點(diǎn)移動(dòng)，當(dāng)n=0n=0時(shí)反接制動(dòng)結(jié)束。時(shí)反接制動(dòng)結(jié)束。53 若此時(shí)不切斷電源，若此時(shí)不切斷電源，將導(dǎo)致反向啟動(dòng)。有反抗將導(dǎo)致反向啟動(dòng)。有反抗性負(fù)載和位能性負(fù)載兩種性負(fù)載和位能性負(fù)載兩種情況。情況。注意：由于注意：由于E E和和U U是串聯(lián)相是串聯(lián)相加，電樞電流過(guò)大，應(yīng)有加，電樞電流過(guò)大，應(yīng)有足夠大的限流電阻。足夠大的限流電阻。3.6 3.6 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性543.6 3.6 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性2.2.倒拉反接制動(dòng)（改變倒拉反接制動(dòng)（改變E E）當(dāng)電機(jī)處于正向電動(dòng)狀態(tài)，系統(tǒng)工作點(diǎn)為當(dāng)電機(jī)處于正向電動(dòng)狀態(tài)，系統(tǒng)工作點(diǎn)為a a點(diǎn)，點(diǎn)，n=nn=na a（提升重物）（提升重物）55放下重物時(shí)：放下重物時(shí)：串入串入R Radad（特性曲線由（特性曲線由1 1變變2 2，系統(tǒng)工作點(diǎn)由系統(tǒng)工作點(diǎn)由a a變?yōu)樽優(yōu)閏 c），），T TT TL Lnn（工作點(diǎn)（工作點(diǎn)由由c c向向d d移動(dòng)）移動(dòng)）EITEIT（此時(shí)（此時(shí)T TT TL L） nn3.6 3.6 直