直流电机原理与控制.ppt

1、直流电机原理直流电机原理 http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院1 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2 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4 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3 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5 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6 6 并励并励并励并励(他励他励他励他励)电动机的制动电动机的制动电动机的制动电动机

2、的制动 直流电机是通以直流电流的旋转电机，是电能和机械能相直流电机是通以直流电流的旋转电机，是电能和机械能相互转换的设备。将机械能转换为电能的是直流发电机，将互转换的设备。将机械能转换为电能的是直流发电机，将电能转换为机械能的是直流电动机。电能转换为机械能的是直流电动机。http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院 http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院 http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院1.1.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，维修也不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

3、和起动转矩较大，因此，对调速便，但由于它的调速性能较好和起动转矩较大，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机驱动。用直流电动机驱动。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。

4、(3)(3)易于控制。易于控制。易于控制。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、矿山竖井提升机以矿山竖井提升机以矿山竖井提升机以矿山竖井提升机以及起重设备及起重设备及起重设备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。http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院一、直流电动机的构造一、直流电动机的构造直流电机由定子直流电机由定子(磁极磁极)、转子、转子(电枢电枢)和机座等部分构成。和机座等部分构成。a

5、)结构图 b)轴向截面图a)1端盖 2风扇 3机座 4电枢 5主磁极6刷架 7换向器 8接线板 9出线盒10换向器 b)1机座 2主磁极 3转轴 4电枢铁心 5换向磁极 6电枢绕组 7换向器 8电刷 http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院图图c 小型直流电动机的结小型直流电动机的结构构 http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院图图d d 小型直流电动机的剖面结小型直流电动机的剖面结构构1电枢绕组；2电枢铁芯；3机座；4主磁极铁芯；5励磁绕组；6换向绕组；7换向极铁芯；8主磁极极靴；9机座底脚 http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院按转子结构分按转子结构分

6、：绕线型异步电动机绕线型异步电动机鼠笼型异步电动机鼠笼型异步电动机 http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院下面是它主要部件的拆分图。下面是它主要部件的拆分图。右图是一台三相鼠笼型异步电动机右图是一台三相鼠笼型异步电动机的外形图。的外形图。http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院鼠笼型转子鼠笼型转子铁心和绕组铁心和绕组结构示意图结构示意图三相绕线型三相绕线型转子结构图转子结构图 http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院 http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院表征电机额定运行情况的各种数据称为额定值。额定值一般标注在电机的铭牌上，所以又称为铭牌数

7、据。它是正确合理使用电机的依据。铭牌数据主要包括电机型号、额定功率、额定电压、额定电流、额定转速和额定励磁电流及励磁方式等，此外还有电机的出厂数据，如出厂编号、出厂日期等。国产电机型号一般采用大写的汉语拼音字母和阿拉伯数字表示，其格式为：第一部分用大写的拼音表示产品代号，第二部分用阿拉伯数字表示设计序号，第三部分用阿拉伯数字表示机座代号，第四部分用阿拉伯数字表示电枢铁芯长度代号。直流电机的铭牌数据直流电机的铭牌数据直流电机的铭牌数据直流电机的铭牌数据3.3.直流电机的铭牌数据和主要系列直流电机的铭牌数据和主要系列 http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院（一）直流电机的铭牌数据（一

8、）直流电机的铭牌数据 每台直流电机的机座上都有一个铭牌，其上标有电机型号和各项额定值，每台直流电机的机座上都有一个铭牌，其上标有电机型号和各项额定值，用以表示电机的主要性能和使用条件，图为某台直流电动机的铭牌。用以表示电机的主要性能和使用条件，图为某台直流电动机的铭牌。http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院1.1.电机型号电机型号：型号表明电机的系列及主要特点。知道了电机的型号，便可：型号表明电机的系列及主要特点。知道了电机的型号，便可从相关手册及资料中查出该电机的有关技术数据从相关手册及资料中查出该电机的有关技术数据。2.额定功率额定功率P PN N：指电机在额定运行时的输出功

9、率。指电机在额定运行时的输出功率。对发电机是指明输出电功率：对发电机是指明输出电功率：PNUNIN 对电动机是指明输出的机械功率：对电动机是指明输出的机械功率：PNUNINN3.额额定定电电压压U UN N：指指额额定定运运行行状状况况下下，直直流流发发电电机机的的输输出出电电压压或或直直流流电电动动机机的输入电压。的输入电压。（例：（例：110V110V，220V220V，440V440V）4.额额定定电电流流I IN N：指指额额定定电电压压和和额额定定负负载载时时允允许许电电机机长长期期输输人人（电电动动机机）或或输出（发电机）的电流输出（发电机）的电流（并励包括励磁和电枢电流）。（并励

10、包括励磁和电枢电流）。http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院注意注意:调速时对于没有调速要求的电机，最大转速不能超过调速时对于没有调速要求的电机，最大转速不能超过1.21.2n nN N（二）（二）直流电机主要系列直流电机主要系列 Z4系列：一般用途的小型直流电动机；ZT系列：广调速直流电动机；ZJ系列：精密机床用直流电动机；5.额额定定转转速速n nN N：指指电电动动机机在在额额定定电电压压和和额额定定负负载载时时的的旋旋转转速速度度。在在P PN N,U UN N,I IN N时时的的转转速速。直直流流电电机机的的转转速速一一般般在在500r/min 500r/min 以以

11、上上。特特殊殊的的直直流流电电机机转转速速可可以以做到很低（如每分钟几转）或很高（每分钟做到很低（如每分钟几转）或很高（每分钟30003000转以上）。转以上）。6.电电动动机机额额定定效效率率N N：指指直直流流电电动动机机额额定定输输出出功功率率P PN N与与电电动动机机额额定定输输人人功功率率P P1 1U UN NI IN N比值的百分数。比值的百分数。http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院在电机的铭牌上还标有其他数据，如励磁电压、出厂日期、出厂编号等。额定值是选用或使用电机的主要依据。电机在运行时的各种数据可能与额定值不同，由负载大小决定。若电机的电流正好等于额定值，

12、称为满载运行；若电机的电流超过额定值，称为过载运行；若比额定值小得多，称为轻载运行。长期轻载运行使电机的容量不能充分利用。故在选择电机时，应根据负载的要求，尽可能使电机运行在额定值附近。http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院分为他励直流电机、并励直流电机、串励直流电机与复励直流电机等四种。c）串励直流电机 d）复励直流电机（三）直流电机的励磁方式（三）直流电机的励磁方式a)他励直流电机 b）并励直流电机 http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院工作原理：工作原理：电枢由原动机拖动，以恒定转速按逆时针方向电枢由原动机拖动，以恒定转速按逆时针方向旋转，当线圈有效边旋转，当

13、线圈有效边ab和和cd切割磁力线时，便在其中产生切割磁力线时，便在其中产生感应电动势，通过换向器和电刷的作用，使线圈产生的交感应电动势，通过换向器和电刷的作用，使线圈产生的交变电动势变为电刷两端方向恒定的电动势，保持外电路的变电动势变为电刷两端方向恒定的电动势，保持外电路的电流按一定方向流动。电流按一定方向流动。二、直流电机的基本工作原理二、直流电机的基本工作原理 http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院二、直流电机的基本工作原理二、直流电机的基本工作原理 http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院 直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流方向直流电从两电刷之间通入电枢绕

14、组，电枢电流方向如图如图所示。由于换向片和电源固定联接，无论线圈怎样转动，总所示。由于换向片和电源固定联接，无论线圈怎样转动，总是是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。极有效边的电流方向向外。电动机电电动机电枢枢绕组通电后中受力绕组通电后中受力(左手定则左手定则)按顺时针方向旋转按顺时针方向旋转。换向器作换向器作用：用：将外部直将外部直流电转换流电转换成内部的成内部的交流电，交流电，以保持转以保持转矩方向不矩方向不变。变。二、直流电机的基本工作原理二、直流电机的基本工作原理 http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院直流电机工作原理总结直流电机工

15、作原理总结在直流电动机中元件或线匝中感应电动势为交变电动势，通过换向器的作用，正电刷始终和一种极性下的导体相连，负电刷始终和另一种极性的导体相连，故电刷引出的是直流电动势。在直流电动机中，导体中的电流是交变的，与导体所处的位置的极性是相互变化，故导体受力及力矩方向不变。不论在发电机，还是电动机中，e、f同时存在。在发电机中：e、i同方向，电磁力或力矩与n方向相反；在电动机中：e、i反方向，电磁力或力矩与n方向相同；直流电动机是可逆的。http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院 1、电磁转矩、电磁转矩 直流电动机的电磁转矩T的大小可表示为 T=CTIa 式中CT转矩常数，与电动机结构有

16、关的常数 每极磁通（Wb）Ia电枢电流（）T电磁转矩（N.m）2、电枢电动势、电枢电动势电枢电动势和电流直流电动机两电刷间总的电枢电动势的大小为:Ea=Cen 式中Ce电动势常数，与电动机结构有关的常数（一）直流电动机的电磁转矩和电枢电动势（一）直流电动机的电磁转矩和电枢电动势 http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院 a）结构示意图 b)电路图他励直流电动机结构示意图和电路图 （二）他励直流电动机的运行原理与机械特性（二）他励直流电动机的运行原理与机械特性各物理量正方向的规定如图所示：电枢电动势各物理量正方向的规定如图所示：电枢电动势Ea为反电势，与电枢电流为反电势，与电枢电流I

17、a方向相反；电磁转矩方向相反；电磁转矩T为为拖动转矩，方向与电动机转速拖动转矩，方向与电动机转速n的方向一致；的方向一致；TL为负载转矩；为负载转矩；T0为空载转矩，方向与为空载转矩，方向与n方向相反。方向相反。http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院一、直流电动机的基本方程式一、直流电动机的基本方程式式中式中 U电枢电压（电枢电压（V）Ia电枢电流（电枢电流（A）Ra电枢电阻（电枢电阻（）二、功率平衡方程式二、功率平衡方程式1直流电动机损耗按其性质可分：直流电动机损耗按其性质可分：（1）机械损耗）机械损耗Pm（2）铁心损耗铁心损耗PFe（3）铜损铜损Pcu（4）附加损耗附加损耗P

18、sU=Ea+IaRa 空载损耗空载损耗P0P0：P P0 0=P Pm m+P+PFeFe 直流电动机总损耗直流电动机总损耗P P为：为：P=P=P Pm m+P+PFeFe+P+Pcucu+P+Ps s http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院2直流电动机输人的电功率为：直流电动机输人的电功率为：P1=UI=UIa=（Ea+IaRa）Ia=EaIa+Ia2Ra=Pem+Pcua输入的电功率一部分被电枢绕组消耗（电枢铜损）一部分转换成机械功率输入的电功率一部分被电枢绕组消耗（电枢铜损）一部分转换成机械功率3直流电动机输出的机械功率为直流电动机输出的机械功率为P2=Pem-PFe-P

19、m-PS=Pem-P0=P1-P4他励直流电动机的功率平衡关系流程图他励直流电动机的功率平衡关系流程图 http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院5直流电动机的效率为直流电动机的效率为 一般中小型直流电动机的效率在一般中小型直流电动机的效率在7585之间，大型直之间，大型直流电动机的效率在流电动机的效率在8594之间。之间。http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院三、转矩平衡方程式三、转矩平衡方程式 T2=TT0 T=T2T0 式中：式中：T一电动机电磁转矩（一电动机电磁转矩（Nm）T2一电动机轴上输出的机械转矩（负载转矩）（一电动机轴上输出的机械转矩（负载转矩）（Nm）

20、T0一空载转矩（一空载转矩（Nm）http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院当电动机轴上的机械负载发生变化时，通过电动机转速、电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，电磁转矩将自动调整，以适应负载动势、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。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：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，则调整过程为达到新的平衡点达到新的平衡点(Ia 、P入入)。T2 n

21、Ia T E http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院直直流流电电动动机机的的机机械械特特性性：是是在在稳稳定定运运行行情情况况下下，电电动动机机的的转转速与电磁转矩之间的关系，即速与电磁转矩之间的关系，即n=f(T)。一）他励直流电动机机械特性方程式一）他励直流电动机机械特性方程式1机械特性方程式机械特性方程式还可以写成还可以写成:n=n0T=n0n（三）他励直流电动机的机械特性（三）他励直流电动机的机械特性：机械特性斜率式中：式中：http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院n=f(T)特性曲线特性曲线 并励电动机在负载变化时，并励电动机在负载变化时，并励电动机在负载变

22、化时，并励电动机在负载变化时，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硬机械特性硬机械特性硬机械特性（自然特性）。（自然特性）。（自然特性）。（自然特性）。n0nNTNn0T n n n nN N很小，大约为很小，大约为很小，大约为很小，大约为3%8%3%8%http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院2机械特性曲线如图所示。机械特性曲线如图所示。http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院二）他励直流电动机的固有机械特性二）他励直流电动机的固有机械特性当当他他励励直直流流电电动动机机的的电电源源电电压压、磁磁通通为为额额定定值值，电电枢枢回

23、回路路未未接接附附加加电电阻阻Rpa时时的的机机械械特特性性称称为为固固有有机机械械特特性性，其其特特性方程为性方程为 由于电枢绕组的电阻由于电枢绕组的电阻Ra阻值很小，而阻值很小，而N值大，因此值大，因此n很小，很小，固有机械特性为硬特性。固有机械特性为硬特性。http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院三）他励直流电动机的人为机械特性三）他励直流电动机的人为机械特性 为人为机械特性：人为地改变电动机气隙磁通、电源电压U和电枢回路串联电阻Rpa等参数，获得的机械特性。（1）人为机械特性方程为）人为机械特性方程为 1 1电枢回路串接电阻电枢回路串接电阻R Rpapa时的人为特性时的人为

24、特性（2）人为机械特性的特点为）人为机械特性的特点为1）理想空载转速）理想空载转速n0保持不变；保持不变；2）机械特性的斜率）机械特性的斜率随随Rpa的增大而增大，特性曲线变软。的增大而增大，特性曲线变软。http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院 图为不同图为不同Rpa时的一组人为机械特性曲线。时的一组人为机械特性曲线。从图中可以看出改变电阻从图中可以看出改变电阻Rpa大小，可以使电动机的转速发大小，可以使电动机的转速发生变化，因此电枢回路串电阻可用于调速。生变化，因此电枢回路串电阻可用于调速。http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院2改变电源电压时的人为机械特性改变电

25、源电压时的人为机械特性（1）人为机械特性方程为）人为机械特性方程为（2）人为机械特性的特点为）人为机械特性的特点为1）理想空载转速）理想空载转速n0正比于电压正比于电压U，U下降时，下降时，n0成正比例减小；成正比例减小；2）特性曲线斜率）特性曲线斜率不变。不变。图为调节电压的一组人为机械特性曲线，它是一组平行直线。图为调节电压的一组人为机械特性曲线，它是一组平行直线。因此，降低电源电压也可用于调速，因此，降低电源电压也可用于调速，U越低，转速越低越低，转速越低。他励直流电动机降压的人为机械特性 http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院3改变磁通时的人为机械特性改变磁通时的人为机械

26、特性（1）人为机械特性方程式为）人为机械特性方程式为（2）人为机械特性的特点是）人为机械特性的特点是1）理想空载转速与磁通成反比，减弱磁通）理想空载转速与磁通成反比，减弱磁通，n0升高；升高；2）斜率）斜率与磁通二次方成反比，减弱磁通使斜率增大。与磁通二次方成反比，减弱磁通使斜率增大。图所示为一组减弱磁通的人为机械特性曲线，随着图所示为一组减弱磁通的人为机械特性曲线，随着减弱，减弱，n0升高，曲升高，曲线斜率变大。若用于调速，则线斜率变大。若用于调速，则越小，转速越高。越小，转速越高。他励直流电动机减弱磁通的人为机械特性 http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院第四节第四节 他励直

27、流电动机的起动和反转他励直流电动机的起动和反转一、起动方法一、起动方法1全压起动全压起动（1）全全压压起起动动：是是在在电电动动机机磁磁场场磁磁通通为为N情情况况下下，在在电电动动机电枢上直接加以额定电压的起动方式。机电枢上直接加以额定电压的起动方式。起动电流起动电流Ist为：为：Ist=起动转矩起动转矩Tst为：为：Tst=CTNIst http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院（2）他励直流电动机不允许直接起动）他励直流电动机不允许直接起动 因为他励直流电动机电枢电阻因为他励直流电动机电枢电阻Ra阻值很小，额定电压阻值很小，额定电压下直接起动的起动电流很大，通常可达额定电流的下直

28、接起动的起动电流很大，通常可达额定电流的1020倍，起动转矩也很大。过大的起动电流引起电网电压下降，倍，起动转矩也很大。过大的起动电流引起电网电压下降，影响其他用电设备的正常工作，同时电动机自身的换向器影响其他用电设备的正常工作，同时电动机自身的换向器产生剧烈的火花。而过大的起动转矩可能会使轴上受到不产生剧烈的火花。而过大的起动转矩可能会使轴上受到不允许的机械冲击。所以全压起动只限于容量很小的直流电允许的机械冲击。所以全压起动只限于容量很小的直流电动机。动机。http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院2减压起动减压起动 减减压压起起动动：是是起起动动前前将将施施加加在在电电动动机机电

29、电枢枢两两端端的的电电源源电电压压降低，以减小起动电流降低，以减小起动电流Ist的起动方式。的起动方式。起动电流通常限制在起动电流通常限制在(0.52)IN内，则起动电压应为内，则起动电压应为 Ust=IstRa=(0.52)INRa3电枢回路串电阻起动电枢回路串电阻起动 电电枢枢回回路路串串电电阻阻起起动动：是是电电动动机机电电源源电电压压为为额额定定值值且且恒恒定定不不变变时时，在在电电枢枢回回路路中中串串接接一一个个起起动动电电阻阻Rst的的起起动动方方式式，此此时时Ist为为 http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院 图图3-l6 为他励直流电动机自动起动电路图。起动过程机

30、械为他励直流电动机自动起动电路图。起动过程机械特性如图特性如图3-l7 所示。所示。http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院二、他励直流电动机反转二、他励直流电动机反转直流电动机反转的方法有以下两种：直流电动机反转的方法有以下两种：（1）改改变变励励磁磁电电流流方方向向 保保持持电电枢枢两两端端电电压压极极性性不不变变，将将电电动动机机励励磁磁绕绕组组反反接接，使使励励磁磁电电流流反反向向，从从而而使使磁磁通通中中方向改变。方向改变。（2）改变电枢电压极性）改变电枢电压极性 保持励磁绕组电压极性不变，保持励磁绕组电压极性不变，将电动机电枢绕组反接，电枢电流将电动机电枢绕组反接，电枢

31、电流Ia即改变方向即改变方向 http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院第五节第五节 他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动1他他励励直直流流电电动动机机的的电电气气制制动动：是是使使电电动动机机产产生生一一个个与与旋转方向相反的电磁转矩，阻碍电动机转动。旋转方向相反的电磁转矩，阻碍电动机转动。2常用的电气制动方法有：能耗制动、反接制动和发电常用的电气制动方法有：能耗制动、反接制动和发电回馈制动。回馈制动。http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院一、能耗制动一、能耗制动 1制制动动原原理理：能能耗耗制制动动是是把把正正处处于于电电动动机机运运行行状状态态的的他他励励直直

32、流流电电动动机机的的电电枢枢从从电电网网上上切切除除，并并接接到到一一个个外外加加的的制动电阻制动电阻Rbk上构成闭合回路。控制电路如图上构成闭合回路。控制电路如图3-18a所示。所示。能耗制动开始瞬间电动机电枢电流为能耗制动开始瞬间电动机电枢电流为 http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院 http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院2机械特性机械特性能耗制动的机械特性方程能耗制动的机械特性方程 二、反接制动二、反接制动反接制动有（反接制动有（1）电枢反接制动（）电枢反接制动（2）倒拉反接制动两种方式。）倒拉反接制动两种方式。（一）电枢反接制动（一）电枢反接制动1制制动动

33、原原理理：电电枢枢反反接接制制动动是是将将电电枢枢反反接接在在电电源源上上，同同时时电电枢枢回路要串接制动电阻回路要串接制动电阻RBk。控制电路如图控制电路如图3-21所示。所示。http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院 http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院反接制动开始瞬间电动机电枢电流反接制动开始瞬间电动机电枢电流Ia为为 2机械特性机械特性（二）倒拉反接制动（二）倒拉反接制动控制电路如图控制电路如图3-22a所示。所示。http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院1制动原理：电动机运行在固有机械特性的制动原理：电动机运行在固有机械特性的a点下放重点下放重

34、物时，电枢电路串入较大电阻物时，电枢电路串入较大电阻Rbk，电动机转速因惯性电动机转速因惯性不能突变，工作点过渡到对应的人为机械特性的不能突变，工作点过渡到对应的人为机械特性的b点上，点上，此时电磁转矩此时电磁转矩TTL电动机减速沿特性曲线下降至电动机减速沿特性曲线下降至c点。点。在负载转矩的作用下转速在负载转矩的作用下转速n反向，反向，Ea为负值，电枢电流为负值，电枢电流为正值，电磁转矩为正值与转速方向相反，电动机处于为正值，电磁转矩为正值与转速方向相反，电动机处于制动状态。称为倒拉反接制动。制动状态。称为倒拉反接制动。http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院2机械特性：机械特性

35、：倒拉反接制动的机械特性方程式为倒拉反接制动的机械特性方程式为 机械特性曲线如图机械特性曲线如图322b所示所示 综上所述，电动机进人倒拉反接制动状态必须有位综上所述，电动机进人倒拉反接制动状态必须有位能负载反拖电动机，同时电枢回路必须串人较大的电阻。能负载反拖电动机，同时电枢回路必须串人较大的电阻。此时位能负载转矩为拖动转矩，而电动机的电磁转矩是制此时位能负载转矩为拖动转矩，而电动机的电磁转矩是制动转矩，它抑制重物下放的速度，使其安全下放。动转矩，它抑制重物下放的速度，使其安全下放。http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院三、发电回馈制动三、发电回馈制动1发发电电回回馈馈制制动动

36、：当当电电动动机机转转速速高高于于理理想想空空载载转转速速，即即nno时，电枢电动势时，电枢电动势Ea大于电枢电压大于电枢电压U，电枢电流，电枢电流，电电磁磁转转矩矩T为为制制动动性性质质转转矩矩，电电动动机机向向电电源源回馈电能，此时电机运行状态称为发电回馈制动。回馈电能，此时电机运行状态称为发电回馈制动。2应用：应用：位能负载高速下放和降低电枢电压调速等场位能负载高速下放和降低电枢电压调速等场合合。http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院1制制动动原原理理：由由直直流流电电动动机机拖拖动动的的电电车车在在平平路路行行驶驶，当当电电车车下下坡坡时时电电磁磁转转矩矩T与与负负载载转

37、转矩矩TL（包包括括摩摩擦擦转转矩矩Tf）共共同同作作用用，使使电电动动机机转转速速上上升升，当当nno时时，EaU，Ia反反向向，T反向成为制动转矩，电动机运行在发电回馈制动状态。反向成为制动转矩，电动机运行在发电回馈制动状态。2特点：特点：EaU，Ia反向，电磁转矩反向，电磁转矩T为制动转矩，负载转为制动转矩，负载转矩矩TL拖动转矩，电动机发电机运行将轴上输人的机械功率拖动转矩，电动机发电机运行将轴上输人的机械功率变为电磁功率变为电磁功率EaIa，其中大部分回馈电网其中大部分回馈电网UIa,则小部分消耗则小部分消耗在电枢绕组的铜耗上。如图在电枢绕组的铜耗上。如图323C所示所示 http:

38、/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院 http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院3机械特性机械特性（二）降低电枢电压调速时的发电回馈制动（二）降低电枢电压调速时的发电回馈制动1制制动动原原理理：将将作作电电动动运运行行状状态态的的电电动动机机电电枢枢电电压压突突然然降降低低时时，人人为为机机械械特特性性向向下下平平移移，理理想想空空载载转转速速由由n0降降到到n01，但但因因惯惯性性电电动动机机转转速速不不能能突突变变，使使nan01，EaUl，致致使使电电动动机机电电枢枢电电流流Ia和和电电磁磁转转矩矩T变变为为负负值值，电电动动机机转转速速迅迅速速下下降降。从从特特性性b点

39、点至至n01点点之之间间电电动机处于发电回馈制动状态动机处于发电回馈制动状态。http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院2直流电动机的制动形式的比较和应用见表直流电动机的制动形式的比较和应用见表3l。http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院第六节第六节 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速一、改变电枢电路串联电阻的调速一、改变电枢电路串联电阻的调速电枢回路串接电阻电枢回路串接电阻Rpa时的人为机械特性曲线如图时的人为机械特性曲线如图325所示。所示。直直流流他他励励电电动动机机的的调调速速方方法法有有：（1）降降压压调调速速；（2）电枢回路串电阻调速；（电枢回路串电阻

40、调速；（3）减弱磁通调速三种。）减弱磁通调速三种。http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院1电枢串电阻的特点：电枢串电阻的特点：l）是基速以下调速，且串人电阻越大特性越软。是基速以下调速，且串人电阻越大特性越软。2）是有级调速，调速的平滑性差。）是有级调速，调速的平滑性差。3）调速电阻消耗的能量大，不经济。）调速电阻消耗的能量大，不经济。4）电枢串电阻调速方法简单，设备投资少。）电枢串电阻调速方法简单，设备投资少。2适用范围：适用范围：适用于小容量电动机调速。但调速电阻不能用适用于小容量电动机调速。但调速电阻不能用起动变阻器代替。起动变阻器代替。二、降低电枢电压调速二、降低电枢电压

41、调速 降低电枢电压后的人为机械特性曲线如图降低电枢电压后的人为机械特性曲线如图326所示。所示。降压调速的特点：降压调速的特点：1）调速性能稳定，调速范围广。）调速性能稳定，调速范围广。2）调速）调速平滑性好，可实现无级调速。平滑性好，可实现无级调速。3）损耗减小，调速经济性好。）损耗减小，调速经济性好。4）调压电源设备较复杂。）调压电源设备较复杂。http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院 http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院 他励直流电动机调速性能和应用场合如表他励直流电动机调速性能和应用场合如表32所示。所示。减弱磁通调速的人为机械特性曲线如图减弱磁通调速的人为机械特性曲线如图327所示所示 减弱磁通调速的特点：减弱磁通调速的特点：1）调速范围不大。）调速范围不大。2）调速平滑，可实现无极调速。）调速平滑，可实现无极调速。3）能量损耗小。）能量损耗小。4）控制方便，控制设备投资少。）控制方便，控制设备投资少。三、减弱磁通调速三、减弱磁通调速 http:/成都航空职业技术学院成都航空职业技术学院