直流电机的工作原理及特性

3.直流电机的工作原理及特性3.1 直流电机的根本结构和工作原理3.2 直流发电机3.3 直流电动机的机械特性3.4 直流他励电动机的启动特性3.5 直流他励电动机的调速特性3.6 直流他励电动机的制动特性本章内容安排：本章内容安排：HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电动机的工作原理及其特性直流电动机的工作原理及其特性3.0 重点和难点重点和难点重点：重点：1电动机机械特性是最重要的内容，是分析启动、电动机机械特性是最重要的内容，是分析启动、调速、制动的理论根底；调速、制动的理论根底；2他励直流电动机的启动特性；他励直流电动机的启动特性；3他励直流电动机的调压调速特性。他励直流电动机的调压调速特性。难点：难点：1电流、电势的换向过程和电动机的制动过程；电流、电势的换向过程和电动机的制动过程；2电动机在各种运转状态下电磁转矩电动机在各种运转状态下电磁转矩T、负载转矩、负载转矩TL、转速、转速n、电枢电流、电枢电流Ia和电势和电势E等符号确实定。等符号确实定。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电动机的工作原理及其特性直流电动机的工作原理及其特性3.1 直流电动机的根本结构和工作原理直流电动机的根本结构和工作原理 直流电机的直流电机的机构包括定子和机构包括定子和转子两大局部转子两大局部 定子用于建定子用于建立磁场，并作为立磁场，并作为机械支撑；机械支撑；转子亦称转子亦称电枢用于产生电枢用于产生感应电势、电流，感应电势、电流，实现机电能量转实现机电能量转换换3.1.1 直流电机的根本结构直流电机的根本结构HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电动机的工作原理及其特性直流电动机的工作原理及其特性3.1 直流电动机的根本结构和工作原理直流电动机的根本结构和工作原理 直流电机是直流电机是以导体在磁场中以导体在磁场中运动产生感应电运动产生感应电动势和载流导体动势和载流导体在磁场中受力为在磁场中受力为根底来实现机电根底来实现机电能量转换的。能量转换的。直流电机分直流电机分电动机电动机和和发电机发电机。3.1.1 直流电机的根本结构直流电机的根本结构HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电动机的工作原理及其特性直流电动机的工作原理及其特性3.1 直流电动机的根本结构和工作原理直流电动机的根本结构和工作原理 直流电机的工作原理是建立在电磁力和直流电机的工作原理是建立在电磁力和电磁感应的根底之上的。电磁感应的根底之上的。3.1.2 直流电机的工作原理直流电机的工作原理 直流电机中能量转换的方向是可逆的。直流电机中能量转换的方向是可逆的。同一台电机既可做发电机运行，将机械能转同一台电机既可做发电机运行，将机械能转换为电能，也可作电动机运行，将电能转换换为电能，也可作电动机运行，将电能转换为机械能。为机械能。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电动机的工作原理及其特性直流电动机的工作原理及其特性3.1 直流电动机的根本结构和工作原理直流电动机的根本结构和工作原理3.1.2 直流电机的工作原理直流电机的工作原理左、右手定那左、右手定那么么感应感应电势电势运动运动速度速度磁感应磁感应强度强度电流电流电磁电磁力力磁感应磁感应强度强度右手定那么右手定那么左手定那么左手定那么右手定那么右手定那么用于确定动用于确定动生电动势生电动势左手定那左手定那么用于判么用于判断安培力断安培力HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电动机的工作原理及其特性直流电动机的工作原理及其特性3.1 直流电动机的根本结构和工作原理直流电动机的根本结构和工作原理3.1.2 直流电机的工作原理直流电机的工作原理 发电机依电磁发电机依电磁感应定理右手定感应定理右手定那么那么 电动机依安培电动机依安培电磁力定律左手电磁力定律左手定那么定那么HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电动机的工作原理及其特性直流电动机的工作原理及其特性3.1 直流电动机的根本结构和工作原理直流电动机的根本结构和工作原理3.1.2 直流电机的工作原理直流电机的工作原理 Ke电势常数 Kt-转矩常数=9.55KeHTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电动机的工作原理及其特性直流电动机的工作原理及其特性3.1 直流电动机的根本结构和工作原理直流电动机的根本结构和工作原理3.1.2 直流电机的工作原理直流电机的工作原理 电机在不电机在不同运行方式下同运行方式下E和和T的作用的作用HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电动机的工作原理及其特性直流电动机的工作原理及其特性3.2 直流发电机直流发电机按励磁方式分类按励磁方式分类a他励他励b并励并励c串励串励d复励复励常用的是他常用的是他励和并励励和并励HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.2.1 他励发电机他励发电机当发电机空载时，当发电机空载时，Ia=0空载特性：发电空载特性：发电机空载及转速为机空载及转速为常数额定值常数额定值的条件下，电动的条件下，电动势势E与励磁电流与励磁电流If之间的关系之间的关系电压平衡方程电压平衡方程()5.3/RUI=IIa=()3.3()/RUEIaa-=RIEUaa-=()4.3 即发电机即发电机的电势为负载的电势为负载电压和电枢电电压和电枢电阻压降所平衡，阻压降所平衡，与电动机相与电动机相区别区别HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性 他励发电机他励发电机他励发电机的外特性他励发电机的外特性 表示发电机端电压表示发电机端电压U与与负载电流负载电流I之间的关系曲线之间的关系曲线从空载到满载额定负载电从空载到满载额定负载电压的变化率压的变化率HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性 并励发电机并励发电机电压平衡方程电压平衡方程并励发电机电压建立的条件：并励发电机电压建立的条件：1.发电机的磁极要有剩磁；发电机的磁极要有剩磁；2.起始励磁电流所产生的磁场方向与剩磁磁场的方向相同；起始励磁电流所产生的磁场方向与剩磁磁场的方向相同；3.励磁电路电阻励磁电路电阻Rf不能太大。不能太大。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.3 直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性 他励电动机的机械特性电压平衡方程电压平衡方程 电动机的外加电枢电压为电动机的外加电枢电压为电枢的反电势和电阻压降所平电枢的反电势和电阻压降所平衡与发电机相区别衡与发电机相区别HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.3.1 他励电动机的机械特性他励电动机的机械特性n=f(T)将直流电机的电势方程和转矩方程代入直流电动机电压平将直流电机的电势方程和转矩方程代入直流电动机电压平衡方程式中，整理可得他励直流电机的机械特性方程为：衡方程式中，整理可得他励直流电机的机械特性方程为：理想空载转速理想空载转速HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.3.1 他励电动机的机械特性他励电动机的机械特性Td Tnn0硬特性硬特性10软特性软特性10绝对硬特性绝对硬特性机械特性硬度机械特性硬度软特性软特性硬特性硬特性绝对硬特性绝对硬特性 转矩变化转矩变化dT与所引起的与所引起的转速变化转速变化dn的比值的比值 ，用于，用于衡量机械特性的平直程度。衡量机械特性的平直程度。机械特性硬度机械特性硬度HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.3.1 他励电动机的机械特性他励电动机的机械特性1.1.固有机械特性自然特性固有机械特性自然特性 是指在额定电压和额定是指在额定电压和额定磁通下，电枢电路内不接任磁通下，电枢电路内不接任何电阻时的何电阻时的n=fT曲线。曲线。当当U=UN，=N时，时，n=fT是一条直线。通常用是一条直线。通常用0，n0和和TN，nN 两点来两点来作直线。作直线。电机正转在第一象限，电机正转在第一象限，反转在第三象限。反转在第三象限。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.3.1 他励电动机的机械特性他励电动机的机械特性1.1.固有机械特性固有机械特性 n=f(T)n=f(T)1估算电枢电阻估算电枢电阻RaHTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.3.1 他励电动机的机械特性他励电动机的机械特性2 2计算计算 额定条件下反电额定条件下反电势势3 3求理想空载转速求理想空载转速4 4求额定转矩求额定转矩HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.3.1 他励电动机的机械特性他励电动机的机械特性例：一台例：一台Z2-51型他励电动机，型他励电动机，PN=5.5kW，UN=220V，IN=31A，nN=1500r/min，认为额定，认为额定运行时的电磁转矩近似等于额定输出转矩，试绘出运行时的电磁转矩近似等于额定输出转矩，试绘出这台电机近似的固有机械特性。这台电机近似的固有机械特性。解：因他励电动机的解：因他励电动机的n=fn=fT T是一条直，是一条直，故只要求出：故只要求出：0 0，n0n0、TNTN，nN nN 两两点即可。点即可。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.3.1 他励电动机的机械特性他励电动机的机械特性1I71.0)(5.0IUUPRNNNNNaW=-=估算估算Ra计算计算KeN计算计算n0求求TN画出机械特性曲线画出机械特性曲线HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.3.1 他励电动机的机械特性他励电动机的机械特性2.2.人为机械特性人为机械特性 是指供电电压或磁通不是额定值、电枢电是指供电电压或磁通不是额定值、电枢电路内接有外加电阻路内接有外加电阻Rad时的机械特性；电动机的时的机械特性；电动机的启动、调速、制动的方法就是利用人为机械特启动、调速、制动的方法就是利用人为机械特性。性。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.3.1 他励电动机的机械特性他励电动机的机械特性2.2.人为机械特性改变人为机械特性改变U U、RadRad1)1)串接电阻串接电阻RadRad串接电阻后串接电阻后1.n0不变；不变；K斜率变大即斜率变大即n变大，特变大，特性变软。性变软。由同一点由同一点O，n0出发出发的一组曲线的一组曲线HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.3.1 他励电动机的机械特性他励电动机的机械特性1.n0随着随着U的变化而改变的变化而改变2.平行于固有特性曲线的一平行于固有特性曲线的一 簇曲线簇曲线2.2.人为机械特性改变人为机械特性改变U U、Rad Rad2 2改变电压改变电压HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.3.1 他励电动机的机械特性他励电动机的机械特性2.2.人为机械特性改变人为机械特性改变U U、Rad Rad3 3改变磁通改变磁通1.n0增加增加2.随着随着的降低，斜率变大，的降低，斜率变大，T减小，减小，nnN，电动机工作，电动机工作在交点左侧区语在交点左侧区语注意：注意：消弱磁通时，注意消弱磁通时，注意“飞车现象，一般要加飞车现象，一般要加“失磁失磁保护。保护。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.4 直流他励电动机的启动特性直流他励电动机的启动特性启动时启动时n=0 E=0 启动电流启动电流假设直接启假设直接启动，那么启动，那么启动电流很大，动电流很大，造成危害造成危害HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.4 直流他励电动机的启动特性直流他励电动机的启动特性常用启动方法有两种：常用启动方法有两种：降压启动和电枢回路外接电阻启动。降压启动和电枢回路外接电阻启动。生产机械对电机启动的要求是：有生产机械对电机启动的要求是：有足够的启动转矩、启动时间短、启动平足够的启动转矩、启动时间短、启动平稳。稳。限流限流 Ist=Ist=1.5-21.5-2ININHTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.4 直流他励电动机的启动特性直流他励电动机的启动特性1.降压启动降压启动U UU UN Nnn、EUU=UEUU=UN N、n=nn=nN N 2.电枢回路内串接外加电阻启动电枢回路内串接外加电阻启动 满足启动要求：满足启动要求：Ist=UN/Ra+Rst Rst3-4级级 T1、T2的数值按照电动机的具体启动条件决定：的数值按照电动机的具体启动条件决定：T1=1.6-2TN T2=TNHTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.4 直流他励电动机的启动特性直流他励电动机的启动特性外接电阻启动外接电阻启动HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院例题：例题：一台他励直流电动机，其额定数据为：一台他励直流电动机，其额定数据为：P PN N=17kW=17kW，U UN N=220V=220V，I IN N=91A=91A，n nN N=1500r/min,R=1500r/min,Ra a=0.22=0.22。试求：。试求：第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.4 直流他励电动机的启动特性直流他励电动机的启动特性1 1 TN=TN=？2 2直接启动时的直接启动时的Ist=Ist=？3 3如果要使启动电流不超过额定电流的两倍，求如果要使启动电流不超过额定电流的两倍，求启动电阻为多少？此时启动转矩为多少？启动电阻为多少？此时启动转矩为多少？4 4如果采用降压启动，启动电流不超过额定电流如果采用降压启动，启动电流不超过额定电流的两倍，电源电压应为多少？的两倍，电源电压应为多少？HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.4 直流他励电动机的启动特性直流他励电动机的启动特性解：解：1 1TN=TN=？2 2直接启动时的直接启动时的Ist=Ist=？HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.4 直流他励电动机的启动特性直流他励电动机的启动特性3 3串入启动电阻串入启动电阻RadRad启动转矩：启动转矩：注意：注意：HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.4 直流他励电动机的启动特性直流他励电动机的启动特性4 4降压启动时的电源电压：降压启动时的电源电压：HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.5 直流他励电动机的调速特性直流他励电动机的调速特性 调速调速在一定的负载条件下，人为地改在一定的负载条件下，人为地改变电机的机械特性，以改变电机的稳定转速。变电机的机械特性，以改变电机的稳定转速。注意：速度调节与速度变化是两个完全不注意：速度调节与速度变化是两个完全不同的概念。速度变化是在某条机械特性下，由同的概念。速度变化是在某条机械特性下，由于负载改变而引起的，而速度调节那么是在某于负载改变而引起的，而速度调节那么是在某一特定的负载下，靠人为改变机械特性而得到一特定的负载下，靠人为改变机械特性而得到的。的。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院由式子由式子可知调速可知调速可采用的可采用的的三种方的三种方式为：式为：1.改变电枢供电电压改变电枢供电电压U；2.改变电枢电阻改变电枢电阻Rad；3.改变磁通改变磁通。第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.5 直流他励电动机的调速特性直流他励电动机的调速特性HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.5 直流他励电动机的调速特性直流他励电动机的调速特性电枢电路外串电阻电枢电路外串电阻Rad调速调速特点：特点：1.Rad越大，特性越软；越大，特性越软；2.空载和轻载时调速范围空载和轻载时调速范围不大；不大；3.无级调速困难；无级调速困难；4.电阻上消耗大量电能。电阻上消耗大量电能。应用：应用：已很少采用，仅在有些起已很少采用，仅在有些起重机、卷扬机等设备中采用重机、卷扬机等设备中采用HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.5 直流他励电动机的调速特性直流他励电动机的调速特性改变电压调速改变电压调速工作点由工作点由b b点过渡到点过渡到g g点点U U1 1UUN Nn nb b、E E暂时不变暂时不变电流电流I IL LIIg gT TL LTTg g在在g g点由于点由于TgTgTLTL系统加速系统加速nnEITEIT工作点由工作点由g g点向点向a a点移动点移动到到a a点：点：T=TLT=TL、n=nan=na系统稳定系统稳定HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.5 直流他励电动机的调速特性直流他励电动机的调速特性改变电压调速改变电压调速特点特点1.在在在在nN以下调速，可实现平滑无级调速；以下调速，可实现平滑无级调速；2.机械特性硬度不变，调速稳定性高，范围大；机械特性硬度不变，调速稳定性高，范围大；3.调速时电枢电流不变，转矩不变，恒转矩调速；调速时电枢电流不变，转矩不变，恒转矩调速；4.可以利用调压方法启动电动机。可以利用调压方法启动电动机。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.5 直流他励电动机的调速特性直流他励电动机的调速特性改变主磁通改变主磁通调速调速特点特点1可在可在nN以上实现无级以上实现无级调速；调速；2机械特性变软，调速机械特性变软，调速范围小；范围小；3属于恒功率调速调属于恒功率调速调速时速时P=UIa不变不变HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.6直流他励电动机的制动特性直流他励电动机的制动特性定义：定义：制动是指从某一稳定转速开始减速到停止或者限制动是指从某一稳定转速开始减速到停止或者限制位能负载下降速度的一种运转状态。制位能负载下降速度的一种运转状态。制动和自然停车的区别：制动和自然停车的区别：制动和自然停车是两个不同的概念。制动和自然停车是两个不同的概念。从能量转换角度来看：从能量转换角度来看：电动机有电动和制动两种运转状态。电动状态电动机有电动和制动两种运转状态。电动状态T与与n方向相同；制动状态方向相同；制动状态T与与n方向相反。方向相反。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.6直流他励电动机的制动特性直流他励电动机的制动特性 直流他励电直流他励电动机制动形式有：动机制动形式有：反响制动反响制动 反接制动反接制动 能耗制动能耗制动HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.6.1 反响制动反响制动 电动机在负载的拖动下，其实际转速大于理想电动机在负载的拖动下，其实际转速大于理想空载转速空载转速n0即即nn0，EU，电枢电流，电枢电流Ia反向，反向，电磁转矩电磁转矩T反向变成制动转矩，电动机工作在发电机反向变成制动转矩，电动机工作在发电机状态，把机械能转变为电能，向电源馈送，故称反状态，把机械能转变为电能，向电源馈送，故称反响制动，也称再生制动或发电制动。响制动，也称再生制动或发电制动。常见发生场合常见发生场合1电动机带动位能转矩型负载的情况，如电车下电动机带动位能转矩型负载的情况，如电车下坡，重物下放时；坡，重物下放时；2降压调速变速的瞬间；降压调速变速的瞬间；3增磁调速变速的瞬间。增磁调速变速的瞬间。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.6.1 反响制动反响制动电动机带动位能转矩型负载：电车下坡电动机带动位能转矩型负载：电车下坡在二、四象限，反响制动在二、四象限，反响制动状态，电动机的机械特性状态，电动机的机械特性的表达式仍为：的表达式仍为：所不同的是所不同的是T T改变了符号改变了符号，而，而理想空载转速和斜率均与电理想空载转速和斜率均与电动状态下一致。动状态下一致。Tp位能负载转矩位能负载转矩HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.6.1 反响制动反响制动电动机带动位能转矩型负载：电动机带动位能转矩型负载：下放重物下放重物下放电动状态下放制动状态提升电动状态 a点b点nEIa-TM 制动矩B点 C点nn0 Ia=-Ia-TMTM与n反方向制动改变Rad改变下降的nRad太大n很高不平安HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.6.1 反响制动反响制动降压调速变速的瞬间降压调速变速的瞬间 即：当即：当n02n02n1n1时，时，U2U2E E，那么电流，那么电流IbIb为负值并产生制为负值并产生制动转矩，从动转矩，从b b点到点到n02n02这一段工这一段工作在制动状态。作在制动状态。突变为突变为HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.6.1 反响制动反响制动增加磁通调速的瞬间增加磁通调速的瞬间 电动机在弱电动机在弱磁状态用增加磁磁状态用增加磁通通的方法来降的方法来降速时，也产生反速时，也产生反响制动过程，以响制动过程，以实现迅速减速。实现迅速减速。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.6.2 反接制动反接制动 当他励直流电机的电枢电压当他励直流电机的电枢电压U或电枢电势或电枢电势E中任何一个在外部条件作用下改变了方向，中任何一个在外部条件作用下改变了方向，即两者由方向相反变为方向一致时，电动机即两者由方向相反变为方向一致时，电动机即处于反接制动状态。分为：即处于反接制动状态。分为：电源反接制动改变电源反接制动改变U 倒拉反接制动改变倒拉反接制动改变EHTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.6.2 反接制动反接制动电源反接制动电源反接制动U突然反接变为突然反接变为-U，机械特性变，机械特性变为为 系统状态由系统状态由1 1的的a a点变到点变到2 2的的b b点，电磁转矩变为负值，此时点，电磁转矩变为负值，此时在电磁转矩和负载转矩的作用在电磁转矩和负载转矩的作用下使转速迅速下降，系统状态下使转速迅速下降，系统状态沿着直线沿着直线2 2由由b b点向点向c c点移动，当点移动，当n=0n=0时反接制动结束。时反接制动结束。正向电动正向电动反反接接制制动动反向电动反向电动反响制动反响制动HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院 在在c c点处，反接制动结束，点处，反接制动结束，此时假设不切断电源，将导致反此时假设不切断电源，将导致反向启动。分对抗性负载和位能性向启动。分对抗性负载和位能性负载两种情况。分别平衡与负载两种情况。分别平衡与d d点点或或f f点。点。注意：注意：反接制动期间，反接制动期间，E E和和U U是串联是串联相加，为了限制电枢电流相加，为了限制电枢电流IaIa，应，应有足够大的限流电阻。有足够大的限流电阻。反抗转矩反抗转矩平衡点平衡点位能转矩位能转矩平衡点平衡点电源反接制动电源反接制动 改变改变U U第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.6.2 反接制动反接制动应用：应用：要求迅速停车、减速、反向、要求迅速停车、减速、反向、经常正反转的机械上经常正反转的机械上HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.6.2 反接制动反接制动倒拉反接制动倒拉反接制动 改变改变E E提升重物时，当提升重物时，当电机处于正向电电机处于正向电动状态，系统工动状态，系统工作点为作点为a a点，点，n=nn=na a正向电动正向电动平衡点平衡点图图3.35（b）倒拉反接制动机械特性）倒拉反接制动机械特性HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.6.2 反接制动反接制动倒拉反接制动倒拉反接制动 改变改变E E欲下放重物，传入欲下放重物，传入R Radad，人，人为机械特性改变，工作点为机械特性改变，工作点由由a a到到c c，不平衡，沿，不平衡，沿2 2曲线曲线移动移动反接制动反接制动平衡点平衡点图图3.35b倒拉反接制动机械特性倒拉反接制动机械特性d d点处，点处，TstTst称为堵转矩，称为堵转矩，T TststTTL L继续下降，继续下降，E E改变方向，改变方向，n n改变方向，改变方向，n n与与T T反向，制反向，制动，直至动，直至b b点中心平衡，稳点中心平衡，稳速下放重物速下放重物HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.6.2 反接制动反接制动倒拉反接制动倒拉反接制动 改变改变E E 在整个过程中，在整个过程中，U U不变，不变，I I大小变化但不变大小变化但不变向，故向，故T T没有变向。没有变向。n n发生方向变化，发生方向变化，E E的方向发的方向发生了变化生了变化注意：注意：改变附加电阻改变附加电阻Rad Rad，可以得到不同的下降速度；，可以得到不同的下降速度；假设对假设对TLTL的估计不准，那么本应下降的重物可的估计不准，那么本应下降的重物可能做上升运动，机械特性硬度小，速度的稳定性差。能做上升运动，机械特性硬度小，速度的稳定性差。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.6.3 能耗制动能耗制动图图3.36（a）能耗制动原理图）能耗制动原理图 脱开电源，串接脱开电源，串接RadRad，电，电枢电流枢电流IaIaE/(Ra+Rad)E/(Ra+Rad)在在电动势电动势E E的作用下反向，的作用下反向，T T反反向变成制动转矩，电动机变向变成制动转矩，电动机变成发电机，把机械能转换成成发电机，把机械能转换成电能消耗在电枢回路的电阻电能消耗在电枢回路的电阻中。中。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.6.3 能耗制动能耗制动注意：注意：Rad不能太小不能太小 IImax图图3.36b能耗制动机械特性能耗制动机械特性由于由于U=0U=0，故：，故：对抗矩负载制动对抗矩负载制动优点：不会出现反向起动优点：不会出现反向起动的危险的危险位能负载制动状态位能负载制动状态优点：优点：不会出现倒拉制动那样因不会出现倒拉制动那样因计算不准而引起不降反升的事故计算不准而引起不降反升的事故负载分类：负载分类：对抗转矩对抗转矩 位能转矩位能转矩HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性3.6.3 能耗制动能耗制动 如右图，电动机有如右图，电动机有电动和制动两种状态，电动和制动两种状态，用正常的接线方法，用正常的接线方法，可以实现电机的运转、可以实现电机的运转、反响制动、反接制动，反响制动、反接制动，这三种状态处在同一这三种状态处在同一条机械特性的不同区条机械特性的不同区域。能耗制动时接线域。能耗制动时接线稍有不同。稍有不同。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性思考题思考题课后练习课后练习 3.8、3.9、3.10、3.16、3.18、3.19HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院