第2章直流電動(dòng)機(jī)

1、第2章 直流電動(dòng)機(jī)2.1 直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理2.2 直流電動(dòng)機(jī)的分類及銘牌參數(shù)2.3 直流電動(dòng)機(jī)的基本公式2.4 直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性2.5 直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)2.6 直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)2.7 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速2.8 直流電動(dòng)機(jī)的使用旋轉(zhuǎn)部分旋轉(zhuǎn)部分:靜止部分靜止部分:定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子中間有氣隙中間有氣隙直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)2.1 直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理2.1.1直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)直流電機(jī)定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子機(jī)座機(jī)座換向極換向極主磁極主磁極電刷裝置電刷裝置電樞鐵心電樞鐵心軸承軸承換向器換向器風(fēng)扇風(fēng)扇 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸電樞繞組電樞繞組主要由定子、轉(zhuǎn)子兩部分組成主要由定子、轉(zhuǎn)子兩部分

2、組成小型直流電動(dòng)機(jī)的剖面結(jié)構(gòu)小型直流電動(dòng)機(jī)的剖面結(jié)構(gòu) 一、定子部分一、定子部分電磁方面：產(chǎn)生磁場和構(gòu)成磁路。電磁方面：產(chǎn)生磁場和構(gòu)成磁路。機(jī)械方面：整個(gè)電機(jī)的支撐。機(jī)械方面：整個(gè)電機(jī)的支撐。作用作用:構(gòu)成構(gòu)成:磁極磁極機(jī)座機(jī)座換向極換向極電刷裝置電刷裝置端蓋和軸承端蓋和軸承（一）主磁極（一）主磁極產(chǎn)生恒定、有一定的空間分布形狀的產(chǎn)生恒定、有一定的空間分布形狀的氣隙磁通密度氣隙磁通密度 勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組鐵心鐵心作用：作用：（二）機(jī)座（二）機(jī)座整體機(jī)座整體機(jī)座:起導(dǎo)磁和機(jī)械支撐作用起導(dǎo)磁和機(jī)械支撐作用疊片機(jī)座疊片機(jī)座:只起機(jī)械支撐作用只起機(jī)械支撐作用（三）換向極（三）換向極安裝在相鄰的兩主安裝在相

3、鄰的兩主磁極之間，用螺釘磁極之間，用螺釘固定在機(jī)座上，用固定在機(jī)座上，用來改善直流電機(jī)的來改善直流電機(jī)的換向，一般電機(jī)容換向，一般電機(jī)容量超過量超過1kW時(shí)均應(yīng)時(shí)均應(yīng)安裝換向極。安裝換向極。 用整塊鋼制成，用整塊鋼制成，也可用厚也可用厚11.5mm厚鋼板或硅鋼片疊成厚鋼板或硅鋼片疊成 （四）電刷（四）電刷用石墨制成的導(dǎo)電塊用石墨制成的導(dǎo)電塊 （五）端蓋（五）端蓋主要起支撐作用。主要起支撐作用。端蓋固定在機(jī)座上，其上放置軸承支撐端蓋固定在機(jī)座上，其上放置軸承支撐直流電機(jī)的轉(zhuǎn)軸，使直流電機(jī)能夠旋轉(zhuǎn)。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)軸，使直流電機(jī)能夠旋轉(zhuǎn)。 二、轉(zhuǎn)子部分二、轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子又稱電樞，是電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，轉(zhuǎn)子又

4、稱電樞，是電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，其作用是感應(yīng)電勢和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，其作用是感應(yīng)電勢和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換從而實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換 作用作用:構(gòu)成構(gòu)成:電樞鐵心電樞鐵心換向器換向器電機(jī)轉(zhuǎn)軸電機(jī)轉(zhuǎn)軸電樞繞組電樞繞組軸承和風(fēng)扇軸承和風(fēng)扇（一）電樞鐵心（一）電樞鐵心作用：作用：通過磁通和嵌放電樞繞組。通過磁通和嵌放電樞繞組。材料：材料：為減小當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)鐵心中的磁通方向發(fā)生變化引起為減小當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)鐵心中的磁通方向發(fā)生變化引起的磁滯損耗和渦流損耗，電樞鐵心用的磁滯損耗和渦流損耗，電樞鐵心用0.35mm或或0.5mm厚的硅鋼片疊成，表面有絕緣層。厚的硅鋼片疊成，表面有絕緣層。 （二）換向器（二）換向器作用

5、：作用：實(shí)現(xiàn)電刷內(nèi)外交直流的轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)電刷內(nèi)外交直流的轉(zhuǎn)換。材料：材料：采用導(dǎo)電性能好、硬度大、耐磨性能好采用導(dǎo)電性能好、硬度大、耐磨性能好 的紫銅或銅合金制成的紫銅或銅合金制成 （三）轉(zhuǎn)軸（三）轉(zhuǎn)軸起轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的支撐作用，需有一定的機(jī)械起轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的支撐作用，需有一定的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，一般用圓鋼加工而成。強(qiáng)度和剛度，一般用圓鋼加工而成。 （四）電樞繞組（四）電樞繞組用于產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和通過電流，實(shí)現(xiàn)機(jī)電用于產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和通過電流，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量的轉(zhuǎn)換。能量的轉(zhuǎn)換。線圈元件邊在槽內(nèi)的放置情況線圈元件邊在槽內(nèi)的放置情況 作作用用主極極靴和電樞間的間隙稱為空氣隙。主極極靴和電樞間的間隙稱為空氣隙。三、

6、空氣隙三、空氣隙氣隙既保證了電機(jī)的安全運(yùn)行，又是磁路的重要組氣隙既保證了電機(jī)的安全運(yùn)行，又是磁路的重要組成部分。成部分。由于空氣磁阻遠(yuǎn)大于鐵磁物質(zhì)的磁阻，而電機(jī)的能由于空氣磁阻遠(yuǎn)大于鐵磁物質(zhì)的磁阻，而電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換是依靠氣隙磁通為媒介進(jìn)行的，所以氣隙的量轉(zhuǎn)換是依靠氣隙磁通為媒介進(jìn)行的，所以氣隙的大小和形狀對電機(jī)的性能有很大影響。大小和形狀對電機(jī)的性能有很大影響。直流電機(jī)的氣隙是不均勻的。極靴中部氣隙較小，直流電機(jī)的氣隙是不均勻的。極靴中部氣隙較小，兩側(cè)氣隙逐漸擴(kuò)大，極尖處氣隙最大。兩側(cè)氣隙逐漸擴(kuò)大，極尖處氣隙最大。小型電機(jī)氣隙約為小型電機(jī)氣隙約為13mm；大型電機(jī)氣隙可達(dá)；大型電機(jī)氣隙可達(dá)10

7、12mm 。作用作用: :NS+_+_2.1.2 直流電動(dòng)機(jī)的工作原理直流電動(dòng)機(jī)的工作原理外部提供外部提供用左手定則判斷受力方向用左手定則判斷受力方向及形成的轉(zhuǎn)矩方向：及形成的轉(zhuǎn)矩方向： f = Bf = BX Xli li 通過電刷和換向器將直通過電刷和換向器將直流變?yōu)樵慕涣麟娨肓髯優(yōu)樵慕涣麟娨氘a(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)建立磁場建立磁場交流交流直流過程？直流過程？2.2 2.2 直流電機(jī)的分類及銘牌直流電機(jī)的分類及銘牌電機(jī)型號電機(jī)型號2.2.1 銘牌參數(shù)銘牌參數(shù)電機(jī)額定功率電機(jī)額定功率電機(jī)額定電壓電機(jī)額定電壓額定電流額定電流額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)

8、速額定勵(lì)磁電流額定勵(lì)磁電流勵(lì)磁方式勵(lì)磁方式出廠數(shù)據(jù)如出廠編號、出廠日期等出廠數(shù)據(jù)如出廠編號、出廠日期等額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩額定效率額定效率Z 29 2一般用途直流電機(jī)一般用途直流電機(jī) 設(shè)計(jì)序號設(shè)計(jì)序號,第二次改型設(shè)計(jì)第二次改型設(shè)計(jì) 機(jī)座序號機(jī)座序號 電樞鐵心長度序號電樞鐵心長度序號 Z系列：一般用途直流電動(dòng)機(jī)（如系列：一般用途直流電動(dòng)機(jī)（如Z2，Z3，Z4等系列）；等系列）；ZJ系列：精密機(jī)床用直流電動(dòng)機(jī)；系列：精密機(jī)床用直流電動(dòng)機(jī)；ZT系列：廣調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)；系列：廣調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)；ZQ系列：直流牽引電動(dòng)機(jī)；系列：直流牽引電動(dòng)機(jī)；ZH系列：船用直流電動(dòng)機(jī)；系列：船用直流電動(dòng)機(jī)；ZA系列：防爆安全

9、型直流電動(dòng)機(jī)；系列：防爆安全型直流電動(dòng)機(jī)；ZKJ系列：挖掘機(jī)用直流電動(dòng)機(jī)；系列：挖掘機(jī)用直流電動(dòng)機(jī)；ZZJ系列：冶金起重機(jī)用直流電動(dòng)機(jī)；系列：冶金起重機(jī)用直流電動(dòng)機(jī)；第一部分字符的含義如下：第一部分字符的含義如下：1額定功率額定功率PN 2額定電壓額定電壓UN和接法和接法 額定條件下電機(jī)所能供給的功率。對于電動(dòng)額定條件下電機(jī)所能供給的功率。對于電動(dòng)機(jī)額定功率是指電動(dòng)機(jī)軸上輸出的最大機(jī)械機(jī)額定功率是指電動(dòng)機(jī)軸上輸出的最大機(jī)械功率。額定功率的單位為功率。額定功率的單位為kW 額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，定子繞組應(yīng)加額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，定子繞組應(yīng)加的線電壓，單位為的線電壓，單位為V 額定值3.額定電流額定電流IN指

10、電機(jī)在額定電壓下，運(yùn)行于額定功率時(shí)對指電機(jī)在額定電壓下，運(yùn)行于額定功率時(shí)對應(yīng)的電流值。額定電流的單位為應(yīng)的電流值。額定電流的單位為A 額定功率、額定電壓和額定電流的關(guān)系為：額定功率、額定電壓和額定電流的關(guān)系為：電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) P PN N=U=UN NI IN N N N10103 3 kWkW4.額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN：對應(yīng)于額定電流，額定電壓，電機(jī)運(yùn)行于額定功率對應(yīng)于額定電流，額定電壓，電機(jī)運(yùn)行于額定功率時(shí)所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。額定功率的單位為時(shí)所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。額定功率的單位為r/minr/min。5.額定勵(lì)磁電流額定勵(lì)磁電流IfN ：對應(yīng)于額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速及額定功率對應(yīng)于額定電壓、額定電流

11、、額定轉(zhuǎn)速及額定功率時(shí)的勵(lì)磁電流。額定勵(lì)磁電流的單位為時(shí)的勵(lì)磁電流。額定勵(lì)磁電流的單位為A 6. 勵(lì)磁方式勵(lì)磁方式 ：直流電機(jī)的勵(lì)磁線圈與其電樞線圈的連接方式。根直流電機(jī)的勵(lì)磁線圈與其電樞線圈的連接方式。根據(jù)電樞線圈與勵(lì)磁線圈的連接方式不同，直流電機(jī)據(jù)電樞線圈與勵(lì)磁線圈的連接方式不同，直流電機(jī)勵(lì)磁有并勵(lì)、串勵(lì)、他勵(lì)、復(fù)勵(lì)等方式勵(lì)磁有并勵(lì)、串勵(lì)、他勵(lì)、復(fù)勵(lì)等方式 7.額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩TN： 反應(yīng)輸出額定功率和額定轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，單位為反應(yīng)輸出額定功率和額定轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，單位為Nm。 TN=9.55PN/ nN (PN的單位必須是的單位必須是W) 8.額定效率額定效率 N ： 是指直流電動(dòng)機(jī)在額

12、定工作下輸出功率與輸入功率的是指直流電動(dòng)機(jī)在額定工作下輸出功率與輸入功率的比值，常用百分?jǐn)?shù)表示。比值，常用百分?jǐn)?shù)表示。 N PN/ P1N 100% 電機(jī)的電流正好等于額定值。電機(jī)的電流正好等于額定值。長期過載運(yùn)行將使電機(jī)過熱，降低電機(jī)壽命甚至損壞長期過載運(yùn)行將使電機(jī)過熱，降低電機(jī)壽命甚至損壞 電機(jī)的電流超過額定值電機(jī)的電流超過額定值 電機(jī)的電流比額定值小得多電機(jī)的電流比額定值小得多 。長期輕載運(yùn)行使電機(jī)的容量不能充分利用長期輕載運(yùn)行使電機(jī)的容量不能充分利用 在選擇電機(jī)時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的要求，在選擇電機(jī)時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的要求，盡可能使電機(jī)運(yùn)行在額定值附近盡可能使電機(jī)運(yùn)行在額定值附近 滿載運(yùn)行滿載運(yùn)

13、行 :過載運(yùn)行過載運(yùn)行 :輕載運(yùn)行輕載運(yùn)行 :三種運(yùn)行方式西門子公司的一臺電機(jī)的銘牌西門子公司的一臺電機(jī)的銘牌額定功率額定功率7457W7457W額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速1180r/min1180r/min額定電壓額定電壓500V500V額定電流額定電流17A17A勵(lì)磁方式：并勵(lì)勵(lì)磁方式：并勵(lì)勵(lì)磁電流：勵(lì)磁電流：1.4/2.8A1.4/2.8A勵(lì)磁電阻勵(lì)磁電阻166166歐姆歐姆絕緣等級絕緣等級F F工作制：連續(xù)工作制：連續(xù)最高環(huán)境溫度：最高環(huán)境溫度：4040度度勵(lì)磁電壓勵(lì)磁電壓300/150V300/150V2.2.2 直流電機(jī)的分類直流電機(jī)的分類1他勵(lì)電機(jī)他勵(lì)電機(jī) 分別由兩個(gè)不同分別由兩個(gè)不同的電

14、源供電的電源供電 。電壓可以相同，電壓可以相同，也可以不同也可以不同 ffffRUII 他他勵(lì)勵(lì)電電機(jī)機(jī)的的勵(lì)勵(lì)磁磁電電流流2并勵(lì)電機(jī)并勵(lì)電機(jī) 由同一電源供電。由同一電源供電。勵(lì)磁電流一般為勵(lì)磁電流一般為額定電流的額定電流的5% faIII3串勵(lì)電機(jī)串勵(lì)電機(jī)勵(lì)磁電流與電樞電流相勵(lì)磁電流與電樞電流相同，數(shù)值較大，因此，同，數(shù)值較大，因此，串勵(lì)繞組匝數(shù)很少，導(dǎo)串勵(lì)繞組匝數(shù)很少，導(dǎo)線較粗。串勵(lì)式直流電線較粗。串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)具有很大的起動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)具有很大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，但其機(jī)械特性很軟，矩，但其機(jī)械特性很軟，且空載時(shí)有極高的轉(zhuǎn)速，且空載時(shí)有極高的轉(zhuǎn)速，串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)不準(zhǔn)串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)不準(zhǔn)空載或輕載運(yùn)行

15、。串勵(lì)空載或輕載運(yùn)行。串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)常用于要式直流電動(dòng)機(jī)常用于要求很大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩且轉(zhuǎn)速求很大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩且轉(zhuǎn)速允許有較大變化的負(fù)載允許有較大變化的負(fù)載等等 faIII4復(fù)勵(lì)電機(jī)復(fù)勵(lì)電機(jī) 串勵(lì)繞組和他勵(lì)（或并勵(lì)）串勵(lì)繞組和他勵(lì)（或并勵(lì)）繞組的磁勢方向相同。繞組的磁勢方向相同。積復(fù)勵(lì)：積復(fù)勵(lì)：串勵(lì)繞組和他勵(lì)（或并勵(lì)）串勵(lì)繞組和他勵(lì)（或并勵(lì)）繞組的磁勢方向相反。繞組的磁勢方向相反。差復(fù)勵(lì)：差復(fù)勵(lì)：繞組名繞組名稱稱電樞電樞繞組繞組換向換向極繞極繞組組補(bǔ)償補(bǔ)償繞組繞組串勵(lì)串勵(lì)繞組繞組并勵(lì)并勵(lì)繞組繞組他勵(lì)他勵(lì)繞組繞組線端名線端名稱稱A1 A2B1 B2C1 C2D1 D2E1 E2F1 F2直流電機(jī)各繞組線端

16、的符號直流電機(jī)各繞組線端的符號 332.3.1 電樞電動(dòng)勢和電磁電樞電動(dòng)勢和電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩1.1.感應(yīng)電動(dòng)勢感應(yīng)電動(dòng)勢E E：支路中各串聯(lián)元件感應(yīng)電動(dòng)勢的代數(shù)和。支路中各串聯(lián)元件感應(yīng)電動(dòng)勢的代數(shù)和。 6 0EaEECnp NCau為每極磁通量，空載時(shí)由勵(lì)磁電流產(chǎn)生，負(fù)載時(shí)由勵(lì)為每極磁通量，空載時(shí)由勵(lì)磁電流產(chǎn)生，負(fù)載時(shí)由勵(lì)磁電流和電樞電流共同產(chǎn)生。磁電流和電樞電流共同產(chǎn)生。 uCE為電動(dòng)勢常數(shù)為電動(dòng)勢常數(shù)2.3 直流電機(jī)的基本公式直流電機(jī)的基本公式直流電機(jī)342.電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 Tem：所有導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的代數(shù)和。所有導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的代數(shù)和。ema2TaTTCIpNCau CT為轉(zhuǎn)矩常數(shù)

17、，與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)。為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)。30TECC35aaEaaUEI RCRnI直流電機(jī)362.3.3 2.3.3 功率平衡方程功率平衡方程1PU I輸入電功率輸入電功率 P P1 112()()CufafafaaafaaafemCuaPUIU IIUIUIEI R IUIEII RUIPpp電磁功率電磁功率 P Pem em 電樞銅耗電樞銅耗 p pCua Cua 勵(lì)磁銅耗勵(lì)磁銅耗 p pCuf Cuf 電機(jī)鐵耗電機(jī)鐵耗 p pFeFe 機(jī)械損耗機(jī)械損耗 p pmec mec 附加損耗附加損耗 p pad ad 輸出機(jī)械功率輸出機(jī)械功率 P P2 222emaaC uaaaC uf

18、fffPE IpI RpU IIR12CufemCuaemFemecadPPppPPppppCua+pCuf 亦稱之為可變損耗。亦稱之為可變損耗。 pFe+pmec+pad=p0 稱之為空載損耗，亦稱為不變損耗稱之為空載損耗，亦稱為不變損耗。 P Pemem= = P P1 1P PCuCu P P2 2= =P PememP P0 0= = T T2 2 直流電機(jī)373. 轉(zhuǎn)矩方程電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 T Tem em 負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩 T T2 2 空載制動(dòng)轉(zhuǎn)矩空載制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 T T0 002emPpP20emPPp20emTTT4. 4. 效率效率21112100%100%(1) 100%PP

19、ppPPPpT2=9.55P2/ nN (P2的單位必須是的單位必須是W)直流電機(jī)38 直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī) n n、T Temem、f f（IaIa）的關(guān)系曲線稱為工作特性。）的關(guān)系曲線稱為工作特性。 直流電動(dòng)機(jī)的工作特性因勵(lì)磁方式而異，可用計(jì)算法求得，但直流電動(dòng)機(jī)的工作特性因勵(lì)磁方式而異，可用計(jì)算法求得，但大多用實(shí)驗(yàn)方法確定。大多用實(shí)驗(yàn)方法確定。 （1）他勵(lì)電動(dòng)機(jī)工作特性aI2.4 直流電機(jī)的運(yùn)行特性直流電機(jī)的運(yùn)行特性NUU 定義：當(dāng) 、 時(shí)，fNII )(aIfn 由 可得aeaeNICRCUnaaeRInCU略下降電樞反應(yīng)去磁加強(qiáng)nRIUI)(aaa 轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速調(diào)整率轉(zhuǎn)速調(diào)整率 %1

20、00NN0nnnn 如果負(fù)載較重，電樞反應(yīng)較大，存在較大的去磁作用，固曲線上翹。 忽略電樞反應(yīng)的去磁作用，轉(zhuǎn)速與負(fù)載電流按線性關(guān)系變化。aIn0nNUU 定義：當(dāng) 、 時(shí)，fNII )(aemIfT轉(zhuǎn)矩表達(dá)式:aNTemICT 考慮電樞反應(yīng)的作用，轉(zhuǎn)矩上升的速度比電流上升的慢，曲線呈向下翹。 轉(zhuǎn)矩特性NUU 定義：當(dāng) 、 時(shí)，fNII )(aIf效率如下所示：%10011112famecCufCuaFeIIUppppPpPPaI02、負(fù)載電流增大，效率也增大，輸入的功率大部分消耗在機(jī)械負(fù)載上；但當(dāng)負(fù)載電流增大到一定程度時(shí)銅損快速增大此時(shí)效率又變小。1、空載損耗為不變損耗，不隨負(fù)載電流變化，當(dāng)負(fù)

21、載電流較小時(shí)效率較低，輸入功率大部分消耗在空載損耗上； 效率特性aIfIaE 當(dāng)負(fù)載電流較小時(shí)，電機(jī)磁路不飽和，每極氣隙磁通與勵(lì)磁電流呈線性關(guān)系。即：afffIkIk（2）串勵(lì)電動(dòng)機(jī)工作特性 轉(zhuǎn)速特性 由電動(dòng)勢平衡方程式可得轉(zhuǎn)速表達(dá)式：fefaafeaefaeKCRRIKCUICRRCUn 當(dāng)負(fù)載電流為零時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速趨于無窮大，所以串勵(lì)電動(dòng)機(jī)不宜輕載或空載運(yùn)行；當(dāng)電樞電流較大時(shí)，轉(zhuǎn)速特性為稍稍向下傾斜的直線，因?yàn)榇怕汾呌陲柡?。定義：2aTfaTemICkICT2、當(dāng)負(fù)載電流較大時(shí)，磁路飽和，串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性與他勵(lì)電動(dòng)機(jī)相似。1、當(dāng)負(fù)載電流較小時(shí)，磁路不飽和，轉(zhuǎn)矩正比于電樞電流的平方。串勵(lì)電

22、動(dòng)機(jī)的效率特性與并勵(lì)電動(dòng)機(jī)相似。 轉(zhuǎn)矩特性2.4.2 2.4.2 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性（一）他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性（一）他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1 1機(jī)械特性的表達(dá)式機(jī)械特性的表達(dá)式機(jī)械特性：機(jī)械特性：U=UU=UN N、I If f I IfNfN、電樞回路電阻為、電樞回路電阻為恒值的條件下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速恒值的條件下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n n與電磁轉(zhuǎn)矩之與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系：間的關(guān)系：n=f(Tem) n=f(Tem) 1 1機(jī)械特性的表達(dá)式機(jī)械特性的表達(dá)式nnTnTCCRCUnememTee 002理想理想空載空載轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速機(jī)械特性機(jī)械特性的斜率的斜率轉(zhuǎn)速降轉(zhuǎn)速降理想空理想空

23、載轉(zhuǎn)速載轉(zhuǎn)速實(shí)際空載轉(zhuǎn)速實(shí)際空載轉(zhuǎn)速斜率斜率越小，越小，特性越平，稱特性越平，稱為為硬特性硬特性。反。反之稱為軟特性之稱為軟特性2 2固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性固有（自然）機(jī)械特性：固有（自然）機(jī)械特性：電樞電壓、勵(lì)磁磁通電樞電壓、勵(lì)磁磁通為額定值，且電樞回路不外串電阻時(shí)的機(jī)械特性。為額定值，且電樞回路不外串電阻時(shí)的機(jī)械特性。因?yàn)殡姌须娮枰驗(yàn)殡姌须娮鑂 Ra a很小，很小，特性斜率很小，通常額特性斜率很小，通常額定轉(zhuǎn)速降定轉(zhuǎn)速降nNnN只有額定轉(zhuǎn)只有額定轉(zhuǎn)速的百分之幾到百分之速的百分之幾到百分之十幾，所以他勵(lì)直流電十幾，所以他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性是動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械

24、特性是硬特性硬特性. . 2 2固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性電樞串電阻時(shí)的人為特性電樞串電阻時(shí)的人為特性 emNTesaNeNTCCRRCUn2 斜率斜率增加增加降低電樞電壓時(shí)的人為特性降低電樞電壓時(shí)的人為特性em2NTeaNeTCCRCUn 改變電壓時(shí)，只能在低于改變電壓時(shí)，只能在低于額定電壓的范圍內(nèi)變化額定電壓的范圍內(nèi)變化 特點(diǎn)特點(diǎn)：人為特性的斜率：人為特性的斜率不變，但理想空載轉(zhuǎn)速不變，但理想空載轉(zhuǎn)速n n0 0隨電壓的降低而正比隨電壓的降低而正比減小減小 減弱勵(lì)磁磁通時(shí)的人為特性減弱勵(lì)磁磁通時(shí)的人為特性只能在額定值以下只能在額定值以下調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流 e

25、m2TeaeNTCCRCUn 實(shí)際運(yùn)行條件下，實(shí)際運(yùn)行條件下，電機(jī)工作在磁通越電機(jī)工作在磁通越小，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速越高小，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速越高的區(qū)域。的區(qū)域。 直流電機(jī)53（二）串勵(lì)電動(dòng)機(jī)（二）串勵(lì)電動(dòng)機(jī)em2aemafTICTIIT設(shè)磁路不飽和設(shè)磁路不飽和 emTC令)(ja2em1RRCTUCn為比例系數(shù)2211,1CCCCCCCTEE 三、復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)三、復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) 復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)通常接為積復(fù)勵(lì)，其特性介于并勵(lì)和 復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性串勵(lì)電動(dòng)機(jī)之間。2.5 2.5 直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速、直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速、反轉(zhuǎn)與制動(dòng)反轉(zhuǎn)與制動(dòng)2.5.1 2.5.1 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速、反轉(zhuǎn)與制動(dòng)

26、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速、反轉(zhuǎn)與制動(dòng)（一）他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)（一）他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)起動(dòng)：電動(dòng)機(jī)接通電源后，由靜止?fàn)顟B(tài)加速起動(dòng)：電動(dòng)機(jī)接通電源后，由靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過程。到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過程。 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為T Tstst=C=CT TI Istst 如果他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在額定電壓下直接起動(dòng)，如果他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在額定電壓下直接起動(dòng)，由于起動(dòng)瞬間由于起動(dòng)瞬間n=0n=0， Ea=0Ea=0，故起動(dòng)電流為，故起動(dòng)電流為 ：aNRUI st電樞電阻電樞電阻RaRa很小，所以，直接起動(dòng)電流將達(dá)到很小，所以，直接起動(dòng)電流將達(dá)到很大的數(shù)值，通常可達(dá)到（很大的數(shù)值，通?？蛇_(dá)到（ 101

27、0 2020）I IN N 后果：后果：引起電網(wǎng)電壓下降，影響電網(wǎng)上其他用戶引起電網(wǎng)電壓下降，影響電網(wǎng)上其他用戶 使電動(dòng)機(jī)的換向嚴(yán)重惡化，甚至?xí)龎碾妱?dòng)機(jī)使電動(dòng)機(jī)的換向嚴(yán)重惡化，甚至?xí)龎碾妱?dòng)機(jī) 過大的沖擊轉(zhuǎn)矩會(huì)損壞電樞繞組和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)過大的沖擊轉(zhuǎn)矩會(huì)損壞電樞繞組和傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 除了個(gè)別容量很小的電動(dòng)機(jī)外，一般直流電動(dòng)機(jī)除了個(gè)別容量很小的電動(dòng)機(jī)外，一般直流電動(dòng)機(jī)不允許直接起動(dòng)。不允許直接起動(dòng)。（1 1）要有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。）要有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。（2 2）起動(dòng)電流要限制在一定的范圍內(nèi)。）起動(dòng)電流要限制在一定的范圍內(nèi)。（3 3）起動(dòng)設(shè)備要簡單、可靠。）起動(dòng)設(shè)備要簡單、可靠。對直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)的要求：

28、對直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)的要求：限制起動(dòng)電流的方法：限制起動(dòng)電流的方法：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)： 電樞回路串電阻起動(dòng)電樞回路串電阻起動(dòng)降低電樞電壓起動(dòng)降低電樞電壓起動(dòng)起動(dòng)時(shí)應(yīng)保證電動(dòng)機(jī)的磁通為最大值，以使轉(zhuǎn)矩較大起動(dòng)時(shí)應(yīng)保證電動(dòng)機(jī)的磁通為最大值，以使轉(zhuǎn)矩較大 1 1電樞回路串電阻起動(dòng)電樞回路串電阻起動(dòng)起動(dòng)前，應(yīng)使勵(lì)磁回路調(diào)節(jié)電阻起動(dòng)前，應(yīng)使勵(lì)磁回路調(diào)節(jié)電阻Rst=0Rst=0，staNstRRUI 對于普通直流電動(dòng)機(jī)，一般要求對于普通直流電動(dòng)機(jī)，一般要求 IstIst（1.51.52 2）I IN N 為了縮短起動(dòng)時(shí)間，保持電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過程中為了縮短起動(dòng)時(shí)間，保持電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過程中的加速不變

29、，應(yīng)將起動(dòng)電阻平滑地切除，最后的加速不變，應(yīng)將起動(dòng)電阻平滑地切除，最后使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到運(yùn)行值。使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到運(yùn)行值。 采用三級電阻起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的電路原理圖采用三級電阻起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的電路原理圖及其機(jī)械特性及其機(jī)械特性 起動(dòng)點(diǎn)，起動(dòng)點(diǎn)，I Istst和和T Tstst都為最大值都為最大值轉(zhuǎn)速逐步上升轉(zhuǎn)速逐步上升串入全串入全部電阻部電阻逐級切逐級切除電阻除電阻運(yùn)定運(yùn)行點(diǎn)運(yùn)定運(yùn)行點(diǎn)2 2降壓起動(dòng)降壓起動(dòng)當(dāng)直流電源電壓可調(diào)時(shí)，可以采用降壓方法起動(dòng)。當(dāng)直流電源電壓可調(diào)時(shí)，可以采用降壓方法起動(dòng)。降低降低U U 起動(dòng)起動(dòng)nn，E Ea a I Ia a逐漸提高電源電壓，保證逐漸提高電源電壓，保證起動(dòng)電流和轉(zhuǎn)

30、矩保持在一起動(dòng)電流和轉(zhuǎn)矩保持在一定的數(shù)值上。定的數(shù)值上。特點(diǎn)：特點(diǎn)：需要專用電源，需要專用電源，設(shè)備投資較大設(shè)備投資較大起動(dòng)平穩(wěn)，起動(dòng)平穩(wěn)，起動(dòng)過程中能量損耗小起動(dòng)過程中能量損耗?。ǘ┧麆?lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速（二）他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速調(diào)速：調(diào)速：機(jī)械調(diào)速機(jī)械調(diào)速: :電氣調(diào)速電氣調(diào)速: :改變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)速比改變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)速比 改變電動(dòng)機(jī)參數(shù)改變電動(dòng)機(jī)參數(shù), ,人為地改變電動(dòng)機(jī)的人為地改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，從而使負(fù)載工作點(diǎn)發(fā)生變化，機(jī)械特性，從而使負(fù)載工作點(diǎn)發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速隨之變化。轉(zhuǎn)速隨之變化。 C)R(RIUneass 由由得調(diào)速方法：得調(diào)速方法：改變電壓改變電壓U U減弱磁通減弱磁通電樞回路串電阻

31、電樞回路串電阻1 1評價(jià)調(diào)速的指標(biāo)評價(jià)調(diào)速的指標(biāo)（1 1）調(diào)速范圍）調(diào)速范圍 電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下可能運(yùn)行的最高轉(zhuǎn)速與電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下可能運(yùn)行的最高轉(zhuǎn)速與 最低轉(zhuǎn)速之比，通常又用最低轉(zhuǎn)速之比，通常又用D D表示表示: :minmaxnnD 受電動(dòng)機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度、換向條件、電壓受電動(dòng)機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度、換向條件、電壓等級等方面的限制等級等方面的限制 受到低速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性的限制受到低速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性的限制 （2 2）靜差率（相對穩(wěn)定性）靜差率（相對穩(wěn)定性）負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化的程度。負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化的程度。轉(zhuǎn)速變化小，其相對穩(wěn)定性好轉(zhuǎn)速變化小，其相對穩(wěn)定性好 %nn%nnn%1001

32、000N0N0 不同機(jī)械特性的靜差率不同機(jī)械特性的靜差率 靜差率與調(diào)速范圍兩個(gè)指標(biāo)是相互制約靜差率與調(diào)速范圍兩個(gè)指標(biāo)是相互制約, ,電動(dòng)機(jī)的范圍電動(dòng)機(jī)的范圍D D與最低轉(zhuǎn)速是的靜差率關(guān)系與最低轉(zhuǎn)速是的靜差率關(guān)系: :)(nnnnnnnD 1NmaxN0minmaxminmax最低轉(zhuǎn)速機(jī)械特性上的轉(zhuǎn)速降最低轉(zhuǎn)速機(jī)械特性上的轉(zhuǎn)速降 最低轉(zhuǎn)速時(shí)最低轉(zhuǎn)速時(shí)的靜差率的靜差率 （3 3）調(diào)速的平滑性）調(diào)速的平滑性 在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級數(shù)越多，即調(diào)在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級數(shù)越多，即調(diào)速越平滑，相鄰兩級轉(zhuǎn)速之比稱為平滑系數(shù)：速越平滑，相鄰兩級轉(zhuǎn)速之比稱為平滑系數(shù)：1ii nn 1 1，則平滑性好，則平滑性好，當(dāng)當(dāng) =1=1時(shí)，稱為無級調(diào)速，即轉(zhuǎn)速可以連續(xù)調(diào)節(jié)。時(shí)，稱為無級調(diào)速，即轉(zhuǎn)速可以連續(xù)調(diào)節(jié)。調(diào)速不連續(xù)時(shí)，級數(shù)有限，稱為有級調(diào)速。調(diào)速不連續(xù)時(shí)，級數(shù)有限，稱為有級調(diào)速。（4 4）調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性）調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性主要指調(diào)速設(shè)備的投資、運(yùn)行效率及維修費(fèi)用等。主要指調(diào)速設(shè)備的投資、運(yùn)行效率及維修費(fèi)用等。2 2調(diào)速方法調(diào)速方法（1 1）電樞回路串電阻調(diào)速）電樞回路串電阻調(diào)速設(shè)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩設(shè)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載原運(yùn)行于負(fù)載原運(yùn)行于A A點(diǎn)，點(diǎn)，串電阻后對應(yīng)的運(yùn)行串電阻后對應(yīng)