机电传动控制11111

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机电传动控制,目录 第二章,第二章,直流电机的工作原理及特性,2.1,直流电机的基本结构和工作原理,2.2,直流发电机,2.3,直流电动机的机械特性,2.4,直流他励电动机的启动特性,2.5,直流他励电动机的调速特性,2.6,直流他励电动机的制动特性,1,第二章,直流电机的工作原理及特性,在了解直流电动机的基本结构的基础上，着重掌握,直流电机的基本工作原理，特别应掌握转矩方程式、,电势方程式和电压平衡方程式；,掌握直流电动机的机械特性，特别是人为机械特性；,掌握直流电动机启动、调速和制动的各种方法以及,各种方法的优缺点和应用场所；,学会用机械特性的四个象限分析直流电动机运行状态；,学会根据他励直流电动机的铭牌技术数据，确定电动,机启动等运行特性。,基本要求,2,第二章,直流电机的工作原理及特性,由于机械特性是根据转矩、电势、电压平衡方程式推,导出来的，而机械特性又是分析启动、调速和制动特,性的依据，所以,机械特性是电动机内容的重中之重,；,他励直流电动机的启动特性；,他励直流电动机的调压调速特性。,电流、电势的换向过程和电动机的制动过程；,电动机在各种运转状态下电磁转矩,T,、,负载转矩,T,L,，,转速,n,、,电枢电流,I,a,，,和电势,E,等符号的确定。,重点,难点,3,第二章 直流电机的工作原理及特性,概 述,直流电机的用途:,直流电机,包括直流发电机和直流电动机，两者具有可逆性,。,作电源用：,直流发电机将机械能转化为直流电能,作动力用：,直流电动机将直流电能转化为机械能,信号传递：,直流测速发电机将机械信号转换为电信号,信号传递：,直流伺服电动机将控制电信号转换为机械信号,直流电机的优缺点,:,直流发电机的电势波形较好，受电磁干扰的影响小。,直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。,直流电动机过载能力较强，起动和制动转矩较大。,由于存在换向器，其制造复杂，成本较高。,直流电动机存在,直流电源问题。,4,第二章 直流电机的工作原理及特性,直流电机的,铭牌数据,额定条件下电机所能提供的功率,指电刷间输出,的额定电功率,发电机,指轴上输出的机械功率,电动机,发电机:是指输出额定电压；,电动机:是指输入额定电压。,在额定工况下，电机出线端的平均电压,在额定电压、额定电流下，运行于额定功率时对应的转速.,对应于额定电压、额定电流、额定转速及额定功率时的励磁电流,电机铭牌上还标有其它数据，如励磁电压、出厂日期、出厂编号等。,在额定电压下，运行于额定功率时对应的电流,概 述,5,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.1,直流电机的基本结构和工作原理,一、直流电机的基本结构,永磁直流电动机,直流电动机,6,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.1,直流电机的基本结构和工作原理,主磁极,:,包括铁心和励磁绕组，产生恒定气隙磁通,换向磁极,:,改善换向,电刷装置,:,与换向片配合，完成直流与交流的互换,机座和端盖,:,起支撑和固定作用,定,子,静止部分,转,子,旋转部分,电枢铁心,:主磁路的一部分，放置电枢绕组,电枢绕组,:,由导线绕制而成，是电路的一部分,换向器,:,与电刷装置配合，完成直流与交流的互换,转轴,轴承,风扇,一、直流电机的基本结构,直,流,电,机,7,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.1,直流电机的基本结构和工作原理,一、直流电机的基本结构,直流电机,的剖面图,换向器,电刷装置,主磁极,换向磁极,端盖,风扇,机座,电枢绕组,电枢铁心,8,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.1,直流电机的基本结构和工作原理,1电枢绕组,2电枢铁心,3机座,4主磁极铁心,5励磁绕组,6换向极绕组,7换向极铁心,8主磁极极靴,9机座底脚,一、直流电机的基本结构,直流电机横剖面示意图,9,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.1,直流电机的基本结构和工作原理,直流电机的电枢示意图,1转轴 2轴承 3换向器 4电枢铁心,5电枢绕组 6风扇 7轴承,一、直流电机的基本结构,10,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.1,直流电机的基本结构和工作原理,二、直流电机的工作原理,直流电机的可逆性,一台直流电机原则上既可以作为电动机运行，也可以,作为发电机运行，只是外界条件不同而已。,发电机,若用原动机拖动电枢恒速旋转，就可以从,电刷端引出直流电动势而作为直流电源对负载供电；,电动机,若在电刷端外加直流电压，电机就可以带,动轴上的机械负载旋转，从而把电能转变成机械能。,这种同一台电机能作电动机或作发电机运行的原理，,在电机理论中称为可逆原理。,11,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.1,直流电机的基本结构和工作原理,二、直流电机的工作原理,直流电机的可逆性,直流,发电机,工作原理图,直流,电动机,工作原理图,12,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.1,直流电机的基本结构和工作原理,磁极,对,N,、,S,不动，,线圈（绕组）,abcd,旋转，,换向片,1,、,2,旋转，,电刷及出线,A,、,B,不动。,二、直流电机的工作原理,直流电机,物理模型图,13,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.1,直流电机的基本结构和工作原理,二、直流电机的工作原理,右手定则,1、直流发电机的工作原理,直流发电机工作原理图,B,e,v,14,电磁定律,一般电动机主要由两部分组成：固定部分称为定子，旋转部分称为转子。动机的工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律和电磁力定律等基础上的。当磁极沿顺时针方向旋转，磁极的磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势。电动势的方向由右手定则来确定。因为运动是相对的，假如磁极不动，转子导条沿逆时针方向旋转，则导条中同样也能感应出电动势来。在电动势的作用下，闭合的导条中就产生电流。该电流与旋转磁极的磁场相互作用，而使转子导条受到电磁力F，电磁力的方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩，转子就转动起来。,15,电枢反应,电枢反应 对称负载时，电枢磁动势对主极磁场基波产生的影响，这种现象称为电枢反应。 当电枢绕组中没有电流通过时，由磁极所形成的磁场称为主磁场，近似按正弦规律分布。当电枢绕组中有电流通过时，绕组本身产生一个磁场，称为电枢磁场。电枢磁场对主磁场的作用将使主磁场发生畸变,产生电枢反应; (1)纯电阻性负载时的电枢反应 电枢磁场的电动势与电流相位相同，电枢磁场使主磁场发生畸变，一半加强，一半削弱； （2）纯电感性负载时的电枢反应 电枢磁场的电流滞后于电动势90度，电枢磁场产生的电动势与主磁场产生的电动势方向相反，因此削弱了主磁场电动势，这就是为什么三相电路中含有电感性元件时电压下降的原因；这时叫做纵轴去磁电枢反应 （3）纯电容性负载时的电枢反应 电枢磁场的电流超前于电动势90度，因电枢磁场与主磁场成90度，电枢磁场产生的电动势与主磁场产生的电动势方向相同，因此加强了主磁场电动势，这就是为什么三相电路中含有电容性元件时端电压上升的原因；这时叫做纵轴辅助磁电枢反应。 电枢反应对直流电机的工作影响很大，使磁极半边的磁场加强；另半边的磁场减弱，负载越大，电枢反应引起的磁场畸变越强烈，其结果将破坏电枢绕组元件的正常换向，易引起火花，使电机工作条件恶化。同时电枢反应将使极靴尖处磁通密集，造成换向片间的最大电压过高，也易引起火花甚至造成电机环火。 削弱电枢反应影响的方法:加装附加磁极以便使畸变的磁通得以补偿。对大型电机，在主磁极的顶部加装补偿绕组可使磁通分布畸变得以修正。,16,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.1,直流电机的基本结构和工作原理,二、直流电机的工作原理,1、直流发电机的工作原理,定子上的励磁绕组通过直流电流（称为励磁电流,I,f,）,产生恒定磁场（,称为,励磁磁场，主磁场）；,原动机拖动电枢以转速,n,(,r/min,),旋转；,电枢线圈的导体中将产生感应电势,e,（,右手定则）,，,该电势为交流电；,经过换向器与电刷的作用可以引出直流电势,E,AB,，,从而输出直流电能。,17,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.1,直流电机的基本结构和工作原理,二、直流电机的工作原理,2、直流电动机的工作原理,电枢绕组开始通电时,电枢绕组转动半周后,直流电动机工作原理图,18,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.1,直流电机的基本结构和工作原理,二、直流电机的工作原理,转子如何旋转？,2、直流电动机的工作原理,电枢绕组开始通电时,电枢绕组转动半周后,直流电动机工作原理图,19,左手定则,B,f,i,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.1,直流电机的基本结构和工作原理,二、直流电机的工作原理,2、直流电动机的工作原理,线圈受力方向,直流电动机原理图,20,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.1,直流电机的基本结构和工作原理,二、直流电机的工作原理,2、直流电动机的工作原理,电枢绕组,开始,通电时,f,f,电枢绕组,转动,半周后,f,f,21,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.1,直流电机的基本结构和工作原理,二、直流电机的工作原理,2、直流电动机的工作原理, 定子上的励磁绕组通过直流电流（称为励磁电流,I,f,）,产生恒定磁场,（,称为励磁磁场，主磁场）；, 将直流电源,U,、,I,a,通过电刷和换向器接入电枢绕组，,使电枢导体有电流,i,a,通过。, 载流的转子（即电枢）导体将受到电磁力,f,的作用,（左手定则）；, 所有导体产生的电磁力作用于转子，可产生电磁转,矩,T,，,从而拖动机械负载以,n,（,r/min,）,旋转。,22,U,外加,电枢,电压,(,V,),I,a,电枢,电流,(,A,),R,a,电枢,电阻,(,),一对磁极的磁通,(,Wb,),T,电磁转矩,(,Nm,),T,L,负载转矩,(,Nm,),T,0,空载损耗转矩,(,Nm,),第二章 直流电机的工作原理及特性,2.1,直流电机的基本结构和工作原理,二、直流电机的工作原理,3、直流电动机的基本方程式,方程式中的参数：,n,电枢转速,(,r,/,min,),E,电枢,电动势,(,V,),U,f,励磁电压,(,V,),I,f,励磁电流,(,V,),R,f,励磁,电阻,(,),K,t,、,K,e,与电机结构,有关的常数,23,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.1,直流电机的基本结构和工作原理,二、直流电机的工作原理,3、直流电动机的基本方程式,(1) 转矩,方程式,T,K,t,I,a,电磁转矩,T,为拖动转矩，方向与,n,相同,稳态时的转矩平衡,T,=,T,L,+,T,0,(2),电势方程式,E,K,e, n,电动势,E,为反电势，它与外加电压产生,的电流,I,a,方向相反。,(3),电压平衡方程式,U,E,I,a,R,a,外加电枢电压为电枢的反电势,和电阻压降所平衡。,24,直流电机,自励式,他励式,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.1,直流电机的基本结构和工作原理,直流电机励磁绕组的接线方式称为励磁方式。,实质上就是励磁绕组和电枢绕组如何联接。,除了永磁直流电机外，直流电机的励磁方式有四种。,直流他励发电机 直流他励电动机,直流并励发电机 直流并励电动机,直流串励发电机 直流串励电动机,直流复励发电机 直流复励电动机,三、直流电机的,励磁方式,25,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.1,直流电机的基本结构和工作原理,(,a,)他励,(,b,)并励,(,c,)串励,(,d,)复励,三、直流电机的,励磁方式,直流电动机励磁方式示意图,26,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.3,直流电动机的机械特性,直流他励电动机原理电路图,基本电路,串接附加电阻电路,27,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.3,直流电动机的机械特性,一、,直流他励电动机,的机械特性表达式,直流电动机的基本方程式：,(1) 转矩,方程式,T,K,t,I,a,(2),电势方程式,E,K,e, n,(3),电压平衡方程式,U,E,I,a,R,a,机械特性的一般表达式,他励电动机,的,机械特性,28,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.3,直流电动机的机械特性,一、,直流他励电动机,的机械特性表达式,其中：,n,0,为理想空载转速,n,0,为实际空载转速,n,为转速降,为机械特性的,硬度,，,表示机械特性的平直程度。,大的为硬特性，倾斜程度小，,小的为软特性，倾斜程度大。,定义：,29,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.3,直流电动机的机械特性,一、,直流他励电动机,的机械特性表达式,注意：在一些教材中,表示如下,为机械特性的,斜率,，,表示机械特性的平直程度。,小,的为,硬,特性，倾斜程度小，,大,的为,软,特性，倾斜程度大。,30,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.3,直流电动机的机械特性,二、,直流他励电动机的,固有,机械特性,电枢电路的电阻,R,R,a,，,(,附加电阻,R,ad,0,),电枢电压,U,U,N,，,磁通,N,时的机械特性称为固有机械特性；,由于,R,a,很小，转矩,T,增大时，,n,下降很小，,所以他励电动机的固有机械特性,是一条比较平的下降曲线（即属硬特性） 。,31,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.3,直流电动机的机械特性,三、,直流他励电动机的,人为,机械特性,人为地改变三个量,U,、,、Ra之一而其他量不变时，,可以改变特性曲线形状，得到的机械特性称人为机械特性。, 电枢串电阻时的人为机械特性, 降低电枢电压时的人为机械特性, 减弱励磁磁通时的人为机械特性,电动机启动、调速、制动的方法就是利用人为机械特性。,改变外加电压和励磁电流的方向都可改变电动机的转向。,根据机械特性表达式,:,32,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.3,直流电动机的机械特性, 电枢串电阻时的人为机械特性,保持,U,U,N,、,N,不变，,只在电枢回路中,串入电阻,R,ad,的人为特性：,特点：,（1）,n,0,不变，,变小；,（2）,R,ad,越大，特性越软。,三、,直流他励电动机的,人为,机械特性,(,R,ad1,R,ad2,),固有,机械特,性,33,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.3,直流电动机的机械特性,降低电枢电压时的人为机械特性,特点：（1）,n,0,随,U,变化；,（2）,U,不同，曲线,是一组平行线。,保持,R,R,a,、,N,不变，,只改变电枢电压,U,的人为特性：,三、,直流他励电动机的,人为,机械特性,(,U,N,U,1,U,2,),固有,机械特,性,34,(,N,1,2,),第二章 直流电机的工作原理及特性,2.3,直流电动机的机械特性, 减弱励磁磁通时的人为机械特性,保持,R,R,a,、,U,U,N,不变，,只改变励磁回路调节电阻,R,f,的人为特性。,增大励磁电阻,即减少励磁电流时，,使磁通,减少。,减少,称为弱磁。,特点：（,1,）弱磁，,n,0,增大；,（,2,）弱磁，,减小。,三、,直流他励电动机的,人为,机械特性,固有,机械特,性,35,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.3,直流电动机的机械特性,三、,直流他励电动机的,人为,机械特性,三种人为机械特性的比较,R,ad1,R,ad2,电枢串电阻,U,N,U,1,U,2,降低电枢电压,N,1,2,减弱励磁磁通,固有,机械特,性,36,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.3,直流电动机的机械特性,三、,直流他励电动机的,人为,机械特性,三种人为机械特性,电枢串电阻时,降低电枢电压时,减弱励磁磁通时,直流他励电动机的启动特性, 降压启动, 电枢电路串电阻启动,直流他励电动机的调速特性, 改变电枢电压调速, 改变励磁磁通调速, 电枢电路串电阻调速,直流他励电动机的制动特性, 反馈制动,正向反馈制动 反向反馈制动, 反接制动,电源反接制动 倒拉反接制动, 能耗制动,反抗性恒转矩负载 位能性恒转矩负载,37,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.3,直流电动机的机械特性,三、,直流他励电动机的,人为,机械特性,电枢串电阻时,直流他励电动机,电路原理图,降低电枢电压时,减弱励磁磁通时,38,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.4,直流他励电动机的启动特性,起动过程：,电动机接上电源从静止状态转动起来到达稳态运行的过程。,起动要求：,起动转矩,T,st,要足够大,因,T,st,足够大，使,T,st,T,L,，,加速度,(,d,n,/,d,t,),0,，,保证电动,机能起动，且使起动过程时间较短，从而提高生产效率；,起动电流,I,st,不要太大,因,I,st,太大，会造成换向困难，产生强烈火花，,而且与此电流成正比的转矩还会产生较强的转矩冲击，,可能损坏拖动系统的传动机构。,也就是起动转矩,T,st,不能太大。,39,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.4,直流他励电动机的启动特性,起动方法：,直流他励电动机起动时，必须先建立起磁场，,即先加励磁电压、通励磁电流，再加电枢电压。,由转矩方程式,T,K,t,I,a,可知，起动转矩,T,st,=,K,t,I,st,。,为了使,T,st,较大而,I,st,又不致太大，起动时应将励磁回路,的调节电阻,R,f,调至最小，使磁通为最大。,由电压平衡方程式,U,E,(,I,a,/,R,a,),可知,，,I,a,(,U,E,),/,R,a,在启动瞬间，因,n,0,，,E,0,，,U,U,N,，,故,I,st,U,N,R,a,，,可见直接起动的起动电流,I,st,很大。,40,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.4,直流他励电动机的启动特性,起动方法：,直接起动,因为直接加额定电压起动的起动电流很大，,除了小容量的电动机可采用直接起动的方法外，,一般直流电动机都不采用这种方法。,限流起动,由启动电流,I,st,U,R,a,可知，常用的启动方法有两种：, 降压启动,使电枢电压由,U,st,逐渐升至,U,N,。,起动效果好但需专用设备。, 电枢电路串接外加电阻启动,使外电阻由最大逐步减至零,。起动设备简单但效果一般。,41,n,0,n,U,N,U,2,U,1,0,T,st,I,st,T,L,I,L,T,I,U,st,起动方法：,限流起动, 降压启动,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.4,直流他励电动机的启动特性,分,析,启,动,过,程,依据,特性图,方程式,启动工作点,额定工作点,调压设备,42,n,0,n,U,N,U,2,U,1,0,T,st,I,st,T,L,I,L,T,I,U,st,启动工作点,E,K,e,n,T,K,t,I,a,U,E,I,a,R,a,起动方法：,限流起动, 降压启动,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.4,直流他励电动机的启动特性,机械特性,转矩,电势,电压,平衡,依据,特性图,方程式,额定工作点,调压设备,43,U,st,U,1,I,a,T,T,T,st,，到,C,点。,在,B,点，,起动方法：,限流起动, 降压启动,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.4,直流他励电动机的启动特性,到,B,点,，,T,T,L,T,I,a,E,n,T,T,st,T,L,、,U,U,st,在,A,点,，,A,B,C,B点,A点,B点C点,升压提速,过程分析,E,K,e,n,T,K,t,I,a,U,E,I,a,R,a, ,式中,：,U,-,外加电枢电压,E,-,电枢的反电势,I,a,R,a,-,电阻压降,转矩,电势,电压,平衡,C点,额定工作点：依次重复下述步骤,44,起动方法：,限流起动, 降压启动,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.4,直流他励电动机的启动特性,可以参考教材第31、32页的内容，,详细说明使电枢电压由,U,st,逐渐升至,U,N,的过程。,注 意,思 考,如何分析,使电枢电压由,U,N,逐渐降至,U,st,的过程？,Q,P,N,升压提速,过程分析,A,B,C,E,K,e,n,T,K,t,I,a,U,E,I,a,R,a,式中,：,U,-,外加电枢电压,E,-,电枢的反电势,I,a,R,a,-,电阻压降,45,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.4,直流他励电动机的启动特性,起动方法：,限流起动, 电枢电路串接外加电阻启动,当起动转矩大于负载转矩，电动机开始转动；,此时,E,0,，,则,I,a,(,U,E,),（,R,a,R,st,）,起动电流较小；,随着转速的升高，反电动势,E,不断增大，,起动电流继续减小，但是，同时起动转矩也在减小。,所以，为了在整个起动过程中，,保持一定的起动转矩 ，加速电动机的起动过程，,可以采用将起动电阻一段一段逐步切除，,最后电动机进入稳态运行时，起动电阻应被完全切除。,46,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.4,直流他励电动机的启动特性,电路图,特性图,电枢电路串接外加电阻启动,如何控制电阻,？,47,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.5,直流他励电动机的调速特性,调速：根据生产机械要求，人为地改变电动机的转速。,直流电动机具有良好的调速性能。,根据直流电动机转速方程：,直流他励电动机的调速方法有三种：,调压调速：,改变电枢外加电压,U,调磁调速：,改变励磁磁通,调阻调速：,在电枢电路中外串附加电阻,R,ad,E,K,e,n,T,K,t,I,a,U,E,I,a,R,a,直流电动机,基本方程式,48,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.5,直流他励电动机的调速特性,这种调速方法的主要特点是：, 可以在额定转速,n,N,以下平滑无级调速；, 由于调压时机械特性硬度不变，调速的稳定度较高，,调速范围,D,n,max,n,min,较大；, 可以与电动机启动时共用一套调压设备；, 为了充分利用电动机，希望在调速过程中,维持电枢电流,I,a,不变，即电动机转矩,T,K,t,N,I,a,不变，,所以调压调速适合于恒转矩调速。, 这种调速方法用得最多。,一、改变电枢外加电压,U,调速,调压设备,49,（,U,N,U,1,U,2,）,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.5,直流他励电动机的调速特性,工作条件：,保持励磁,=,N,保持电阻,R = R,a,调节过程：,改变电压,U,N,U,U, ,n,，,n,0,调速特性：,转速下降，,机械特性曲线平行下移,一、改变电枢外加电压,U,调速,调压调速,用于,n,N,以下,恒转矩调速,50,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.5,直流他励电动机的调速特性,这种调速方法的主要特点是：, 通过弱磁在额定转速以上平滑无级调速；, 调速范围不大，普通他励电动机：,n,max, 1.2,n,N,为了充分利用电动机，希望在调速过程中,维持电枢电流,I,a,不变，即功率,P,UI,a,不变，,所以调磁调速适合于恒功率调速。,此情况下电动机转矩,T,K,t,I,a,随主磁通,的减小而减小。,基于弱磁调速范围不大，所以很少单独用它，,有时为了扩大调速范围，将它和调压调速配合使用，即：,在,n,N,以下，用降压调速；在,n,N,以上，则用弱磁调速。,二、改变,励磁磁通,调速,调磁设备,调压设备,51,N,1,2,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.5,直流他励电动机的调速特性,工作条件：,保持电压,U =U,N,；,保持电阻,R = R,a,；,调节过程：,减小励磁,N, ,n,，,n,0,调速特性：,转速上升，,机械特性曲线变软。,二、改变,励磁磁通,调速,调磁调速,用于,n,N,以上,恒功率调速,52,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.5,直流他励电动机的调速特性,工作条件：,保持励磁,=,N,；,保持电压,U =U,N,；,调节过程：,增加电阻,R,a,R,R, ,n,，,n,0,不变；,调速特性：,转速下降，,机械特性曲线变软。,三、在电枢电路中外串附加电阻,R,ad,调速,（,R,ad1,R,ad2,）,此法缺点多,已很少采用,53,第二章 直流电机的工作原理及特性,三、,调阻调速,二、,调磁调速,一、,调压调速,比较,2.5,直流他励电动机的调速特性,改变,电枢外加电压,U,用于,n,N,以下,恒转矩调速,改变,励磁磁通,用于,n,N,以上,恒功率调速,电枢电路,串接外加电阻,R,ad,此法缺点多,已很少采用,54,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.6,直流他励电动机的制动特性,实现制动有两类方法，即机械制动和电磁制动。,电磁制动：,在制动时使电动机产生与其旋转方向相反的电磁转矩。,其特点是制动转矩大，操作控制方便。,直流电动机的电磁制动中，常用的制动方法有三种：,反馈制动； ,反接制动； ,能耗制动。,在生产过程中，经常需要采取一些措施，,使电动机尽快停转,或从某高速降到某低速运转,或限制位能性负载在某一转速下稳定运转,电动机,制动,问题,55,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.6,直流他励电动机的制动特性,反馈制动，也称回馈制动、再生制动或发电制动：,电动机在负载的拖动下，,使电动机的实际转速,n,大于其理想空载转速,n,0,(,即,n,n,0,),，,E,U,，,电枢电流,I,a,反向，电磁转矩,T,反向变成制动转矩，,电动机变成发电机，把机械能转变成电能，向电源馈送。,反馈制动,典型情况：,一、,反馈制动,正向反馈制动,电车下坡,重物下放,降压调速,弱磁调速,反向反馈制动,瞬态过程,稳态运行,56,F,E,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.6,直流他励电动机的制动特性,一、,反馈制动,正向反馈制动,电车下坡,重物下放,反向反馈制动,稳态运行,稳态运行,分析,电路连接方式,反馈制动过程,57,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.6,直流他励电动机的制动特性,一、,反馈制动,正向反馈制动,电车下坡,分析,电路连接方式,反馈制动过程,电车下坡行驶,电车平路行驶,正向反馈制动,正向电动运行,58,F,E,n,0,R,a,R,a,R,反向反馈制动,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.6,直流他励电动机的制动特性,一、,反馈制动,重物下放,分析,电路连接方式,反馈制动过程,正向,电动运行,反向,电动运行,59,F,E,反向反馈制动,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.6,直流他励电动机的制动特性,一、,反馈制动,重物下放,分析,电路连接方式,反馈制动过程,正向,电动运行,反向,反馈制动,运行,反接制动,过程,反向,电动过程,重物下放,重物提升,60,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.6,直流他励电动机的制动特性,一、,反馈制动,N,1,2,U,1,U,N,正向反馈制动,降压调速,弱磁调速,瞬态过程,b,1,61,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.6,直流他励电动机的制动特性,当他励电动机的电枢电压,U,或电枢电势,E,中的任一个，,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，电动机即运行于反接制动状态。它有两种：, 电源反接制动,即改变电枢电压,U,的方向所产生的反接制动。,用于生产机械要求迅速地减速、停车和反向的场合，,或用于要求经常正反转的机械上。, 倒拉反接制动,即改变电枢电势,E,的方向所产生的反接制动。,用于重物下放时的限速，改变,R,ad,可以调节重物下降速度。,二、,反接制动,62,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.6,直流他励电动机的制动特性,二、,反接制动,分析,电路连接方式,反接制动过程,电源反接制动,反抗性,恒转矩负载,正向,电动运行,反向,反馈制动,运行,反接制动,过程,反向,电动过程,注意,：,电源反接制动,与,反向反馈制动,的特性图相似,63,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.6,直流他励电动机的制动特性,二、,反接制动,倒拉反接制动,分析,电路连接方式,反接制动过程,位能性,恒转矩负载,正向,电动运行,倒拉,反接制动,运行,64,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.6,直流他励电动机的制动特性,二、,反接制动,倒拉反接制动,分析,电路连接方式,反接制动过程,电源反接制动,位能性,恒转矩负载,反抗性,恒转矩负载,正向,电动运行,反接制动,过程,正向,电动运行,倒拉,反接制动,运行,65,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.6,直流他励电动机的制动特性,把电动机电枢电路从电源脱开而串接一个附加电阻,R,，,电枢电流,I,a,E,(,R,a,R,),在电动势,E,的作用下反向，,电磁转矩,T,反向变成制动转矩，电动机变成了发电机，,把机械能转换成电能消耗在电枢回路的电阻中。,用于系统需迅速而准确地停车及卷扬机重物的恒速下放,如果电动机带动的是反抗性负载，,把传动系统储存的惯性动能消耗掉，使电动机迅速停车。,如果电动机带动的是位能负载，,在制动到,n,0,时，重物还将拖着电动机反转，使电动机,向下降的方向加速，即电动机倒拉使重物匀速下降。,三、,能耗制动,66,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.6,直流他励电动机的制动特性,三、,能耗制动,分析,电路连接方式,能耗制动过程,67,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.6,直流他励电动机的制动特性,三、,能耗制动,工作点从,AB,转移，,BO,是能耗制动过程，,到,O,点后停止。,到,O,点后不停止，,系统在负载转矩的,作用下加速反转；,到达,C,后稳定运行，,在,C,点的运行方式,称为能耗制动运行。,正向,电动运行,能耗制动,运行,能耗制动,过程,68,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.6,直流他励电动机的制动特性,三、,能耗制动,位能性,恒转矩负载,反抗性,恒转矩负载,正向,电动运行,能耗制动,运行,能耗制动,过程,正向,电动运行,能耗制动,过程,69,第二章 直流电机的工作原理及特性,2.6,直流他励电动机的制动特性,三、,能耗制动,二、,反接制动,F,E,倒拉反接制动,一、,反馈制动,反向反馈制动,比较重物升降的三种方式,70,F,E,第二章 直流电机的工作原理及特性,直流他励电动机的制动特性,三、,能耗制动,二、,反接制动,一、,反馈制动,倒,拉,反,接,制,动,电,源,反,接,制,动,反,抗,性,恒,转,矩,负,载,位,能,性,恒,转,矩,负,载,正,向,反,馈,制,动,反,向,反,馈,制,动,比较,71,N,1,2,第二章 直流电机的工作原理及特性,固,有,机,械,特,性,比较,直流他励电动机的启动和调速特性,改,变,励,磁,磁,通,调,速,降,压,启,动,电,枢,电,路,串,电,阻,启,动,电,枢,电,路,串,电,阻,调,速,改,变,电,枢,电,压,调,速,（,U,N,U,1,U,2,）,（,R,ad1,R,ad2,）,U,2,U,1,0,n,0,n,T,st,I,st,T,L,I,L,U,N,T,I,U,st,72,第二章 直流电机的工作原理及特性,作业,P40 题3.8,P41 题3.13,画出,直流他励电动机四个象限的,机械特性，,并表示出各种运行状态或过程。,73,第三章 直流电机的工作原理及特性,参考：,三相异步电动机的各种运行状态,正向电动运行,反向电动运行,反向反馈制动运行,反接制动过程,倒拉反接制动运行,能耗制动运行,能耗制动过程,正向反馈制动过程,三相异步电动机,的各种运行状态,A,B,C,D,H,J,E,F,I,K,74,