1、第3章直流電機及拖動第3章 直 流 電 機 直流電機是電機的主要類型之一。一臺直流電機即可作為發電機使用，也可作為電動機使用，用作直流發電機可以得到直流電源，而作為直流電動機，由于其具有良好的調速性能，在許多調速性能要求較高的場合，仍得到廣泛使用。 認識直流電機.作電源用- 直流發電機.作動力用- 直流電動機.信號的傳遞 =作為測量元件- 直流測速發電機 =作為執行元件- 直流伺服電動機 作電源用-直流發電機將機械能轉化為直流電能 作動力用-直流電動機將直流電能轉化為機械能 信號傳遞-直流測速發電機將機械信號轉換為電信號 信號傳遞-直流伺服電動機將控制信號轉換為機械信號。 3.1直流電機的工作

2、原理及結構一、直流電機工作原理1.直流電機模型3.1直流電機的工作原理及結構直流發電機的工作原理直流發電機的簡化模型直流發電機的簡化模型1）工作原理2）分析感應電壓與電流的方向，始終保持一致電樞電流產生的磁場是一個恒定不變的磁場電磁力f與轉向相反，是制動性質的，需要不停輸入機械功率，維持運轉與電流輸出。LvBex3.1直流電機的工作原理及結構直流電動機的工作原理直流電動機的簡化模型直流電動機的簡化模型Bilf 1）工作原理皮薩定律2）分析感應電勢與電流的方向，始終保持相反電樞電流產生的磁場是一個恒定不變的磁場電磁力f與轉向相同，是驅動性質的3.1直流電機的工作原理及結構3.電機的可逆原理 同一

3、臺電機由于外界條件的不同，既可以作發電機也可以作為電動機運行，成為電機可逆原理，是電機中的普遍原理，不僅適于直流電機也適于交流電機。3.1直流電機的工作原理及結構二、直流電動機的結構1）靜止部分定子主磁極換向極機座電刷裝置2）轉動部分轉子電樞鐵心電樞繞組換向器3）氣隙1）靜止部分定子主磁極換向極機座電刷裝置2）轉動部分轉子電樞鐵心電樞繞組換向器3）氣隙主磁極：大中型電機中，主磁極是一種電磁鐵，鐵心用11.5mm厚的鋼板沖片疊壓緊固而成。為了使主磁通在氣隙中分布的更為合理一些，鐵心下部（稱為極靴）要比套繞組的部分（稱為級身）寬，同時也使繞組牢固的套在鐵心上 電樞鐵心是電機磁路的一部分，其外圓周開

4、槽，用來嵌放電樞繞組。電樞鐵心一般用0.5mm厚、兩邊涂有絕緣漆的硅鋼片沖片疊壓而成，如圖所示。電樞鐵心固定在轉軸或轉子支架上。鐵心較長時，為加強冷卻，可把電樞鐵心沿軸向分成數段，段與段之間留有通風孔。3.1.2直流電機的額定值 是制造廠對各種電氣設備（本章指直流電機）在指定工作條件下運行時所規定的一些量值。在額定狀態下運行時，可以保證各電氣設備長期可靠地工作。并具有優良的性能。額定值也是制造廠和用戶進行產品設計或試驗的依據。額定值通常標在各電氣的銘牌上，故又叫。 3.1.2直流電機的銘牌數據額定功率 PN 指電機在銘牌規定的額定狀態下運行時，電機的輸出功率，以 “W” 為量綱單位。若大于 1

5、kW 或 1MW 時,則用 kW 或 MW 表示。 對于直流發電機，PN是指輸出的電功率，它等于額定電壓和額定電流的乘積。PNUNIN 對于直流電動機，PN是指輸出的機械功率，所以公式中還應有效率N存在。PNUNINN 3.1.2直流電機的額定值 額定電壓 UN 指額定狀態下電機出線端的電壓，以 “V” 為量綱單位。 額定電流 IN 指電機在額定電壓、額定功率時的電樞（電機出線端）電流值，以 A 為量綱單位。 額定轉速 nN 指額定狀態下運行時轉子的轉速，以r/min為量綱單位。 額定勵磁電流 If 指電機在額定狀態時的勵磁電流值。 習題 例 一臺直流電動機的部分額定數據給出如下：PN =89

6、kW，UN =220V，N =89%， 求額定輸入功率 PIN和額定電流 IN。3.2直流電機電樞繞組 直流電機的電磁感應的關鍵部件之一為導電的繞組，因為重要，故稱為電樞繞組。電樞繞組是直流電機的電路部分，亦是實現機電能量轉換的樞紐。電樞繞組的構成，應能產生足夠的感應電動勢，并允許通過一定電樞電流，從而產生所需的電磁轉矩和電磁功率。此外，還要節省有色金屬和絕緣材料，結構簡單，運行可靠。 電樞繞組是由結構、形狀相同的線圈組成，線圈有單匝、多匝之分電樞繞組是由結構、形狀相同的線圈組成，線圈有單匝、多匝之分，3.2直流電機電樞繞組繞組問題的引入:3.2直流電機電樞繞組繞組問題的引入:A1B1A2B2

7、3.2直流電機電樞繞組A1B1A2B2繪第一條線繪第一條線繪第二條線繪第二條線3.2直流電機電樞繞組A1B1A2B2附:繞組畫法將線圈的一個有效邊放在槽的上層，稱做上層邊（畫成實線）；另一個有效邊放在有一定距離的另一槽的下層，稱做下層邊（畫成虛線）3.2.1基本概念（1 1）元件元件：線圈是組成繞組的元件線圈是組成繞組的元件（2 2）有效邊有效邊: :有效邊是指線圈有效邊是指線圈的直線部分。的直線部分。 端部端部：端部是指線圈非接觸電：端部是指線圈非接觸電樞鐵心的那個部分。樞鐵心的那個部分。上、下層上、下層：從工藝上考慮，一：從工藝上考慮，一個線圈在嵌線時必須使一個有個線圈在嵌線時必須使一個有

8、效邊在下層邊，另一個有效邊效邊在下層邊，另一個有效邊必須在上層邊。必須在上層邊。3.2.1基本概念（3）電機的極距極距用希臘字母表示是電機的常用量之一。它有兩個表達式： 一是電機中每個磁極所占的電樞感槽數； Z -(槽） 2P 3.2.1基本概念4）繞組連接方式分類3.2.1基本概念5）節距3.2.1基本概念6）換向器節距 YK 元件上層元件邊與下層元件邊所聯接的兩個換向片之間的距離 3.2.2單迭繞組 單疊繞組：繞制時，任何兩個串聯的元件都是后一個緊疊在前一個的上面。每繞一個元件便在電樞表面移過一個虛槽。 3.2.3單波繞組v例題2.3（p49） 已知電機極數2p=4, 且Z=Zi=S=K=

9、16。繞制一個單疊右行整距繞組。v1節距計算 單疊右行，合成節距 第一節距 第二節距 Z/2p16/44（槽） 因為要求為整距線圈即 第一節距 y14（槽） 又因為單疊右行，則合成節距y+ 1； 則第二節距y2y1y3（槽）；2 繞組連接表：確定16個元件（32個元件邊）的串聯次序v 編號原則：槽號代表元件號也代表上元件邊號v 連接方法：某號元件m，上元件邊號m，嵌放在m槽內，上元件邊接在m號換向片上；該元件的下元件邊嵌放在編號m+y1槽的下面，下元件邊接在m+yk號換向片上。而m+y1槽接另一個元件的上層邊，編號為m+y1+y2。以下類推。v 連接規律：實線表示一個元件的上、下元件邊；虛線表

10、示不同元件的兩個元件邊接在同一個換向片上。 3.2.4實際應用 例1 若單疊電樞繞組的個別線圈斷線或與換向片焊接不良，即出現斷路故障，一般采用測量換向片片間電壓降的方法來檢查。圖1所示，在相鄰換向片上接入低壓直流電源，用直流毫伏表測量相鄰兩換向片間的電壓降。若測得各換向片片間的電壓降相同或電壓平均值的偏差在5范圍內，說明電路正常，若在相連接的換向片上，測得壓降比平均值顯著增大，則該處電樞繞組斷線或焊接不良，試解釋其中道理。解答：3.3直流電機的磁場一、直流電機的勵磁方式 直流電機產生磁場的勵磁繞組的接線方式稱為勵磁方式。實質上就是勵磁繞組和電樞繞組如何聯接，就決定了它是什么樣的勵磁方式。 他勵

11、方式自勵方式并勵式串勵式復勵式 3.3直流電機的磁場 (a) (a)他勵他勵 (b)(b)并勵并勵 (c)(c)串勵串勵 (d)(d)復勵復勵IsIs3.3直流電機的磁場二、直流電機空載時的磁場m1.基本概念1）主磁通 2）漏磁通2。磁化曲線（簡單了解）電樞反應幾何中性線N NS SB0S SN N電樞磁場分布三、直流電機負載時磁場及電樞反應3.4 直流電機的物理及數學模型3.4.1電動勢平衡方程式一、電樞電動勢概念：電樞電動勢是繞組在磁場中轉動產生的直流電機正、 負電刷之間的感應電動勢。公式：符號說明： a:并聯支路對數 p:極對數 N:導體總數 :每極磁通 n:電樞轉速 r/min Ce:

12、電動勢常數 nCnapNEea603.4.1電動勢平衡方程式二、電動勢平衡方程式IUIaRrEaIf)(RRIEUaaa1.平衡方程式eaaCRRIUn)(2.轉速公式3.勵磁回路方程（略）3.4.2轉矩平衡方程式一、直流電機電磁轉矩1.定義：電樞繞組所有載流導體與主磁場相互作用力矩之和。符號T2.公式3.CM與Ce的關系aMaemICIapNTT2eMC55.9C3.4.2轉矩平衡方程式二、轉矩平衡方程式ZTTTT021.平衡方程式（穩定恒速運行）T(Tem):電磁轉矩 T2:機械負責轉矩 T0：空載轉矩 TZ：總負載轉矩mZaCTI2.電樞電流公式3.4.3功率平衡方程式一、直流電動機電磁

13、功率1.定義：進入電樞的電功率，轉換成為軸上的機械功率。符號：PM2.公式為轉子的角速度，單位rad/sTIEpaaM3.4.3功率平衡方程式二、功率平衡方程式： P1 =PM+pCUa+pCUf 機械特性指的是電機的電磁轉矩和轉速間的關系，機械特性指的是電機的電磁轉矩和轉速間的關系，下邊以他勵和串勵電機為例說明。下邊以他勵和串勵電機為例說明。他勵電動機和并勵電動機的特性一樣。他勵電動機和并勵電動機的特性一樣。3.5 機械特性機械特性一、一、 他勵電動機的機械特性他勵電動機的機械特性即：即：TKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，aTEaaIKTnKERIEUTKKRKUnETaE2M他

14、勵他勵UfIfIaUn0： 理想空載轉速理想空載轉速, ,即即T=0時的轉速。（實際工作時的轉速。（實際工作時時, ,由于有空載損耗，電機的由于有空載損耗，電機的T不會為不會為0 0。）。）當當 T 時時n ，但由于他勵電動機的電樞電阻，但由于他勵電動機的電樞電阻Ra很小，很小，所以在負載變化時，所以在負載變化時， 轉速轉速 n 的變化不大的變化不大，屬硬機械，屬硬機械特性。特性。根據根據 n-T 公式公式畫出特性曲線畫出特性曲線n0nNTNTn nTKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，串勵的特點：勵磁線圈的電流和電樞線圈的電流相同。串勵的特點：勵磁線圈的電流和電樞線圈的電流相同。二、

15、二、 串勵電動機的機械特性串勵電動機的機械特性設磁通和電流成正比，即設磁通和電流成正比，即 =K Ia ,則則據此公式做出據此公式做出 T-n 曲線曲線aaaTaTaEERIEUIKKIKTnIKKnKE2nTEaETKKRTKKUKnM串勵串勵UIa(1) (1) T=0時，在理想情況下，時，在理想情況下，n。但。但實際上負實際上負 載轉矩不會為載轉矩不會為 0 0，不會工作在，不會工作在 T=0 的狀態，的狀態， 但空載時但空載時 T 很小，很小，n 很高。串勵不允許空載很高。串勵不允許空載 運行，以防轉速過高。運行，以防轉速過高。串勵特性：串勵特性：(2) (2) 隨轉矩的增大，隨轉矩的

16、增大，n 下降得很快，這種特性屬下降得很快，這種特性屬 軟機械特性。軟機械特性。nT(2) (2) 恒功率負載（恒功率負載（P 一定時，一定時，T 和和 n 成反比），成反比）， 要選軟特性電機拖動。如：電氣機車等。要選軟特性電機拖動。如：電氣機車等。直流電動機特性類型的選擇直流電動機特性類型的選擇: :(1) (1) 恒轉矩的生產機械恒轉矩的生產機械( (TL一定，和轉速無關）一定，和轉速無關）要要 選硬特性的電動機，如：選硬特性的電動機，如： 金屬加工、起重機金屬加工、起重機 械等。械等。3.6 直流電動機的調速直流電動機的調速 與異步電動機相比，直流電動機結構復雜，價與異步電動機相比，直

17、流電動機結構復雜，價格高，維護不方便，但它的最大優點是調速性能好。格高，維護不方便，但它的最大優點是調速性能好。下面以他勵電動機為例說明直流電動機的調速方法。下面以他勵電動機為例說明直流電動機的調速方法。（1 1）調速均勻平滑，可以無級調速。）調速均勻平滑，可以無級調速。（2 2）調速范圍大，調速比可達）調速范圍大，調速比可達200 200 （他勵式）以上（他勵式）以上 （調速比等于最大轉速和最小轉速之比）。（調速比等于最大轉速和最小轉速之比）。直流電動機調速的主要優點是：直流電動機調速的主要優點是：他勵直流電動機的調速v調速指標調速指標：1、調速范圍、調速范圍D：minmaxnnD 2、靜差

18、率（相對穩定性）、靜差率（相對穩定性）%：指負載變化時，轉速變化的程度，轉速變化小，穩定性好。%100%100%000nnnnnNN%越小，相對穩定性越好；%與機械特性硬度和n0有關。他勵直流電動機的調速vD與%相互制約：)1 (maxmaxmin0maxminmaxNNNNnnnnnnnnnnD 越小，越小，D D越小，相對穩定性越好；越小，相對穩定性越好；在保證一定的在保證一定的指標的前提下，要擴大指標的前提下，要擴大D D，須減少須減少nn，即提高機械特性的硬度。，即提高機械特性的硬度。他勵直流電動機的調速v3、調速的平滑性、調速的平滑性：v 在一定的調速范圍內，調速的級數越多，調在一定

19、的調速范圍內，調速的級數越多，調速越平滑。相鄰兩級轉速之比，為平滑系數速越平滑。相鄰兩級轉速之比，為平滑系數 ：1iinn 越接近1，平滑性越好，當 時，稱為無級調速，即轉速可以連續調節。調速不連續時，級數有限，稱為有級調速。14、調速的經濟性、調速的經濟性：主要指調速的投資、運行主要指調速的投資、運行效率及維修費用等。效率及維修費用等。由該式可知，由該式可知，n 和和 有關，在有關，在 U 一定的情一定的情況下，改變況下，改變 可改變可改變 n 。在勵磁回路中串。在勵磁回路中串上電阻上電阻Rf，改變，改變Rf大小調節勵磁電流，從而大小調節勵磁電流，從而改變改變 的大小。的大小。一、改變磁通（

20、調磁）一、改變磁通（調磁）1.原理原理TKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，M他勵他勵UfIfIaU其中：其中： =K If Rf If n ，但在額定情況下，但在額定情況下， 已接已接 近飽和，近飽和，If 再加大，對再加大，對 影響不大，所以這種增加影響不大，所以這種增加 磁通的辦法一般不用。磁通的辦法一般不用。 Rf If n ，減弱磁通是常用的調速方減弱磁通是常用的調速方 法。法。If的調節有兩種情況：的調節有兩種情況：概念：概念：改變磁通調速的方法改變磁通調速的方法 減小磁通，減小磁通，n只能上調。只能上調。TKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，2.2.特性的變化特性

21、的變化TKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，01n1A1nBNTemnTL0nANn202n2nCtt=0naNInNn1n1aIaiai所以：磁通減小以后特性上移，而且斜率增加。所以：磁通減小以后特性上移，而且斜率增加。，因為：因為：n1021n 調速過程調速過程: : U一定一定, ,則則Rf E E Ia T n Ia E 暫時暫時T TLTKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，最后達到新的平衡最后達到新的平衡T =TL（1 1）調速平滑，可做到無級調速，但只能向上調，）調速平滑，可做到無級調速，但只能向上調， 受機械本身強度所限，受機械本身強度所限，n不能太高。不能太高。

22、（2 2）調的是勵磁電流（該電流比電樞電流小得多），）調的是勵磁電流（該電流比電樞電流小得多）， 調節控制方便。調節控制方便。3.減小減小 調速的特點：調速的特點：二、改變電樞電壓調速二、改變電樞電壓調速由轉速特性方程知：由轉速特性方程知：調電樞電壓調電樞電壓U，n0變化，斜率不變，變化，斜率不變，所以調速特性是一所以調速特性是一組平行曲線。組平行曲線。1.特性曲線特性曲線nn0n0n0電電壓壓降降低低TTKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，2.2.改變電樞電壓調速的特點改變電樞電壓調速的特點（1 1）工作時電樞電壓一定，電壓調節時，不允許超）工作時電樞電壓一定，電壓調節時，不允許超

23、過過UN，而，而 n U，所以調速只能向下調所以調速只能向下調。（2 2）可得到平滑、無級調速。）可得到平滑、無級調速。（3 3）調速幅度較大。）調速幅度較大。MUfIfIaU變壓變壓整流整流220V整流整流調壓調壓220VUf=110V固定固定U=0110V可調可調改變電樞電壓調速方案舉例：改變電樞電壓調速方案舉例：這種調速方法耗能較大，只用于小型直流機。這種調速方法耗能較大，只用于小型直流機。串勵電機也可用類似的方法調速。串勵電機也可用類似的方法調速。三、改變轉子電阻調速三、改變轉子電阻調速在電樞中串入電阻，在電樞中串入電阻，使使 n 、 n0不變，即不變，即電機的特性曲線變陡電機的特性曲

24、線變陡（斜率變大），在相（斜率變大），在相同力矩下，同力矩下，n nn0RaRa + RTTKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，例：例：已知他勵電動機的已知他勵電動機的 PN=2.2KW, UN=220V ,IaN=12.4A Ra=0.5 , nN=1500r/min。 求：求：（1）TL=0.5TN 時時, n=? （2） =0.8 N 時時, n=? 解：（解：（1） TL=0.5TN 時時aaERIUnKE143. 015004 .125 . 0220NaaEnRIUnEKNm1415002.295509550NNNnPTaTNIKT13.14 .1214aNTITKTKKRK

25、UnETaE2min)/ r (8 .151666.2146.153821413. 1143. 05 . 0143. 022022TKKRKUnTEaE（2） =0.8 N 時時min)/ r (188984.331923148 . 013. 1143. 05 . 0143. 08 . 02202n例某臺他勵直流電動機,額定功率PN=22kw,額定電壓Un=220v,額定電流IN=115A,額定轉速n=1500r/min,電樞回路電阻Ra=0.1,忽略空轉轉矩T0,電動機帶額定負載時,要求把轉速降到1000r/min.計算:1采用電樞串電阻調速需傳入的電阻值?2采用降電源電壓調速需要把電源電壓

26、降到多少?3上述兩種調速情況下,電動機輸入功率與輸出功率各是多少?(不計勵磁回路的功率)他勵直流電動機的調速v調速方式與負載類型的配合容許輸出：指電動機在某一轉速下長期可靠工作時所能輸出的最大轉矩和功率。充分利用：指在一定的轉速下電動機的實際輸出轉矩和功率達到它的容許值，即電樞 電流達到額定值。 當電動機調速時，在不同的轉速下，電樞電流能否總保持為額定值，即電動機能否在不同轉速下都得到充分利用，這個問題與調速方式和負載類型的配合有關。他勵直流電動機的調速方式與負載的匹配 以電機在不同轉速都能得到充分利用為條件，他以電機在不同轉速都能得到充分利用為條件，他勵直流電動機的調速可分為勵直流電動機的調

27、速可分為恒轉矩調速恒轉矩調速和和恒功率調速恒功率調速。nCTnPCICTTNNTem19550 電動機的容許輸出功率與轉速成正比，而容許輸出轉矩為恒值-恒轉矩調速。 電樞串電阻調速和降壓調速時，磁通 保持不變，若在不同轉速下保持電流 不變，即電機得到充分利用，容許輸出轉矩和功率分別為： NNaII 955095509550222CnnCTnPnCnCRIUCICTTeaNNTNTem 電動機的容許輸出轉矩與轉速成反比，而容許輸出功率為恒值-恒功率調速。 弱磁調速時，磁通 是變化的，在不同轉速下若保持電流 不變，即電機得到充分利用，容許輸出轉矩和功率分別為： NaII 他勵直流電動機的調速方式與

28、負載的匹配v上述容許輸出轉矩和功率與轉速的關系上述容許輸出轉矩和功率與轉速的關系為：為：maxnNnminnnTPTP恒功率調速恒功率調速TP恒轉矩調速恒轉矩調速 以以 為界，為界，分兩個區域分兩個區域： 為恒轉為恒轉矩調速區矩調速區； 為恒功率調速區NnNnn Nnn 他勵直流電動機的調速方式與負載的匹配v1、恒轉矩負載配恒轉矩調速、恒轉矩負載配恒轉矩調速 和和 均為常數均為常數, , 和和 均與轉速均與轉速 成正成正比，只要選擇電動機比，只要選擇電動機的的 與與 相等，在任相等，在任何轉速下均有：何轉速下均有：LTLTTTLPPnTLTTnNaLLIITTPP電機既滿足了負載要求，電機既滿

29、足了負載要求，又得到了充分利用。又得到了充分利用。這是一種理想的配合，轉速這是一種理想的配合，轉速是從額定轉速向下調，所以是從額定轉速向下調，所以額定轉速為系統的最高轉速額定轉速為系統的最高轉速。他勵直流電動機的調速方式與負載的匹配v2、恒功率負載配恒功率調速、恒功率負載配恒功率調速 和和 均為常數，均為常數， 和和 均與均與 成反比，只成反比，只要選擇要選擇 與與 相等，相等，在任何轉速下均有：在任何轉速下均有：LTLPTPLPPnNaLLIITTPP電機既滿足了負載要求，電機既滿足了負載要求，又得到了充分利用。又得到了充分利用。TnLTT這是一種理想的配合，轉速這是一種理想的配合，轉速是從

30、額定轉速向上調，所以是從額定轉速向上調，所以額定轉速為系統的最低轉速額定轉速為系統的最低轉速。他勵直流電動機的調速方式與負載的匹配v3、恒轉矩負載配恒功率調速、恒轉矩負載配恒功率調速負載轉矩負載轉矩CTLnT1電動機容許輸出轉矩電動機容許輸出轉矩只有在最高轉速時才有只有在最高轉速時才有：NaLLIITTPP電機得到了充分利用。電機得到了充分利用。NaLLIITTPP在低于最高轉速時：在低于最高轉速時：電機未被充分利用。電機未被充分利用。TnLTmaxnminnTminnnN他勵直流電動機的調速方式與負載的匹配v可以證明可以證明： 在最低轉速時，電動機的實際輸出功率（負載功率）在最低轉速時，電動

31、機的實際輸出功率（負載功率）只是電動機額定功率的只是電動機額定功率的 （D為調速范圍）為調速范圍）。D1NLLLLLNPDPDPnTnnnTPP195509550minminminminmaxmaxmax顯然，這種配合將造成電動機容量的浪費。顯然，這種配合將造成電動機容量的浪費。他勵直流電動機的調速方式與負載的匹配v4、恒功率負載配恒轉矩調速、恒功率負載配恒轉矩調速負載轉矩負載轉矩CT nTL1電動機容許輸出轉矩電動機容許輸出轉矩只有在最低轉速時才有：只有在最低轉速時才有：NaLLIITTPP電機得到了充分利用。電機得到了充分利用。NaLLIITTPP在高于最低轉速時：在高于最低轉速時：電機未

32、被充分利用。電機未被充分利用。TTnmaxnminnLTmaxmaxLNNTTnn他勵直流電動機的調速方式與負載的匹配v可以證明可以證明： 這種配合，電動機的實際輸出功率（恒定的負載功這種配合，電動機的實際輸出功率（恒定的負載功率）只是電動機額定功率的率）只是電動機額定功率的 （D為調速范圍）為調速范圍）。D1NLLLLNNNPDPDPnTnnnTnTP1955095509550minmaxminmaxmaxmax顯然，這種配合將造成電動機容量的浪費。顯然，這種配合將造成電動機容量的浪費。他勵直流電動機的調速方式與負載的匹配v5、風機型負載與兩種調速方式的配合、風機型負載與兩種調速方式的配合由

33、于負載轉矩隨轉速的升高而增大，為了使電動機在最由于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（所需的轉矩最大）能滿足負載的需要，應使高轉速時（所需的轉矩最大）能滿足負載的需要，應使)()(maxmaxnnLnnTTnmaxnLTTTT只有在最高轉速時，電只有在最高轉速時，電動機才被充分利用。恒動機才被充分利用。恒轉矩調速方式所造成的轉矩調速方式所造成的電動機容量浪費比恒功電動機容量浪費比恒功率調速方式小一些。率調速方式小一些。他勵直流電動機的調速方式與負載的匹配v根據以上五種情況分析可得：1）電樞串電阻調速和降壓調速方式屬于恒轉矩調速，適用于恒轉矩負載 。2）弱磁調速屬于恒功率調速方

34、式，適用于恒功率負載 。3）對于泵與風機類負載，三種調速方式都不十分合適，但采用電樞串電阻和降壓調速比弱磁調速合適一些。 他勵直流電動機的調速方式與負載的匹配3.7 直流電動機的使用直流電動機的使用限制限制Iast的措施：的措施：（1）啟動時在電樞回路串電阻。）啟動時在電樞回路串電阻。（2）啟動時降低電樞電壓。）啟動時降低電樞電壓。一、使用一、使用1.啟動啟動啟動時啟動時,n= 0 Ea=0，若加入額定電壓，則，若加入額定電壓，則aNaNastIRUIIast太大會使換向器產生嚴重的火花，燒壞換太大會使換向器產生嚴重的火花，燒壞換向器。一般向器。一般Iast限制在限制在 (2-2.5)IaN

35、內。內。(1)若電動機原本靜止，由于勵磁轉矩若電動機原本靜止，由于勵磁轉矩 T = KT Ia， 而而 0 ，電機將不能啟動，因此，反電動勢電機將不能啟動，因此，反電動勢 為零，電樞電流會很大，電樞繞組有被燒毀為零，電樞電流會很大，電樞繞組有被燒毀 的危險。的危險。直流機在啟動和工作時，勵磁電路一定要接通，直流機在啟動和工作時，勵磁電路一定要接通，不能讓它斷開，而且啟動時要滿勵磁。否則，磁不能讓它斷開，而且啟動時要滿勵磁。否則，磁路中只有很少的剩磁，可能產生以下事故：路中只有很少的剩磁，可能產生以下事故：注意：注意：（2）如果電動機在有載運行時磁路突然斷開，）如果電動機在有載運行時磁路突然斷開

36、， 則則 E ，Ia ，T 和和 ，可能不滿可能不滿 足足TL的要求，電動機必將減速或停轉，使的要求，電動機必將減速或停轉，使 Ia更大，也很危險。更大，也很危險。（3）如果電機空載運行，可能造成飛車。）如果電機空載運行，可能造成飛車。 E Ia T T0 n 飛車飛車措施：措施：他勵直流電動機一定要有他勵直流電動機一定要有失磁保護失磁保護。一。一般在勵磁繞組加失壓繼電器或欠流繼電般在勵磁繞組加失壓繼電器或欠流繼電器。當失壓或欠流時，自動切斷電樞電器。當失壓或欠流時，自動切斷電樞電源源U U。M他勵他勵UfIfIaU2.2.反轉反轉電動機的轉動方向由電磁力矩的方向確定。電動機的轉動方向由電磁力

37、矩的方向確定。（1 1）改變勵磁電流的方向。）改變勵磁電流的方向。（2 2）或改變電樞電流的方向。）或改變電樞電流的方向。改變直流電機轉向的方法：改變直流電機轉向的方法：（1 1）反接制動）反接制動3.3.制動制動制動的所采用的方法：制動的所采用的方法： 反接制動、能耗制動、發電回饋制動反接制動、能耗制動、發電回饋制動MUUfIf+R運行運行制動制動電阻電阻 R 的作用的作用是限制電源反是限制電源反接制動時電樞接制動時電樞的電流過大。的電流過大。（2 2）能耗制動）能耗制動 電樞斷電后立即接入一個電阻。電樞斷電后立即接入一個電阻。MUUfIf+R運行運行制動制動K停車時，電樞從停車時，電樞從電

38、源斷開電源斷開,接到電接到電阻上，這時：由阻上，這時：由于慣性電樞仍保于慣性電樞仍保持原方向運動，持原方向運動，感應電動勢方向感應電動勢方向也不變，電動機也不變，電動機變成發電機，電樞電流的方向與感應電動勢相變成發電機，電樞電流的方向與感應電動勢相同，從而電磁轉矩與轉向相反，起制動作用。同，從而電磁轉矩與轉向相反，起制動作用。特殊情況下，例如汽車下坡時、吊車重物下降時，特殊情況下，例如汽車下坡時、吊車重物下降時， 在重力的作用下在重力的作用下 n n0（ n0理想空載轉速），這理想空載轉速），這時電動機變成發電機，電磁轉矩成為阻轉矩，從時電動機變成發電機，電磁轉矩成為阻轉矩，從而限制電機轉速過

39、分升高。而限制電機轉速過分升高。(3) (3) 發電回饋制動發電回饋制動直流電機有四個出線端，電樞繞組、勵磁繞組直流電機有四個出線端，電樞繞組、勵磁繞組各兩個，可通過標出的字符和繞組電阻的大小各兩個，可通過標出的字符和繞組電阻的大小區別。區別。4.4.連接連接（1）繞組的阻值范圍）繞組的阻值范圍 電樞繞組電樞繞組的阻值在的阻值在零點幾歐姆到零點幾歐姆到12歐姆歐姆。 他勵他勵/并勵電機的勵磁繞組并勵電機的勵磁繞組的阻值有的阻值有幾百歐姆幾百歐姆。 串勵電機的勵磁繞組串勵電機的勵磁繞組的阻值的阻值與電樞繞組的相當與電樞繞組的相當。（2）繞組的符號）繞組的符號S1T1B1C1H1BC1Q1S2T2B2C2H2BC2Q2電樞繞組電樞繞組他勵繞組他勵繞組并勵繞組并勵繞組串勵繞組串勵繞組換向極繞組換向極繞組補償繞組補償繞組啟動繞組啟動繞組始端始端繞組名稱繞組名稱末端末端3.83.8 幾種常見的直流傳動控制系統（簡介）幾種常見的直流傳動控制系統（簡介） 晶閘管晶閘管- -電動機電動機直流傳動控制系統直流傳動控制系統 晶體管晶體管- -電動機電動機直流脈寬調速系統直流脈寬調速系統 微型計算機微型計算機控制的直流傳動系統控制的直流傳動系統11.3.1 11.3.1 晶閘管晶閘管- -電動機直流傳動控制系統電動機直流傳動控制系統 單閉環