1、河南科技學院機電學院第第 3 章章 直流電機的過渡過程直流電機的過渡過程3.1 電力拖動系統的過渡過程電力拖動系統的過渡過程3.2 直流電動機的起動直流電動機的起動3.3 直流電動機的調速直流電動機的調速3.4 它勵直流電機的制動它勵直流電機的制動3.1 電力拖動系統的過渡過程電力拖動系統的過渡過程3.2 直流電動機的起動直流電動機的起動3.3 直流電動機的調速直流電動機的調速3.4 他勵直流電機的制動他勵直流電機的制動電機拖動電機拖動3.1 3.1 電力拖動系統的過渡過程電力拖動系統的過渡過程3.1 3.1 電力拖動系統的過渡過程電力拖動系統的過渡過程河南科技學院機電學院過渡過程就是電機從一

2、種穩定運行狀態過渡到另一種穩定運行狀態的過程過渡過程就是電機從一種穩定運行狀態過渡到另一種穩定運行狀態的過程 動態特性是電力拖動系統在過渡過程的變化規律和性能動態特性是電力拖動系統在過渡過程的變化規律和性能 3.1.1 3.1.1 電力拖動系統動態分析的假設條件電力拖動系統動態分析的假設條件（1）忽略電磁過渡過程，只考慮機械過渡過程。（2）電源電壓在過渡過程中基本不變。（3）磁通量基本保持不變。（4）負載轉矩基本保持不變Tnn0dtdnGDTTL3752dtdnGDTndtdnGDTnnLL375)375(20203.1.2 3.1.2 電力拖動系統轉速動態方程電力拖動系統轉速動態方程綜合機械

3、特性綜合機械特性 與運動方程式與運動方程式 可得可得令令 為過渡過程的穩態值 為過渡過程的時間常數也稱LssTnn03752GDTM（電機時間常數）則上式可寫成 解微分方程可得通解 可得三要素法dtdnTnnMssMTtssKenn速度速度 = = 穩態值穩態值 - -（穩態值（穩態值 - -起始值起始值 ） nssnisnssnMTte(a) (a) 電動機的加速過程電動機的加速過程 (b) (b) 電動機的減速過程電動機的減速過程 圖圖3.2 3.2 電力拖動系統轉速電力拖動系統轉速的過渡過程曲線的過渡過程曲線河南科技學院機電學院3.1.3 電力拖動系統轉矩的動態方程3.1 3.1 電力拖

4、動系統的過渡過程電力拖動系統的過渡過程MTtissssseTTTT)(a) (a) 電動機的加速過程電動機的加速過程 (b) (b) 電動機的減速過程電動機的減速過程 圖圖3.3 3.3 電力拖動系統轉矩電力拖動系統轉矩的過渡過程曲線的過渡過程曲線3.1.4 過渡過程時間的計算從電動機轉速（轉矩）的起始值到穩態值，理論上需時間無窮大，但實際上當 時，各量便達到了穩態值的95%以上，一般就可以認為過渡過程結束了。針對過渡過程中任意過渡值 （ ）則過渡過程的時間3 (tMT)4 xnxTssxssisMnxnnnnTtlnssxssisMTxTTTTTtln3.2 3.2 直流電動機的起動直流電動

5、機的起動3.1 3.1 電力拖動系統的起動電力拖動系統的起動 河南科技學院機電學院起動就是電動機從靜止狀態過渡到某一穩定運行狀態的過程；實際上也就是轉子的速度從零升速到某一穩定速度的過程。3.2.1 直流電動機起動的基本要求1直流電動機起動線路控制的要求必須先保證有磁場必須先保證有磁場( (即先通勵磁電流即先通勵磁電流) )，而后加電樞電壓。如果先加電樞電，而后加電樞電壓。如果先加電樞電壓，而后有磁場，則會出現不能正常起動的問題。下面分析：壓，而后有磁場，則會出現不能正常起動的問題。下面分析：（1 1）空載或輕載起動）空載或輕載起動: :出現出現“飛車飛車” （2 2）負載起動）負載起動: :

6、會燒毀繞組會燒毀繞組 2直流電動機起動性能的要求(1) 要有足夠大的起動轉矩 (2) 起動電流要限制在一定范圍內 (3) 起動設備要簡單、可靠 一般限制起動電流的方法有兩種，一種方法是在電樞回路內串入適當的外加電阻起動，另一種方法是降低電樞電壓的降壓起動。4(0aaaaaRURUREUINI )73.2.2 3.2.2 電樞回路串電阻起動電樞回路串電阻起動1 1電樞回路串電阻起動的基本要求電樞回路串電阻起動的基本要求3.2 3.2 直流電動機的起動直流電動機的起動河南科技學院機電學院（1 1）技術上起動電阻的計算應保證必需的起動轉矩。）技術上起動電阻的計算應保證必需的起動轉矩。 （2 2）在經

7、濟上要求起動設備簡單、經濟和可靠）在經濟上要求起動設備簡單、經濟和可靠 2 2起動過程分析起動過程分析（1.82.5）2111KKaRRRURUINI (a) (a) 電路圖電路圖 (b) (b) 特性圖特性圖 圖3.4 直流他勵電動機二級起動電路和特性3. 3. 起動電阻的計算起動電阻的計算4. 4. 電樞回路串電阻起動的特點電樞回路串電阻起動的特點（1 1）電樞串接的附加電阻）電樞串接的附加電阻 越大，電樞電流流過越大，電樞電流流過 所產生的損耗就越大。所產生的損耗就越大。（2 2）屬于有級起動，主要是電阻連續變化困難引起。）屬于有級起動，主要是電阻連續變化困難引起。（3 3）只能用于容量

8、較小、不頻繁起動、也不長時間）只能用于容量較小、不頻繁起動、也不長時間 運行的電動機。運行的電動機。KRKR（4 4）實現方法簡單。）實現方法簡單。3.2.3 3.2.3 降低電樞電壓的降壓起動降低電樞電壓的降壓起動 1. 1. 電樞電壓降壓起動電路電樞電壓降壓起動電路3.2 3.2 直流電動機的起動直流電動機的起動河南科技學院機電學院圖3.5 晶閘管直流電源整流裝置降壓起動2. 2. 電樞電壓降壓起動的機械特性電樞電壓降壓起動的機械特性圖3.6 電樞電壓降壓起動的機械特性3. 3. 電樞電壓降壓起動的特點電樞電壓降壓起動的特點（1 1）由于）由于RK=0 ，損耗較小，比較經濟。，損耗較小，比

9、較經濟。 （2 2）恒加速起動。電樞靜止，反電動勢為）恒加速起動。電樞靜止，反電動勢為零；當開始起動時，加給電動機的電壓零；當開始起動時，加給電動機的電壓應以不產生超過電動機最大允許電流為應以不產生超過電動機最大允許電流為限。待電動機轉動以后，隨著轉速升高，限。待電動機轉動以后，隨著轉速升高，其反電動勢也升高，再讓外加電壓也隨其反電動勢也升高，再讓外加電壓也隨之升高。這樣如果能夠控制得好，可以之升高。這樣如果能夠控制得好，可以保持起動過程電樞電流為最大允許值，保持起動過程電樞電流為最大允許值，并幾乎不變和變化極小，從而獲得恒加并幾乎不變和變化極小，從而獲得恒加速速無級無級起動過程。起動過程。（

10、3 3）電源裝置比較復雜，技術含量高。電源裝置比較復雜，技術含量高。（4 4）適用于自動化程度較高的情況。）適用于自動化程度較高的情況。3.2.4 3.2.4 直流電動機起動的過渡過程直流電動機起動的過渡過程1. 1. 電樞串固定電阻電樞串固定電阻起動時的過渡過程起動時的過渡過程3.2 3.2 直流電動機的起動直流電動機的起動河南科技學院機電學院（a a）機械特性）機械特性 （b b）轉速的變化）轉速的變化 （c c）轉矩的變化）轉矩的變化電動機的時間常數電動機的時間常數 圖圖3.7 3.7 他勵直流電動機串固定電阻起動過渡過程他勵直流電動機串固定電阻起動過渡過程22375)(TeKaMCCR

11、RGDT根據過渡過程的三要素法 nssnisnssnMTte速度速度 = = 穩態值穩態值 - -（穩態值（穩態值 - -起始值起始值 ） MMTtAATtAAennennn)0(轉速轉速轉矩轉矩MTtstLLeTTTT)(2.2.多級電阻起動時的過渡過程多級電阻起動時的過渡過程（a a）機械特性）機械特性 （b b）轉速的變化）轉速的變化 （c c）轉矩的變化）轉矩的變化圖圖3.83.8他勵直流電動二級起動過渡過程他勵直流電動二級起動過渡過程（1）第一級起動（2）二級過渡（3）固有特性級（4）起動過程的綜合分析總的時間總的時間 3(ln)(2121321LLMMTTTTTTttttMT)4

12、3.3 3.3 直流電動機的調速直流電動機的調速3.3.1 3.3.1 調速的概念調速的概念河南科技學院機電學院1. 1. 調速的定義調速的定義: :依生產機械工藝要求，通過人為改變機械傳動或改變電氣參依生產機械工藝要求，通過人為改變機械傳動或改變電氣參數，改變電力拖動系統速度的一種控制方法數，改變電力拖動系統速度的一種控制方法2. 2. 調速方法的分類：調速方法的分類：機械方法、電氣方法或機械電氣配合的方法 （1）機械調速方法：電機轉子的速度沒有變化，通過改變傳動機構的速度比來實現，但機械變速機構較復雜。（2）電氣調速方法：電動機在一定負載情況通過改變電氣參數，人為改變電力拖動系統速度的一種

13、控制方法。（3）機械電氣調速方法：機械調速變化有限；單靠電氣上調速，控制系統可能較復雜。配合調速能更好的滿足生產設備調速的需要。3. 3. 調速與負載變化轉速變化的區別調速與負載變化轉速變化的區別調速一般是在某一不變的負載條件下，人為地改變電路的參數，而得到調速一般是在某一不變的負載條件下，人為地改變電路的參數，而得到不同的速度。調速與因負載變化而引起的轉速變化是不同的。調速不同的速度。調速與因負載變化而引起的轉速變化是不同的。調速是主動的，它需要人為的改變電氣參數，則機械特性變化。是主動的，它需要人為的改變電氣參數，則機械特性變化。負載變化而引起電機轉速的變化，不是自動進行的，而是被動的。負

14、載變化而引起電機轉速的變化，不是自動進行的，而是被動的。 3.3.2 調速指標技術指標包括調速范圍、靜差度（調速的穩定性）、調速的平滑性、調速時的技術指標包括調速范圍、靜差度（調速的穩定性）、調速的平滑性、調速時的容許輸出；經濟指標容許輸出；經濟指標 3.3 3.3 直流電動機的調速直流電動機的調速河南科技學院機電學院1. 技術指標（1）調速范圍：在一定負載下，電動機可能運行的最大轉速與最小轉速之比 （2）調速的靜差率（也稱靜差度或相對穩定性） 負載轉矩在給定的范圍內變化時，所引起的速度變化；實質上是指當電動機在一條機械特性上運行時，由理想空載到滿載時的轉速降落與理想空載轉速的比值 （3）調速

15、的平滑性：在一定的調速范圍內，相鄰兩級速度之比 K=1:無級調速；K=2、3、4有級調速（4）調速時的容許輸出：是指電動機在某一轉速下長期可靠工作時，所能輸出的最大功率和轉矩 2. 2. 經濟指標：是指在調速時的經濟性等經濟指標：是指在調速時的經濟性等（1 1）調速設備的投資：調速方法不同技術含量不同，調速設備價格不同）調速設備的投資：調速方法不同技術含量不同，調速設備價格不同 （2 2）運行損耗）運行損耗 ：調速方法不同，設備運行損耗不同，運行費用也不同（3 3）維護費用：）維護費用：調速方法不同，設備可靠性不同，則故障概率也不同；另外故障影調速方法不同，設備可靠性不同，則故障概率也不同；另

16、外故障影響生產的成本，維修元器件的成本，以及維護人員的成本等都在維護費用中。響生產的成本，維修元器件的成本，以及維護人員的成本等都在維護費用中。 minmaxnnD 000100%100%nnnnniiiinnKnnK11或3.3.3 直流他勵電動機的調速方法及其調速性能由直流他勵電動機的機械特性方程式3.3 3.3 直流電動機的調速直流電動機的調速河南科技學院機電學院改變電樞回路的電阻Ra、端電壓U及主磁通可得不同的人為調速機械特性 1.電樞回路串電阻的調速方法及其調速性能a2eeTRUnTCC C (a) (a) 升速特性 (a) (a) 降速特性降速特性 圖圖3.93.9電樞串電阻的調電

17、樞串電阻的調速特性速特性（1）理想空載轉速不變，只能在額定轉速下調節（2）改變機械特性硬度。電阻大，特性軟穩定性差 （3）屬于有級調速，調速的平滑性很差。 （4）串電阻越大，且運行時間越長，損耗也就越大（5 5）屬于強電流調速。電樞回路的電阻變化，直接控）屬于強電流調速。電樞回路的電阻變化，直接控制電樞電流變化，而電樞電路為主電路，電樞電流制電樞電流變化，而電樞電路為主電路，電樞電流一般來說要比勵磁電流大，所以屬于強電流調速。一般來說要比勵磁電流大，所以屬于強電流調速。 （6）串電阻調速在電氣控制上實現簡單操作方便可靠（7）屬于恒轉矩調速性質，因為在調速范圍內，其長時間輸出的額定轉矩基本未變。

18、 （8）應用：只能用在調速平滑性要求不高，低速工作時間不長，容量較小的電動機。一般在采用其他調速方法不值得的地方采用這種調速方法。 3.3.3 直流他勵電動機的調速方法及其調速性能2. 2. 改變電源電壓的調速方法及其調速性能改變電源電壓的調速方法及其調速性能3.3 3.3 直流電動機的調速直流電動機的調速河南科技學院機電學院 (a) (a) 升速特性 (a) (a) 降速特性降速特性 圖圖3.10 3.10 降壓調速特性降壓調速特性（1）理想空載轉速發生變化，隨電源電壓降低的而降低 （2）理想空載轉速隨外加電壓的平滑調節而改變。特性斜率不變，因此機械特性斜率硬，穩定性好。故調速的范圍也相對大

19、得多。 （3）調速是無級的，調速的平滑性很好。 （4）損耗較小，比較經濟。 （5 5）降低電樞電壓，降低電樞電壓，屬于強電流調速。屬于強電流調速。 （6）電源成本高。因采用電壓可調的電源技術，所以電源裝置技術含量，在結構上復雜 （7）屬于恒轉矩調速性質，因為在調速范圍內，其長時間輸出的額定轉矩基本未變。 （8）適用于對調速性能要求較高的中、大容量拖動系統，以及自動化程度較高的系統。在冶金、機床、軋鋼、重型機床(龍門刨)、精密機床、礦井提升以及造紙機等方面得到廣泛應用。3.3.3 直流他勵電動機的調速方法及其調速性能3. 3. 改變電動機主磁通的調速方法改變電動機主磁通的調速方法3.3 3.3

20、直流電動機的調速直流電動機的調速河南科技學院機電學院 (a) (a) 升速特性 (a) (a) 降速特性降速特性 圖圖3.113.11改變主磁通改變主磁通 的調速性能的調速性能 （1）理想空載轉速發生變化。理想空載轉速與磁通成反比，即當下降時，上升。普通非調磁電動機額定轉速一般可高達1500r/min左右，但弱磁調節的專用電機速度可更高（2）特性變軟穩定性差（3）調速是無級的，調速的平滑性很好。 （4）損耗較小，比較經濟。 （5）屬于小電流調速。因勵磁電流較小，調節控制中的控制電流也就較小，但可通過磁場的變化，間接引起電樞電流變化 （6）控制簡單，容易實現。 （7）屬于恒功率的調速方式。因為電

21、動機發熱所允許的電樞電流不變，所以電動機的轉矩隨磁通的減小而減小，故這種調速方法是恒功率調節。（8）可調磁電動機的設計是在允許最高轉速的情況下降低額定轉速以增加調速范圍。適于高轉速工作，一般調速范圍可達12、13或14。常與調壓調速聯合使用，以擴大調速范圍，因而在生產中可到廣泛應用。3.3.4 3.3.4 調速方式與負載類型的配合調速方式與負載類型的配合電動機實際輸出的轉矩和功率隨轉速如何變化，由負載的性質來決定3.3 3.3 直流電動機的調速直流電動機的調速河南科技學院機電學院1.1. 恒轉矩調速方式配恒轉矩負載恒轉矩調速方式配恒轉矩負載: : （1）恒轉矩調速方式：調速過程中保持電動機電磁

22、轉矩不變的調速方式 （2）負載轉矩和電動機的容許輸出轉矩均為常數，負載功率和電動機的容許輸出功率均與轉速成正比（ ）；這是因為由 ，可知當 時，若 ，則轉矩為常數。因此，只要選擇電動機的容許輸出轉矩(也就是額定轉矩)與負載轉矩相等，則負載轉矩特性與電動機的容許輸出轉矩特性就完全重合，此時，電動機既滿足了負載的要求，又得到了充分利用，因此恒轉矩負載配恒轉矩調速方式是一種理想的配合。需要指出的是，此時電動機的額定轉速為系統的最高轉速。 TPaTICTNaII NaTICTTP NaIIP2 2恒功率調速方式配恒功率負載恒功率調速方式配恒功率負載 （1 1）恒功率調速方式，調速過程中保持電動機功率不

23、變的調速方式。 （2）此時負載功率和電動機的容許輸出功率均為常數，負載轉矩和電動機的容許輸出轉矩均與轉速成反比；這是因為由 、 ，當 時，若 減小，則轉矩減小，同時轉速上升，保持 為常數。因此只要選擇電動機的容許輸出功率(額定功率)與負載功率相等，則負載轉矩特性也與電動機的容許輸出轉矩特性完全重合，在任何轉速下，電動機既滿足負載的要求，又得到充分利用，這是一種理想的配合。恒功率調速時，轉速一般是從額定轉速往上調節的，故電動機的額定轉速為系統的最低轉速。 3. 3. 負載變化的調速配合負載變化的調速配合3.3 3.3 直流電動機的調速直流電動機的調速河南科技學院機電學院圖3.12 電動機的調速轉

24、矩與負載一致 3.3.4 3.3.4 調速方式與負載類型的配合調速方式與負載類型的配合如圖3.12,負載在nx以下為恒轉矩負載，如果在nx以下用調節電動機電樞端電壓的方法調速，其允許的連續長期輸出轉矩恒定不變；負載在nx以上為恒功率負載，如果在nx以上，調節電動機主磁通，其允許連續長期工作的負載為恒功率性質。這樣就選配得合適，既能滿足生產要求，又能充分利用電動機容量4. 4. 恒轉矩調速方式配恒功率負載恒轉矩調速方式配恒功率負載如選在最低速時的負載轉矩，與電動機額定轉矩相等在轉速nx以上，電動機轉矩沒充分利用，因負載轉矩減小很多，但電動機轉矩仍能保持恒定不變，因此電動機轉矩沒得到充分發揮。如按

25、最高轉速的負載轉矩選電動機額定轉矩，如圖3.13（b）所示。電動機只在最高轉速時可以工作，在其他任何轉速下都拖不動負載，因電動機容量遠遠不夠，因此這樣選擇將會使電動機燒毀，是絕對不允許的。(a) nx以上轉矩沒有充分利用的情況 (b)nN 以下轉矩超出額定轉矩的情況 圖3.13 恒轉矩調速配恒功率負載 3.3 3.3 直流電動機的調速直流電動機的調速河南科技學院機電學院5. 恒功率調速方式配恒轉矩負載3.3.4 3.3.4 調速方式與負載類型的配合調速方式與負載類型的配合若負載轉矩為恒轉矩負載，而選配了恒功率調速的電動機時，同樣會因為類似的原因使系統不能工作。6.6.風機型（泵類）負載與兩種調

26、速方式的配合風機型（泵類）負載與兩種調速方式的配合 7. 7. 調速方式與負載類型的配合調速方式與負載類型的配合(1)電樞串電阻調速和降壓調速屬于恒轉矩調速方式，適用于配恒轉矩負載。 (2)弱磁調速屬于恒功率調速方式，適用于配恒功率負載。 (3)對于風機型負載，采用電樞串電阻調速和降壓調速要比弱磁調速合適一些；在實際中針對于風機型（泵類）負載多采用交流變頻調速方式。采用恒轉矩調速方式或恒功率調速方式拖動風機型（泵類）負載，無論怎樣都不能達到調速方式與負載匹配。這是因為風機型負載轉矩隨轉速的升高而增大，為了使電動機在最高轉速時(所需要的轉矩最大)仍能滿足負載的需要，對于恒轉矩調速方式，只有在最高

27、轉速這一點上電動機才被充分利用，而在其他轉速下電動機得不到充分利用。風機型負載配恒功率調速方式相比配恒轉矩調速方式所造成的電機容量浪費更大一些。 3.4 3.4 他勵直流電動機的制動他勵直流電動機的制動 所謂的制動實質上就是指電動機從某一穩定運行狀態減速到所謂的制動實質上就是指電動機從某一穩定運行狀態減速到另外一種穩定運行狀態的過渡過程。另外一種穩定運行狀態的過渡過程。 河南科技學院機電學院（2 2）抱閘裝置：）抱閘裝置：是利用專用的機械裝置，把轉軸抱死一種制動方法。這種制動有電磁抱閘與液壓抱閘裝置兩種。這種停車的方法停車時間極短，對設備的沖擊很大，一般使用在設備需要停車且安全要求較高的情況下

28、。1. 1. 機械制動：機械制動：所謂的機械制動就是利用機械摩擦獲得制動轉矩方法的制動。機械制動一般有自然停車和抱閘裝置。（1 1）自然停車：）自然停車：是切斷設備的電源，靠設備轉軸本身的摩擦以及風阻而使設備停下來的一種制動方法。這種停車的方法停車時間很長，經常用在設備停止工作且安全要求不高的情況下。 制動通常可分為機械制動、電氣制動、機械與電氣聯合制動制動通常可分為機械制動、電氣制動、機械與電氣聯合制動 3.4.13.4.1制動的分類制動的分類3.4 3.4 它勵直流電動機的制動它勵直流電動機的制動河南科技學院機電學院3.4.13.4.1制動的分類制動的分類2. 2. 電氣制動電氣制動 所謂

29、的電氣制動就是使電動機的電磁轉矩成為制動轉矩的一種制所謂的電氣制動就是使電動機的電磁轉矩成為制動轉矩的一種制動。特點是電動機的電磁轉矩方向與轉速方向相反，為制動性質動。特點是電動機的電磁轉矩方向與轉速方向相反，為制動性質 根據實現制動的方法和制動時電機內部能量傳遞關系的不同，電根據實現制動的方法和制動時電機內部能量傳遞關系的不同，電氣制動的方法有能耗制動、反接制動和回饋制動三種制動方法。氣制動的方法有能耗制動、反接制動和回饋制動三種制動方法。（1 1）能耗制動）能耗制動 在切斷電源停車時，利用電氣控制方法將電樞組成閉合回路，將電樞儲存的慣性動能，轉換為電能，消耗在電樞回路電阻上的一種電氣制動。

30、這種制動停車的方法，制動時間較長、可調，對設備沖擊不大廣泛應用在機床設備上 （2 2）回饋制動（再生制動）回饋制動（再生制動） 是利用電樞儲存的機械慣性動能，克服電磁轉矩，將機械慣性動能轉換成電能，饋送電源的一種電氣制動。這種制動運行不一定就是完全為了停車，實際上就是一種發電機運行方式。一般在調壓調速、弱磁調速的機床設備上出現，或者是位能型負載下降運行時采用，但都有一個特點就是電機當前運行的速度，大于理想空載轉速（交流電機中大于旋轉磁場轉速或同步速度）。一般經常用在一般以位能性負載為主的負載上，如電力機車下坡的運行中或起重設備的下降運行中。3.4 3.4 它勵直流電動機的制動它勵直流電動機的制

31、動河南科技學院機電學院3.4.13.4.1制動的分類制動的分類 2. 2. 電氣制動電氣制動（3 3）反接制動）反接制動 有兩種形式，一種是電源反接（電樞電壓）制動，另一種是轉速反向的反接制動（倒拉反接制動）。 電源反接制動：電源反接制動：是正在運行的電機，利用電氣控制將其電樞回路的電源反接，電機一方面從電源吸收能量，另一方面將電樞儲存的慣性動能，二者一并轉換為電能，消耗在電樞回路電阻上的一種電氣制動。這種制動方法，制動時間很短、可調，對設備的沖擊較大，一般用在容量較小電機正反轉的機床設備，目的并不是停車，而是反向電動運行。 轉速反向的反接制動（倒拉反接制動）：轉速反向的反接制動（倒拉反接制動

32、）：是利用電氣控制方法，在電機起動時，使電機的起動電磁轉矩小于負載下降的機械轉矩，從而使電機拖動的位能性負載，在下降運行時不超過一定速度的電氣制動。這種制動方法目的并不是停車，而是限制位能型負載下降運行速度的限制。一般經常用在一般以位能型負載為主的負載上，如起重設備、電力機車等。 3. 3. 機械與電氣聯合制動機械與電氣聯合制動 在某些特殊的生產場合，需要同時用電氣制動和機械制動，如起重設備，下降時采用轉速反向的反接制動（倒拉反接制動），停車時采用抱閘裝置制動。 3.4.2 3.4.2 能耗制動能耗制動3.4 3.4 它勵直流電動機的制動它勵直流電動機的制動河南科技學院機電學院NI 1. 1.

33、 實現能耗制動的實現方法實現能耗制動的實現方法 (a)(a)能耗制動電路圖能耗制動電路圖 2. 2. 能耗制動的分析能耗制動的分析（1 1）能耗制動時的機械特性）能耗制動時的機械特性(b)能耗制動機械特性圖3.14 直流它勵電動機的能耗制動aNaaaaaZRUREREUI （47）機械特性方程式為機械特性方程式為 ZTeZaTCCRRn2（2 2）能耗制動的電阻）能耗制動的電阻R RZ ZaNNZRIUR23. 3. 能耗制動的過渡過程能耗制動的過渡過程 （1 1）拖動反抗性恒轉矩負載，能耗過程就是一個制動停車）拖動反抗性恒轉矩負載，能耗過程就是一個制動停車的過程，從的過程，從B B點到點到0

34、 0點為止（圖點為止（圖3.143.14（b b）第二象限的直線）。）第二象限的直線）。根據過渡過程的討論，要想獲得根據過渡過程的討論，要想獲得 與與 應獲應獲得時間常數得時間常數 、初始值、穩態值。、初始值、穩態值。 )(tfn )(tfT MT22375)(TeZaMCCRRGDT3.4 3.4 它勵直流電動機的制動它勵直流電動機的制動河南科技學院機電學院 nssnisnssnMTteMTtBCCennnn)(MTtZLLeTTTT)(3.4.2 3.4.2 能耗制動能耗制動 3. 3. 能耗制動的過渡過程能耗制動的過渡過程（1 1）拖動反抗性恒轉矩負載）拖動反抗性恒轉矩負載根據三要素法可

35、得根據三要素法可得 速度速度 = = 穩態值穩態值 - -（穩態值（穩態值 - -起始值起始值 ） (a) (a) 轉速變化曲線轉速變化曲線 (b)(b)轉矩變化曲線轉矩變化曲線 圖圖3.15 3.15 它勵能耗它勵能耗制動的過渡過程制動的過渡過程過渡時間過渡時間 ssxssisMnxnnnnTtln不過在這里的過渡值 則 0 xnCCBMnnnTtln0（2 2）拖動位能性恒轉矩負載，與拖動反抗性恒）拖動位能性恒轉矩負載，與拖動反抗性恒轉矩負載過渡過程的討論基本一樣。不過需轉矩負載過渡過程的討論基本一樣。不過需要說明的是，在拖動位能性恒轉矩負載時，要說明的是，在拖動位能性恒轉矩負載時，C C

36、點為真正的穩態點，所以方程一樣；過渡點為真正的穩態點，所以方程一樣；過渡過程的時間為。過程的時間為。3.4 3.4 它勵直流電動機的制動它勵直流電動機的制動河南科技學院機電學院3.4.2 3.4.2 能耗制動能耗制動4. 二級能耗制動 能耗制動方法的特點是比較經濟，簡單；在零速時沒有轉矩，可以準確停車。制動過程中與電源隔離，當電源斷電時也可以通過保護線路換接到制動狀態進行安全停車，所以能耗制動方法的缺點是其制動轉矩隨轉速降低而減小，因而拖長了制動時間。 為了克服這個缺點，在有些生產機械中采用二級能耗制動的線路，如圖3.16所示。開始制動時，將和全部串入電路中，系統由點進行制動降速，隨之制動轉矩

37、減小，一直到點時，制動轉矩為。這時制動效果已經很小，為此令接觸器觸點閉合，把制動電阻切除掉，這時制動電流加大，其對應制動轉矩加大到點，系統再以較大的制動轉矩進行制動，直到停車。(a) (a) 原理圖原理圖 (b) 機械特性圖圖3.16 二級能耗制動原理圖及機械特性圖3.4 3.4 它勵直流電動機的制動它勵直流電動機的制動河南科技學院機電學院3.4.3 3.4.3 反接制動反接制動1. 1. 轉速反向的反接制動轉速反向的反接制動圖3.17 轉速反向的反接制動 轉速反向的反接制動也稱倒拉反轉速反向的反接制動也稱倒拉反接制動，主要是電動機拖動位能接制動，主要是電動機拖動位能性負載下降限速穩定運行的一

38、種性負載下降限速穩定運行的一種制動方法。制動方法。(a)(a)正向電動狀態正向電動狀態 (b) 轉速反向的反接制動狀態 (c) 機械特性 （1 1）實現方法）實現方法（2 2）轉速反向反接制動的機械特性）轉速反向反接制動的機械特性機械特性方程機械特性方程TCCRRCUnTeZae2（3 3）轉速反向反接制動的分析）轉速反向反接制動的分析電源向電樞輸入電功率；位能負載轉換成的電磁功率為負值（因轉電源向電樞輸入電功率；位能負載轉換成的電磁功率為負值（因轉速反向為負值）；全為電樞回路消耗速反向為負值）；全為電樞回路消耗aaZaaaEIRRIUI)(2（4 4）適用場合）適用場合 這種制動方法所用設備

39、簡單，操作方便，電樞回路串聯電阻較這種制動方法所用設備簡單，操作方便，電樞回路串聯電阻較大，機械特性較軟，轉速穩定性差，能量損耗大，適用于低速勻速下放重大，機械特性較軟，轉速穩定性差，能量損耗大，適用于低速勻速下放重物，不能長時間運行。物，不能長時間運行。3.4 3.4 它勵直流電動機的制動它勵直流電動機的制動河南科技學院機電學院3.4.3 3.4.3 反接制動反接制動2電樞反接的反接制動圖3.18 直流它勵電動機的電樞反接制動 電樞反接的反接制動也稱為電源電樞反接的反接制動也稱為電源反向的反接制動。反向的反接制動。(a) 電樞反接制動電路圖(b) 電樞反接制動時的機械特性（1 1）實現方法：

40、）實現方法：制動電流制動電流aNaaaZRUREUI2NI（814）TCCRRnTCCRRCUnTeZaTeZae202NZaNZaaaZIRRURREUI22aNNaNaZRIURIEUR2aaZaaaEIRRIUI)(2（2 2）機械特性）機械特性機械特性方程機械特性方程(3) (3) 制動電阻制動電阻欲欲則則能量轉換能量轉換因電流反向因電流反向電源向電樞輸入的電功率，軸上的機械功率轉換成的電磁功率，全為電樞回路消耗全為電樞回路消耗（4 4）適用場合：所用設備簡單，操作方便，制動轉矩平均值較大，制動強勁，）適用場合：所用設備簡單，操作方便，制動轉矩平均值較大，制動強勁，但能量損耗大，適用于

41、但能量損耗大，適用于 要求快速停車的拖動系統，對于要求快速并立即反要求快速停車的拖動系統，對于要求快速并立即反轉的系統更為理想。因而這種制動方法經常用于反轉拖動系統，以及作為轉的系統更為理想。因而這種制動方法經常用于反轉拖動系統，以及作為位能負載下放重物，以獲得穩定的下放速度。位能負載下放重物，以獲得穩定的下放速度。河南科技學院機電學院河南科技學院機電學院3.4.4 3.4.4 回饋制動回饋制動3.4 3.4 它勵直流電動機的制動它勵直流電動機的制動 1 1特性分析特性分析 1 1特性分析特性分析 1) 平地或上坡行駛時工作在平地或上坡行駛時工作在 A點。點。 2)下坡行駛時下坡行駛時 TL

42、反向反向T L nn0 EaU Ia0 T0 B點（點（T L = T ）。）。即即 n n0 則則 EUa 電動機處于發電狀態，電動機處于發電狀態，動能轉換為電能回饋電網。動能轉換為電能回饋電網。 特點：電動機當前運行的速度大于其理想空載轉速特點：電動機當前運行的速度大于其理想空載轉速 OTn1n0(1) 正向回饋制動正向回饋制動 電車下坡電車下坡 TL2T L3n n AB電動狀態電動狀態下下坡坡n E Ia(T) n=n0, E=Ua, T=0制動狀態制動狀態n E (Ua) Ia(T)0|T| 3.4 3.4 它勵直流電動機的制動它勵直流電動機的制動 3.4.4 3.4.4 回饋制動回饋制動 1 1特性分析特性分析 (1) (1) 正向回饋制動正向回饋制動 nTEUIaUfTLMUfUTLIaTnEMnUfUTL