直流電機(jī)的工作原理及特性88980PPT通用通用課件

1、第三章 直流電機(jī)的工作原理及特性直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造較復(fù)雜，價(jià)格也比交流電動(dòng)機(jī)昂貴,維護(hù)維修也較困難。 近年來(lái)，由于變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，在中小功率的電動(dòng)機(jī)調(diào)速領(lǐng)域中，交流電動(dòng)機(jī)正逐步取代直流電動(dòng)機(jī)。 盡管如此，由于直流電動(dòng)機(jī)具有轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、便于大范圍平滑調(diào)速、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大等優(yōu)點(diǎn)。 因此，廣泛用于要求進(jìn)行平滑、穩(wěn)定、大范圍的調(diào)速或需頻繁正、反轉(zhuǎn)和啟、停，多單元同步協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械等。3.1 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理一、 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)包括靜止的和轉(zhuǎn)動(dòng)的兩大部分，靜止部分稱(chēng)為定子，轉(zhuǎn)動(dòng)部分就是轉(zhuǎn)子，靜止和轉(zhuǎn)動(dòng)部分之間要有一定大小的間隙(以后稱(chēng)為氣隙)。定子的主要作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)，由主磁極

2、、換向極、機(jī)座和電刷裝置等組成。轉(zhuǎn)子(通常稱(chēng)為電樞)的作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由電樞鐵心和電樞繞組、換向器、軸和風(fēng)扇等組成。直流電機(jī)的剖面主磁極勵(lì)磁繞組機(jī)座換向極換向極繞組電樞繞組電樞鐵心主磁極的作用是建立主磁場(chǎng)。絕大多數(shù)直流電機(jī)的主磁極不是用永久磁鐵而是由勵(lì)磁繞組通以直流電流來(lái)建立磁場(chǎng)。1. 主磁極主磁極由主磁極鐵心和套裝在鐵心上的勵(lì)磁繞組構(gòu)成。主磁極鐵心靠近轉(zhuǎn)子一端的擴(kuò)大的部分稱(chēng)為極掌，它的作用是使氣隙磁阻減小，改善主磁極磁場(chǎng)分布，并使勵(lì)磁繞組容易固定。主磁極上裝有勵(lì)磁繞組，整個(gè)主磁極用螺桿固定在機(jī)座上。主磁極的個(gè)數(shù)一定是偶數(shù)，勵(lì)磁繞組的連接必須使得相鄰主磁極的極性按 N，S 極交

3、替出現(xiàn)。 2. 換向極換向極，又稱(chēng)附加極或間極，是安裝在兩相鄰主磁極之間的一個(gè)小磁極，它的作用是改善直流電機(jī)的換向性能。換向極結(jié)構(gòu)和主磁極類(lèi)似。換向極的個(gè)數(shù)一般與主磁極的極數(shù)相等，在功率很小的直流電機(jī)中，也有不裝換向極的。換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)。換向極繞組換向極鐵心3機(jī)座 機(jī)座通常由鑄鋼或厚鋼板焊成。它有兩個(gè)作用：一個(gè)是用來(lái)固定主磁極、換向極和端蓋；另一個(gè)作用是作為磁路的一部分。機(jī)座中有磁通經(jīng)過(guò)的部分稱(chēng)為磁軛。4. 電樞鐵心電樞鐵心既是主磁通的組成部分，又是電樞繞組支撐部分；電樞繞組就嵌放在電樞鐵心的槽內(nèi)。為減少電樞鐵心內(nèi)的渦流損耗，鐵心一般用硅鋼片疊壓夾緊而成。直流電機(jī)電樞 5. 換向器換

4、向器是由若干彼此間用云母片絕緣的銅片(即換向片)組成，如圖所示。換向器的作用：對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)，它將外加的直流電動(dòng)勢(shì)逆變成電樞繞組的交流電流，以產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。6電刷裝置 電刷裝置是把直流電壓、直流電流引入或引出的裝置。電刷由石墨制成，放在刷握內(nèi)，用彈簧壓緊在換向器上，刷握固定在刷桿上，刷桿裝在刷架上，彼此之間都絕緣。刷架裝在端蓋或軸承內(nèi)蓋上，調(diào)整位置以后，將它固定。現(xiàn)將國(guó)產(chǎn)直流電動(dòng)機(jī)系列簡(jiǎn)介如下: 一.Z型系列 Z為直流電機(jī)的漢語(yǔ)拼音第一個(gè)字母。這種系列是通風(fēng)保護(hù)式的。適用于調(diào)速范圍不大的機(jī)械拖動(dòng)，少灰塵，少腐蝕及溫度低的場(chǎng)所。 二.Z2型系列 它是Z型系列的改進(jìn)型,也上保護(hù)式。調(diào)速范圍可

5、達(dá)3比1，即可超過(guò)額定轉(zhuǎn)速的一倍。 三.ZO型系列 這種電機(jī)是封閉式的，用于多灰塵但無(wú)腐蝕性氣體的場(chǎng)所。 四.ZD型系列 主要用于需要廣泛調(diào)速，具有較大的過(guò)載能力的場(chǎng)所。如大型機(jī)床、卷?yè)P(yáng)機(jī)、起重設(shè)備。 五.ZQD型系列 它是直流牽引電動(dòng)機(jī)，用于牽引車(chē)輛。直流電動(dòng)機(jī)的型號(hào)以Z2-31型電機(jī)為例： Z2系列是一般用途的中小型直流電動(dòng)機(jī)，共分11個(gè)機(jī)座號(hào)，每個(gè)機(jī)座號(hào)有二種鐵心長(zhǎng)度，功率范圍為0.4200kW；轉(zhuǎn)速范圍6003000r/min。直流電機(jī)的額定值主要有： 1. 額定功率 PN：指電機(jī)在銘牌規(guī)定的額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，電機(jī)的輸出功率，以W為量綱單位。若大于 1KW 或 1MW 時(shí),則用 KW

6、或 MW 表示。 2. 額定電壓 UN： 指額定狀態(tài)下電樞出線端的電壓，以 V為量綱單位。 3. 額定電流 IN： 指電機(jī)在額定電壓、額定功率時(shí)的電樞電流值，以 A為量綱單位。 4. 額定轉(zhuǎn)速 nN： 指額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，以r/min為量綱單位。5. 額定勵(lì)磁電流 If： 指電機(jī)在額定狀態(tài)時(shí)的勵(lì)磁電流值。注意: 對(duì)于直流發(fā)電機(jī)，PN是指輸出的電功率，它等于額定電壓和額定電流的乘積，即PNUN IN二、直流電機(jī)的基本工作原理 為了討論直流電機(jī)的工作原理，可把復(fù)雜的直流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為電機(jī)具有一對(duì)主磁極，電樞繞組只是一個(gè)線圈，線圈兩端分別聯(lián)在兩個(gè)換向片上，換向片上壓著電刷A和B。1 主磁極

7、：勵(lì)磁繞組上加上直流電壓，勵(lì)磁繞組上有勵(lì)磁電流通過(guò)，使定子鐵心產(chǎn)生固定磁場(chǎng)，即定子的主要作用是產(chǎn)生主磁場(chǎng)。 2電樞繞組：在固定的磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，主要作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或產(chǎn)生機(jī)械轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。5換向器：電刷固定不動(dòng)，換向片與電樞繞組一起旋轉(zhuǎn)，主要作用對(duì)發(fā)電機(jī)而言是將電樞繞組內(nèi)感應(yīng)的交流電勢(shì)轉(zhuǎn)換成電刷間的直流電勢(shì)。對(duì)電動(dòng)機(jī)而言，則是將外加的直流電流轉(zhuǎn)換為電樞繞組的交變電流，并保證每一磁極下，電樞導(dǎo)體的電流的方向不變，以產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。3電刷4換向片發(fā)電機(jī)原理：將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。 電樞由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)而在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，在電樞線圈的兩根有效邊（切割磁力線的導(dǎo)體部分）中便感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)e。 顯然，每

8、一有效邊中的電動(dòng)勢(shì)是交變的，即在N極下是一個(gè)方向，當(dāng)它轉(zhuǎn)到S極下時(shí)是另一個(gè)方向。但是，由于電刷A總是同與N極下的有效邊相聯(lián)的換向片接觸，而電刷B總是同與S極下的有效邊相聯(lián)的換向片接觸，因此，在電刷間就出現(xiàn)一個(gè)極性不變的電動(dòng)勢(shì)或電壓，當(dāng)電刷之間接有負(fù)載時(shí)，在電動(dòng)勢(shì)的作用下就在電路中產(chǎn)生一定方向的電流。直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩的作用是不同的發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是阻轉(zhuǎn)矩，它與電樞轉(zhuǎn)動(dòng)的方向或原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的方向相反。因此，在等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩T1必須與發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T及空載損耗轉(zhuǎn)矩T0相平衡。電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，它使電樞轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩TM必須與機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL及空

9、載損耗轉(zhuǎn)矩T0相平衡。三、電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩 1. 電動(dòng)勢(shì)E 根據(jù)電磁學(xué)原理，兩電刷間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:式中：E感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（V）； 一對(duì)磁極的磁通（Wb）； n電樞轉(zhuǎn)速（r/min）； Ke與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。 直流發(fā)電機(jī)中，電動(dòng)勢(shì)的方向總是與電流的方向相同，被稱(chēng)為電源電動(dòng)勢(shì)。 直流電動(dòng)機(jī)中，電動(dòng)勢(shì)的方向總是與電流的方向相反，被稱(chēng)為反電動(dòng)勢(shì)。 2電磁轉(zhuǎn)矩TM 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(zhuǎn)矩，其大小可用如下公式表示： 式中：T電磁轉(zhuǎn)矩（Nm）； 對(duì)磁極的磁通（Wb）； Ia電樞電流（A）； Kt與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)，Kt=9.55 Ke3.2 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 一、機(jī)

10、械特性的一般形式 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性指的是轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。 不同勵(lì)磁方式的電動(dòng)機(jī)，其運(yùn)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(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。 如圖所示為直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的原理電路圖。 MEIaRaUfIfRfTnUI 式中: 外加電樞電壓（V）； 感應(yīng)電勢(shì)（V）；電樞電流（A）；電樞回路內(nèi)阻（） 電樞回路部分勵(lì)磁回路部分MEIaRaUfIfRfTnUI 即： 轉(zhuǎn)速特性 機(jī)械特性 由他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的特性可知：勵(lì)磁電流If的大小與電樞電流 Ia的大小無(wú)關(guān)，它的大小只取決于 Rf、 Uf的大小，當(dāng) Rf、 Uf的大小一定時(shí), If為定值，即磁通為定值。nnn00nNTNTT

11、1. 理想空載轉(zhuǎn)速： T=0時(shí)的轉(zhuǎn)速稱(chēng)為理想空載轉(zhuǎn)速，用n0表示。 根據(jù)機(jī)械特性可知：2. 機(jī)械特性硬度 為了衡量機(jī)械特性的平直程度，引進(jìn)一個(gè)機(jī)械特性硬度的概念，其定義為： 理想空載點(diǎn)nnn00nNTNTT 即轉(zhuǎn)矩變化與所引起的轉(zhuǎn)速變化的比值，稱(chēng)為機(jī)械特性的硬度。 根據(jù)值的不同，可將電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性分為三類(lèi)。 （1）絕對(duì)硬特性 （2）硬特性10 （3）軟特性10 nnn00nNTNTT二、固有機(jī)械特性 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性指的是在額定條件（額定電壓UN和額定磁通 N )下和電樞電路內(nèi)不外接任何電阻時(shí)的 n=f(T)即: 是一條直線。 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性曲線可根據(jù)電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)求

12、出(0,n0 )和(TN, nN)即可繪出固有的機(jī)械特性。 通常直流電動(dòng)機(jī)銘牌上給出額定功率PN 、額定電壓 UN 、額定電流IN和額定轉(zhuǎn)速 nN。 直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性的計(jì)算 分析：（1）已知PN、UN、IN、nN,機(jī)械特性是一條直線（2）只需知道直線上兩點(diǎn)(0, n0)、(TN, nN)（3）因此只需求出 n0和TN（4）因n0UN/(KeN)，所以需求出KeN（5）TN9.55PN/nN具體計(jì)算步驟如下：(1) 估算電樞電阻Ra 依據(jù)：電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下的銅耗Ia2Ra約占總損耗 PN的50%75%。式中： 是額定運(yùn)行條件下電動(dòng)機(jī)的效率，且此時(shí)故得 (2) 求 額定運(yùn)行條件下的反電勢(shì)

13、為： 故 (3) 求理想空載轉(zhuǎn)速: 得 (4) 求額定轉(zhuǎn)矩: 得 根據(jù) 兩點(diǎn)，就可作出他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)近似是機(jī)械特性曲線 三、人為機(jī)械特性 人為機(jī)械特性是指人為地改變電動(dòng)機(jī)電樞外加電壓U和勵(lì)磁磁通的大小以及電樞回路串接附加電阻Rad所得到的機(jī)械特性。 1. 電樞回路中串接附加電阻時(shí)的人為特性 電壓平衡方程式為： 得到的人為機(jī)械特性方程式為： MEIaRaUIfUfRad0Tn0nRad=0Rad1Rad2Rad1 Rad2 特性變軟空載速度不變；隨著電阻的增加，轉(zhuǎn)速降落增加；MEIaRaUIfUfRad0Tn0nRad=0Rad1Rad2Rad1 U1 U2 U3n01U1n02U2n03U3

14、3改變磁通 時(shí)的人為特性 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； 特性變軟n0Tn0N 1 2 3n01n02n03Tst3N123Tst2Tst1Tst由于勵(lì)磁線圈發(fā)熱和電動(dòng)機(jī)磁飽和的限制，電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和它對(duì)應(yīng)的磁通只能在低于其額定值的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)； 當(dāng)磁通過(guò)分削弱后： （2）當(dāng)0時(shí)，從理論上說(shuō)，空載時(shí)電動(dòng)機(jī)速度趨近 ，通常稱(chēng)為“飛車(chē)”； 當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于電磁轉(zhuǎn)矩時(shí)，電動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)，電樞電流為Ist ，長(zhǎng)時(shí)間的大電流會(huì)燒壞電樞繞組。 因此，直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前必須先加勵(lì)磁電流，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，決不允許勵(lì)磁電路斷開(kāi)或勵(lì)磁電流為零，為此，直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)在使用中，一般

15、都設(shè)有“失磁”保護(hù)。 （1）如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，將使電動(dòng)機(jī)電流大大增加而嚴(yán)重過(guò)載；33 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性 一、啟動(dòng)特性 電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)就是施電于電動(dòng)機(jī)，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，達(dá)到要求轉(zhuǎn)速的這一過(guò)程。 對(duì)直流電動(dòng)機(jī)而言，在未啟動(dòng)之前n=0 , E=0, 而Ra一般很小。當(dāng)將電動(dòng)機(jī)直接接入電網(wǎng)并施加額定電壓時(shí)，啟動(dòng)電流為： 這個(gè)電流很大，一般情況下能達(dá)到其額定電流的（1020）倍。過(guò)大的啟動(dòng)電流危害很大： （1） 對(duì)電動(dòng)機(jī)本身的影響： 使電動(dòng)機(jī)在換向過(guò)程中產(chǎn)生危險(xiǎn)的火花，燒壞整流子； 過(guò)大的電樞電流產(chǎn)生過(guò)大的電動(dòng)應(yīng)力，可能引起繞組的損壞； （2） 對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的影響： 與啟動(dòng)電流成正比例的啟動(dòng)轉(zhuǎn)

16、矩使運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩很大，過(guò)大的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩會(huì)在機(jī)械系統(tǒng)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中產(chǎn)生過(guò)大的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩沖擊，使機(jī)械傳動(dòng)部件損壞； （3）對(duì)供電電網(wǎng)的影響： 過(guò)大的啟動(dòng)電流將使保護(hù)裝置動(dòng)作，切斷電源造成事故，或者引起電網(wǎng)電壓的下降，影響其他負(fù)載的正常運(yùn)行。 因此，直流電動(dòng)機(jī)是不允許直接啟動(dòng)的，即在啟動(dòng)時(shí)必須設(shè)法限制電樞電流，例如普通的Z2型直流電動(dòng)機(jī)，規(guī)定電樞的瞬時(shí)電流不得大于額定電流的1.52倍。二、啟動(dòng)方法 限制直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流，一般有降壓?jiǎn)?dòng)和電樞回路串電阻啟動(dòng)兩種方式。 1. 降壓?jiǎn)?dòng)： 所謂降壓?jiǎn)?dòng)即在啟動(dòng)瞬間，降低供電電源電壓，隨著轉(zhuǎn)速的升高，反電勢(shì)增大，再逐步提高供電電壓，最后達(dá)到額定電壓時(shí)，電

17、動(dòng)機(jī)達(dá)到所要求的轉(zhuǎn)速。 2. 電樞回路串電阻啟動(dòng) 啟動(dòng)時(shí)，電樞回路串接啟動(dòng)電阻Rst,此時(shí)啟動(dòng)電流Ist=UN/(Ra+Rst)將受外加啟動(dòng)電阻的限制。隨著轉(zhuǎn)速的升高，反電勢(shì)增大，再逐步切除外加電阻直到全部切除，電動(dòng)機(jī)達(dá)到所要求的轉(zhuǎn)速。 電樞回路串電阻啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)電樞電路和啟動(dòng)特性如圖所示： 直線1為電動(dòng)機(jī)電樞回路串接啟動(dòng)電阻時(shí)的機(jī)械特性，直線2為電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性。啟動(dòng)電阻的大小就是保證啟動(dòng)電流為額定值的兩倍。 電樞回路接入電網(wǎng)時(shí)，KM斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)工作在特性1上，在動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩的作用下，電動(dòng)機(jī)速度上升。當(dāng)速度上升到a點(diǎn)時(shí)，KM閉合，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變?yōu)?。由于在切換電阻的瞬間，機(jī)械慣性的作用使

18、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不能突變，在此瞬間速度維持不變，即電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)從a點(diǎn)切換到b點(diǎn)，在動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩的作用下，電動(dòng)機(jī)的速度繼續(xù)上升直到穩(wěn)定點(diǎn)c。 從圖中不難看出：當(dāng)電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)從a點(diǎn)切換到b點(diǎn)時(shí)，沖擊電流仍很大，為了解決這種現(xiàn)象，通常采用逐級(jí)切除啟動(dòng)電阻的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖所示為具有三段啟動(dòng)電阻的原理電路和啟動(dòng)特性。 圖中： 尖峰（最大）轉(zhuǎn)矩； 換接（最?。┺D(zhuǎn)矩 (1) 電樞接入電網(wǎng)時(shí)，KM1、KM2和KM3均斷開(kāi)，電樞回路串接外加電阻Rad3=R1+R2+R3，此時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作在特性曲線a，在轉(zhuǎn)矩 T1的作用下，轉(zhuǎn)速沿曲線a上升； (2) 當(dāng)速度上升使工作點(diǎn)到達(dá)2時(shí)，KM1閉合，即切除電阻R3 ，此時(shí)電樞

19、回路串外加電阻Rad2=R1+R2，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變?yōu)榍€b。由于機(jī)械慣性的作用，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不能突變，工作點(diǎn)由2切換到3，速度又沿著曲線b繼續(xù)上升； (3) 當(dāng)速度上升使工作點(diǎn)到達(dá)4時(shí)，KM1、KM2同時(shí)閉合，即切除電阻 R2、R3， 此時(shí)電樞回路串外加電阻 Rad1=R1，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變?yōu)榍€c。由于機(jī)械慣性的作用，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不能突變，工作點(diǎn)由4切換到5，速度又沿著曲線c繼續(xù)上升； (4) 當(dāng)速度上升使工作點(diǎn)到達(dá)6時(shí)，KM1、KM2、KM3同時(shí)閉合，即切除電阻R1、 R2 、 R3，此時(shí)電樞回路無(wú)外加電阻，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變?yōu)楣逃刑匦郧€d，由于機(jī)械慣性的作用，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不能突變

20、，工作點(diǎn)由6切換到7，速度又沿著曲線d繼續(xù)上升直到穩(wěn)定工作點(diǎn)8。 由上可見(jiàn)，啟動(dòng)級(jí)數(shù)愈多， T1、 T2愈與平均轉(zhuǎn)矩 接近，啟動(dòng)過(guò)程快而平穩(wěn)，但所需的控制設(shè)備也就愈多。我國(guó)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)控制柜都是按快速啟動(dòng)原則設(shè)計(jì)的，一般啟動(dòng)電阻為（34）段。 多級(jí)啟動(dòng)時(shí)， T1、 T2的數(shù)值需按照電動(dòng)機(jī)的具體啟動(dòng)條件決定，一般原則是保持每一級(jí)的最大轉(zhuǎn)矩 T1（或最大電流I1 ）不超過(guò)電動(dòng)機(jī)的允許值，而每次切換電阻時(shí)的 T2（或最小電流I2 ）也基本相同，一般選擇： 34 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性 一、速度調(diào)節(jié)和速度變化 調(diào)速（又稱(chēng)速度調(diào)節(jié)）與速度變化是兩個(gè)完全不同的概念 電動(dòng)機(jī)的調(diào)速是在一定的負(fù)載條件下，人為地

21、改變電動(dòng)機(jī)的電路參數(shù)，以改變電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，如圖所示。 轉(zhuǎn)速的改變是人為改變（或調(diào)節(jié)）電樞回路的電阻大小所造成的，故稱(chēng)調(diào)速或速度調(diào)節(jié)。 速度變化是指由于電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化（增大與減?。┗蚱渌豢深A(yù)見(jiàn)因數(shù)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化（下降或上升），如圖所示。 總之，速度變化是在某條機(jī)械特性上，由于負(fù)載改變而引起的；而速度調(diào)節(jié)則是在某一特定的負(fù)載下，靠人為改變機(jī)械特性而得到的。二、調(diào)速方法下面僅就他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法作一般性的介紹。 從直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性方程式 可知：改變串入電樞回路的電阻Rad ；改變電樞供電電壓U或主磁通，都可以得到不同的人為機(jī)械特性，從而在負(fù)載不變時(shí)可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)

22、速，以達(dá)到速度調(diào)節(jié)的要求，故直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的方法有以下三種。 1、改變電樞電路外串電阻 直流電動(dòng)機(jī)電樞回路串接電阻后，可以得到如圖所示的一簇機(jī)械特性。 從特性可看出，在一定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL下，串入不同的電阻可以得到不同的轉(zhuǎn)速。如在電阻分別為 Ra、R1、R2、R3、的情況下，可以分別得到穩(wěn)定工作點(diǎn)A、C、D和E，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速為nA、 nB、 nC、 nD。 改變電樞回路串接電阻的大小調(diào)速存在如下問(wèn)題： 機(jī)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(shí)，調(diào)速范圍不大； 實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速困難； 在調(diào)速電阻上消耗大量電能等。 正因?yàn)槿秉c(diǎn)不少，目前已很少采用，僅在有些起重機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)等低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間

23、不長(zhǎng)的傳動(dòng)系統(tǒng)中采用。2改變電動(dòng)機(jī)電樞供電電壓U 如圖所示特性為改變電樞供電電壓U調(diào)速的特性： 從特性可看出，在一定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL下，電樞外加不同電壓可以得到不同的轉(zhuǎn)速。如在電壓分別為 UN、 U1、 U2、 U3的情況下，可以分別得到穩(wěn)定工作點(diǎn)a、b、c和d，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速為na、 nb、 nc、 nd。即改變電樞電壓可以達(dá)到調(diào)速的目的。 改變電樞外加電壓調(diào)速有如下特點(diǎn)： 1）當(dāng)電源電壓連續(xù)變化時(shí)，轉(zhuǎn)速可以平滑無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)， 一般只能在額定轉(zhuǎn)速以下調(diào)節(jié)； 2）調(diào)速特性與固有特性互相平行，機(jī)械特性硬度不變，調(diào)速的穩(wěn)定度較高，調(diào)速范圍較大； 3）調(diào)速時(shí)，因電樞電流與電壓U無(wú)關(guān)，且= N，轉(zhuǎn)矩T=Kt N

24、 Ia不變，屬于有恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 調(diào)速過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不變的調(diào)速特性稱(chēng)為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。具有恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速特性的調(diào)速方法適合于對(duì)恒轉(zhuǎn)矩型負(fù)載進(jìn)行調(diào)速； 4）可以靠調(diào)節(jié)電樞電壓來(lái)啟動(dòng)電機(jī)，而不用其他啟動(dòng)設(shè)備。3改變電動(dòng)機(jī)主磁通 如圖所示曲線為改變電動(dòng)機(jī)主磁通 調(diào)速的特性： 從特性可看出，在一定的負(fù)載功率PL下，不同的主磁通 N、 1、 2、 ，可以得到不同的轉(zhuǎn)速na、 nb、 nc。即改變主磁通可以達(dá)到調(diào)速的目的。 改變電動(dòng)機(jī)主磁通特點(diǎn)： 1）可以平滑無(wú)級(jí)調(diào)速，但只能弱磁調(diào)速，即在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)節(jié)； 2）調(diào)速特性較軟，且受電動(dòng)機(jī)換向條件等的限制。 普通他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速不得超過(guò)額定轉(zhuǎn)速的1.2倍，

25、所以，調(diào)速范圍不大，若使用特殊制造的“調(diào)速電動(dòng)機(jī)”，調(diào)速范圍可以增加，但這種調(diào)速電動(dòng)機(jī)的體積和所消耗的材料都比普通電動(dòng)機(jī)大得多； 3）調(diào)速時(shí)維持電樞電壓U和電樞電流Ia不變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸出功率P=UIa電動(dòng)機(jī)的輸出功率不變。 在調(diào)速過(guò)程中，輸出功率不變的這種特性稱(chēng)為恒功率調(diào)速，這種調(diào)速適合于對(duì)恒功率型負(fù)載進(jìn)行調(diào)速。35 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性 1制動(dòng)與啟動(dòng) 啟動(dòng)：施電于電動(dòng)機(jī)使電動(dòng)機(jī)速度從靜止加速到某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)； 制動(dòng)：從某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速開(kāi)始減速到停止或是限制位能負(fù)載下降速度的一種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。 2. 制動(dòng)與自然停車(chē) 1）自然停車(chē)：電動(dòng)機(jī)脫離電網(wǎng)，靠很小的摩擦阻轉(zhuǎn)矩消耗機(jī)械能使轉(zhuǎn)速慢慢下降，直到轉(zhuǎn)速為零而停車(chē)。這種停車(chē)過(guò)程需時(shí)較長(zhǎng)，不能滿(mǎn)足生產(chǎn)機(jī)械快速停車(chē)的要求； 2）制動(dòng)：外加阻力轉(zhuǎn)矩使