《電機原理及拖動》

第4版直流電動機的電力拖動第—節他勵直流電機的機械特性第二節他勵直流電動機的起動及反轉第三節直流電動機的調速第四節他勵直流電動機的制動第五節電力拖動系統的過渡過程2024/12/273

以直流電動機作為原動力拖動生產機械作功，本章主要研究電動機與被拖動的生產機械之間的關系，即電動機的電磁轉矩與生產機械的負載轉矩和系統轉速之間的關系。主要學習5個方面內容：直流電動機機械特性、直流電動機起動和反轉、直流電動機調速、直流電動機制動、電力拖動系統的過渡過程。直流電動機的電力拖動2024/12/274第一節他勵直流電機的機械特性一、一般概念2024/12/275當均為常數時電動機轉速與電磁轉矩的關系：理想空載轉速機械特性斜率2024/12/276CA:依靠外力達到理想空載轉速點（0,n0）B:電動機即將起動點，由于電機不轉，此時電流也稱堵轉電流（Tk，0）C:實際空載轉速點（T0，n0’）特性曲線上的ABC點2024/12/277穿越Ⅰ.Ⅱ.Ⅳ象限的直線第Ⅰ象限：T和n的方向一直，T為拖動轉矩轉矩從零增加到T時轉速降落為第Ⅱ象限：n>n0T<0。T和n的方向相反，T為制動轉矩機械特性上的每一點的轉速都高于n0電樞電勢高于電網電壓。所以電樞電流為負值。如小車下坡的例子：2024/12/278

上坡時摩擦力+重力2024/12/279

下坡時摩擦力－重力2024/12/2710

如果Tm<Tw

，轉速快速上升2024/12/2711如果穩速下坡，需加反方向力2024/12/2712

上坡時負載轉矩TL=Tm+TwnTLTn0Tn2024/12/2713n0TLT

下坡時負載轉矩TL=Tm－TwTn2024/12/2714轉速上升超過n0進入第二象限TLTn0Tn2024/12/2715TLTn0進入第2象限Ea>U，電流反向轉矩制動TnTL=Tm-Tw，如果

Tm<Tw2024/12/2716第Ⅳ象限內：電機反轉，電樞電勢小于0，與電網電壓同向，電樞電流：電磁轉矩與電機轉向相反，為制動轉矩。2024/12/2717硬特性和軟特性為表述不同條件的機械特性，引入“硬度”的概念。所謂機械特性硬度是指特性曲線上某一點的電磁轉矩對該點轉速的導數：硬度是機械特性曲線斜率的倒數，顯然斜率越小硬度越大。2024/12/2718二、固有機械特性和人為機械特性（一）固有機械特性當時電動機轉速與電磁轉矩的關系：2024/12/2719固有機械特性2024/12/27201、電樞串電阻時的人為特性保持不變,只在電樞回路中串入電阻的人為特性特點：1）不變，變大；

2）越大，特性越軟。（二）人為機械特性2024/12/2721電樞串電阻時的人為特性2024/12/2722二、固有機械特性和人為機械特性2、降低電樞電壓時的人為特性保持不變，只改變電樞電壓時的人為特性：特點：

1)

隨變化,不變;2)不同,曲線是一組平行線。2024/12/2723降低電樞電壓時的人為特性2024/12/27243、減弱勵磁磁通時的人為特性特點：1）弱磁，

增大；

2）弱磁，增大保持不變，改變勵磁回路調節電阻的人為特性：2024/12/2725“弱磁升速”A轉速較高時電壓平衡式中的Ea所占比重大，它的下降會使電流有明顯上升，電磁轉矩增大；轉速較低時Ea所占比重小，它的下降只使電流略有增加。實際使用范圍出現在A點的左側。2024/12/2726三、電樞反應對機械特性的影響解決曲線上翹的方法是在主磁極繞組串聯一個助磁的穩定繞組以抵消電樞反應的影響。2024/12/2727已知，求兩點:理想空載點和額定運行四、機械特性繪制(一)、固有特性的求取（1）估算（2）計算（3）計算理想空載點：（4）計算額定工作點：2024/12/2728（二）、人為特性的求取

在固有機械特性方程的基礎上，根據人為特性所對應的參數或或變化，重新計算和，然后得到人為機械特性方程式。例題：一臺直流電動機，銘牌數據如下：UN=220V，IN＝180A，nN＝1000r/min，額定效率83.6%

。求1.自然機械特性2.外串電阻Rc=0.5歐3.電源電壓U=110V4.磁通為0.9額定磁通的人為機械特性2024/12/2729

處于某一轉速下運行的電力拖動系統，由于受到某種擾動，導致系統的轉速發生變化而離開原來的平衡狀態，如果系統能在新的條件下達到新的平衡狀態，或者當擾動消失后系統回到原來的轉速下繼續運行，則系統是穩定的，否則系統是不穩定的。五、電力拖動系統穩定運行條件2024/12/2730五、電力拖動系統穩定運行條件在點，系統平衡2024/12/2731電壓波動使機械特性曲線上移，轉速不能突變，由于轉速由上升到，擾動消失特性曲線恢復原位，系統減速，沿綠色線路回到點運行。2024/12/2732電壓波動使機械特性曲線下移，轉速不能突變，由于轉速由下降到，擾動消失特性曲線恢復原位，系統加速，沿綠色線路回到點運行。2024/12/2733在點，系統平衡負載突然升至瞬間轉速不變即電樞電流不變、電磁轉矩不變，系統將一直減速，不可能回到點運行。負載突然降至瞬間轉速不變轉速由上升，T不斷加大，即使擾動消失，系統也將一直加速，不能回到點運行。最后電機因轉速過高、電流過大而損壞。2024/12/2734電力拖動系統穩定運行的充分必要條件是：2.充分條件:

在交點處滿足。或者說，在交點的轉速以上存在,在交點的轉速以下存在。1.必要條件:

電動機的機械特性與負載轉矩特性有交點,即存在2024/12/2735TTLTTLTTLTTLTTLTTLnT*黑線為電動機機械特性；綠線為負載機械特性；紅線為交點處的轉速。《電機原理及拖動》

第4版2024/12/2737第二節他勵直流電動機的起動及反轉

電動機的起動是指電動機接通電源后，由靜止狀態加速到穩定運行狀態的過程。他勵直流電動機的起動電動機起動的基本要求（1）起動轉矩要大：保證起動快速、可靠（2）起動電流要小：防止對電網的沖擊、保護電機本身（3）起動設備要簡單、經濟、可靠。方便操作2024/12/2738直接起動：將電樞繞組接到額定電源上，在起動瞬間，電樞電勢為零，起動轉矩和起動電流分別為nT小容量微型直流電動機由于轉動慣量小、轉速上升快、電樞電阻相對較大，因此允許直接起動。一、他勵直流電動機的起動2024/12/2739優點：操作簡單，無需另加設備。缺點：一般直流電機起動電流可達到額定電流值的10-20倍，直接起動的巨大電流會使換向器產生強烈火花，以致燒毀。同時巨大轉矩達到沖擊也會造成拖動傳動機構的損壞。他勵直流電動機的直接起動2024/12/2740

起動時由于轉速，電樞電動勢，而且電樞電阻很小，過大的起動電流將引起電網電壓下降、影響電網上其它用戶的正常用電、使電動機的換向惡化；同時過大的沖擊轉矩會損壞電樞繞組和傳動機構。一般直流電動機不允許直接起動。

為了限制起動電流，他勵直流電動機通常采用降低電樞電壓起動或電樞回路串電阻。一般他勵直流電動機的起動2024/12/2741（一）降低電源電壓起動起動開始時降低端電壓使Ist＝(1.5～2.0)IN,Tst=(1.5～2.0）TN。

當直流電源電壓可調時，可采用降壓方法起動。起動時以較低的電源電壓起動電動機，起動電流隨電源電壓的降低而正比減小。隨著電動機轉速的上升，反電動勢逐漸增大，再逐漸提高電源電壓，使起動電流和起動轉矩保持在一定的數值上，保證按需要的加速度升速。2024/12/2742降低電源電壓起動調壓電源電壓不宜升的過快2024/12/2743優點：起動電流小，起動過程平滑、能量損耗少。缺點：降壓起動需需要一套專用的直流發電機或整流電源，設備投資較大。降低電源電壓起動2024/12/2744abcdefgw（二）電樞回路串電阻起動2024/12/2745（三）、分組起動電阻的計算

各級起動電阻的計算，以起動過程中最大起動轉矩T1和切換轉矩T2不變為原則：

在切換起動電阻的瞬間，電機轉速不變！即切換瞬間的電樞電勢不變，切換兩點的電壓降相等。有：2024/12/2746

稱為起動電流（轉矩）比起動電阻的計算b點：c點：令：

同理：d點和e點、f點和g點的電壓降相同有：2024/12/2747推廣到m級，則：起動電流比：起動級數：2024/12/2748各級起動電阻

在已知起動電流比和電樞電阻Ra前提下，經推導可得各級串聯電阻為:2024/12/2749（2）根據過載倍數選取最大轉矩對應的最大電流；（1）估算或查出電樞電阻；（4）估算起動電流比；（I2=1.1-1.2IN）計算各級起動電阻的步驟：如果起動級數m未確定：（3）確定最小起動電阻；2024/12/2750（8）計算各級起動電阻：（5）選取起動級數；（6）m取整數重新計算電流比計算各級起動電阻的步驟：（7）驗證：（如果級數m已知，可省略4.5步驟）2024/12/2751由電磁轉矩公式可知：可以通過改變磁場或電流方向改變電機轉向。磁場反向：由于勵磁繞組電感較大，建立反向磁場過程緩慢，所以不適合用于頻繁正、反轉的場合。電樞反向：（如下圖）正轉時電壓、轉速、轉矩為正，改變電樞電壓極性時，電壓為負、轉矩為負。所以電動機機械特性方程式：二、他勵直流電動機的反轉2024/12/2752二、他勵直流電動機的反轉《電機原理及拖動》

第4版2024/12/2754第三節直流電動機的調速一、電動機調速的基本概念

電動機調速是通過人為的改變電動機的參數獲得另外的電動機機械特性曲線，工作點發生變化，轉速發生變化。調速前后，電動機工作在不同的機械特性上。如果機械特性不變，僅由于負載變化而引起轉速的變化，則不能稱為調速。2024/12/2755

電力拖動系統的調速可以采用機械調速、電氣調速或二者配合調速。

改變傳動機構的傳動比來改變工作機構的速度，稱為機械調速。

人為改變電動機的參數（如端電壓、勵磁電流或電樞回路電阻），使同一機械負載得到不同轉速，稱為電氣調速。一、電動機調速的基本概念2024/12/2756一、電動機調速的基本概念nTTLRan0nNA0A’n1自然機械特性曲線上的工作點負載變化使工作點由A→A’速度變化：A、A’兩點是同一機械特性曲線上的穩定點T’L2024/12/2757一、電動機調速的基本概念nTTLRan0nNA0A’Bn1Ra+RC自然機械特性曲線上的工作點串電阻RC后,工作點由A→A’→B速度調節：A、B兩點是不同的電動機機械特性曲線上的穩定點2024/12/2758基速：電機調速中以電動機的額定轉速為基本轉速。雙向調速：既要求向上調速又要求向下調速。無級調速：轉速能夠連續、平滑的調節。有級調速：不能連續調節，只能以二速、三速、四速等運行一、電動機調速的基本概念2024/12/2759二、電動機調速方法從他勵直流電動機的轉速特性方程看：電動機驅動生產機械，對電動機的轉速不僅要能調節，而且要求調節的范圍寬、過程平滑、調節的方法簡單、經濟。電氣調速方法：1.電樞串電阻調速；2.調壓調速；3.調磁調速。2024/12/2760（一）電樞回路串電阻調速nTTLRan0nAA0CBnBRa+Rc1Ra+Rc2nC

保持U＝UN且＝N不變，電樞回路中串入調速電阻Rc，使同一個負載得到不同轉速的方法，稱為電樞串電阻調速。2024/12/2761（一）、電樞回路串電阻調速調速過程電流變化曲線調速前、后電流不變調速過程轉速變化曲線結論：帶恒轉矩負載時,串電阻越大,轉速越低。2024/12/2762

電樞回路串電阻調速時，外串電阻也消耗電功率，銅損較大。因此調速系統效率降低：如果不計空載損耗p0輸出功率卻隨轉速的下降而下降。如果電機轉速是理想空載轉速的1/2，則輸入功率的50%都損耗在電樞回路的電阻上。所以這是耗能的調速方法。同時由于機械特性變軟，系統轉速穩定性較差。（一）、電樞回路串電阻調速2024/12/2763（二）、降低電源電壓調速TTLAA’B調速前工作點A降壓瞬間工作點穩定后工作點

保持電動機的＝N不變且無外接電樞電阻，僅降低施加于電動機電樞兩端電壓U達到調速的目的，稱為降壓調速。2024/12/2764調速過程電流變化曲線調速前、后電流不變調速過程轉速變化曲線tt=0n1nNIaNianian結論：帶恒轉矩負載時,電壓越低,轉速越低。（二）、降低電源電壓調速2024/12/2765

降低電源電壓調速時，恒轉矩負載下Ia不變，銅損較小且與轉速無關，所以能獲得較高的效率。（二）、降低電源電壓調速

降低電源電壓調速時，電動機機械特性曲線硬度不變，不論高速、低速都有比較好的轉速穩定性。是一種性能優越的調速方法。例題3-22024/12/2766（三）、減弱磁通調速

改變勵磁電流調速，實際上是減少勵磁磁通的調速，所以又稱弱磁調速。

弱磁調速：保持U＝UN，Rc＝0，僅減小電動機的勵磁電流If使主磁通減小，達到調速目的。2024/12/2767（三）、減弱磁通調速A’BTTLA調節磁場前工作點弱磁瞬間工作點A→A‘弱磁穩定后的工作點2024/12/2768（三）、減弱磁通調速減弱磁通調速前、后轉速變化曲線減弱磁通前、后的電樞電流變化曲線tt=0n結論：磁場越弱，轉速越高。因此電機運行時勵磁回路不能開路。2024/12/2769（三）、減弱磁通調速

弱磁調速屬于向上調速，保持U＝UN，Rc＝0，通過減小主磁通達到調速目的。對于恒轉矩負載，向上調速后電樞電流增加，由于電動機換向能力和機械強度的限制轉速不能升的過高一般在1.2~1.5nN實際生產中可將降壓調速與弱磁調速配合使用，實現雙向調節。2024/12/2770三、調速的性能指標用電機的調速性能指標來評價調速方法。（一）調速范圍：額定負載下的最高轉速和最低轉速之比。TN2024/12/2771（二）靜差率（相對穩定性）：δ%越小，負載變化時轉速的變化越小，轉速相對穩定性越好靜差率是指在某一調節轉速下，電動機從理想空載轉速到額定負載時的轉速變化率。TN2024/12/2772TN降低電壓電壓調速時靜差率與調速范圍2024/12/2773調速范圍和靜差率的關系通過上述分析可知：δ%與機械特性硬度及n0有關。D與δ%相互制約:δ越小,相對穩定性越好，但D小;在保證一定的δ指標的前提下,要擴大D,須減少Δn,即提高機械特性的硬度。例題3-42024/12/2774（三）調速的平滑性

k越接近1，平滑性越好，當k＝1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。（四）調速的經濟性

在一定的調速范圍內，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：主要指調速設備的投資、運行效率及維修費用等。2024/12/2775電樞回路串電阻調速：電樞串電阻調速設備簡單，操作方便。1）由于電阻只能分段調節，所以調速的平滑性差；2）低速時特性曲線斜率大,靜差率大,機械特性很軟，當負載變化時，轉速波動很大。靜態穩定性差調速范圍不大。3）輕載時調速范圍小，額定負載時調速范圍一般為D≦2；4）損耗大，效率低，不經濟。對恒轉矩負載，調速前、后因增通不變而使T和Ia不變，輸入功率不變，輸出功率卻隨轉速的下降而下降，減少的部分被串聯電阻消耗了。幾種調速方法比較2024/12/27761）電源電壓能夠平滑調節，可實現無級調速。

2）調速前后的機械特性的斜率不變，硬度較高，負載變化時穩定性好。3）無論輕載還是負載，調速范圍相同，一般可達D=2.5?12。

4）電能損耗較小。需要一套電壓可連續調節的直流電源。降低電源電壓調速幾種調速方法比較2024/12/2777弱磁調速：弱磁調速屬于向上調速，由于在電流較小的勵磁回路調節，所以功率損耗較小控制方便，可以平滑調節。電動機轉速不能升的過高。將降壓調速與弱磁調速配合使用，可擴大調速范圍。高速時機械特性變軟，對系統轉速穩定性有影響。幾種調速方法比較2024/12/2778四、電動機調速時允許輸出的轉矩和功率在某一轉速下，電機既能充分利用又能安全運行時輸出的功率和轉矩稱為調速時的允許輸出功率和轉矩。在整個調速范圍允許輸出轉矩為常數，恒轉矩調速方式。在整個調速范圍內的允許輸出功率為常數，是恒功率調速方式。

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恒轉矩調速和恒功率調速。2024/12/2779（一）恒轉矩調速方式保持I不變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，在整個調速范圍輸出轉矩為常數。2024/12/2780（二）恒功率調速方式減弱磁通調速時，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。在整個調速范圍內輸出功率為常數。2024/12/2781

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。五、負載類型與調速方式的配合

一般來說，為了使電動機得到充分利用，拖動恒轉矩負載時，應采用恒轉矩調速方式。拖動恒功率負載時，恒功率調速方式。有時為了擴大調速范圍，可以采用兩種方式結合使用的方法。2024/12/2782設負載機械特性如圖中藍線，電機允許輸出轉矩如綠線TTN（選擇TN）恒轉矩調速方式與恒功率負載配合TL2024/12/2783設負載機械特性如圖中藍線，電機允許輸出轉矩如綠線TTL恒功率調速方式與恒轉矩負載配合（選擇TN）《電機原理及拖動》

第4版2024/12/2785第四節他勵直流電動機的制動一、制動的一般概念制動：使電力拖動系統從某一穩定轉速開始減速至轉速為零，或者限制位能負載的下行速度，使其在某一穩定轉速下運行。2024/12/2786直流電動機的制動斷開電源抱閘能耗制動反接制動回饋制動機械制動電氣制動自由停車電壓反接電勢反接正向回饋反向回饋2024/12/2787直流電動機的兩種運行狀態要求電動機迅速停車，或者由高速運行很快進入低速運行，需要電動機制動。（1）電動運行狀態：電動機的電磁轉矩方向與電機旋轉方向相同，此時電網向電動機輸入電能，并轉變為機械能帶動負載。（2）制動運行狀態：電動機的電磁轉矩方向與電機旋轉方向相反，此時電動機吸收機械能轉變為電能。2024/12/2788M二、能耗制動（一）能耗制動過程+-IaEanTTL負載UNKKMRcRfUf

在電動狀態，電樞電流、電樞電動勢、轉速及驅動性質的電磁轉矩如圖所示。2024/12/2789+-IaEanTTL負載UNKMKMRcRfUfM

由于慣性，電樞保持原來方向繼續旋轉，電動勢方向不變。由此產生的電樞電流的方向與電動狀態時方向相反,對應的電磁轉矩與原來方向相反,為制動性質,電機處于制動狀態。二、能耗制動（一）能耗制動過程2024/12/2790能耗制動時的機械特性為一條過原點的直線電動機狀態工作點制動瞬間工作點制動過程工作段電動機拖動反抗性負載，電機停轉。若電動機帶位能性負載,穩定工作點2024/12/2791能耗制動的方法和原理電氣參數：＝N，U＝0，電樞回路總電阻R＝Ra＋Rc實際上是一臺他勵直流發電機。軸上的機械能轉化成電能，全部消耗于電樞回路的電阻上，所以稱為能耗制動。|P2||PM|＝|TΩ|＝|EaIa|Ia2(Ra+Rc)2024/12/2792

改變制動電阻的大小可以改變能耗制動特性曲線的斜率,從而可以改變制動轉矩及下放負載的穩定速度。越小,特性曲線的斜率越小,起始制動轉矩越大。選擇能耗制動的電阻2024/12/2793

制動電阻越小，制動電流越大。選擇制動電阻的原則是其中為制動瞬間的電樞電動勢。選擇能耗制動的電阻

能耗制動操作簡單,但隨著轉速下降,電動勢減小,制動電流和制動轉矩也隨著減小,制動效果變差。若為了盡快停轉電機,可在轉速下降到一定程度時,切除一部分制動電阻,增大制動轉矩。2024/12/2794二級能耗制動線路及機械特性M+-IaEaKMKMRc1Rc2RfUfDEF帶位能負載2024/12/2795能耗制動以前在第1象限（二）能耗制動的運行2024/12/2796（二）能耗制動的運行能耗制動過程在第2象限2024/12/2797（二）能耗制動的運行能耗制動運行在第4象限動畫2024/12/2798能耗制動的特點能耗制動的特點：（1）操作簡單，停車準確（2）能耗制動產生的沖擊電流不會影響電網；（3）低速時制動轉矩小，制動慢；（4）動能大部分都消耗在制動電阻上。制動初始的最大電流：最小制動電阻：題3-36（1）2024/12/2799反接制動電勢反接（用于位能負載）電樞反接（用于反抗性負載）（轉速反向）（電壓反向）三、反接制動2024/12/27100（一）電壓反接制動＋－＋－M若T>TLM2024/12/27101（一）電壓反接制動BTn0ATL-TL-n0oTBC如果電樞回路電阻不夠大，電壓反接開始時的電流會超過電機允許值。2024/12/27102（一）電壓反接制動BTn0ATL-TL-n0oTBC為限制制動初始時刻的電流應在電樞回路串制動電阻Rc2024/12/27103（一）電壓反接制動BTn0ATL-TL-n0oTBC工作點變化為：允許串入的最小電阻與電機允許最大電流有關。2024/12/27104制動過程中均為負;而為正。表明電機從電源吸收電功率；表明電機從軸上吸收機械功率;表明軸上輸入的機械功率轉變為電樞回路電功率。

可見,反接制動時,從電源輸入的電功率和從軸上輸入的機械功率轉變成的電功率一起消耗在電樞回路電阻上。（一）電壓反接制動2024/12/27105電壓反接制動過程的功率流程圖P2特點：(1)可以很快使機組停機。（2）需要加入足夠的電阻，限制電樞電流；（3）轉速至零時，需切斷電源。由于慣性而釋放動能流入電動機電動機吸收的電功率2024/12/27106電壓反接制動和能耗制動比較BTn0ATL-TL-n0oTBCD123電壓反接制動的制動轉矩始終大于能耗制動的制動轉矩。能耗制動能夠準確停車。電壓反接制動在轉速為零是需切斷電源。2024/12/271071（二）電動勢反接制動（倒拉反轉反接制動）2.電樞回路串入較大電阻Rc后特性曲線1.正向電動狀態提升重物(A點)3.負載作用下電機反向旋轉(下放重物)4.電機以穩定的轉速下放重物D點電動勢反接制動只適用于位能性恒轉矩負載。2342024/12/27108（二）電動勢反接制動2024/12/27109（二）電動勢反接制動動畫2024/12/27110電動勢反接制動的特點電動勢反接制動只適用于位能性恒轉矩負載。制動時的機械特性方程就是電動狀態時電樞串電阻時的人為特性方程。由于串入電阻足夠大，可以在第四象限與位能負載特性曲線相交，穩定運行（制動運行工作狀態）。電勢反接制動時的能量關系和電壓反接制動時時的能量關系區別僅在于：機械功率的提供一個是由系統釋放動能提供；另一個是由系統位能的減少來提供。2024/12/27111電勢反接制動過程的功率流程圖P2由系統位能釋放流入電動機電動機吸收的電功率2024/12/27112

當電機轉速高于理想空載轉速時，電樞電動勢大于電樞端電壓，電機進入發電狀態，電磁轉矩起制動作用，限制轉速上升，機械能轉換為電能回饋到電網。四、回饋制動

回饋制動時由于有功功率回饋到電網，因此與能耗和反接制動相比，回饋制動是比較經濟的。

回饋制動運行可以發生在以下兩種情況下：

回饋制動時的機械特性方程與電動狀態時相同。2024/12/27113穩定運行時兩種情況當電車下坡時，運行轉速可能超過理想空載轉速,進入第二象限電壓反接制動帶位能性負載進入第四象限2024/12/27114

上坡時負載轉矩TL=Tm+TwnTLTn02024/12/27115TLTn0

下坡時負載轉矩TL=Tm－Tw2024/12/27116TLTn0

電磁轉矩大于負載轉矩，轉速上升超過n02024/12/27117TLTn0轉速超過n0，Ea>U，進入回饋制動2024/12/27118四、回饋制動1、降壓調速時產生的回饋制動制動過程為段。2024/12/271192、增磁調速時產生的回饋制動四、回饋制動制動過程為段。2024/12/27120反向起動動畫

為了高速下放位能負載，反向起動電動機，T和TL方向一致，拖動轉速迅速升高，由反向電動狀態進入第四象限。2024/12/27121反向回饋制動2024/12/27122反向回饋制動雖然T>0，但對于一個反轉的電動機來說，T是制動轉矩回饋制動的下放速度：能量關系：系統儲存的位能轉換成電能送回電網。PM＝EaIa<0P1＝UIa<0Ia2(Ra+Rc)P2＝TΩ<0p0電動機在反向回饋制動時：2024/12/27123回饋制動的特點

回饋制動過程中，因為有電功率UIa回饋電網。從電能消耗角度分析，相比其他制動方法，回饋制動是最經濟的一種制動方式。

轉速高于理想空載轉速是回饋制動運行狀態的重要特點。例題3-5解題圖2024/12/271241.能耗制動時應串最小電阻T（Ia）n0.9TN－2TNRaRa＋RcnAA2024/12/271252.能耗制動帶位能負載T（Ia）n0.9TN－200RaRa＋RcnAA2024/12/271263.電壓反接制動停車時應串最小電阻T（Ia）n0.9TN－2TNRaRa＋RcnAA-n0n02024/12/271274.電勢反接制動帶位能負載T（Ia）n0.9TN－1000RaRa＋RcnAA2024/12/271285.反向回饋制動停車時電機轉速T（Ia）n0.9TN－2TNRaRa＋RcnAA-n0n0n＝？2024/12/27129五、電動機四象限運行分析方法2024/12/27130五、電動機四象限運行分析方法1.電動機機械特性與負載特性的交點為電動機工作點；2.人為改變電機參數，電動機以不變的轉速過渡到新的機械特性上。系統進入過渡過程，在此過程中轉速的變化的方向取決于動態轉矩的正負；3.過渡過程結束后，電動機運行在新的穩定工作點上。2024/12/27131摩擦負載位能負載電動狀態正向回饋電勢反接電壓反接能耗制動制動運行減弱磁通反向電動反向回饋五、電動機四象限運行分析方法串電阻2降低電壓串電阻1《電機原理及拖動》

第4版2024/12/27133第五節電力拖動系統的過渡過程一、過渡過程的一般概念

電力拖動系統處于穩定狀態時，電磁轉矩、電樞電流、轉速及電樞電勢都不隨時間變化。如果打破這種平衡關系，拖動系統將從一個穩定狀態過渡到另一個穩定狀態。在此過程中，轉矩、轉速、電流等都將隨時間變化，它們是時間的函數。這種變化過程就是電力拖動系統的過渡過程。2024/12/27134電力拖動系統過渡過程要研究的問題：這是拖動系統的動態特性，當磁通一定時動態特性可用微分方程組表示：一、過渡過程的一般概念2024/12/27135一、過渡過程的一般概念求微分方程的解得到動態特性2024/12/27136電動機輸出功率有限，因此電力拖動系統的電動機Ω和Ia都不能突變，即拖動系統從一個穩定狀態到另一個穩定狀態，一定有一個過程，這個過程的產生是由于系統存在著電磁慣性和機械慣性：電磁慣性：電樞回路存在La，電流不能突變；機械慣性：系統飛輪力矩GD2存在，轉速不能突變。一、過渡過程的一般概念2024/12/27137機電過渡過程：既考慮電磁慣性La又考慮機械慣性GD2的過渡過程。機械過渡過程：認為La＝0，只考慮機械慣性的過渡過程（電壓平衡方程式得到簡化）。一、過渡過程的一般概念不同機械對過渡過程要求：起動、制動、反轉要快（軋機、刨床……），縮短過渡時間起動制動平穩，加速度不能太大（電梯、電車……），舒適度準確定位、協調運轉（伺服控制系統……），精確度2024/12/27138二、拖動系統過渡過程的數學分析（一）機械過渡過程的一般表達式nTTiRan0nsA0CBniRa+RcTs=TL忽略電磁慣性，過渡過程從B點開始，到C點結束。2024/12/27139從B→C的機械過渡過程假設La＝0，U、Φ、TL保持不變，過渡過程結束時，穩態值為ns、Ts、Ias1.轉速變化規律運動方程：2024/12/27140從B→C的機械過渡過程過渡過程結束后的穩態值是有微分方程式的通解是：一階常系數非齊次2024/12/27141從B→C的機械過渡過程關于n的一階常系數非齊次微分方程式的通解其中C由初始條件確定，當t＝0時n＝ni（B點轉速）則C＝ni－ns

上式可以寫成：轉速的機械過渡過程解析式2024/12/27142從B→C的機械過渡過程2.電磁轉矩的變化規律代入整理2024/12/27143從B→C的機械過渡過程3.電樞電流的變化規律202