第2章 直流電動機

1、第二章第二章 直流電動機直流電動機2.1 2.1 直流電動機的結構和分類直流電動機的結構和分類 2.1.1 直流電動機的基本結構直流電動機的基本結構第二章第二章 直流電動機直流電動機第第2章章 直流電動機直流電動機2.1.1 直流電動機的基本結構直流電動機的基本結構1定子部分定子部分（1）主磁極）主磁極 其作用是產(chǎn)生恒定的主磁其作用是產(chǎn)生恒定的主磁場，由主磁極鐵心和套在鐵心場，由主磁極鐵心和套在鐵心上的勵磁繞組組成。上的勵磁繞組組成。 鐵心的上部叫極身，下部鐵心的上部叫極身，下部叫極靴（磁靴、極腳）。機靴叫極靴（磁靴、極腳）。機靴的作用是減小氣隙磁阻，使氣的作用是減小氣隙磁阻，使氣隙磁通沿氣隙

2、均勻分布。隙磁通沿氣隙均勻分布。1主磁極鐵芯；2勵磁繞組；3機座； 4極靴 第二章第二章 直流電動機直流電動機2.1.1 直流電動機的基本結構直流電動機的基本結構1定子部分定子部分（2）機座）機座 機座有兩個作用，一是作為各磁極間的磁路，這部分稱為機座有兩個作用，一是作為各磁極間的磁路，這部分稱為定子的磁軛；二是作為電機的機械支撐。定子的磁軛；二是作為電機的機械支撐。（3）換向極）換向極 換向極的作用是改善直流電機的換換向極的作用是改善直流電機的換向性能，消除直流電機帶負載時換向器向性能，消除直流電機帶負載時換向器產(chǎn)生的有害火花。換向極的數(shù)目一般與產(chǎn)生的有害火花。換向極的數(shù)目一般與主磁極數(shù)目相

3、同，只有小功率的直流電主磁極數(shù)目相同，只有小功率的直流電機格不裝換向極或裝設只有主磁極數(shù)一機格不裝換向極或裝設只有主磁極數(shù)一半的換向極。半的換向極。第二章第二章 直流電動機直流電動機2.1.1 直流電動機的基本結構直流電動機的基本結構1定子部分定子部分（4）電刷裝置）電刷裝置 其作用有兩個，一是使轉子繞組與電機外部電路接通；二其作用有兩個，一是使轉子繞組與電機外部電路接通；二是與換向器配合，完成直流電機外部直流與內部交流的互換。是與換向器配合，完成直流電機外部直流與內部交流的互換。第二章第二章 直流電動機直流電動機2.1.1 直流電動機的基本結構直流電動機的基本結構2轉子轉子(電樞電樞)部分部

4、分轉子包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器及轉軸、支架、風轉子包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器及轉軸、支架、風扇等。由于感生電動勢和電磁轉矩都是在轉子繞組中產(chǎn)生，是扇等。由于感生電動勢和電磁轉矩都是在轉子繞組中產(chǎn)生，是機械能和電磁能轉換的樞紐，因此直流電機的轉子也稱為電樞。機械能和電磁能轉換的樞紐，因此直流電機的轉子也稱為電樞。（1）電樞鐵心）電樞鐵心 電樞鐵心有兩個作用：一是作為磁路的一部分；二是將電電樞鐵心有兩個作用：一是作為磁路的一部分；二是將電樞繞組安放在鐵心的槽內。樞繞組安放在鐵心的槽內。 為了減小由于電機磁通變化產(chǎn)生的為了減小由于電機磁通變化產(chǎn)生的渦流損耗，電樞鐵心通常采用渦流損耗，電樞鐵

5、心通常采用0.350.5mm硅鋼片沖壓疊成。硅鋼片沖壓疊成。第二章第二章 直流電動機直流電動機2.1.1 直流電動機的基本結構直流電動機的基本結構2轉子轉子(電樞電樞)部分部分（2）電樞繞組）電樞繞組 電樞繞組的作用是產(chǎn)生感生電動勢和電磁轉矩，從而實現(xiàn)電樞繞組的作用是產(chǎn)生感生電動勢和電磁轉矩，從而實現(xiàn)電能和機械能的相互轉換。電能和機械能的相互轉換。（3）換向器）換向器 是直流電動機的關鍵部件，在直流是直流電動機的關鍵部件，在直流電動機中，能將外加的直流電流轉換成電動機中，能將外加的直流電流轉換成電樞繞組的交流電流，并保證每一磁極電樞繞組的交流電流，并保證每一磁極下，電樞導體的電流方向不變，以產(chǎn)

6、生下，電樞導體的電流方向不變，以產(chǎn)生恒定的電磁轉矩。恒定的電磁轉矩。（4）轉軸、支架和風扇第二章第二章 直流電動機直流電動機2.1.2 直流電動機的分類直流電動機的分類直流電動機按定子勵磁繞組的勵磁方式不同可分為四類：直流電動機按定子勵磁繞組的勵磁方式不同可分為四類：第二章第二章 直流電動機直流電動機2.2 直流電動機的的工作原理直流電動機的的工作原理 1直流電動機的工作原理直流電動機的工作原理 直流電源接在電刷之間而使電流通入電樞線圈。當線直流電源接在電刷之間而使電流通入電樞線圈。當線圈的有效邊從圈的有效邊從N（S）極下轉到）極下轉到S（N）極下時，其中電流的）極下時，其中電流的方向必須同時

7、改變，使電磁力的方向不變，即電磁轉矩的方向必須同時改變，使電磁力的方向不變，即電磁轉矩的方向不變而使轉子以方向不變而使轉子以n的轉速旋轉。的轉速旋轉。第二章第二章 直流電動機直流電動機2.2 直流電動機的的工作原理直流電動機的的工作原理 2直流電動機的感應電動勢和電磁轉矩 1）直流電動機的感應電動勢）直流電動機的感應電動勢jjeB lv 根據(jù)電磁學原理，兩電刷間的感應電動勢為根據(jù)電磁學原理，兩電刷間的感應電動勢為:eEKn 直流電動機中，電動勢的方向總是與電流的方向相反，直流電動機中，電動勢的方向總是與電流的方向相反，被稱為反電動勢。被稱為反電動勢。 2）直流電動機的電磁轉矩）直流電動機的電磁

8、轉矩 電樞繞組中的電流和磁通相互作用，產(chǎn)生電磁力和電磁轉電樞繞組中的電流和磁通相互作用，產(chǎn)生電磁力和電磁轉矩，其大小可用如下公式表示：矩，其大小可用如下公式表示： amTKI第二章第二章 直流電動機直流電動機2.3 直流電動機的額定參數(shù)直流電動機的額定參數(shù) 1額定電壓額定電壓UN 額定電壓是指直流電動機能夠安全工作時，電樞繞組上輸額定電壓是指直流電動機能夠安全工作時，電樞繞組上輸入電壓的額定值，單位為入電壓的額定值，單位為V（伏）。（伏）。第二章第二章 直流電動機直流電動機2.3 直流電動機的額定參數(shù)直流電動機的額定參數(shù) 2額定電流額定電流IN 額定電流是指直流電動機按照規(guī)定的工作方式運行時，

9、電額定電流是指直流電動機按照規(guī)定的工作方式運行時，電樞繞組上允許流過的電流的額定值，單位為樞繞組上允許流過的電流的額定值，單位為A（安培）。（安培）。3額定功率額定功率PN 額定功率是指直流電動機按照銘牌規(guī)定的工作方式運行時，額定功率是指直流電動機按照銘牌規(guī)定的工作方式運行時，轉軸上輸出的機械功率，即，單位為轉軸上輸出的機械功率，即，單位為W（瓦）。當額定功率大（瓦）。當額定功率大于于1000W或或1000 000W時，則用時，則用kW（千瓦）或（千瓦）或MW（兆瓦）表（兆瓦）表示。示。NNNNNIUPIUP14額定轉速額定轉速nN 額定轉速是指在額定電壓、額定電流和輸出額定功率的情額定轉速是

10、指在額定電壓、額定電流和輸出額定功率的情況下運行時，直流電動機的旋轉速度，單位為況下運行時，直流電動機的旋轉速度，單位為r/min（轉（轉/分）。分）。5額定勵磁電流額定勵磁電流IfN 額定勵磁電流指直流電動機在額定狀態(tài)時的勵磁電流值，額定勵磁電流指直流電動機在額定狀態(tài)時的勵磁電流值，單位為單位為A（安培）。（安培）。6額定勵磁電壓額定勵磁電壓UfN 額定勵磁電壓指直流電動機在額定情況下工作時，勵磁繞額定勵磁電壓指直流電動機在額定情況下工作時，勵磁繞組所加的電壓，單位為組所加的電壓，單位為V（伏）（伏） 7. 額定轉矩額定轉矩第二章第二章 直流電動機直流電動機2.3 直流電動機的額定參數(shù)直流電

11、動機的額定參數(shù) 第二章第二章 直流電動機直流電動機2.4 電直流電動機的機械特性電直流電動機的機械特性 直流電動機的機械特性是指在電樞電壓、勵磁電流、電樞直流電動機的機械特性是指在電樞電壓、勵磁電流、電樞總電阻為常數(shù)的條件下，直流電動機的轉速總電阻為常數(shù)的條件下，直流電動機的轉速n與電磁轉矩與電磁轉矩T之間之間的關系曲線，即的關系曲線，即n=f(T)，又稱轉矩，又稱轉矩-轉速特性。轉速特性。2.4.1 他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性1機械特性方程式aaUER Ie EKnma TKI eaa KnUI Raaa02eeeemUR IREUnTnnKKKK K第二章第二章 直流

12、電動機直流電動機2.4.1 他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性1機械特性方程式機械特性方程式aaa02eeeemUR IREUnTnnKKKK K1）理想空載轉速）理想空載轉速 T=0時的轉速稱為理想空載時的轉速稱為理想空載轉速，用轉速，用n0表示。表示。 0eUnK第二章第二章 直流電動機直流電動機2.4.1 他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性1機械特性方程式機械特性方程式aaa02eeeemUR IREUnTnnKKKK K2）轉速降）轉速降 理想空載轉速與帶負載后理想空載轉速與帶負載后的轉速之差稱為轉速降，用的轉速之差稱為轉速降，用 表表示，即示，即0a2e

13、mRnnnTK K 第二章第二章 直流電動機直流電動機2.4.1 他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性1機械特性方程式機械特性方程式aaa02eeeemUR IREUnTnnKKKK K3）機械硬度）機械硬度 為了衡量機械特性的平直為了衡量機械特性的平直程度，引進一個機械特性硬度程度，引進一個機械特性硬度的概念，其定義為：的概念，其定義為：d100%dTTnn第二章第二章 直流電動機直流電動機2.4.1 他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性2固有機械特性固有機械特性aRN 直流他勵電動機的固有機直流他勵電動機的固有機械特性指的是在額定條件（額械特性指的是在額定條件（額定

14、電壓定電壓UN和額定磁通和額定磁通 N )下下和電樞電路內不外接任何電阻和電樞電路內不外接任何電阻時的機械特性。時的機械特性。Na2eNemNURnTKK K第二章第二章 直流電動機直流電動機2.4.1 他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性3人為機械特性人為機械特性 人為機械特性是指人為地改變電動機電樞外加電壓人為機械特性是指人為地改變電動機電樞外加電壓U和勵和勵磁磁通磁磁通的大小以及電樞回路串接附加電阻的大小以及電樞回路串接附加電阻Rad所得到的機械所得到的機械特性。特性。 1）電樞回路中串接附加電阻時的人為機械特性）電樞回路中串接附加電阻時的人為機械特性第二章第二章 直流電動機

15、直流電動機aRN2.4.1 他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性3人為機械特性人為機械特性1）電樞回路中串接附加電阻時的人為機械特性）電樞回路中串接附加電阻時的人為機械特性電壓平衡方程式為：電壓平衡方程式為： Naaad()UEIRR得到的人為機械特性方程式為：得到的人為機械特性方程式為： Naad2eNemNURRnTKK K第二章第二章 直流電動機直流電動機aRN2.4.1 他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性3人為機械特性人為機械特性1）電樞回路中串接附加電阻時的人為機械特性）電樞回路中串接附加電阻時的人為機械特性空載速度不變；空載速度不變；隨著電阻的增加，轉速降

16、落增加；隨著電阻的增加，轉速降落增加；特性變軟特性變軟第二章第二章 直流電動機直流電動機aRN2.4.1 他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性3人為機械特性人為機械特性2）改變電樞電壓時的人為機械特性）改變電樞電壓時的人為機械特性Nad,0R 空載速度隨著空載速度隨著U的減小而減??；的減小而減??；轉速降落不變；轉速降落不變；特性硬度不變特性硬度不變 由于電動機電樞繞組絕緣由于電動機電樞繞組絕緣耐壓強度的限制，電樞電壓只耐壓強度的限制，電樞電壓只允許在其額定值以下調節(jié)，所允許在其額定值以下調節(jié)，所以，不同值的人為特性曲線均以，不同值的人為特性曲線均在固有特性曲線之下。在固有特性曲線之

17、下。第二章第二章 直流電動機直流電動機aRN2.4.1 他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性3人為機械特性人為機械特性3）改變磁通時的人為機械特性）改變磁通時的人為機械特性Nad,0UUR轉速降隨磁通的改變而變化。轉速降隨磁通的改變而變化。理想空載轉速隨磁通的改變而變化；理想空載轉速隨磁通的改變而變化；特性變軟特性變軟第二章第二章 直流電動機直流電動機N2.4.1 他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性3人為機械特性人為機械特性3）改變磁通時的人為機械特性）改變磁通時的人為機械特性Nad,0UUR由于勵磁線圈發(fā)熱和電動機磁飽和的限制，電動機的勵磁電流和它對應的磁由于勵磁線

18、圈發(fā)熱和電動機磁飽和的限制，電動機的勵磁電流和它對應的磁通只能在低于其額定值的范圍內調節(jié)；通只能在低于其額定值的范圍內調節(jié)； 當磁通過分削弱后：當磁通過分削弱后： （2）當）當 0時，從理論上說，空載時電動機速度趨近時，從理論上說，空載時電動機速度趨近 ，通常稱為，通常稱為“飛車飛車”； 當電動機軸上的負載轉矩大于電磁轉矩時，電動機不能啟動，電樞電流為當電動機軸上的負載轉矩大于電磁轉矩時，電動機不能啟動，電樞電流為Ist ，長時間的大電流會燒壞電樞繞組。，長時間的大電流會燒壞電樞繞組。 （1）如果負載轉矩不變，將使電動機電流大大增加而嚴重過載；）如果負載轉矩不變，將使電動機電流大大增加而嚴重過

19、載； 因此，直流他勵電動機啟動前必須先加勵磁電流，在運轉過程中，決不允因此，直流他勵電動機啟動前必須先加勵磁電流，在運轉過程中，決不允許勵磁電路斷開或勵磁電流為零，為此，直流他勵電動機在使用中，一般都設有許勵磁電路斷開或勵磁電流為零，為此，直流他勵電動機在使用中，一般都設有“失磁失磁”保護。保護。 第二章第二章 直流電動機直流電動機2.4.1 他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性4機械特性的繪制機械特性的繪制1）固有機械特性的繪制）固有機械特性的繪制(1) 估算電樞電阻估算電樞電阻Ra 依據(jù)：電動機在額定負載下的銅耗依據(jù)：電動機在額定負載下的銅耗Ia2Ra約占總損耗約占總損耗 PN

20、的的50%75%。NNNNNNNNNNNN2aaN(1)(0.5 0.75)(1)NNPUIPU IU IU II RU I輸入功率輸出功率aNII故得故得 NNaNNN(0.5 0.75)(1)PURU II第二章第二章 直流電動機直流電動機aRN2.4.1 他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性4機械特性的繪制機械特性的繪制1）固有機械特性的繪制）固有機械特性的繪制(2) 求求 額定運行條件下的反電勢為：額定運行條件下的反電勢為： eNNNa NEKnUI R故故 NNaeNNUI RKn (3) 求理想空載轉速求理想空載轉速: N0eNUnKeNK (4) 求額定轉矩求額定轉矩

21、: NNNNN9.55PPTn 根據(jù)根據(jù) （0，n0）、（）、（TN,nN）兩點做曲線）兩點做曲線可作出他勵直流電動機近似是可作出他勵直流電動機近似是機械特性曲線。機械特性曲線。第二章第二章 直流電動機直流電動機aRN2.4.1 他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性4機械特性的繪制機械特性的繪制2）人為機械特性的繪制）人為機械特性的繪制 求出電樞電阻求出電樞電阻Ra 、KeN 后，各種人為機械特性的繪制也就容易了。后，各種人為機械特性的繪制也就容易了。第二章第二章 直流電動機直流電動機aRN第二章第二章 直流電動機直流電動機aRN第二章第二章 直流電動機直流電動機aRN第二章第二章

22、 直流電動機直流電動機2.4.2 串勵直流電動機的機械特性串勵直流電動機的機械特性 串勵直流電動機的電路原理圖如圖串勵直流電動機的電路原理圖如圖2-19（a）所示，其最大特）所示，其最大特點就是勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，勵磁線圈電流和電樞線圈電流點就是勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，勵磁線圈電流和電樞線圈電流相同。因此，其機械特性與他勵直流電動機有明顯的不同。相同。因此，其機械特性與他勵直流電動機有明顯的不同。aRN第二章第二章 直流電動機直流電動機2.4.3 復勵直流電動機的機械特性復勵直流電動機的機械特性 復勵直流電動機的主磁極上裝有兩個勵磁繞組，一個與電樞繞組復勵直流電動機的主磁極上裝有兩個勵磁繞

23、組，一個與電樞繞組串聯(lián)，另一個與電樞繞組并聯(lián)，其電路原理圖如圖串聯(lián)，另一個與電樞繞組并聯(lián)，其電路原理圖如圖2-20（a）所示。）所示。 復勵直流電動機電動機通常接成積復勵形式。由于它既有并勵繞復勵直流電動機電動機通常接成積復勵形式。由于它既有并勵繞組，又有串勵繞組，故其特性介于并勵直流電動機與串勵直流電動機組，又有串勵繞組，故其特性介于并勵直流電動機與串勵直流電動機之間。之間。 aRN第二章第二章 直流電動機直流電動機2.5 他勵直流電動機的啟動特性他勵直流電動機的啟動特性 1啟動特性啟動特性 電動機接通電源后，轉速從電動機接通電源后，轉速從0上升到穩(wěn)定負載轉速的過程上升到穩(wěn)定負載轉速的過程稱

24、為啟動過程或啟動。稱為啟動過程或啟動。 把他勵直流電動機的電樞繞組直接接到額定電壓的電源上，把他勵直流電動機的電樞繞組直接接到額定電壓的電源上，這種啟動方法稱為直接啟動。啟動時，要求電動機有足夠大的這種啟動方法稱為直接啟動。啟動時，要求電動機有足夠大的啟動轉矩拖動負載轉動起來。啟動轉矩就是電動機在啟動瞬間啟動轉矩拖動負載轉動起來。啟動轉矩就是電動機在啟動瞬間所產(chǎn)生的電磁轉矩，也稱堵轉轉矩，其計算公式為所產(chǎn)生的電磁轉矩，也稱堵轉轉矩，其計算公式為第二章第二章 直流電動機直流電動機2.5 他勵直流電動機的啟動特性他勵直流電動機的啟動特性 1啟動特性啟動特性 對直流電動機而言，在未啟動之前對直流電動

25、機而言，在未啟動之前n=0 , E=0, 而而Ra一般很一般很小。當將電動機直接接入電網(wǎng)并施加額定電壓時，啟動電流為小。當將電動機直接接入電網(wǎng)并施加額定電壓時，啟動電流為stNa/IUR 這個電流很大，一般情況下能達到其額定電流的（這個電流很大，一般情況下能達到其額定電流的（1020）倍。過大的啟動電流危害很大：）倍。過大的啟動電流危害很大：（1） 對電動機本身的影響：對電動機本身的影響： 使電動機在換向過程中產(chǎn)生危險的火花，燒壞整流子；使電動機在換向過程中產(chǎn)生危險的火花，燒壞整流子； 過大的電樞電流產(chǎn)生過大的電動應力，可能引起繞組的過大的電樞電流產(chǎn)生過大的電動應力，可能引起繞組的損壞；損壞；

26、 第二章第二章 直流電動機直流電動機2.5 他勵直流電動機的啟動特性他勵直流電動機的啟動特性 1啟動特性啟動特性（2） 對機械系統(tǒng)的影響：對機械系統(tǒng)的影響： 與啟動電流成正比例的啟動轉矩使運動系統(tǒng)的動態(tài)轉矩很與啟動電流成正比例的啟動轉矩使運動系統(tǒng)的動態(tài)轉矩很大，過大的動態(tài)轉矩會在機械系統(tǒng)和傳動機構中產(chǎn)生過大的動大，過大的動態(tài)轉矩會在機械系統(tǒng)和傳動機構中產(chǎn)生過大的動態(tài)轉矩沖擊，使機械傳動部件損壞；態(tài)轉矩沖擊，使機械傳動部件損壞； （3）對供電電網(wǎng)的影響：）對供電電網(wǎng)的影響： 過大的啟動電流將使保護裝置動作，切斷電源造成事故，過大的啟動電流將使保護裝置動作，切斷電源造成事故，或者引起電網(wǎng)電壓的下降

27、，影響其他負載的正常運行?；蛘咭痣娋W(wǎng)電壓的下降，影響其他負載的正常運行。 因此，直流電動機是不允許直接啟動的，即在啟動時必須因此，直流電動機是不允許直接啟動的，即在啟動時必須設法限制電樞電流，例如普通的設法限制電樞電流，例如普通的Z2型直流電動機，規(guī)定電樞的型直流電動機，規(guī)定電樞的瞬時電流不得大于額定電流的瞬時電流不得大于額定電流的1.52倍。倍。第二章第二章 直流電動機直流電動機2.5 他勵直流電動機的啟動特性他勵直流電動機的啟動特性 2啟動方法啟動方法 限制直流電動機的啟動電流，一般有降壓啟動和電樞回路限制直流電動機的啟動電流，一般有降壓啟動和電樞回路串電阻啟動兩種方式。串電阻啟動兩種方

28、式。（1） 降壓啟動降壓啟動 所謂降壓啟動即在啟動瞬間，降低供電電源電壓，隨著轉速的升高，所謂降壓啟動即在啟動瞬間，降低供電電源電壓，隨著轉速的升高，反電勢增大，再逐步提高供電電壓，最后達到額定電壓時，電動機達到所反電勢增大，再逐步提高供電電壓，最后達到額定電壓時，電動機達到所要求的轉速。要求的轉速。（2） 電樞回路串電阻啟動電樞回路串電阻啟動 啟動時，電樞回路串接啟動電阻啟動時，電樞回路串接啟動電阻Rst,此時啟動電流此時啟動電流Ist=UN/(Ra+Rst)將受外將受外加啟動電阻的限制。隨著轉速的升高，反電勢增大，再逐步切除外加電阻加啟動電阻的限制。隨著轉速的升高，反電勢增大，再逐步切除外

29、加電阻直到全部切除，電動機達到所要求的轉速。直到全部切除，電動機達到所要求的轉速。第二章第二章 直流電動機直流電動機2.5 他勵直流電動機的啟動特性他勵直流電動機的啟動特性 2啟動方法啟動方法（1） 降壓啟動降壓啟動 所謂降壓啟動即在啟動所謂降壓啟動即在啟動瞬間，降低供電電源電壓，瞬間，降低供電電源電壓，隨著轉速的升高，反電勢增隨著轉速的升高，反電勢增大，再逐步提高供電電壓，大，再逐步提高供電電壓，最后達到額定電壓時，電動最后達到額定電壓時，電動機達到所要求的轉速。機達到所要求的轉速。第二章第二章 直流電動機直流電動機2.5 他勵直流電動機的啟動特性他勵直流電動機的啟動特性 2啟動方法啟動方法

30、（1） 降壓啟動降壓啟動 在啟動瞬間，在啟動瞬間， Ist通常限制在通常限制在（1.52）IN內，此時，啟動轉矩內，此時，啟動轉矩大于負載轉矩大于負載轉矩 ，電動機開始旋轉。，電動機開始旋轉。隨著轉速升高，隨著轉速升高，Ea也逐漸增大，電也逐漸增大，電樞電流樞電流Ia=（U-Ea）/Ra相應減小，相應減小，此時電壓必須不斷升高（手動調節(jié)此時電壓必須不斷升高（手動調節(jié)或自動調節(jié)），并且使或自動調節(jié)），并且使Ia保持在保持在（1.52）IN范圍內，直至電壓升范圍內，直至電壓升到額定電壓到額定電壓 。第二章第二章 直流電動機直流電動機2.5 他勵直流電動機的啟動特性他勵直流電動機的啟動特性 2啟動方

31、法啟動方法（2）電樞回路串電阻電樞回路串電阻降壓啟動降壓啟動 啟動時，電樞回路串接啟啟動時，電樞回路串接啟動 電 阻動 電 阻 Rs t, 此 時 啟 動 電 流此 時 啟 動 電 流Ist=UN/(Ra+Rst)將受外加啟動將受外加啟動電阻的限制。隨著轉速的升高，電阻的限制。隨著轉速的升高，反電勢增大，再逐步切除外加反電勢增大，再逐步切除外加電阻直到全部切除，電動機達電阻直到全部切除，電動機達到所要求的轉速。到所要求的轉速。第二章第二章 直流電動機直流電動機2.5 他勵直流電動機的啟動特性他勵直流電動機的啟動特性 2啟動方法啟動方法（2）電樞回路串電阻電樞回路串電阻降壓啟動降壓啟動 第二章第

32、二章 直流電動機直流電動機2.5 他勵直流電動機的啟動特性他勵直流電動機的啟動特性 2啟動方法啟動方法 （1 1）單向運轉啟動控制）單向運轉啟動控制 串二級電阻按時間原串二級電阻按時間原則啟動控制則啟動控制過電流過電流繼電器繼電器欠電流欠電流繼電器繼電器電樞繞組電樞繞組勵磁繞組勵磁繞組斷電延時時斷電延時時間繼電器間繼電器放電電阻放電電阻啟動啟動接觸器接觸器短接電阻短接電阻接觸器接觸器啟動電阻啟動電阻合上合上Q1Q1和和Q2Q2KT1KT1通電通電KT1KT1常閉常閉觸點斷開觸點斷開切斷切斷KM2KM2、KM3KM3電路電路按下按鈕按下按鈕SB2SB2KM1KM1通電通電KM1ZKM1Z主觸主觸

33、點閉合點閉合M M串電阻串電阻啟動啟動KM1KM1常開常開觸點閉合觸點閉合自鎖自鎖KT1KT1斷電斷電延時延時KM2KM2通電通電短接短接R1R1KT2KT2斷電斷電延時延時短接短接R2R2 M M全壓運行全壓運行 （1 1）單向運轉啟動控制）單向運轉啟動控制 串二級電阻按時間原串二級電阻按時間原則啟動控制則啟動控制改變直流電動機轉動方向：改變直流電動機轉動方向：直流電動機的轉動方向：直流電動機的轉動方向： （2）直流電動機正反轉控制）直流電動機正反轉控制取決于電磁轉矩取決于電磁轉矩T=KT=Km mII的方向的方向改變電樞兩端電壓的方向改變電樞兩端電壓的方向改變勵磁電流的方向改變勵磁電流的方

34、向短路保護短路保護第二章第二章 直流電動機直流電動機1. 調速指標調速指標（1）調速范圍）調速范圍 調速范圍是指電動機在額定負載時所能達到的最高轉速調速范圍是指電動機在額定負載時所能達到的最高轉速 與最低轉速與最低轉速 之比。之比。2.6 他勵直流電動機的調速特性他勵直流電動機的調速特性maxminnDn（2）調速的平滑性）調速的平滑性 調速的平滑性是指相鄰兩級轉速之比。調速的平滑性是指相鄰兩級轉速之比。1iinn第二章第二章 直流電動機直流電動機1. 調速指標調速指標（3）調速的相對穩(wěn)定性和靜差率）調速的相對穩(wěn)定性和靜差率 相對穩(wěn)定性是指負載轉矩在給定的范圍內變化時所引起的相對穩(wěn)定性是指負載

35、轉矩在給定的范圍內變化時所引起的速度的變化，它決定于機械特性的斜率。速度的變化，它決定于機械特性的斜率。2.6 他勵直流電動機的調速特性他勵直流電動機的調速特性 調速的靜差率（又稱靜差度）調速的靜差率（又稱靜差度）是指在同一條機械特性上，額定負是指在同一條機械特性上，額定負載時的轉速降載時的轉速降n與理想空載轉速與理想空載轉速n0 之比，用百分數(shù)表示為之比，用百分數(shù)表示為000%100%100%nnnnn第二章第二章 直流電動機直流電動機 從直流電動機的轉速方程中可以看出，直流電動機的轉速從直流電動機的轉速方程中可以看出，直流電動機的轉速與電源電壓與電源電壓 U、磁通、磁通 和電樞繞組和電樞繞

36、組 R a有關，可見直流電動機有關，可見直流電動機的調速方法有三種。的調速方法有三種。u 降壓調速降壓調速u串電阻調速串電阻調速u弱磁調速弱磁調速 aad2eemRRUnTKK K2.6 他勵直流電動機的調速特性他勵直流電動機的調速特性2. 調速方法調速方法第二章第二章 直流電動機直流電動機2.6 他勵直流電動機的調速特性他勵直流電動機的調速特性調速方法調速方法（1）改變電樞電路外串電阻）改變電樞電路外串電阻Rad 優(yōu)點：設備簡單，初始投資少。優(yōu)點：設備簡單，初始投資少。缺點：缺點：（1）機械特性較軟，電阻越）機械特性較軟，電阻越大則特性越軟，穩(wěn)定性越低；大則特性越軟，穩(wěn)定性越低；（2）在空載

37、或輕載時，調速）在空載或輕載時，調速范圍不大；范圍不大；（3）實現(xiàn)無級調速困難；）實現(xiàn)無級調速困難；（4）在調速電阻上消耗大量）在調速電阻上消耗大量電能等。電能等。 第二章第二章 直流電動機直流電動機2.6 他勵直流電動機的調速特性他勵直流電動機的調速特性調速方法調速方法（2）改變電動機電樞供電電壓調速）改變電動機電樞供電電壓調速特點：特點： （1）當電源電壓連續(xù)變化）當電源電壓連續(xù)變化時，轉速可以平滑無級調節(jié)，時，轉速可以平滑無級調節(jié)， 一般只能在額定轉速以下調一般只能在額定轉速以下調節(jié)；節(jié)； （2）調速特性與固有特性）調速特性與固有特性互相平行，機械特性硬度不互相平行，機械特性硬度不變，調

38、速的穩(wěn)定度較高，調變，調速的穩(wěn)定度較高，調速范圍較大；速范圍較大；第二章第二章 直流電動機直流電動機2.6 他勵直流電動機的調速特性他勵直流電動機的調速特性調速方法調速方法（2）改變電動機電樞供電電壓調速）改變電動機電樞供電電壓調速 （3）調速時，因電樞電流）調速時，因電樞電流與電壓與電壓U無關，且無關，且 = N，轉，轉矩矩T=Km N Ia不變。屬于恒不變。屬于恒轉矩調速。具有恒轉矩調速特轉矩調速。具有恒轉矩調速特性的調速方法適合于對恒轉矩性的調速方法適合于對恒轉矩型負載進行調速；型負載進行調速； （4）可以靠調節(jié)電樞電壓）可以靠調節(jié)電樞電壓來啟動電機，而不用其他啟動來啟動電機，而不用其他

39、啟動設備。設備。第二章第二章 直流電動機直流電動機2.6 他勵直流電動機的調速特性他勵直流電動機的調速特性調速方法調速方法（3）改變電動機主磁通調速）改變電動機主磁通調速 （1）可以平滑無級調速，）可以平滑無級調速，但只能弱磁調速，即在額定轉但只能弱磁調速，即在額定轉速以上調節(jié)；速以上調節(jié)； （2）調速特性較軟，且受）調速特性較軟，且受電動機換向條件等的限制；電動機換向條件等的限制； 普通他勵電動機的最高轉普通他勵電動機的最高轉速不得超過額定轉速的速不得超過額定轉速的1.2倍。倍。第二章第二章 直流電動機直流電動機2.6 他勵直流電動機的調速特性他勵直流電動機的調速特性調速方法調速方法（3）改

40、變電動機主磁通調速）改變電動機主磁通調速 （3）調速時維持電樞電）調速時維持電樞電壓壓U和電樞電流和電樞電流Ia不變時，電不變時，電動機的輸出功率動機的輸出功率P=UIa，電動電動機的輸出功率不變。屬于恒機的輸出功率不變。屬于恒功率調速，這種調速適合于功率調速，這種調速適合于對恒功率型負載進行調速對恒功率型負載進行調速。直流電動機改變勵磁電流調速直流電動機改變勵磁電流調速整流電路整流電路啟動電阻啟動電阻調速電阻調速電阻能耗制動接觸器能耗制動接觸器工作接觸器工作接觸器切除啟動電阻切除啟動電阻接觸器接觸器工作過程：工作過程：啟動：啟動：按下起動按鈕按下起動按鈕SB2SB2，KM2KM2、KTKT得

41、電吸合并自鎖，得電吸合并自鎖，電動機電動機M M串電阻串電阻R R起動，起動，KTKT延時后使延時后使KM3KM3吸合并自吸合并自保，切除起動電阻保，切除起動電阻R R ，啟動過程結束。，啟動過程結束。調速：調速：調節(jié)電阻器調節(jié)電阻器R3R3，改變電動機的轉速，改變電動機的轉速停車制停車制動動正常運行時，按下按鈕正常運行時，按下按鈕SB1SB1，KM2KM2及及KM3KM3斷電釋放，斷電釋放，KM1KM1通電吸合，通過通電吸合，通過R R使能耗制動回路接通，同使能耗制動回路接通，同時短接電容時短接電容C C，電源電壓全部加于勵磁繞組實現(xiàn)，電源電壓全部加于勵磁繞組實現(xiàn)制動過程中的強勵作用。松開按

42、鈕制動過程中的強勵作用。松開按鈕SB1SB1，制動結，制動結束，電路又處于準備工作狀態(tài)。束，電路又處于準備工作狀態(tài)。直流電動機改變勵磁電流調速直流電動機改變勵磁電流調速第二章第二章 直流電動機直流電動機2.6 他勵直流電動機的調速特性他勵直流電動機的調速特性第二章第二章 直流電動機直流電動機第二章第二章 直流電動機直流電動機第二章第二章 直流電動機直流電動機第二章第二章 直流電動機直流電動機第二章第二章 直流電動機直流電動機第二章第二章 直流電動機直流電動機2.7 他勵直流電動機的的制動特性他勵直流電動機的的制動特性 1制動與啟動制動與啟動 啟動：施電于電動機使電動機速度啟動：施電于電動機使電

43、動機速度從靜止加速到某一穩(wěn)定從靜止加速到某一穩(wěn)定轉速轉速的一種運動狀態(tài)；的一種運動狀態(tài)； 制動：電動機脫離電網(wǎng)則是使電動機速度是制動：電動機脫離電網(wǎng)則是使電動機速度是從某一穩(wěn)定轉從某一穩(wěn)定轉速開始減速到停止速開始減速到停止或是或是限制位能負載下降速度限制位能負載下降速度的一種運轉狀態(tài)。的一種運轉狀態(tài)。2. . 制動與自然停車制動與自然停車 自然停車：電動機脫離電網(wǎng)，自然停車：電動機脫離電網(wǎng)，靠很小的摩擦阻轉矩消耗機靠很小的摩擦阻轉矩消耗機械能使轉速慢慢下降械能使轉速慢慢下降，直到轉速為零而停車。這種停車過程需，直到轉速為零而停車。這種停車過程需時較長，不能滿足生產(chǎn)機械快速停車的要求；時較長，不

44、能滿足生產(chǎn)機械快速停車的要求； 制動停車：電動機脫離電網(wǎng)，制動停車：電動機脫離電網(wǎng)，外加阻力轉矩使電動機迅速外加阻力轉矩使電動機迅速停車停車。第二章第二章 直流電動機直流電動機2.7 他勵直流電動機的的制動特性他勵直流電動機的的制動特性 3電動機的兩種工作狀態(tài)電動機的兩種工作狀態(tài)（1） 電動狀態(tài)：電動狀態(tài)：，0LM TT 電動機的作用是將電能轉換機械能。故稱這種狀態(tài)為電動電動機的作用是將電能轉換機械能。故稱這種狀態(tài)為電動狀態(tài)。狀態(tài)。 （2）制動狀態(tài)：）制動狀態(tài)：，0)(LM TTTM:阻轉矩阻轉矩 TL:拖動轉矩拖動轉矩 電動機的作用是吸收或消耗重物的機械能。故稱電動機的電動機的作用是吸收或消耗重物的機械能。故稱電動機的這種工作狀態(tài)為制動狀態(tài)。這種工作狀態(tài)為制動狀態(tài)。 TM:拖動轉矩拖動轉矩 TL:阻轉矩阻轉矩 第二章第二章 直流電動機直流電動機2.7 他勵直流電動機的的制動特性他勵直流電動機的的制動特性 2.7.1 能耗制動能耗制動1制動原理制動原理 電動機在電動狀態(tài)運行時，把外加電樞電壓突然降為零，電動機在