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1、下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页第第8章章 直流电动机直流电动机8.18.1 直流电机的构造直流电机的构造直流电机的构造直流电机的构造8.28.2 直流电机的基本工作原理直流电机的基本工作原理直流电机的基本工作原理直流电机的基本工作原理8.48.4 并励电动机的起动与反转并励电动机的起动与反转并励电动机的起动与反转并励电动机的起动与反转8.38.3 直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性8.58.5 并励并励并励并励(他励他励他励他励)电动机的调速电动机的调速电动机的调速电动机的调速8.58.5 并励并励并励并励(他励他励他励
2、他励)电动机的制动电动机的制动电动机的制动电动机的制动下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页第第8章章 直流电动机直流电动机 1.1.了解直流电动机的基本构造和工作原理。了解直流电动机的基本构造和工作原理。了解直流电动机的基本构造和工作原理。了解直流电动机的基本构造和工作原理。2.2.掌握他励（并励）和串励直流电动机的电掌握他励（并励）和串励直流电动机的电掌握他励（并励）和串励直流电动机的电掌握他励（并励）和串励直流电动机的电 压与电流的关系式，接线图、机械特性。压与电流的关系式，接线图、机械特性。压与电流的关系式，接线图、机械特性。压与电流的关系式，接线图、机械特性。3.
3、3.掌握他励（并励）和串励直流电动机的起掌握他励（并励）和串励直流电动机的起掌握他励（并励）和串励直流电动机的起掌握他励（并励）和串励直流电动机的起 动、反转和调速、制动的基本原理和基本方动、反转和调速、制动的基本原理和基本方动、反转和调速、制动的基本原理和基本方动、反转和调速、制动的基本原理和基本方法。法。法。法。本章要求本章要求下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页8.1 直流电机的构造直流电机的构造 直流电动机虽然比三相交流异步电动机结构复杂，直流电动机虽然比三相交流异步电动机结构复杂，维修也不便，但由于它的调速性能较好和起维修也不便，但由于它的调速性能较好和起动转矩
4、较大，因此，对调速要求较高的生产机械或动转矩较大，因此，对调速要求较高的生产机械或者需要较大起动转矩的生产机械往往采用直流电动者需要较大起动转矩的生产机械往往采用直流电动机驱动。机驱动。直流电机的优点：直流电机的优点：直流电机的优点：直流电机的优点：(1)(1)调速性能好调速性能好调速性能好调速性能好,调速范围广调速范围广调速范围广调速范围广,易于平滑调节。易于平滑调节。易于平滑调节。易于平滑调节。(2)(2)起动、制动转矩大起动、制动转矩大起动、制动转矩大起动、制动转矩大,易于快速起动、停车。易于快速起动、停车。易于快速起动、停车。易于快速起动、停车。(3)(3)易于控制。易于控制。易于控制
5、。易于控制。应用应用应用应用:轧钢机、电气机车、中大型龙门刨床、轧钢机、电气机车、中大型龙门刨床、轧钢机、电气机车、中大型龙门刨床、轧钢机、电气机车、中大型龙门刨床、矿山竖井矿山竖井矿山竖井矿山竖井 提升机以及起重设备提升机以及起重设备提升机以及起重设备提升机以及起重设备等调速范围大的大型设备。等调速范围大的大型设备。等调速范围大的大型设备。等调速范围大的大型设备。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页NSNS8.1.1 直流电动机的构造直流电动机的构造极掌极掌极掌极掌极心极心极心极心励磁绕组励磁绕组励磁绕组励磁绕组机座机座机座机座转子转子转子转子直流电动机的磁极和磁路直流
6、电动机的磁极和磁路直流电动机的磁极和磁路直流电动机的磁极和磁路 直流电机由定直流电机由定子子(磁极磁极)、转子、转子(电枢电枢)和机座等和机座等部分构成。部分构成。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2.2.转子转子转子转子(电枢电枢电枢电枢)由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。1.1.磁极磁极磁极磁极永磁式永磁式永磁式永磁式:由永久磁铁做成。由永久磁铁做成。励磁式励磁式励磁式励磁式:磁极上绕线圈，线圈中通过直流电，磁极上绕线圈，线圈中通过直流电，形成电磁铁。形成电磁铁。励磁励磁励磁励磁:磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称磁极上的线圈通以直
7、流电产生磁通，称 为励磁。为励磁。电枢铁心：由硅钢片叠装而成。电枢铁心：由硅钢片叠装而成。电枢铁心：由硅钢片叠装而成。电枢铁心：由硅钢片叠装而成。电枢绕组：由结构、形状相同的线圈组成电枢绕组：由结构、形状相同的线圈组成电枢绕组：由结构、形状相同的线圈组成电枢绕组：由结构、形状相同的线圈组成用来在电机中产生磁场。用来在电机中产生磁场。用来在电机中产生磁场。用来在电机中产生磁场。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1.1.他励电动机他励电动机他励电动机他励电动机 励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电。励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电。励磁绕组和电枢绕组分别由两个直
8、流电源供电。励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电。8.1.2 直流电机的分类直流电机的分类 直流电机按照励磁方式可分为他励电动机、并直流电机按照励磁方式可分为他励电动机、并励电动机、串励电动机和复励电动机励电动机、串励电动机和复励电动机2.2.并励电动机并励电动机并励电动机并励电动机 励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电。励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电。励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电。励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电。UUfIaM+_+_If他励他励他励他励IaUM+_If+_IE并励并励并励并励下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上
9、一页4.4.复励电动机复励电动机复励电动机复励电动机 励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同一电源上。一电源上。一电源上。一电源上。3.3.串励电动机串励电动机串励电动机串励电动机 励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。串励串励串励串励UIa+_IfM复励复励U+_IMIa下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页8.2 直流电机的基本工作原理直
10、流电机的基本工作原理下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页8.2 直流电机的基本工作原理直流电机的基本工作原理IU+SbNacd 直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流方向方向如图所示。由于换向片和电源固定联接，无论如图所示。由于换向片和电源固定联接，无论线圈怎样转动，总是线圈怎样转动，总是S极有效边的电流方向向里极有效边的电流方向向里,N极有效边的电流方向向外。电动机电极有效边的电流方向向外。电动机电枢枢绕组通电后绕组通电后中受力中受力(左手定则左手定则)按顺时针方向旋转按顺时针方向旋转。U+U+电刷电刷换向片换向片U+IFFTn
11、换向器作用：换向器作用：将外部直流电将外部直流电转换成内部的转换成内部的交流电，以保交流电，以保持转矩方向不持转矩方向不变。变。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页U+EETnSbNdFFacII换向片换向片电刷电刷 线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动势。由右手定则，感应电动势的方向与电流的方向势。由右手定则，感应电动势的方向与电流的方向势。由右手定则，感应电动势的方向与电流的方向势。由右手定则，感应电动势的方向与电流的方向相反。相反。相反。相反。
12、KE:与电机结构有关的常数与电机结构有关的常数n:电动机转速电动机转速 ：磁通磁通1.1.电枢感应电动势电枢感应电动势电枢感应电动势电枢感应电动势 E=EK n下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页U+EETnSbNdFFacII换向片换向片电刷电刷 由图可知，由图可知，由图可知，由图可知，电枢感应电动势电枢感应电动势电枢感应电动势电枢感应电动势E E与电枢电流或外与电枢电流或外与电枢电流或外与电枢电流或外加电压方向总是相反，所以称加电压方向总是相反，所以称加电压方向总是相反，所以称加电压方向总是相反，所以称反电势反电势反电势反电势。式中：式中：式中：式中：U U 外加电压
13、外加电压外加电压外加电压 R Ra a 绕组电阻绕组电阻绕组电阻绕组电阻2.2.电枢回路电压平衡式电枢回路电压平衡式电枢回路电压平衡式电枢回路电压平衡式RaIaE+UM下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页K KT T:与电机结构有关的常数与电机结构有关的常数与电机结构有关的常数与电机结构有关的常数 :线圈所处位置的磁通线圈所处位置的磁通线圈所处位置的磁通线圈所处位置的磁通I Ia a：电枢绕组中的电流电枢绕组中的电流电枢绕组中的电流电枢绕组中的电流3.3.电磁转矩电磁转矩电磁转矩电磁转矩单位单位单位单位:(韦伯韦伯韦伯韦伯)，I Ia a (安安安安)，T T(牛顿牛顿牛
14、顿牛顿 米米米米)直流电动机电枢绕组中的电流直流电动机电枢绕组中的电流直流电动机电枢绕组中的电流直流电动机电枢绕组中的电流(电枢电流电枢电流电枢电流电枢电流I Ia a)与磁与磁与磁与磁通通通通 相互作用，产生电磁力和电磁转矩，直流电机的相互作用，产生电磁力和电磁转矩，直流电机的相互作用，产生电磁力和电磁转矩，直流电机的相互作用，产生电磁力和电磁转矩，直流电机的电磁转矩公式为电磁转矩公式为电磁转矩公式为电磁转矩公式为4.4.转矩平衡关系转矩平衡关系转矩平衡关系转矩平衡关系 电动机的电磁转矩电动机的电磁转矩电动机的电磁转矩电动机的电磁转矩T T为驱动转矩为驱动转矩为驱动转矩为驱动转矩,它使电枢转
15、动。它使电枢转动。它使电枢转动。它使电枢转动。在电机运行时，电磁转矩必须和机械负载转矩及空在电机运行时，电磁转矩必须和机械负载转矩及空在电机运行时，电磁转矩必须和机械负载转矩及空在电机运行时，电磁转矩必须和机械负载转矩及空载损耗转矩相平衡，即载损耗转矩相平衡，即载损耗转矩相平衡，即载损耗转矩相平衡，即T T=K KT T I Ia a下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 当电动机轴上的机械负载发生变化时，通过电动当电动机轴上的机械负载发生变化时，通过电动当电动机轴上的机械负载发生变化时，通过电动当电动机轴上的机械负载发生变化时，通过电动机转速、电动势、电枢电流的变化，电磁
16、转矩将自动机转速、电动势、电枢电流的变化，电磁转矩将自动机转速、电动势、电枢电流的变化，电磁转矩将自动机转速、电动势、电枢电流的变化，电磁转矩将自动调整，以适应负载的变化，保持新的平衡。调整，以适应负载的变化，保持新的平衡。调整，以适应负载的变化，保持新的平衡。调整，以适应负载的变化，保持新的平衡。转矩平衡过程转矩平衡过程转矩平衡过程转矩平衡过程T T2 2:机械负载转矩机械负载转矩机械负载转矩机械负载转矩T T0 0:空载转矩空载转矩空载转矩空载转矩 例：例：例：例：设外加电枢电压设外加电枢电压 U 一定，一定，T=T2(平衡平衡)，此时，此时，若若T2突然增加，则调整过程为突然增加，则调整
17、过程为达到新的平衡点达到新的平衡点(Ia 、P入入)。T2 n Ia T E 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页8.3 直流电动机的运行特性直流电动机的运行特性直流电动机在正常运行时，直流电动机在正常运行时，虽然电源电压虽然电源电压U和和励磁电阻保持不变，但随着励磁方式不同，电励磁电阻保持不变，但随着励磁方式不同，电动机的转矩、转速和机械特性有很大的区别。动机的转矩、转速和机械特性有很大的区别。一、并励电动机一、并励电动机1.转矩特性转矩特性IaUM+_If+_IE由图可求得由图可求得下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页由上分析可知：由上分析可知：
18、当电源电压当电源电压U和励磁回路的电阻和励磁回路的电阻Rf一定时一定时,励励磁电流磁电流If和磁通和磁通 不变，即不变，即不变，即不变，即 =常数常数常数常数。则则T T=K KT T I Ia a=K KT T I Ia a 即：并励电动机的磁通即：并励电动机的磁通 =常数，转矩与电枢电流常数，转矩与电枢电流常数，转矩与电枢电流常数，转矩与电枢电流成正比。成正比。成正比。成正比。n0TI Ia a2.转速特性转速特性下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页8.3 直流电动机的运行特性直流电动机的运行特性由以下公式由以下公式求得求得求得求得n0TI Ia a式中：式中：n0下
19、一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页8.3 直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性求得求得求得求得IaUM+_If+_IE3.机械特性机械特性下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页式中：式中：n=f(T)特性曲线特性曲线n0nNTN 并励电动机在负载变化并励电动机在负载变化并励电动机在负载变化并励电动机在负载变化时，时，时，时，转速转速转速转速 n n 的变化不大的变化不大的变化不大的变化不大硬机械特性（自然特性）。硬机械特性（自然特性）。硬机械特性（自然特性）。硬机械特性（自然特性）。动画动画n0T n n n nN N很小，大约为很小，大约为很小，
20、大约为很小，大约为3%8%3%8%下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页8.3 直流电动机的运行特性直流电动机的运行特性二、串励电动机二、串励电动机1.转矩特性转矩特性当当Ia较小时，铁心不饱和较小时，铁心不饱和串励串励串励串励UIa+_IfM特点：特点：当当Ia较大时，铁心饱和较大时，铁心饱和与并励类似与并励类似下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2.转速特性转速特性当当Ia较小时，较小时，可得可得可得可得根据根据根据根据当当Ia较大时，铁心饱和较大时，铁心饱和 与并励类似与并励类似从上式可见，当轻载时串励电动机的转速从上式可见，当轻载时串励电动机的
21、转速急剧上升，将导致电动机的损坏，所以串急剧上升，将导致电动机的损坏，所以串励电动机不允许轻载运行，一般最低负载励电动机不允许轻载运行，一般最低负载不小于额定负载的不小于额定负载的30%n0TI Ia a下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页8.3 直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性求得求得求得求得3.机械特性机械特性 串励电动机在负载变化串励电动机在负载变化串励电动机在负载变化串励电动机在负载变化时，时，时，时，转速转速转速转速 n n 的变化大的变化大的变化大的变化大软软软软机械特性（自然特性）。机械特性（自然特性）。机械特性（自然特性）。机械特性（自然特性）。适
22、合于拖动启动频繁、负载变化大的负载。适合于拖动启动频繁、负载变化大的负载。适合于拖动启动频繁、负载变化大的负载。适合于拖动启动频繁、负载变化大的负载。当负载增加时，转速快速下降，当负载减小当负载增加时，转速快速下降，当负载减小当负载增加时，转速快速下降，当负载减小当负载增加时，转速快速下降，当负载减小时，转速快速上升，这样不仅可以确保安全，而时，转速快速上升，这样不仅可以确保安全，而时，转速快速上升，这样不仅可以确保安全，而时，转速快速上升，这样不仅可以确保安全，而且可以提高生产效率。且可以提高生产效率。且可以提高生产效率。且可以提高生产效率。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一
23、页上一页8.3 直流电动机的运行特性直流电动机的运行特性三、复励电动机三、复励电动机复励复励U+_IMIa 他的工作特性介于并励他的工作特性介于并励和串励之间。如果并励绕组和串励之间。如果并励绕组磁通势起主要作用，其工作磁通势起主要作用，其工作特性与并励电动机工作特性特性与并励电动机工作特性接近。如果串励绕组磁通势接近。如果串励绕组磁通势起主要作用，其工作特性与起主要作用，其工作特性与串励电动机工作特性接近。串励电动机工作特性接近。但因为有并励绕组磁通势的但因为有并励绕组磁通势的存在，磁通存在，磁通 不会趋近于零，不会趋近于零，所以空载或轻载时，仍能正所以空载或轻载时，仍能正常运行。常运行。下
24、一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 例例例例:有一并励电动机，其额定数据如下：有一并励电动机，其额定数据如下：P=22KW,UN=110V,nN=1000r/min,=0.84,并已知并已知Rf=27.5 ，Ra=0.04 ,试求试求:(1)额定电流额定电流I,额定额定 电枢电流电枢电流Ia及及额定励磁电流额定励磁电流If ;(2)损耗功率损耗功率 PaCu,及及 PO;(3)额定转矩额定转矩T;(4)反电动势反电动势E。解：解：(1)P2是输出功率，额定输入功率为是输出功率，额定输入功率为额定电流额定电流额定励磁电流额定励磁电流额定电枢电流额定电枢电流下一页下一页总目录
25、总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页（2）电枢电路铜损）电枢电路铜损励磁电路铜损励磁电路铜损总损失功率总损失功率空载损耗功率空载损耗功率（3）额定转矩）额定转矩（4）反电动势）反电动势下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页8.4 并励电动机的人为机械特性并励电动机的人为机械特性1.1.电枢回路串联电阻电枢回路串联电阻电枢回路串联电阻电枢回路串联电阻R R根据根据根据根据nn0T电电电电阻阻阻阻增增增增大大大大2.2.降低电枢电压降低电枢电压降低电枢电压降低电枢电压U Un0nT0U U3.3.减弱磁通减弱磁通减弱磁通减弱磁通 Tn（减减减减小小小小）R Rf f增增增增
26、加加加加 O下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 例例例例:有一他励电动机，其额定数据如下：有一他励电动机，其额定数据如下：P=22KW,UN=220V,nN=1500r/min,IN=115A Ra=0.125 ,试求试求:(1)电枢电枢回路串联电阻回路串联电阻回路串联电阻回路串联电阻R=0.75 R=0.75 (2)电枢电压降低为电枢电压降低为电枢电压降低为电枢电压降低为U=150VU=150V (3)磁通减弱为磁通减弱为磁通减弱为磁通减弱为 =0.8=0.8 的人为机械特性的人为机械特性的人为机械特性的人为机械特性解：根据额定数据可得解：根据额定数据可得下一页下一页
27、总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 例例例例:有一他励电动机，其额定数据如下：有一他励电动机，其额定数据如下：P=22KW,UN=220V,nN=1500r/min,IN=115A Ra=0.125 ,试求试求:(1)电枢电枢回路串联电阻回路串联电阻回路串联电阻回路串联电阻R=0.75 R=0.75 (2)电枢电压降低为电枢电压降低为电枢电压降低为电枢电压降低为U=150VU=150V (3)磁通减弱为磁通减弱为磁通减弱为磁通减弱为 =0.8=0.8 的人为机械特性的人为机械特性的人为机械特性的人为机械特性解：根据额定数据可得解：根据额定数据可得(1)当当R=0.75 R=0.75
28、 ，T=TN时，时，下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(2)电枢电压降低为电枢电压降低为电枢电压降低为电枢电压降低为U=150VU=150V(3)磁通减弱为磁通减弱为磁通减弱为磁通减弱为 =0.8=0.8 的人为机械特性的人为机械特性的人为机械特性的人为机械特性(2)当电枢电压降低为当电枢电压降低为当电枢电压降低为当电枢电压降低为U=150V U=150V，T=TN时时下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(3)磁通减弱为磁通减弱为磁通减弱为磁通减弱为 =0.8=0.8 ，T=TN时时下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页8.5
29、并励电动机的起动与反转并励电动机的起动与反转起动起动起动起动直流电动机不允许在额定电压直流电动机不允许在额定电压直流电动机不允许在额定电压直流电动机不允许在额定电压U UN N下直接起动。下直接起动。下直接起动。下直接起动。I Iastast太大会使换向器产生严重的火花太大会使换向器产生严重的火花,烧坏换向器；烧坏换向器；起动时起动时起动时起动时,n n=0=0 1.起动问题：起动问题：(1)起动电流大起动电流大(2)起动转矩大起动转矩大 起动时，起动转矩为起动时，起动转矩为(1020)TN ,造成机械冲造成机械冲击，使传动机构遭受损坏。击，使传动机构遭受损坏。一般一般一般一般I Iastas
30、t限制在限制在限制在限制在(1.52.5)(1.52.5)I IN N。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2 2.起动方法起动方法起动方法起动方法(1)(1)电枢串电阻起动法电枢串电阻起动法电枢串电阻起动法电枢串电阻起动法在满磁下将在满磁下将在满磁下将在满磁下将R Rst st置最大处，逐渐减小置最大处，逐渐减小置最大处，逐渐减小置最大处，逐渐减小R Rst st使使使使n n升高。升高。升高。升高。nn0T电电电电阻阻阻阻增增增增大大大大TLT2T1此启动方法，启动设备简此启动方法，启动设备简单，操作方便，但启动能单，操作方便，但启动能耗大。耗大。下一页下一页总目录总
31、目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 3.3.3.3.注意事项注意事项注意事项注意事项(2)(2)降压起动法：降压起动法：降压起动法：降压起动法：直流电动机在起动和工作时，励磁电路一定要直流电动机在起动和工作时，励磁电路一定要接通接通,不能让它断开不能让它断开,而且起动时要满励磁。否则，而且起动时要满励磁。否则，磁路中只有很少的剩磁，可能产生事故：磁路中只有很少的剩磁，可能产生事故：目前基本采用可控硅整流目前基本采用可控硅整流电源作为调压电源。此启电源作为调压电源。此启动方法，启动电流小，启动方法，启动电流小，启动平稳，启动能耗小。动平稳，启动能耗小。TLT2n0nT0T1下一页下一页总目录
32、总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(1)(1)如果电动机是静止的，由于转矩太小如果电动机是静止的，由于转矩太小如果电动机是静止的，由于转矩太小如果电动机是静止的，由于转矩太小(T=KT=KT T I Ia a),电机将不能起动电机将不能起动电机将不能起动电机将不能起动，这时反电动势为零，电枢电流，这时反电动势为零，电枢电流，这时反电动势为零，电枢电流，这时反电动势为零，电枢电流很大，电枢绕组有被烧坏的危险。很大，电枢绕组有被烧坏的危险。很大，电枢绕组有被烧坏的危险。很大，电枢绕组有被烧坏的危险。(2(2)如果电动机在有载运行时断开励磁回路，反电动势如果电动机在有载运行时断开励磁回路，反电
33、动势如果电动机在有载运行时断开励磁回路，反电动势如果电动机在有载运行时断开励磁回路，反电动势E E立即减小而使电枢电流增大，同时由于所产生的立即减小而使电枢电流增大，同时由于所产生的立即减小而使电枢电流增大，同时由于所产生的立即减小而使电枢电流增大，同时由于所产生的转矩转矩转矩转矩不满足不满足不满足不满足负载负载负载负载的需要，电动机必将减速而停转，的需要，电动机必将减速而停转，的需要，电动机必将减速而停转，的需要，电动机必将减速而停转，更加促使电枢电流的增大，以至烧毁电枢绕组和换更加促使电枢电流的增大，以至烧毁电枢绕组和换更加促使电枢电流的增大，以至烧毁电枢绕组和换更加促使电枢电流的增大，以
34、至烧毁电枢绕组和换向器。向器。向器。向器。(3)如果电机在空载运行，可能造成飞车，使电机遭如果电机在空载运行，可能造成飞车，使电机遭受严重的机械损伤，而且因电受严重的机械损伤，而且因电枢枢枢枢电流过大而将绕组电流过大而将绕组烧坏烧坏。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2.2.反转反转反转反转电磁转矩：电磁转矩：T=KT=KT T I Ia a (1)(1)改变励磁电流的方向。改变励磁电流的方向。改变励磁电流的方向。改变励磁电流的方向。(2)(2)改变电枢电流的方向。改变电枢电流的方向。改变电枢电流的方向。改变电枢电流的方向。注意：注意：注意：注意：改变转动方向时，励磁电
35、流和电枢电流两改变转动方向时，励磁电流和电枢电流两改变转动方向时，励磁电流和电枢电流两改变转动方向时，励磁电流和电枢电流两者的方向不能同时变。者的方向不能同时变。者的方向不能同时变。者的方向不能同时变。改变直流电机转向的方法有两种：改变直流电机转向的方法有两种：改变直流电机转向的方法有两种：改变直流电机转向的方法有两种：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页8.6 并励并励(他励他励)电动机的调速电动机的调速并励并励并励并励(他励他励他励他励)电动机电动机电动机电动机与异步电动机相比，虽然结与异步电动机相比，虽然结构复杂，价格高，维护也不方便，但在调速性能上构复杂，价格高，
36、维护也不方便，但在调速性能上由其独特的优点。由其独特的优点。1.调速均匀平滑，可以无级调速调速均匀平滑，可以无级调速 2.调速范围大，调速比可达调速范围大，调速比可达D=810 以上以上 3.3.调速静差率调速静差率 小。小。主要优点：主要优点：主要优点：主要优点：由转速公式由转速公式:可见直流电机调速方法有三种。可见直流电机调速方法有三种。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页8.6.1 弱磁调速弱磁调速 保持电枢电压保持电枢电压U不变，减小励磁电流不变，减小励磁电流If(调调Rf)以减小磁通以减小磁通 。由式由式T TL LTnO动画动画调速过程调速过程调速过程调速过程
37、:直至直至直至直至T=TT=TC C达到新的平衡。达到新的平衡。达到新的平衡。达到新的平衡。Rf E I n Ia E T 在在高于高于n的转速下运行的转速下运行下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 弱磁调速时，弱磁调速时，弱磁调速时，弱磁调速时，减小，但减小，但减小，但减小，但I I I Ia a a a保持不变，所以转保持不变，所以转保持不变，所以转保持不变，所以转矩随调速的升高而下降，而允许输出的功率恒定。矩随调速的升高而下降，而允许输出的功率恒定。矩随调速的升高而下降，而允许输出的功率恒定。矩随调速的升高而下降，而允许输出的功率恒定。所以属于恒功率调速，所以属于恒
38、功率调速，所以属于恒功率调速，所以属于恒功率调速，且转速且转速且转速且转速n n 只能上调。只能上调。只能上调。只能上调。(1)调速平滑，可得到无级调速；但只能向上调，受调速平滑，可得到无级调速；但只能向上调，受 机械本身强度所限，机械本身强度所限，n不能太高。不能太高。(2)调速设备简单，经济，电流小，便于控制。调速设备简单，经济，电流小，便于控制。(3)机械特性较硬，稳定性较好。机械特性较硬，稳定性较好。(4)对专门生产的调磁电动机对专门生产的调磁电动机,其其D D可达可达,一般一般D=2 减小减小减小减小 调速的特点：调速的特点：调速的特点：调速的特点：下一页下一页总目录总目录 章目录章
39、目录返回返回上一页上一页8.6.2 降压调速降压调速由转速公式知：由转速公式知：由转速公式知：由转速公式知：调电压调电压调电压调电压U U，n n0 0变化，但斜变化，但斜变化，但斜变化，但斜率不变，所以调速特性率不变，所以调速特性率不变，所以调速特性率不变，所以调速特性是一组平行曲线。是一组平行曲线。是一组平行曲线。是一组平行曲线。n0n0电电电电压压压压降降降降低低低低Tc特性曲线特性曲线特性曲线特性曲线n0nT0改变电压调速的特点改变电压调速的特点改变电压调速的特点改变电压调速的特点:(1)工作时电压不允许超过工作时电压不允许超过U UN N，而而n n U U,所以调速所以调速 只能向
40、下调只能向下调。(2)机械特性较硬，并且电压降低后硬度不变，稳机械特性较硬，并且电压降低后硬度不变，稳 定性好。定性好。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(4)均匀调节电枢电压，可得到平滑无级调速。均匀调节电枢电压，可得到平滑无级调速。(5)调速范围较大。一般调速范围较大。一般D=8D=810调速过程调速过程调速过程调速过程:保持保持保持保持I If f 为额定为额定为额定为额定,减小电枢减小电枢减小电枢减小电枢电压电压电压电压。U Ia T T T T =T TC C稳定稳定稳定稳定n E Ia T T 改变电压调速需要用电压可以调节的专用设改变电压调速需要用电压可以
41、调节的专用设改变电压调速需要用电压可以调节的专用设改变电压调速需要用电压可以调节的专用设备，投资费用较高。备，投资费用较高。备，投资费用较高。备，投资费用较高。近年来已普遍采用晶闸管整流电源对电动机近年来已普遍采用晶闸管整流电源对电动机近年来已普遍采用晶闸管整流电源对电动机近年来已普遍采用晶闸管整流电源对电动机进行调压和调磁，以改变它的转速。进行调压和调磁，以改变它的转速。进行调压和调磁，以改变它的转速。进行调压和调磁，以改变它的转速。(3)属于恒转矩调速。属于恒转矩调速。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页8.6.3 电枢回路串电阻调速电枢回路串电阻调速nn0T 电枢回
42、路串电阻调速时，电枢回路串电阻调速时，电枢回路串电阻调速时，电枢回路串电阻调速时，和和和和I I I Ia a a a保持不变，所以属恒转矩调保持不变，所以属恒转矩调保持不变，所以属恒转矩调保持不变，所以属恒转矩调速而允许输出的功率随转速下降。速而允许输出的功率随转速下降。速而允许输出的功率随转速下降。速而允许输出的功率随转速下降。且转速且转速且转速且转速n n 只能下调。只能下调。只能下调。只能下调。特点：特点：(1)设备简单，操作方便。设备简单，操作方便。(2)机械特性软，稳定性差。机械特性软，稳定性差。(4)能量损耗大，只用于小型直流机。能量损耗大，只用于小型直流机。TL(3)调速范围较
43、小，一般调速范围较小，一般D=22.5下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例例例:有一他励电动机，有一他励电动机，已知已知U=220V,Ia=53.8A,n=1500r/min Ra=0.7 。今将电枢电压降低一今将电枢电压降低一 半，而负载转矩不变，问转速降低多少？半，而负载转矩不变，问转速降低多少？解解:由由T=KT Ia可知，在保持负载转矩和励磁电可知，在保持负载转矩和励磁电 流不变的条件下，电流也保持不变。流不变的条件下，电流也保持不变。电压降低后的转速电压降低后的转速电压降低后的转速电压降低后的转速nn对原来的转速对原来的转速对原来的转速对原来的转速n n之比
44、为之比为之比为之比为下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例例例:有一他励电动机，有一他励电动机，已知已知:Ia=68.5A,PN=13KW nN=1500r/min Ra=0.225 。UN=220V(1)采用电枢串电阻调速，使采用电枢串电阻调速，使n=1000r/min，应串入应串入多大的电阻？多大的电阻？(2)采用降压调速，使采用降压调速，使n=1000r/min，电源电压应降电源电压应降为多少？为多少？(3)采用弱磁调速，采用弱磁调速，=0.85=0.85=0.85=0.85 N N N N，电动机的转速为电动机的转速为多少？能否长期运行？多少？能否长期运行？(4
45、)如要求静差率如要求静差率30%，分别采用分别采用分别采用分别采用(1),(2)(1),(2)(1),(2)(1),(2)种调种调种调种调速方法能达到的调速范围有多大？速方法能达到的调速范围有多大？速方法能达到的调速范围有多大？速方法能达到的调速范围有多大？下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(1)采用电枢串电阻调速时，当采用电枢串电阻调速时，当=N,T=TN时时Ia=68.5A,根据根据下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(2)降压调速时，当降压调速时，当=N,T=TN时时Ia=68.5A,根据根据下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一
46、页上一页(2)弱磁调速时，当弱磁调速时，当=0.85 N,T=TN时时,根据根据电动机不能长期运行电动机不能长期运行下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(4)额定条件下，固有特性额定条件下，固有特性根据根据额定负载允许的转速降为额定负载允许的转速降为电枢串联电阻调速时，电枢串联电阻调速时，n0不变，不变，时时允许的最低转速为允许的最低转速为下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页调速范围为：调速范围为：降压调速时，降压调速时，nN不变，不变，允许的最低理想空载转速降为允许的最低理想空载转速降为时时允许的最低转速为允许的最低转速为调速范围为：调速范围为：下
47、一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页8.7 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动7.7.1 能耗制动能耗制动制动方法制动方法机械制动机械制动电气制动电气制动能耗制动能耗制动反接制动反接制动发电反馈制动发电反馈制动 能耗制动时，电动机励磁电流不变，电枢电压能耗制动时，电动机励磁电流不变，电枢电压U=0U=0UfIaM+_+_If 因为电枢电流方向改变，因为电枢电流方向改变，所以电磁转矩方向也改变，为所以电磁转矩方向也改变，为制动转矩。制动转矩。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页8.7 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动7.7.1 能耗制动能耗
48、制动 此时机械特性方程为此时机械特性方程为可见可见T=0 时，时，n=0;T0时，时，n0;T0;所以，所以，机械特性应在二、四象限，并通过原点。机械特性应在二、四象限，并通过原点。nn0TTLAB-T下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页制动过程制动过程制动过程制动过程:能耗制动特点：能耗制动特点：能耗制动特点：能耗制动特点：U=0Ia 反向反向T T 反向为制动转矩反向为制动转矩n=0n=0n T T （1 1 1 1）设备简单，运行可靠，且不需从电网）设备简单，运行可靠，且不需从电网）设备简单，运行可靠，且不需从电网）设备简单，运行可靠，且不需从电网输入电能。输入电能
49、。输入电能。输入电能。（2 2 2 2）能准确停车。）能准确停车。）能准确停车。）能准确停车。（3 3 3 3）低速时制动效果较差。）低速时制动效果较差。）低速时制动效果较差。）低速时制动效果较差。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页8.7.2 反接制动反接制动 1.1.电枢电压反接制动电枢电压反接制动电枢电压反接制动电枢电压反接制动此时电枢电流此时电枢电流此时电枢电流此时电枢电流由由由由变为变为变为变为 同样同样同样同样因为电枢电流方向改变，所以电磁转矩方因为电枢电流方向改变，所以电磁转矩方向也改变，为制动转矩。向也改变，为制动转矩。此时机械特性方程为此时机械特性方程为
50、-n0n0TTLAB-TC下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页制动过程制动过程制动过程制动过程:反接制动特点：反接制动特点：反接制动特点：反接制动特点：-UIa 反向反向T T 反向为制动转矩反向为制动转矩C C点点点点时，时，时，时，n=0n=0n T T （1 1 1 1）设备简单，制动转矩大，常用于反抗）设备简单，制动转矩大，常用于反抗）设备简单，制动转矩大，常用于反抗）设备简单，制动转矩大，常用于反抗性负载的快速停车和快速反向运行。性负载的快速停车和快速反向运行。性负载的快速停车和快速反向运行。性负载的快速停车和快速反向运行。（2 2 2 2）能量损耗大）能量损耗