機電驅(qū)動控制技術(shù)第二章_465904656

1、2.1 2.1 直流電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理直流電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 直流電機是機械能和直流電能互相轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)機械裝置直流電機是機械能和直流電能互相轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)機械裝置.直流電機可以作為發(fā)電機直流電機可以作為發(fā)電機,將電能轉(zhuǎn)換為機械能將電能轉(zhuǎn)換為機械能,也可以作為電也可以作為電動機動機,將機械能轉(zhuǎn)換為電能將機械能轉(zhuǎn)換為電能.2.1.1 2.1.1 直流電動機的基本結(jié)構(gòu)直流電動機的基本結(jié)構(gòu)主磁極主磁極換向極換向極電刷裝置電刷裝置機座等機座等電樞鐵心電樞鐵心電樞繞組電樞繞組換向器換向器轉(zhuǎn)軸等轉(zhuǎn)軸等直流電機由兩大部分組成：直流電機由兩大部分組成：轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動部分或稱電樞）轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動部分或稱電樞）

2、定子（靜止部分）定子（靜止部分）基本構(gòu)造定、轉(zhuǎn)子1. 1. 直流發(fā)電機的工作原理直流發(fā)電機的工作原理 2.1.2 2.1.2 直流電機的工作原理直流電機的工作原理直流電機的工作原理是基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律的直流電機的工作原理是基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律的.2. 2. 直流電動機的工作原理直流電動機的工作原理 直流電動機的模型和直流發(fā)電機的模型相同直流電動機的模型和直流發(fā)電機的模型相同, ,不同不同的是的是, ,直流電動機不利用原動機拖動電樞直流電動機不利用原動機拖動電樞. . 工作原理總結(jié)： 一臺直流電機原則上既可以作為電動機運行，也可以作為發(fā)電機運行，只是外界條件不同而已。如果用原動

3、機拖動電樞恒速旋轉(zhuǎn)，就可以從電刷端引出直流電動勢而作為直流電源對負載供電；如果在電刷端外加直流電壓，則電動機就可以帶動軸上的機械負載旋轉(zhuǎn)，從而把電能轉(zhuǎn)變成機械能。這種同一臺電機能作電動機或作發(fā)電機運行的原理，在電機理論中稱為可逆原理。直流電機銘牌直流電動機型 號 Z272 產(chǎn)品編號 7001結(jié)構(gòu)類型 _ 勵磁方式 他勵功 率 22kW 勵磁電壓 220V電 壓 220V 工作方式 連續(xù)電 流 116.3A 絕緣等級 B級轉(zhuǎn) 速 1500r/min 重 量 _kg標準編號 JB1104-68 出廠日期 _年_月WPPNNk1619 . 01451AUPINNN4 .63023010 x1453W

4、PPNNk8 .1779 . 01601AUPINN1 .80822010 x8 .17731MNnPPTNNNNN.7 .101855. 924 4 直流電機的勵磁方式直流電機的勵磁方式 直流電機按定子勵磁繞組的勵磁方式不同可分為四類：直流電機按定子勵磁繞組的勵磁方式不同可分為四類： 1他勵式：勵磁繞組由外加電源單獨供電，勵磁電流的大小他勵式：勵磁繞組由外加電源單獨供電，勵磁電流的大小與電樞兩端電壓或電樞電流的大小無關(guān)。與電樞兩端電壓或電樞電流的大小無關(guān)。 2. 自勵電機：勵磁電流由電機電樞提供。自勵電機：勵磁電流由電機電樞提供。自勵式自勵式并勵式并勵式串勵式串勵式復(fù)勵式復(fù)勵式 定義：電機勵

5、磁電流的供給方式定義：電機勵磁電流的供給方式他勵并勵串勵復(fù)勵極距：相鄰兩個主磁極軸線沿電樞表面之間的距離，用 表示。2Dp2zp換向器片數(shù)： =Sz 電樞繞組的元件及在槽內(nèi)的放置情況a)元件；b)元件在槽內(nèi)的放置；c)實槽與虛槽1元件邊；2首端；3末端；4有效部分；5端接部分；6元件邊第一節(jié)距 ：一個元件的兩個有效邊在電樞表面跨過的距離。1y第二節(jié)距 ：連至同一換向片上的兩個元件中第一個元件的下層邊與第二個元件的上層邊間的距離。2y合成節(jié)距 ：連接同一換向片上的兩個元件對應(yīng)邊之間的距離。y換向節(jié)距 ：同一元件首末端連接的換向片之間的距離。 y yy yk kky21yyy單疊繞組單波繞組 y

6、yy y1 1 y y 2 2 單疊繞組的節(jié)距 單疊繞組的電路圖和并聯(lián)支路數(shù)單疊繞組的電路圖和并聯(lián)支路數(shù)單疊繞組的的特點：1） ap。 同一主磁極下的元件串聯(lián)成一條支路，主磁極數(shù)與支路數(shù)相同。2）Ia2ia 。電樞電流等于各支路電流之和。3）并聯(lián)支路恒等于電機主機數(shù)。三、單波繞組 兩個串聯(lián)元件放在同極磁極下，空間位置相距約兩個極距；沿圓周向一個方向繞一周后，其末尾邊所接的換向片落在與起始的換向片相鄰的左邊的位置。單波繞組展開圖 1KKyyP單波繞組的并聯(lián)支路圖1）同極下各元件串聯(lián)起來組成一條支路，支路對數(shù)為a1，與磁極對數(shù)無關(guān)；2）電樞電流等于兩條支路 電流之和。思考題思考題: :1.1.直流

7、電機的換向極的數(shù)目是否等于主磁極的數(shù)目？直流電機的換向極的數(shù)目是否等于主磁極的數(shù)目？2.2.直流電機有那些勵磁方式？直流電機有那些勵磁方式？lavB60np2v60np2avEnCEeaaavavlfIB242eaaTaZpZTpIICIaab1098. 62W2 .591416. 3121862a2pNCTAUPINNNN331915. 0330101003 62 .592NICTNNTN?rxeeeAAUPINNNN65.2184. 0220104372184 uZZi72iZKS根根115272822SNNy1kyy18047221pZyi191718112或y

8、yy62p62a4013360780360apNCemin/1200min)/(403030rrnVVnCEE5 .61112000392. 013eCnE min/900 rn VVE6 .4585 .6111200900ECE0435. 0VVE9 .5086 .4580392. 00435. 0fIemTaTemICTaIEaaCRIUn2PaIaUIP 1aI1P2PaIfI2TemTaIURIaa2PaIfI)(aaRIU ECfI22nT emT2naI2naI)(aaRIU EaaCRIUn/ )(aINNNIUP AUPINNN5 .509 . 0/220/10000/NeaN

9、NaNnCVRaIUE5 .16915 .50220eNaNCnE1695. 01000/5 .169/min;/8821695. 0/5 .149/,5 .14915 .5020011rCEnnCVRaIUEeaeaNaVNnCE6 .204na60peaAEUI74R-aaam38.9660n2aaememNIEPTWUIP16280a1WPPF12574p-p-meem2WPP1706-p21%5 .89p-1112PPPeaae-nCIRCUeCUn 0eCRna242eaaTaZpZTpIICIaa112p-1PPP2 23 3 直流他勵電動機的機械特性直流他勵電動機的機械特性 一、

10、機械特性的一般形式一、機械特性的一般形式 電動機的機械特性指的是電動機的機械特性指的是轉(zhuǎn)速與軸上輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速與軸上輸出轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。 不同勵磁方式的電動機，其運行特性也不盡相同，下面主要介不同勵磁方式的電動機，其運行特性也不盡相同，下面主要介紹在調(diào)速系統(tǒng)中應(yīng)用的較廣泛的他勵電動機的機械特性。紹在調(diào)速系統(tǒng)中應(yīng)用的較廣泛的他勵電動機的機械特性。 如圖所示為直流他勵電動機的原理電路圖。如圖所示為直流他勵電動機的原理電路圖。 電樞回路部分電樞回路部分勵磁回路部分勵磁回路部分aaaUEI RaeECnmaTCI(210)aeemRUnTCCC2TTaaaUEI RaeECnmaTCI2TT

11、不考慮電樞反映的影響，則不考慮電樞反映的影響，則每極磁通為常數(shù)，若電樞電每極磁通為常數(shù)，若電樞電壓為額定，則對應(yīng)的機械特壓為額定，則對應(yīng)的機械特性如圖所示：性如圖所示：(210)aeemRUnTCCC模型模型1. 理想空載轉(zhuǎn)速：理想空載轉(zhuǎn)速： T=0時的轉(zhuǎn)速稱為理想空載轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)速稱為理想空載轉(zhuǎn)速，用速，用n0表示。表示。 根據(jù)機械特性可知：根據(jù)機械特性可知：2. 轉(zhuǎn)速降落轉(zhuǎn)速降落 3. 機械特性硬度機械特性硬度 為了衡量機械特性的平直程度，引進一個機械特性硬度的概念為了衡量機械特性的平直程度，引進一個機械特性硬度的概念理想空載點理想空載點0eUnC02aemRnnTC CdTdn二、固有機械特

12、性二、固有機械特性 直流他勵電動機的固有機械特性指的是在額定條件（額定電壓直流他勵電動機的固有機械特性指的是在額定條件（額定電壓UN和額定磁通和額定磁通 N )下和電樞電路內(nèi)不外接任何電阻時的下和電樞電路內(nèi)不外接任何電阻時的 n=f(T) 即即: 是一條直線。是一條直線。 直流他勵電動機固有機械特性曲線可根據(jù)電動機的銘牌數(shù)據(jù)求直流他勵電動機固有機械特性曲線可根據(jù)電動機的銘牌數(shù)據(jù)求出出(0,n0 )和和(TN, nN)即可繪出固有的機械特性。即可繪出固有的機械特性。 通常直流電動機銘牌上給出額定功率通常直流電動機銘牌上給出額定功率PN 、額定電壓、額定電壓 UN 、額、額定電流定電流IN和額定轉(zhuǎn)

13、速和額定轉(zhuǎn)速 nN。 固有機械特性的計算步驟如下。固有機械特性的計算步驟如下。 NaeNeNmNURnTCCC (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的的50%75%。NNIURIIUIUIUPIUP)1)(75. 05 . 0()1(Na2aNNNNNNNNNNNN 輸輸入入功功率率輸輸出出功功率率式中：式中： NNNNIUP 是額定運行條件下電動機的效率，且此時是額定運行條件下電動機的效率，且此時 NaII 故得故得 NNNNNa)1)(75. 05 . 0(IUIUPR (2) 求求 額定運行

14、條件下的反電勢為：額定運行條件下的反電勢為： 故故 (3) 求理想空載轉(zhuǎn)速求理想空載轉(zhuǎn)速: 得得 00 n, (4) 求額定轉(zhuǎn)矩求額定轉(zhuǎn)矩: NNNNN55. 9nPPT 得得 NN,nT根據(jù)根據(jù) 、00 n, NN,nT兩點，就可作出他勵直流電動機近似是機械特性曲線兩點，就可作出他勵直流電動機近似是機械特性曲線 。Tfn eCaNe NNNNaECnUI RNNaeNNUIRCn0NeNUnC三、人為機械特性三、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和勵磁磁和勵磁磁通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

15、阻Rad所得到的機械特性。所得到的機械特性。 1. 電樞回路中串接附加電阻時的人為特性電樞回路中串接附加電阻時的人為特性 NN, UU電壓平衡方程式為：電壓平衡方程式為： 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： ()NaaaadUEIRRNaadeNeNmNURRnTCCC 特性變軟特性變軟空載速度不變；空載速度不變；隨著電阻的增加，轉(zhuǎn)速降落增加；隨著電阻的增加，轉(zhuǎn)速降落增加；NaeNeNmNURnTCCCNaadeNeNmNURRnTCCC2. 改變電樞電壓改變電樞電壓U時的人為特性時的人為特性 0,adN R 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

16、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(diào)節(jié)，所允許在其額定值以下調(diào)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。在固有特性曲線之下?？蛰d速度隨著空載速度隨著U的減小而減小；的減小而減小；轉(zhuǎn)速降落不變；轉(zhuǎn)速降落不變； 特性硬度不變特性硬度不變NeNeNmNURnTCCCeNeNmNURnTCCC 3改變磁通改變磁通 時的人為特性時的人為特性 0,adN RUU轉(zhuǎn)速降隨磁通的改變而變化。轉(zhuǎn)速降隨磁通的改變而變化。理想空載轉(zhuǎn)速隨磁通的改變而變化；理想空載轉(zhuǎn)速隨磁通的改變而變化； 特性變軟特性變軟NeNeNmNURnTCCCNeemURnTCCC由于勵磁線

17、圈發(fā)熱和電動機磁飽和的限制，電動機的勵磁電流由于勵磁線圈發(fā)熱和電動機磁飽和的限制，電動機的勵磁電流和它對應(yīng)的磁通只能在低于其額定值的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；和它對應(yīng)的磁通只能在低于其額定值的范圍內(nèi)調(diào)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，通常稱為稱為“飛車飛車”； 當電動機軸上的負載轉(zhuǎn)矩大于電磁轉(zhuǎn)矩時，電動機不能啟動，當電動機軸上的負載轉(zhuǎn)矩大于電磁轉(zhuǎn)矩時，電動機不能啟動，電樞電流為電樞電流為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。 因此，直流他勵電動機啟動前必須先加勵磁電流

18、，在運轉(zhuǎn)過程因此，直流他勵電動機啟動前必須先加勵磁電流，在運轉(zhuǎn)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(shè)有機在使用中，一般都設(shè)有“失磁失磁”保護。保護。 （1）如果負載轉(zhuǎn)矩不變，將使電動機電流大大增加而嚴重過載；）如果負載轉(zhuǎn)矩不變，將使電動機電流大大增加而嚴重過載；2-4 2-4 機電傳動系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)機電傳動系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)機電傳動系統(tǒng)的運動方程式；機電傳動系統(tǒng)的運動方程式； 了解幾種典型生產(chǎn)機械的負載特性；了解幾種典型生產(chǎn)機械的負載特性； 了解機電傳動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件以及學會分析實際了解機電傳

19、動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件以及學會分析實際系統(tǒng)的穩(wěn)定性。系統(tǒng)的穩(wěn)定性。一一 單軸拖動系統(tǒng)的運動方程式單軸拖動系統(tǒng)的運動方程式 一、單軸拖動系統(tǒng)的組成一、單軸拖動系統(tǒng)的組成 電動機電動機M通過連接件直接與生產(chǎn)機械相連，由電動機通過連接件直接與生產(chǎn)機械相連，由電動機M產(chǎn)生輸產(chǎn)生輸出轉(zhuǎn)矩出轉(zhuǎn)矩TM，用來克服負載轉(zhuǎn)矩，用來克服負載轉(zhuǎn)矩TL ，帶動生產(chǎn)機械以角速度，帶動生產(chǎn)機械以角速度（或速（或速度度n）進行運動。）進行運動。電動機電動機電動機的驅(qū)動對象電動機的驅(qū)動對象連接件連接件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)距方向 二、運動方程式二、運動方程式 在機電系統(tǒng)中，在機電系統(tǒng)中，TM、TL、 （或（或n)之間的函數(shù)關(guān)系稱為之間的函

20、數(shù)關(guān)系稱為運動方運動方程式程式。 根據(jù)動力學原理，根據(jù)動力學原理，TM、TL、 （或（或n)之間的函數(shù)關(guān)系如下：之間的函數(shù)關(guān)系如下：tnJtJTTdd602ddLM 運動方程式運動方程式dLMTTT 轉(zhuǎn)矩平衡方程式轉(zhuǎn)矩平衡方程式 TM 電動機的輸出轉(zhuǎn)矩（電動機的輸出轉(zhuǎn)矩（N.m）;TL 負載轉(zhuǎn)矩（負載轉(zhuǎn)矩（N.m）;J 轉(zhuǎn)動慣量（轉(zhuǎn)動慣量（kg.m2）; 角速度（角速度（rad/s）；）；n 速度（速度（r/min）；）；t 時間（時間（s ）; tnJtJTdd602ddd 動態(tài)轉(zhuǎn)矩（動態(tài)轉(zhuǎn)矩（N.m）。）。 三、傳動系統(tǒng)的狀態(tài)三、傳動系統(tǒng)的狀態(tài) 根據(jù)運動方程式可知：運動系統(tǒng)有兩種不同的運動

21、狀態(tài)：根據(jù)運動方程式可知：運動系統(tǒng)有兩種不同的運動狀態(tài)：:. 1LM時）時）穩(wěn)態(tài)（穩(wěn)態(tài)（TT 0ddd tJT 即即 0dd t，為常數(shù)，傳動系統(tǒng)以恒速運動。為常數(shù)，傳動系統(tǒng)以恒速運動。 TM =TL時時傳動系統(tǒng)處于恒速運動的這種狀態(tài)被稱為穩(wěn)態(tài)。傳動系統(tǒng)處于恒速運動的這種狀態(tài)被稱為穩(wěn)態(tài)。 時時）：動動態(tài)態(tài)（LM. 2TT 時時：LMTT 0ddd tJT 即即 ,0dd t 傳動系統(tǒng)加速運動。傳動系統(tǒng)加速運動。時時：LMTT ,0ddd tJT 即即,0dd t 傳動系統(tǒng)減速運動。傳動系統(tǒng)減速運動。 TM TL 時時傳動系統(tǒng)處于加速或減速運動的這種狀態(tài)被稱為動傳動系統(tǒng)處于加速或減速運動的這種狀

22、態(tài)被稱為動態(tài)態(tài)。四、四、TM、TL 、n的參考方向的參考方向(2) 因為電動機和生產(chǎn)機械以共同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，所以，一般以因為電動機和生產(chǎn)機械以共同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，所以，一般以（或（或n）的轉(zhuǎn)動方向為參考來確定轉(zhuǎn)矩的正負。）的轉(zhuǎn)動方向為參考來確定轉(zhuǎn)矩的正負。 當當TM的實際作用方向與的實際作用方向與n的方向相同時的方向相同時，取與取與n相同的符號；相同的符號； 1. TM的符號與性質(zhì)的符號與性質(zhì) 當當TM的實際作用方向與的實際作用方向與n的方向相反時的方向相反時，取與取與n相反的符號；相反的符號； 當當TM的實際作用方向與的實際作用方向與n的方向相同（符號相同）時的方向相同（符號相同）時， TM為為拖

23、動轉(zhuǎn)距，否則為制動轉(zhuǎn)距。拖動轉(zhuǎn)距，否則為制動轉(zhuǎn)距。 拖動轉(zhuǎn)距促進運動；制動轉(zhuǎn)距阻礙運動。拖動轉(zhuǎn)距促進運動；制動轉(zhuǎn)距阻礙運動。 當當TL的實際作用方向與的實際作用方向與n的方向相同時的方向相同時，取與取與n相反的符號；相反的符號； 2. TL的符號與性質(zhì)的符號與性質(zhì) 當當TL的實際作用方向與的實際作用方向與n的方向相反時的方向相反時，取與取與n相同的符號；相同的符號； 當當TL的實際作用方向與的實際作用方向與n的方向相同（符號相反）時的方向相同（符號相反）時， TL為拖為拖動轉(zhuǎn)距，否則為制動轉(zhuǎn)距。動轉(zhuǎn)距，否則為制動轉(zhuǎn)距。舉例：如圖所示電動機拖動重物上升和下降。舉例：如圖所示電動機拖動重物上升和下

24、降。 設(shè)重物設(shè)重物上升上升時速度時速度n的符號的符號為為正正，下降下降時時n的符號為的符號為負負。 當重物上升時：當重物上升時： TM、TL、n的方向如圖（的方向如圖（a）所示。運動方程式為：所示。運動方程式為：tnJTTdd602LM 因此重物上升時，因此重物上升時，TM為拖動轉(zhuǎn)矩，為拖動轉(zhuǎn)矩，TL為制動轉(zhuǎn)矩。為制動轉(zhuǎn)矩。當重物下降時：當重物下降時： TM、TL、n的方向如圖（的方向如圖（b）所示。運動方程式為：）所示。運動方程式為：tnJTTdd602LM 即：即： tnJTTdd602ML 因此重物下降時，因此重物下降時，TM為制動轉(zhuǎn)矩，為制動轉(zhuǎn)矩，TL為拖動轉(zhuǎn)矩。為拖動轉(zhuǎn)矩。TM為正，

25、為正，TL為正。為正。TM為正，為正， TL為正。為正。2 25 5 生產(chǎn)機械的機械特性生產(chǎn)機械的機械特性 在同一軸上，負載轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系，稱為生產(chǎn)機在同一軸上，負載轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系，稱為生產(chǎn)機械的機械特性。械的機械特性。 一、恒轉(zhuǎn)矩型機械特性一、恒轉(zhuǎn)矩型機械特性 恒轉(zhuǎn)矩型機械特性根據(jù)其特點可分為反抗轉(zhuǎn)矩和位能轉(zhuǎn)矩兩種。恒轉(zhuǎn)矩型機械特性根據(jù)其特點可分為反抗轉(zhuǎn)矩和位能轉(zhuǎn)矩兩種。分別如圖所示：分別如圖所示：1反抗轉(zhuǎn)矩：又稱摩擦性轉(zhuǎn)矩，其特點如下：反抗轉(zhuǎn)矩：又稱摩擦性轉(zhuǎn)矩，其特點如下： 作用方向始終與速度作用方向始終與速度n的方向相反，當?shù)姆较蛳喾?，當n的方向發(fā)生變化的方向發(fā)生變化

26、時，它的作用方向也隨之發(fā)生變化，恒與運動方向相反，即時，它的作用方向也隨之發(fā)生變化，恒與運動方向相反，即總是阻礙運動的?？偸亲璧K運動的。轉(zhuǎn)矩大小恒定不變；轉(zhuǎn)矩大小恒定不變； 按關(guān)于轉(zhuǎn)矩正方向的約定可知，反抗轉(zhuǎn)矩恒與轉(zhuǎn)速按關(guān)于轉(zhuǎn)矩正方向的約定可知，反抗轉(zhuǎn)矩恒與轉(zhuǎn)速n取相同的取相同的符號，即符號，即n為正方向時為正方向時TL為正，特性在第一象限；為正，特性在第一象限；n為負方向時為負方向時TL為為負，特性在第三象限。負，特性在第三象限。2位能轉(zhuǎn)矩位能轉(zhuǎn)矩 , 其特點為：其特點為：轉(zhuǎn)矩大小恒定不變；轉(zhuǎn)矩大小恒定不變；作用方向不變，與運動方向無關(guān)，即在某一方向阻礙運動而作用方向不變，與運動方向無關(guān)，即

27、在某一方向阻礙運動而在另一方向促進運動。在另一方向促進運動。 卷揚機起吊重物時，由于重物的作用方向永遠向著地心，所卷揚機起吊重物時，由于重物的作用方向永遠向著地心，所以，由它產(chǎn)生的負載轉(zhuǎn)矩永遠作用在使重物下降的方向，當電動以，由它產(chǎn)生的負載轉(zhuǎn)矩永遠作用在使重物下降的方向，當電動機拖動重物上升時，機拖動重物上升時，TL與與n的方向相反；當重物下降時，的方向相反；當重物下降時，TL和和n的的方向相同。方向相同。 假設(shè)假設(shè)n為正時為正時TL阻礙運動，則阻礙運動，則n為負時為負時TL一定促進運動，特性一定促進運動，特性在第一、四象限。在第一、四象限。 不難理解，在運動方程式中，反抗轉(zhuǎn)矩不難理解，在運動

28、方程式中，反抗轉(zhuǎn)矩TL的符號總是與的符號總是與 n 相相同；位能轉(zhuǎn)矩同；位能轉(zhuǎn)矩TL的符號則有時與的符號則有時與n 相同，有時與相同，有時與n相反。相反。二、離心式通風型機械特性二、離心式通風型機械特性 離心式通風型機械特性是按離心力離心式通風型機械特性是按離心力原理工作的，如離心式鼓風機、水泵等，原理工作的，如離心式鼓風機、水泵等，它們的負載轉(zhuǎn)矩它們的負載轉(zhuǎn)矩TL的大小與速度的大小與速度n的平的平方成正比，即：方成正比，即：2LCnT 其中：其中：C為常數(shù)。為常數(shù)。三、直線型機械特性三、直線型機械特性 直線型機械特性的負載轉(zhuǎn)矩直線型機械特性的負載轉(zhuǎn)矩TL的的大小與速度大小與速度n的大小成正比

29、，即的大小成正比，即 ：CnT L其中：其中：C為常數(shù)。為常數(shù)。 恒功率型機械特性的負載轉(zhuǎn)矩恒功率型機械特性的負載轉(zhuǎn)矩TL的大小與速度的大小與速度n的大小成正比，的大小成正比，即即 nCT L其中：其中：C為常數(shù)。如圖所示。為常數(shù)。如圖所示。四、恒功率型機械特性四、恒功率型機械特性 2.6 2.6 機電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件機電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件 機電傳動系統(tǒng)中，電動機與生產(chǎn)機械連成一體，為了使系統(tǒng)運機電傳動系統(tǒng)中，電動機與生產(chǎn)機械連成一體，為了使系統(tǒng)運行合理，就要使電動機的機械特性與生產(chǎn)機械的機械特性盡量相配行合理，就要使電動機的機械特性與生產(chǎn)機械的機械特性盡量相配合。特性配合好的一個起碼要求是

30、合。特性配合好的一個起碼要求是系統(tǒng)能穩(wěn)定運行系統(tǒng)能穩(wěn)定運行。 一、機電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的含義一、機電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的含義 1. 系統(tǒng)應(yīng)能一定速度勻速運行；系統(tǒng)應(yīng)能一定速度勻速運行； 2. 系統(tǒng)受某種外部干擾（如電壓波動、負載轉(zhuǎn)矩波動等）使運系統(tǒng)受某種外部干擾（如電壓波動、負載轉(zhuǎn)矩波動等）使運行速度發(fā)生變化時，應(yīng)保證在干擾消除后系統(tǒng)能恢復(fù)到原來的運行行速度發(fā)生變化時，應(yīng)保證在干擾消除后系統(tǒng)能恢復(fù)到原來的運行速度。速度。 二、機電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件二、機電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件 從從Tn坐標上來看，就是電動機的機械特性曲線坐標上來看，就是電動機的機械特性曲線 n=f(TM)和生和生產(chǎn)機械的機械特性曲線產(chǎn)機械

31、的機械特性曲線 n=f(TL)必須有交點，交點被稱為必須有交點，交點被稱為平衡點平衡點。 2. 充分條件充分條件 系統(tǒng)受到干擾后，要具有恢復(fù)到原平衡狀態(tài)的能力，即：系統(tǒng)受到干擾后，要具有恢復(fù)到原平衡狀態(tài)的能力，即：當干擾使速度上升時，有當干擾使速度上升時，有 TMTL 。這是穩(wěn)定運行的充分條件。這是穩(wěn)定運行的充分條件。 符合穩(wěn)定運行條件的平衡點稱為穩(wěn)定平衡點。符合穩(wěn)定運行條件的平衡點稱為穩(wěn)定平衡點。 1. 必要條件必要條件 電動機的輸出轉(zhuǎn)矩電動機的輸出轉(zhuǎn)矩TM和負載轉(zhuǎn)矩和負載轉(zhuǎn)矩TL大小相等，方向相反。大小相等，方向相反。 分析舉例分析舉例 a、b兩點是否兩點是否為穩(wěn)定平衡點？為穩(wěn)定平衡點？a

32、點點： 0LM TT 當負載突然增加后當負載突然增加后0LM TT0LM TT 當負載波動消除后當負載波動消除后0LM TT 故故a點為系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點。點為系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點。 同理同理b點不是穩(wěn)定平衡點。點不是穩(wěn)定平衡點。 異步電動機異步電動機的機械特性的機械特性生產(chǎn)機械生產(chǎn)機械的機械特的機械特性性交點交點a交點交點b0LM TT 如圖所示，曲線如圖所示，曲線1為異步電動機的機械特性，曲線為異步電動機的機械特性，曲線2為異步電動為異步電動機拖動的生產(chǎn)機械的機械特性。兩曲線有交點機拖動的生產(chǎn)機械的機械特性。兩曲線有交點b，即拖動系統(tǒng)有一，即拖動系統(tǒng)有一個平衡點。個平衡點。b點符合穩(wěn)定運行的條件

33、，因此點符合穩(wěn)定運行的條件，因此b點為是穩(wěn)定平衡點。此點為是穩(wěn)定平衡點。此系統(tǒng)能在系統(tǒng)能在b點穩(wěn)定運行。點穩(wěn)定運行。練 習 題1機電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的必要條件是電動機的輸出轉(zhuǎn)矩和負載轉(zhuǎn)矩機電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的必要條件是電動機的輸出轉(zhuǎn)矩和負載轉(zhuǎn)矩 a. 大小相等大小相等 b. 方向相反方向相反 c. 大小相等，方向相反大小相等，方向相反 d. 無法確定無法確定2. 某機電系統(tǒng)中，電動機輸出轉(zhuǎn)矩大于負載轉(zhuǎn)矩，則系統(tǒng)正處于某機電系統(tǒng)中，電動機輸出轉(zhuǎn)矩大于負載轉(zhuǎn)矩，則系統(tǒng)正處于 a. 加速加速 b. 減速減速 c. 勻速勻速 d. 不確定不確定 3. 在單軸拖動系統(tǒng)中，已知電動機輸出轉(zhuǎn)矩和負載轉(zhuǎn)矩的作用方向在

34、單軸拖動系統(tǒng)中，已知電動機輸出轉(zhuǎn)矩和負載轉(zhuǎn)矩的作用方向與轉(zhuǎn)速的方向相同，則系統(tǒng)正處于與轉(zhuǎn)速的方向相同，則系統(tǒng)正處于 a. 加速加速 b. 減速減速 c. 勻速勻速 d. 靜止靜止 4在機電系統(tǒng)中，已知電動機輸出轉(zhuǎn)矩小于負載轉(zhuǎn)矩，且電動機在機電系統(tǒng)中，已知電動機輸出轉(zhuǎn)矩小于負載轉(zhuǎn)矩，且電動機的輸出轉(zhuǎn)矩作用方向與轉(zhuǎn)速的方向相同，而負載轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)速的輸出轉(zhuǎn)矩作用方向與轉(zhuǎn)速的方向相同，而負載轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)速相反，則系統(tǒng)正處于相反，則系統(tǒng)正處于 a. 加速加速 b.減速減速 c.勻速勻速 d.靜止靜止 33 直流他勵電動機的啟動特性直流他勵電動機的啟動特性 一、啟動特性一、啟動特性 他勵直流電動機在

35、軸上帶有負載時，從他勵直流電動機在軸上帶有負載時，從靜止狀態(tài)到某一轉(zhuǎn)速穩(wěn)靜止狀態(tài)到某一轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行定運行，這整個過程稱為啟動過程。，這整個過程稱為啟動過程。 對直流電動機而言，在未啟動之前對直流電動機而言，在未啟動之前n=0 , E=0, 而而Ra一般很小。一般很小。在靜止的電樞繞組上施加額定電壓時，啟動電流為：在靜止的電樞繞組上施加額定電壓時，啟動電流為：aNst/ RUI 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。）倍。過大的啟動電流危害很大：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

36、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； （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(zhuǎn)矩使運動系統(tǒng)的與啟動電流成正比例的啟動轉(zhuǎn)矩使運動系統(tǒng)的動態(tài)轉(zhuǎn)矩動態(tài)轉(zhuǎn)矩很大，很大，過大的動態(tài)轉(zhuǎn)矩會在機械系統(tǒng)和傳動機構(gòu)中產(chǎn)生過大的動態(tài)轉(zhuǎn)矩沖過大的動態(tài)轉(zhuǎn)矩會在機械系統(tǒng)和傳動機構(gòu)中產(chǎn)生過大的動態(tài)轉(zhuǎn)矩沖擊，使機械傳動部件損壞；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： 引起電網(wǎng)電壓的下降，影響其他負載的正常運行。引起電網(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，即在啟動時必須設(shè)法因此

37、，直流電動機是不允許直接啟動的，即在啟動時必須設(shè)法限制電樞電流，例如普通的限制電樞電流，例如普通的Z2型直流電動機，規(guī)定電樞的瞬時電流型直流電動機，規(guī)定電樞的瞬時電流不得大于額定電流的不得大于額定電流的1.52倍。倍。二、啟動方法二、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串電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。阻啟動兩種方式。 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(zhuǎn)速的所謂降壓啟動即在啟動瞬間，降低供電電源電壓，隨著轉(zhuǎn)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，升高，反電勢增大，再

38、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(zhuǎn)速。電動機達到所要求的轉(zhuǎn)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)將受外加啟動電阻的限制。隨著轉(zhuǎn)速的升高，反電勢增大，再逐步將受外加啟動電阻的限制。隨著轉(zhuǎn)速的升高，反電勢增大，再逐步切除外加電阻直到全部切除，電動機達到所要求的轉(zhuǎn)速。切除外加電阻直到全部切除，電動機達到所要求的轉(zhuǎn)速。 電樞回路串電阻啟動時電動機電樞電路和啟動特性如圖所示：電樞回路串電阻啟動時電動機電樞電路和啟動特性如圖所示： 直線直線1為電動機電樞

39、回路串接啟動電阻時的機械特性，直線為電動機電樞回路串接啟動電阻時的機械特性，直線2為電動機的固有機械特性。啟動電阻的大小就是保證啟動電流為為電動機的固有機械特性。啟動電阻的大小就是保證啟動電流為額定值的兩倍。額定值的兩倍。 電樞回路接入電網(wǎng)時，電樞回路接入電網(wǎng)時，KM斷開，電動機工作在特性斷開，電動機工作在特性1上，在動上，在動態(tài)轉(zhuǎn)矩的作用下，電動機速度上升。當速度上升到態(tài)轉(zhuǎn)矩的作用下，電動機速度上升。當速度上升到a點時，點時，KM閉合，閉合，電動機的機械特性變?yōu)殡妱訖C的機械特性變?yōu)?。由于在切換電阻的瞬間，機械慣性的作。由于在切換電阻的瞬間，機械慣性的作用使電動機的轉(zhuǎn)速不能突變，在此瞬間速度

40、維持不變，即電動機的用使電動機的轉(zhuǎn)速不能突變，在此瞬間速度維持不變，即電動機的工作點從工作點從a點切換到點切換到b點，在動態(tài)轉(zhuǎn)矩的作用下，電動機的速度繼續(xù)點，在動態(tài)轉(zhuǎn)矩的作用下，電動機的速度繼續(xù)上升直到穩(wěn)定點上升直到穩(wěn)定點c。 c3-3.swf 從圖中不難看出：當電動機的工作點從從圖中不難看出：當電動機的工作點從a點切換到點切換到b點時，沖擊點時，沖擊電流仍很大，為了解決這種現(xiàn)象，通常采用逐級電流仍很大，為了解決這種現(xiàn)象，通常采用逐級切除啟動電阻切除啟動電阻的方的方法來實現(xiàn)。圖所示為具有三段啟動電阻的原理電路和啟動特性。法來實現(xiàn)。圖所示為具有三段啟動電阻的原理電路和啟動特性。 圖中：圖中： 1

41、T尖峰（最大）轉(zhuǎn)矩；尖峰（最大）轉(zhuǎn)矩； 2T換接（最?。┺D(zhuǎn)矩換接（最小）轉(zhuǎn)矩 (1) 電樞接入電網(wǎng)時，電樞接入電網(wǎng)時，KM1、KM2和和KM3均斷開，電樞回路均斷開，電樞回路串接外加電阻串接外加電阻Rad3=R1+R2+R3，此時，電動機工作在特性曲線，此時，電動機工作在特性曲線a，在，在轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩 T1的作用下，轉(zhuǎn)速沿曲線的作用下，轉(zhuǎn)速沿曲線a上升；上升； (2) 當速度上升使工作點到達當速度上升使工作點到達2時，時，KM1閉合，即切除電阻閉合，即切除電阻R3 ，此時電樞回路串外加電阻此時電樞回路串外加電阻Rad2=R1+R2，電動機的機械特性變?yōu)榍€，電動機的機械特性變?yōu)榍€b。由于機械慣性

42、的作用，電動機的轉(zhuǎn)速不能突變，工作點由。由于機械慣性的作用，電動機的轉(zhuǎn)速不能突變，工作點由2切換切換到到3，速度又沿著曲線，速度又沿著曲線b繼續(xù)上升；繼續(xù)上升； (3) 當速度上升使工作點到達當速度上升使工作點到達4時，時，KM1、KM2同時閉合，即同時閉合，即切除電阻切除電阻 R2、R3， 此時電樞回路串外加電阻此時電樞回路串外加電阻 Rad1=R1，電動機的機，電動機的機械特性變?yōu)榍€械特性變?yōu)榍€c。由于機械慣性的作用，電動機的轉(zhuǎn)速不能突變，。由于機械慣性的作用，電動機的轉(zhuǎn)速不能突變，工作點由工作點由4切換到切換到5，速度又沿著曲線，速度又沿著曲線c繼續(xù)上升；繼續(xù)上升； (4) 當速度上

43、升使工作點到達當速度上升使工作點到達6時，時，KM1、KM2、KM3同時閉同時閉合，即切除電阻合，即切除電阻R1、 R2 、 R3，此時電樞回路無外加電阻，電動機，此時電樞回路無外加電阻，電動機的機械特性變?yōu)楣逃刑匦郧€的機械特性變?yōu)楣逃刑匦郧€d，由于機械慣性的作用，電動機的，由于機械慣性的作用，電動機的轉(zhuǎn)速不能突變，工作點由轉(zhuǎn)速不能突變，工作點由6切換到切換到7，速度又沿著曲線，速度又沿著曲線d繼續(xù)上升直繼續(xù)上升直到穩(wěn)定工作點到穩(wěn)定工作點8。 c3-4.swf 由上可見，啟動級數(shù)愈多，由上可見，啟動級數(shù)愈多， T1、 T2愈與平均轉(zhuǎn)矩愈與平均轉(zhuǎn)矩 221avTTT 接近，啟動過程快而平穩(wěn)，

44、但所需的控制設(shè)備也就愈多。我國生接近，啟動過程快而平穩(wěn)，但所需的控制設(shè)備也就愈多。我國生產(chǎn)的標準控制柜都是按快速啟動原則設(shè)計的，一般啟動電阻為產(chǎn)的標準控制柜都是按快速啟動原則設(shè)計的，一般啟動電阻為（34）段。）段。 多級啟動時，多級啟動時， T1、 T2的數(shù)值需按照電動機的具體啟動條件決的數(shù)值需按照電動機的具體啟動條件決定，一般原則是保持每一級的最大轉(zhuǎn)矩定，一般原則是保持每一級的最大轉(zhuǎn)矩 T1（或最大電流（或最大電流I1 ）不超過）不超過電動機的允許值，而每次切換電阻時的電動機的允許值，而每次切換電阻時的 T2（或最小電流（或最小電流I2 ）也基本）也基本相同，一般選擇：相同，一般選擇： N1

45、26 . 1TT N22 . 11 . 1TT 25直流他勵電動機的啟動特性直流他勵電動機的啟動特性 一、啟動特性一、啟動特性 他勵直流電動機在軸上帶有負載時，從他勵直流電動機在軸上帶有負載時，從靜止狀態(tài)到某一轉(zhuǎn)速穩(wěn)靜止狀態(tài)到某一轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行定運行，這整個過程稱為啟動過程。，這整個過程稱為啟動過程。 aNst/ RUI 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。）倍。過大的啟動電流危害很大：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)

46、生危險的火花，燒壞整流子； 對直流電動機而言，在未啟動之前對直流電動機而言，在未啟動之前n n=0 , =0 , E E=0,=0, 而而R Ra a一般很一般很小。在靜止的電樞繞組上施加額定電壓時，啟動電流為：小。在靜止的電樞繞組上施加額定電壓時，啟動電流為： （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(zhuǎn)矩使運動系統(tǒng)的與啟動電流成正比例的啟動轉(zhuǎn)矩使運動系統(tǒng)的動態(tài)轉(zhuǎn)矩動態(tài)轉(zhuǎn)矩很大，很大，過大的動態(tài)轉(zhuǎn)矩會在機械系統(tǒng)和傳動機構(gòu)中產(chǎn)生過大的動態(tài)轉(zhuǎn)矩沖過大的動態(tài)轉(zhuǎn)矩會在機械系統(tǒng)和傳動機構(gòu)中產(chǎn)生過大的動態(tài)轉(zhuǎn)矩沖擊，使機械傳動部件損壞；擊，使機械傳動部件損壞； （3）對供電電網(wǎng)

47、的影響：）對供電電網(wǎng)的影響： 引起電網(wǎng)電壓的波動，影響同電網(wǎng)其他電氣設(shè)備的正常運行。引起電網(wǎng)電壓的波動，影響同電網(wǎng)其他電氣設(shè)備的正常運行。 因此，直流電動機是不允許直接啟動的，即在啟動時必須設(shè)法因此，直流電動機是不允許直接啟動的，即在啟動時必須設(shè)法限制電樞電流，例如普通的限制電樞電流，例如普通的Z2型直流電動機，規(guī)定電樞的瞬時電流型直流電動機，規(guī)定電樞的瞬時電流不得大于額定電流的不得大于額定電流的1.82.5倍。倍。MLdMdwTTTJdt二、啟動方法二、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串電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。阻啟動

48、兩種方式。 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(zhuǎn)速的所謂降壓啟動即在啟動瞬間，降低供電電源電壓，隨著轉(zhuǎn)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，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，電動機達到所要求的轉(zhuǎn)速。電動機達到所要求的轉(zhuǎn)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)將受外加啟動電阻的限制。隨著轉(zhuǎn)速的升高，反電勢增大，再逐步將受外加啟動電阻的限制。隨著轉(zhuǎn)速的升高，反電勢增大，再逐步切除外加

49、電阻直到全部切除，電動機達到所要求的轉(zhuǎn)速。切除外加電阻直到全部切除，電動機達到所要求的轉(zhuǎn)速。 電樞回路串電阻啟動時電動機電樞電路和啟動特性如圖所示：電樞回路串電阻啟動時電動機電樞電路和啟動特性如圖所示： 直線直線1為電動機電樞回路串接啟動電阻時的機械特性，直線為電動機電樞回路串接啟動電阻時的機械特性，直線2為電動機的固有機械特性。啟動電阻的大小就是保證啟動電流在為電動機的固有機械特性。啟動電阻的大小就是保證啟動電流在允許的范圍之內(nèi)。允許的范圍之內(nèi)。 電樞回路接入電網(wǎng)時，電樞回路接入電網(wǎng)時，KM斷開，電動機工作在特性斷開，電動機工作在特性1上，在動上，在動態(tài)轉(zhuǎn)矩的作用下，電動機速度上升。當速度上

50、升到態(tài)轉(zhuǎn)矩的作用下，電動機速度上升。當速度上升到a點時，點時，KM閉合，閉合，電動機的機械特性變?yōu)殡妱訖C的機械特性變?yōu)?。由于在切換電阻的瞬間，機械慣性的作。由于在切換電阻的瞬間，機械慣性的作用使電動機的轉(zhuǎn)速不能突變，在此瞬間速度維持不變，即電動機的用使電動機的轉(zhuǎn)速不能突變，在此瞬間速度維持不變，即電動機的工作點從工作點從a點切換到點切換到b點，在動態(tài)轉(zhuǎn)矩的作用下，電動機的速度繼續(xù)點，在動態(tài)轉(zhuǎn)矩的作用下，電動機的速度繼續(xù)上升直到穩(wěn)定點上升直到穩(wěn)定點c。 從圖中不難看出：當電動機的工作點從從圖中不難看出：當電動機的工作點從a點切換到點切換到b點時，沖擊點時，沖擊電流仍很大，為了解決這種現(xiàn)象，通常

51、采用逐級電流仍很大，為了解決這種現(xiàn)象，通常采用逐級切除啟動電阻切除啟動電阻的方的方法來實現(xiàn)。圖所示為具有三段啟動電阻的原理電路和啟動特性。法來實現(xiàn)。圖所示為具有三段啟動電阻的原理電路和啟動特性。 圖中：圖中： 1T尖峰（最大）轉(zhuǎn)矩；尖峰（最大）轉(zhuǎn)矩； 2T換接（最?。┺D(zhuǎn)矩換接（最小）轉(zhuǎn)矩 (1) 電樞接入電網(wǎng)時，電樞接入電網(wǎng)時，KM1、KM2和和KM3均斷開，電樞回路均斷開，電樞回路串接外加電阻串接外加電阻Rad3=R1+R2+R3，此時，電動機工作在特性曲線，此時，電動機工作在特性曲線a，在，在轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩 T1的作用下，轉(zhuǎn)速沿曲線的作用下，轉(zhuǎn)速沿曲線a上升；上升； (2) 當速度上升使工作點到

52、達當速度上升使工作點到達2時，時，KM1閉合，即切除電阻閉合，即切除電阻R3 ，此時電樞回路串外加電阻此時電樞回路串外加電阻Rad2=R1+R2，電動機的機械特性變?yōu)榍€，電動機的機械特性變?yōu)榍€b。由于機械慣性的作用，電動機的轉(zhuǎn)速不能突變，工作點由。由于機械慣性的作用，電動機的轉(zhuǎn)速不能突變，工作點由2切換切換到到3，速度又沿著曲線，速度又沿著曲線b繼續(xù)上升；繼續(xù)上升； (3) 當速度上升使工作點到達當速度上升使工作點到達4時，時，KM1、KM2同時閉合，即同時閉合，即切除電阻切除電阻 R2、R3， 此時電樞回路串外加電阻此時電樞回路串外加電阻 Rad1=R1，電動機的機，電動機的機械特性變?yōu)?/p>

53、曲線械特性變?yōu)榍€c。由于機械慣性的作用，電動機的轉(zhuǎn)速不能突變，。由于機械慣性的作用，電動機的轉(zhuǎn)速不能突變，工作點由工作點由4切換到切換到5，速度又沿著曲線，速度又沿著曲線c繼續(xù)上升；繼續(xù)上升； (4) 當速度上升使工作點到達當速度上升使工作點到達6時，時，KM1、KM2、KM3同時閉同時閉合，即切除電阻合，即切除電阻R1、 R2 、 R3，此時電樞回路無外加電阻，電動機，此時電樞回路無外加電阻，電動機的機械特性變?yōu)楣逃刑匦郧€的機械特性變?yōu)楣逃刑匦郧€d，由于機械慣性的作用，電動機的，由于機械慣性的作用，電動機的轉(zhuǎn)速不能突變，工作點由轉(zhuǎn)速不能突變，工作點由6切換到切換到7，速度又沿著曲線，速

54、度又沿著曲線d繼續(xù)上升直繼續(xù)上升直到穩(wěn)定工作點到穩(wěn)定工作點8。 由上可見，啟動級數(shù)愈多，由上可見，啟動級數(shù)愈多， T1、 T2愈與平均轉(zhuǎn)矩愈與平均轉(zhuǎn)矩 221avTTT 接近，啟動過程快而平穩(wěn)，但所需的控制設(shè)備也就愈多。我國生接近，啟動過程快而平穩(wěn)，但所需的控制設(shè)備也就愈多。我國生產(chǎn)的標準控制柜都是按快速啟動原則設(shè)計的，一般啟動電阻為產(chǎn)的標準控制柜都是按快速啟動原則設(shè)計的，一般啟動電阻為（34）段。）段。 多級啟動時，多級啟動時， T1、 T2的數(shù)值需按照電動機的具體啟動條件決的數(shù)值需按照電動機的具體啟動條件決定，一般原則是保持每一級的最大轉(zhuǎn)矩定，一般原則是保持每一級的最大轉(zhuǎn)矩 T1（或最大電

55、流（或最大電流I1 ）不超過）不超過電動機的允許值，而每次切換電阻時的電動機的允許值，而每次切換電阻時的 T2（或最小電流（或最小電流I2 ）也基本）也基本相同，一般選擇：相同，一般選擇： N126 . 1TT N22 . 11 . 1TT 26 直流他勵電動機的調(diào)速特性直流他勵電動機的調(diào)速特性 一、速度調(diào)節(jié)和速度變化一、速度調(diào)節(jié)和速度變化 調(diào)速調(diào)速（又稱速度調(diào)節(jié)）與（又稱速度調(diào)節(jié)）與速度變化速度變化是兩個完全不同的概念是兩個完全不同的概念 電動機的電動機的調(diào)速調(diào)速是在一定的負載條件下，人為地改變電動機的電是在一定的負載條件下，人為地改變電動機的電氣參數(shù)，以改變電動機的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，如圖所示。氣參

56、數(shù)，以改變電動機的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，如圖所示。 轉(zhuǎn)速的變化是轉(zhuǎn)速的變化是人為改變?nèi)藶楦淖儯ɑ蛘{(diào)節(jié)）電樞回路的電（或調(diào)節(jié)）電樞回路的電阻大小所造成的，故稱阻大小所造成的，故稱調(diào)調(diào)速或速度調(diào)節(jié)速或速度調(diào)節(jié)。 速度變化速度變化是指由于電動機的負載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化（增大與減?。┦侵赣捎陔妱訖C的負載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化（增大與減?。┗蚱渌豢深A(yù)見因數(shù)引起電動機轉(zhuǎn)速的變化（下降或上升），如圖或其它不可預(yù)見因數(shù)引起電動機轉(zhuǎn)速的變化（下降或上升），如圖所示。所示。 總之，速度變化是在某總之，速度變化是在某條機械特性上，由于負載改條機械特性上，由于負載改變而引起的；而速度調(diào)節(jié)則變而引起的；而速度調(diào)節(jié)則是在某一特定的負載下，靠是在某

57、一特定的負載下，靠人為改變機械特性而得到的。人為改變機械特性而得到的。二、調(diào)速方法二、調(diào)速方法下面僅就他勵直流電動機的調(diào)速方法作一般性的介紹。下面僅就他勵直流電動機的調(diào)速方法作一般性的介紹。 從直流他勵電動機機械特性方程式從直流他勵電動機機械特性方程式 可知：可知：改變串入電樞回路的電阻改變串入電樞回路的電阻Rad ；改變；改變電樞供電電壓電樞供電電壓U或或主磁通主磁通 ，都可以得到不同的人為機械特性，從而在負載不變時可，都可以得到不同的人為機械特性，從而在負載不變時可以改變電動機的轉(zhuǎn)速，以達到速度調(diào)節(jié)的要求，故直流電動機調(diào)速以改變電動機的轉(zhuǎn)速，以達到速度調(diào)節(jié)的要求，故直流電動機調(diào)速的方法有以

58、下三種。的方法有以下三種。 aadeemRRUnTCCC1、改變電樞電路外串電阻、改變電樞電路外串電阻 adR 直流電動機電樞回路串接電阻后，可以得到如圖所示的一簇機直流電動機電樞回路串接電阻后，可以得到如圖所示的一簇機械特性。械特性。 從特性可看出，在一定的負從特性可看出，在一定的負載轉(zhuǎn)矩載轉(zhuǎn)矩TL下，串入不同的電阻可下，串入不同的電阻可以得到不同的轉(zhuǎn)速。如在電阻分以得到不同的轉(zhuǎn)速。如在電阻分別為別為 Ra、R1、R2、R3、的情況下，、的情況下，可以分別得到穩(wěn)定工作點可以分別得到穩(wěn)定工作點A、C、D和和E，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速為，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速為nA、 nB、 nC、 nD。 改變電樞回路串接電阻的大小

59、調(diào)速存在如下問題：改變電樞回路串接電阻的大小調(diào)速存在如下問題： 機械特性較軟，電阻愈大則特性愈軟，穩(wěn)定度愈低；機械特性較軟，電阻愈大則特性愈軟，穩(wěn)定度愈低； 在空載或輕載時，調(diào)速范圍不大；在空載或輕載時，調(diào)速范圍不大； 實現(xiàn)無級調(diào)速困難；實現(xiàn)無級調(diào)速困難； 在調(diào)速電阻上消耗大量電能等。在調(diào)速電阻上消耗大量電能等。 正因為缺點不少，目前已很少采用，僅在有些起重機、卷揚機正因為缺點不少，目前已很少采用，僅在有些起重機、卷揚機等低速運轉(zhuǎn)時間不長的傳動系統(tǒng)中采用。等低速運轉(zhuǎn)時間不長的傳動系統(tǒng)中采用。2改變電動機電樞供電電壓改變電動機電樞供電電壓U 如圖所示特性為改變電樞供電電壓如圖所示特性為改變電樞供

60、電電壓U調(diào)速的特性：調(diào)速的特性： 從特性可看出，在一定的負從特性可看出，在一定的負載轉(zhuǎn)矩載轉(zhuǎn)矩TL下，電樞外加不同電壓下，電樞外加不同電壓可以得到不同的轉(zhuǎn)速。如在電壓可以得到不同的轉(zhuǎn)速。如在電壓分別為分別為 UN、 U1、 U2、 U3的情的情況下，可以分別得到穩(wěn)定工作點況下，可以分別得到穩(wěn)定工作點a、b、c和和d，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速為，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速為na、 nb、 nc、 nd。即改變電樞電壓。即改變電樞電壓可以達到調(diào)速的目的。可以達到調(diào)速的目的。 改變電樞外加電壓調(diào)速有如下特點：改變電樞外加電壓調(diào)速有如下特點： 1）當電源電壓連續(xù)變化時，轉(zhuǎn)速可以平滑無級調(diào)節(jié)，）當電源電壓連續(xù)變化時，轉(zhuǎn)速可以平滑無級