電力拖動與運動控制第一章

第一章直流電動機馬昕北京化工大學(xué)計算機模擬與系統(tǒng)安全工程研究中心教育部化工安全工程研究中心國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局危險化學(xué)品生產(chǎn)系統(tǒng)故障預(yù)防及監(jiān)控基礎(chǔ)實驗室北京化工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院主要內(nèi)容1.1直流電動機的基本工作原理與結(jié)構(gòu)基本工作原理直流電動機的結(jié)構(gòu)直流電動機的銘牌數(shù)據(jù)1.2直流電動機的電樞反應(yīng)直流電動機的空載磁場直流電動機的電樞磁場電樞反應(yīng)1.3直流電動機的電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩電樞電動勢電磁轉(zhuǎn)矩1.4直流電動機直流電動機的勵磁方式他勵直流電動機的基本方程式重點內(nèi)容主要內(nèi)容1.5電力拖動系統(tǒng)的運動方程式單軸拖動系統(tǒng)的運動方程式運動方程式中正、負號的規(guī)定拖動系統(tǒng)的運動狀態(tài)他勵直流電動機的反轉(zhuǎn)1.6生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性恒轉(zhuǎn)矩負載特性恒功率負載特性通風(fēng)機型負載特性1.7他勵直流電動機的機械特性機械特性方程式固有機械特性和人為機械特性主要內(nèi)容1.8他勵直流電動機的啟動直接啟動電樞回路串電阻啟動降低電樞電壓啟動1.9他勵直流電動機的電氣制動能耗制動反接制動回饋制動1.10他勵直流電動機的調(diào)速調(diào)速指標調(diào)速方法直流調(diào)速系統(tǒng)使用的可控直流電源2023/6/22第一章直流電動機5主要內(nèi)容1.1直流電動機的基本工作原理與結(jié)構(gòu)基本工作原理直流電動機的結(jié)構(gòu)直流電動機的銘牌數(shù)據(jù)1.2直流電動機的電樞反應(yīng)1.3直流電動機的電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩1.4直流電動機1.5電力拖動系統(tǒng)的運動方程式1.6生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性1.7他勵直流電動機的機械特性1.8他勵直流電動機的啟動1.9他勵直流電動機的電氣制動1.10他勵直流電動機的調(diào)速2023/6/22第一章直流電動機6電動機示意圖一、基本工作原理與結(jié)構(gòu)2023/6/22第一章直流電動機7基本工作原理一、基本工作原理與結(jié)構(gòu)2023/6/22第一章直流電動機8一、基本工作原理與結(jié)構(gòu)2023/6/22第一章直流電動機9一、基本工作原理與結(jié)構(gòu)基本工作原理

N、S：定子磁極

a、b、c、d：轉(zhuǎn)子線圈首端a和末端d連接到換向器上，通過電刷連接外電路

工作原理：

電樞線圈通入直流電流，導(dǎo)體在定子磁場中受電磁力作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，線圈在此轉(zhuǎn)矩作用下旋轉(zhuǎn)雖然導(dǎo)體中流通的電流為交變的，但是電磁轉(zhuǎn)矩方向不變2023/6/22第一章直流電動機10一、基本工作原理與結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)2023/6/22第一章直流電動機11一、基本工作原理與結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)1.風(fēng)扇2.機座3.電樞4.主磁極5.刷架6.換向器7.接線板8.出線盒9.換向極10.端蓋直流電動機的結(jié)構(gòu)圖2023/6/22第一章直流電動機12一、基本工作原理與結(jié)構(gòu)2023/6/22第一章直流電動機13一、基本工作原理與結(jié)構(gòu)2023/6/22第一章直流電動機14定子部分機座（磁軛）：固定部件，形成電機磁路主磁極：產(chǎn)生氣隙磁場，由主磁極鐵心和主磁極繞組（勵 磁繞組）組成換向極：改善換向，由換向極鐵心和換向極繞組組成電刷裝置：與換向器配合，將電樞繞組電路和外電路連接， 并將電樞繞組中的交流量轉(zhuǎn)變成電刷端的直流量主磁極示意圖換向極示意圖電刷裝置示意圖2023/6/22第一章直流電動機15轉(zhuǎn)子部分電樞鐵心：形成電機磁路，安放電樞繞組電樞繞組：直流電動機的主要組成部分，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢換向器：改善換向電樞鐵心示意圖換向器示意圖2023/6/22第一章直流電動機16直流電動機的銘牌數(shù)據(jù)2023/6/22第一章直流電動機17直流電動機的銘牌數(shù)據(jù)額定運行情況：根據(jù)電機的設(shè)計和試驗數(shù)據(jù)，按照國家標準規(guī)定的電機的正常運行狀態(tài)和條件額定值（銘牌數(shù)據(jù)）：表征電機額定運行情況的各種數(shù)據(jù)2023/6/22第一章直流電動機18主要內(nèi)容1.1直流電動機的基本工作原理與結(jié)構(gòu)1.2直流電動機的電樞反應(yīng)直流電動機的空載磁場直流電動機的電樞磁場電樞反應(yīng)1.3直流電動機的電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩1.4直流電動機1.5電力拖動系統(tǒng)的運動方程式1.6生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性1.7他勵直流電動機的機械特性1.8他勵直流電動機的啟動1.9他勵直流電動機的電氣制動1.10他勵直流電動機的調(diào)速2023/6/22第一章直流電動機19二、直流電動機的電樞反應(yīng)直流電動機的磁場是由主磁極產(chǎn)生的勵磁磁場和電樞繞組電流產(chǎn)生的電樞磁場合成的一個合成磁場直流電動機的運行特性在很大程度上取決于該磁場特性2023/6/22第一章直流電動機20空載：電動機軸上不帶機械負載運行此時，電樞電流等于零或近似等于零空載磁場可以認為僅僅是勵磁電流通過勵磁繞組產(chǎn)生的勵磁磁通所建立1.直流電動機的空載磁場2023/6/22第一章直流電動機21直流電動機空載時磁場分布1.極靴2.極身3.定子磁軛4.勵磁線圈5.氣隙6.電樞齒7.電樞磁軛動畫演示1.直流電動機的空載磁場2023/6/22第一章直流電動機22勵磁磁通可以分為兩大類：主磁通：同時交鏈勵磁繞組和電樞繞組，占絕大多數(shù)漏磁通：不進入電樞繞組，經(jīng)過氣隙直接進入臨近的磁極或磁軛，小部分主磁通是直流電動機進行電磁感應(yīng)和能量轉(zhuǎn)換所必需的，漏磁通只能使直流電動機效率降低主磁場在電機中的分布動畫演示1.直流電動機的空載磁場2023/6/22第一章直流電動機23直流電動機在帶載運行時，電樞繞組中有電流通過，產(chǎn)生電樞磁場。電樞磁場在電機中的分布

電樞電流的方向總是以電刷為界限劃分。只要電刷固定不 動，電樞磁場即靜止不動電樞磁場與主磁場共同在氣隙里建立合成磁場動畫演示2.直流電動機的電樞磁場2023/6/22第一章直流電動機24電樞反應(yīng)：電樞磁場對主磁場的影響電樞反應(yīng)對磁場的影響如下：使磁極下的磁力線扭斜，磁通密度分布不均勻，合成磁場發(fā)生畸變使主磁場削弱，每個磁極下的磁通發(fā)生變化合成磁場在電機中的分布動畫演示3.電樞反應(yīng)2023/6/22第一章直流電動機25主要內(nèi)容1.1直流電動機的基本工作原理與結(jié)構(gòu)1.2直流電動機的電樞反應(yīng)1.3直流電動機的電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩電樞電動勢電磁轉(zhuǎn)矩1.4直流電動機1.5電力拖動系統(tǒng)的運動方程式1.6生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性1.7他勵直流電動機的機械特性1.8他勵直流電動機的啟動1.9他勵直流電動機的電氣制動1.10他勵直流電動機的調(diào)速2023/6/22第一章直流電動機261.直流電動機的電樞電動勢

電樞繞組在磁場中轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢

電樞電動勢：直流電動機正、負電刷之間的感應(yīng)電動勢

計算方法：電樞電動勢即為每條支路里的感應(yīng)電動勢，可先求出一根導(dǎo)體在一個極距范圍內(nèi)切割氣隙磁通密度的平均感應(yīng)電動勢，再乘以一條支路里總的導(dǎo)體數(shù)即為電樞電動勢三、電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩2023/6/22第一章直流電動機271.直流電動機的電樞電動勢三、電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩2023/6/22第一章直流電動機281.直流電動機的電樞電動勢三、電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩2023/6/22第一章直流電動機292.直流電動機的電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩：通電的電樞繞組在磁場中受到的電磁力與電動機電樞鐵心半徑之積稱為電磁轉(zhuǎn)矩三、電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩2023/6/22第一章直流電動機302.直流電動機的電磁轉(zhuǎn)矩制造好的直流電動機其電磁轉(zhuǎn)矩僅與電樞電流和氣隙磁通成正比三、電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩2023/6/22第一章直流電動機312.直流電動機的電磁轉(zhuǎn)矩三、電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩2023/6/22第一章直流電動機32主要內(nèi)容1.1直流電動機的基本工作原理與結(jié)構(gòu)1.2直流電動機的電樞反應(yīng)1.3直流電動機的電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩1.4直流電動機直流電動機的勵磁方式他勵直流電動機的基本方程式1.5電力拖動系統(tǒng)的運動方程式1.6生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性1.7他勵直流電動機的機械特性1.8他勵直流電動機的啟動1.9他勵直流電動機的電氣制動1.10他勵直流電動機的調(diào)速2023/6/22第一章直流電動機33直流電動機的勵磁方式他勵、并勵、串勵、復(fù)勵他勵直流電動機的基本方程式電動勢平衡方程式、轉(zhuǎn)矩平衡方程式、功率平衡方程式四、他勵直流電動機2023/6/22第一章直流電動機34

根據(jù)直流電動機勵磁繞組和電樞繞組與電源連接關(guān)系的不同，直流電動機可分為

他勵式并勵式串勵式復(fù)勵式1.直流電動機的勵磁方式2023/6/22第一章直流電動機351.直流電動機的勵磁方式2023/6/22第一章直流電動機36電動勢平衡方程式2.他勵直流電動機的基本方程式2023/6/22第一章直流電動機37轉(zhuǎn)矩平衡方程式2.他勵直流電動機的基本方程式2023/6/22第一章直流電動機38功率平衡方程式直流電動機功率流圖2.他勵直流電動機的基本方程式2023/6/22第一章直流電動機39主要內(nèi)容1.1直流電動機的基本工作原理與結(jié)構(gòu)1.2直流電動機的電樞反應(yīng)1.3直流電動機的電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩1.4直流電動機1.5電力拖動系統(tǒng)的運動方程式單軸拖動系統(tǒng)的運動方程式運動方程式中正、負號的規(guī)定拖動系統(tǒng)的運動狀態(tài)他勵直流電動機的反轉(zhuǎn)1.6生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性1.7他勵直流電動機的機械特性1.8他勵直流電動機的啟動1.9他勵直流電動機的電氣制動1.10他勵直流電動機的調(diào)速2023/6/22第一章直流電動機40

電力拖動系統(tǒng)是由電動機拖動生產(chǎn)機械系統(tǒng)，生產(chǎn)機械稱為電動機的負載。電源控制設(shè)備電動機傳動機構(gòu)生產(chǎn)機械電力拖動系統(tǒng)組成示意圖五、電力拖動系統(tǒng)的運動方程式2023/6/22第一章直流電動機41單軸拖動系統(tǒng)：電動機輸出直接拖動生產(chǎn)機械運轉(zhuǎn)的系統(tǒng)1.單軸拖動系統(tǒng)的運動方程式2023/6/22第一章直流電動機42what1.單軸拖動系統(tǒng)的運動方程式2023/6/22第一章直流電動機431.單軸拖動系統(tǒng)的運動方程式2023/6/22第一章直流電動機44正方向規(guī)定（1）規(guī)定正方向通常以電動機處于電動狀態(tài)時的旋轉(zhuǎn)方向為規(guī)定正方向（2）轉(zhuǎn)速方向與規(guī)定正方向相同時為正（3）電磁轉(zhuǎn)矩方向與規(guī)定正方向相同時為正（4）負載轉(zhuǎn)矩方向與規(guī)定正方向相反時為正2.運動方程式中正、負號的規(guī)定2023/6/22第一章直流電動機453.拖動系統(tǒng)的運動狀態(tài)2023/6/22第一章直流電動機46要使電動機反轉(zhuǎn)，必須改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向，而電磁轉(zhuǎn)矩的方向由磁通方向和電樞電流的方向決定只要將磁通或者電樞電流中的任意一個參數(shù)改變方向，電磁轉(zhuǎn)矩即可改變方向常用的直流電動機反轉(zhuǎn)實現(xiàn)方法有：改變勵磁電流方向：保持電樞兩端電壓極性不變，將勵磁繞組反接，使勵磁電流反向，磁通即改變方向改變電樞電壓極性：保持勵磁繞組兩端的電壓極性不變，將電樞繞組反接，電樞電流即改變方向4.他勵直流電動機的反轉(zhuǎn)2023/6/22第一章直流電動機47主要內(nèi)容1.1直流電動機的基本工作原理與結(jié)構(gòu)1.2直流電動機的電樞反應(yīng)1.3直流電動機的電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩1.4直流電動機1.5電力拖動系統(tǒng)的運動方程式1.6生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性恒轉(zhuǎn)矩負載特性恒功率負載特性通風(fēng)機型負載特性1.7他勵直流電動機的機械特性1.8他勵直流電動機的啟動1.9他勵直流電動機的電氣制動1.10他勵直流電動機的調(diào)速2023/6/22第一章直流電動機48生產(chǎn)機械運行時常用負載轉(zhuǎn)矩標志其負載的大小負載轉(zhuǎn)矩特性：表征生產(chǎn)機械的轉(zhuǎn)速與負載轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系三種常見生產(chǎn)機械特性：恒轉(zhuǎn)矩負載特性（反抗性、位能性）恒功率負載特性通風(fēng)型負載特性六、生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性2023/6/22第一章直流電動機49所謂恒轉(zhuǎn)矩負載是指生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩Tl的大小不隨轉(zhuǎn)速n變化，Tl的大小為常數(shù)根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩的方向特點又分為反抗性和位能性負載兩種1.恒轉(zhuǎn)矩負載特性2023/6/22第一章直流電動機50（1）反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載特點：負載轉(zhuǎn)矩的大小不變，但方向始終與生產(chǎn)機械運動的方向相反，總是阻礙電動機的運轉(zhuǎn)舉例：軋鋼機、機床的平移機構(gòu)2023/6/22第一章直流電動機51（2）位能性恒轉(zhuǎn)矩負載特點：負載轉(zhuǎn)矩由重力作用產(chǎn)生，無論生產(chǎn)機械運動方向變化與否，大小和方向始終不變舉例：起重機2023/6/22第一章直流電動機522.恒功率負載特性方向特點：屬于反抗性負載大小特點：當轉(zhuǎn)速變化時，負載從電動機吸收的功率為恒定值，即負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比舉例：切削機床2023/6/22第一章直流電動機533.通風(fēng)機型負載特性方向特點：屬于反抗性負載大小特點：負載轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)速的平方成正比舉例：通風(fēng)機、水泵、油泵2023/6/22第一章直流電動機54主要內(nèi)容1.1直流電動機的基本工作原理與結(jié)構(gòu)1.2直流電動機的電樞反應(yīng)1.3直流電動機的電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩1.4直流電動機1.5電力拖動系統(tǒng)的運動方程式1.6生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性1.7他勵直流電動機的機械特性機械特性方程式固有機械特性和人為機械特性1.8他勵直流電動機的啟動1.9他勵直流電動機的電氣制動1.10他勵直流電動機的調(diào)速2023/6/22第一章直流電動機55他勵直流電動機的機械特性是指電動機在電樞電壓、勵磁電流、電樞總電阻為恒值的條件下，轉(zhuǎn)速調(diào)整特性七、他勵直流電動機的機械特性2023/6/22第一章直流電動機56他勵直流電動機電路原理圖Backto人為機械特性1.機械特性方程式2023/6/22第一章直流電動機57他勵直流電動機的機械特性電源電壓&電樞回路總電阻&勵磁磁通均為常數(shù)1.機械特性方程式2023/6/22第一章直流電動機58固有機械特性是當電動機的電樞工作電壓和勵磁磁通均為額定值，電樞電路中沒有串入附加電阻時的機械特性2.固有機械特性和人為機械特性2023/6/22第一章直流電動機59人為機械特性是人為地改變電路參數(shù)或電樞電壓而得到的機械特性一般只改變電壓、磁通、附加電阻中的一個他勵直流電動機有下列三種人為機械特性：

電樞串電阻時的人為機械特性改變電樞電壓時的人為機械特性減弱磁通時的人為機械特性他勵直流電動機原理圖2.固有機械特性和人為機械特性2023/6/22第一章直流電動機60他勵直流電動機串電阻時的機械特性動畫演示（1）電樞串電阻時的人為機械特性2023/6/22第一章直流電動機61他勵直流電動機改變電樞電壓時的機械特性動畫演示（2）改變電樞電壓時的人為機械特性2023/6/22第一章直流電動機62他勵直流電動機改變電樞電壓時的機械特性（3）減弱磁通時的人為機械特性2023/6/22第一章直流電動機63主要內(nèi)容1.1直流電動機的基本工作原理與結(jié)構(gòu)1.2直流電動機的電樞反應(yīng)1.3直流電動機的電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩1.4直流電動機1.5電力拖動系統(tǒng)的運動方程式1.6生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性1.7他勵直流電動機的機械特性1.8他勵直流電動機的啟動直接啟動電樞回路串電阻啟動降低電樞電壓啟動1.9他勵直流電動機的電氣制動1.10他勵直流電動機的調(diào)速2023/6/22第一章直流電動機64啟動：電動機轉(zhuǎn)子從靜止狀態(tài)開始轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速逐漸上升，最后達到穩(wěn)定運行狀態(tài)的過程電動機在啟動過程中，電樞電流Id、電磁轉(zhuǎn)矩Tem、轉(zhuǎn)速n都隨時間變化，是一個過渡過程啟動電流Ist：開始啟動的一瞬間，轉(zhuǎn)速等于零時的電樞電流啟動轉(zhuǎn)矩Tst

：與啟動電流相對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩八、他勵直流電動機的啟動2023/6/22第一章直流電動機65八、他勵直流電動機的啟動對直流電動機的啟動有如下要求：啟動轉(zhuǎn)矩足夠大（Tst

>Tl，電動機才能順利啟動）啟動電流Ist要限制在一定范圍內(nèi)啟動設(shè)備操作方便，啟動時間短，運行可靠，成本低廉2023/6/22第一章直流電動機66八、他勵直流電動機的啟動1.直接啟動

直接啟動時啟動電流將達到很大的數(shù)值；啟動轉(zhuǎn)矩也很大，可能造成設(shè)備損壞除個別容量很小的電動機外，一般不允許直流電動機直接啟動對于一般他勵直流電動機，為限制啟動電流，可采用電樞回路串電阻啟動或者降低電樞電壓啟動的啟動方式+_M+_2023/6/22第一章直流電動機67八、他勵直流電動機的啟動2.電樞回路串電阻啟動

在啟動時在電樞回路串入電阻以減小啟動電流，然后逐級切除電阻以保證足夠的啟動轉(zhuǎn)矩。電機啟動前應(yīng)使勵磁回路附加電阻為0，以使磁通最大特點：設(shè)備簡單，操作方便，能耗較大應(yīng)用場合：不易用于頻繁啟動的大中型電動機，可用于小型電動機啟動MKMKM1KM2KM3R1R2R3動畫演示2023/6/22第一章直流電動機68八、他勵直流電動機的啟動3.降低電樞電壓啟動

啟動前將施加在電動機電樞兩端的電源電壓降低以減小啟動電流，電動機啟動后再逐漸提高電源電壓，使啟動電磁轉(zhuǎn)矩維持在一定數(shù)值特點：需要專用電源，投資較大，但啟動電流小，啟動平穩(wěn)，啟動能耗小2023/6/22第一章直流電動機69主要內(nèi)容1.1直流電動機的基本工作原理與結(jié)構(gòu)1.2直流電動機的電樞反應(yīng)1.3直流電動機的電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩1.4直流電動機1.5電力拖動系統(tǒng)的運動方程式1.6生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性1.7他勵直流電動機的機械特性1.8他勵直流電動機的啟動1.9他勵直流電動機的電氣制動能耗制動反接制動回饋制動1.10他勵直流電動機的調(diào)速2023/6/22第一章直流電動機70

電動機的制動分為機械制動和電氣制動兩種電氣制動是指使電動機產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)速方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，該電磁轉(zhuǎn)矩起到阻礙運動的作用電動機制動有兩方面意義：使拖動系統(tǒng)迅速減速停車（制動過程）限制位能性負載的下降速度（制動運行）他勵直流電動機的電氣制動方法有：

能耗制動、反接制動、回饋制動九、他勵直流電動機的電氣制動2023/6/22第一章直流電動機711.能耗制動+_需要制動時，利用電阻RH將電樞回路閉合，則進入能耗制動。此時，電動機勵磁不變，電樞電壓為0，n不能突變電流方向與原來運行時相反，電磁轉(zhuǎn)矩因此反向，成為制動轉(zhuǎn)矩九、他勵直流電動機的電氣制動2023/6/22第一章直流電動機721.能耗制動

電動機靠慣性旋轉(zhuǎn)，電樞通過切割磁場將機械能轉(zhuǎn)變成電能，消耗在電樞回路電阻上，因而稱這種制動方式為能耗制動12反抗性負載：O點，能耗制動停車位能性負載：C點，能耗制動運行九、他勵直流電動機的電氣制動2023/6/22第一章直流電動機732.反接制動（1）電樞電壓反向反接制動

需要制動時，使電樞電壓反向并串入電阻，則進入電樞電壓反接制動。電磁轉(zhuǎn)矩因電流反向而反向，成為制動轉(zhuǎn)矩九、他勵直流電動機的電氣制動2023/6/22第一章直流電動機74

如果要求系統(tǒng)停車，則在電樞電流為0時應(yīng)當立即使電動機脫開電源，系統(tǒng)制動過程結(jié)束

反接制動適合于要求頻繁正、反轉(zhuǎn)的電力拖動系統(tǒng)，先用反接制動達到迅速停車，再接著反向啟動并進入反向穩(wěn)態(tài)運行2.反接制動（1）電樞電壓反向反接制動12九、他勵直流電動機的電氣制動2023/6/22第一章直流電動機752.反接制動（2）倒拉反接反轉(zhuǎn)制動

電動機提升重物時，將較大電阻RH串入電路，使提升轉(zhuǎn)矩小于下降的位能轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)將進入倒拉反轉(zhuǎn)反接制動此時轉(zhuǎn)速反向，使得反電動勢反向，則電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相反+_G九、他勵直流電動機的電氣制動2023/6/22第一章直流電動機762.反接制動（2）倒拉反接反轉(zhuǎn)制動

此運行狀態(tài)是由于位能負載轉(zhuǎn)矩拖動電動機反轉(zhuǎn)而形成的，因此稱為倒拉反接制動

電動機進入倒拉反接制動狀態(tài)必須有位能負載反拖電動機，同時電樞回路要串入較大電阻。這種制動方式不能用于停車，只能用于重物下放九、他勵直流電動機的電氣制動2023/6/22第一章直流電動機773.回饋制動

電動機在電動運行狀態(tài)下，由于某種條件的變化，使得電樞轉(zhuǎn)速超過理想空載轉(zhuǎn)速，則進入回饋制動電樞電流反向使得電磁轉(zhuǎn)矩反向，成為制動轉(zhuǎn)矩此種運行方式下，電源輸入功率為負，而電磁功率也為負，表明電動機處于發(fā)電狀態(tài)，將電樞轉(zhuǎn)動的機械能變?yōu)殡娔懿⒒仞伒诫娋W(wǎng)，故稱為回饋制動九、他勵直流電動機的電氣制動2023/6/22第一章直流電動機783.回饋制動12

由于電樞電壓、電樞回路電阻、勵磁磁場均與電動運行時一樣，所以回饋制動的機械特性與電動狀態(tài)時完全一樣，是電動狀態(tài)機械特性延伸到第二象限的一條直線回饋制動時電樞回路不允許串入電阻，否則將會穩(wěn)定運行在很高的轉(zhuǎn)速B點九、他勵直流電動機的電氣制動2023/6/22第一章直流電動機79主要內(nèi)容1.1直流電動機的基本工作原理與結(jié)構(gòu)1.2直流電動機的電樞反應(yīng)1.3直流電動機的電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩1.4直流電動機1.5電力拖動系統(tǒng)的運動方程式1.6生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性1.7他勵直流電動機的機械特性1.8他勵直流電動機的啟動1.9他勵直流電動機的電氣制動1.10他勵直流電動機的調(diào)速調(diào)速指標調(diào)速方法直流調(diào)速系統(tǒng)使用的可控直流電源2023/6/22第一章直流電動機80調(diào)速：人為改變速度的方法可以用機械的方法或電氣的方法實現(xiàn)調(diào)速電氣調(diào)速：人為地改變電氣參數(shù)，有意識地使電動機工作點由一條機械特性曲線轉(zhuǎn)換到另一條機械特性曲線上，為了生產(chǎn)需要而對電動機調(diào)速進行的一種控制調(diào)速與電動機在負載或電壓隨機波動時而引起的轉(zhuǎn)速擾動變化是兩個不同的概念十、他勵直流電動機的調(diào)速2023/6/22第一章直流電動機81

為了評價各種調(diào)速方法的優(yōu)缺點，對調(diào)速方法提出了一定的技術(shù)經(jīng)濟指標（1）調(diào)速范圍電動機在額定負載下調(diào)速時，其最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比不同生產(chǎn)機械對調(diào)速范圍的要求不同1.調(diào)速指標2023/6/22第一章直流電動機82（2）靜差率（轉(zhuǎn)速變化率）電動機在一條機械特性上的額定負載時的轉(zhuǎn)速降與該機械特性的理想空載轉(zhuǎn)速之比1.調(diào)速指標2023/6/22第一章直流電動機83（2）靜差率（轉(zhuǎn)速變化率）

調(diào)速范圍與靜差率兩項性能指標互相制約采用同一種方法調(diào)速時，靜差率要求較低時，可得到較寬的調(diào)速范圍若要求靜差率一定時，不同的調(diào)速方法其調(diào)速范圍不同1.調(diào)速指標2023/6/22第一章直流電動機84（3）調(diào)速的平滑性平滑性是指相鄰兩級轉(zhuǎn)速的接近程度

無級調(diào)速：轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)，其級數(shù)趨于無窮大

有級調(diào)速：調(diào)速不連續(xù)，級數(shù)有限1.調(diào)速指標2023/6/22第一章直流電動機85（4）調(diào)速的經(jīng)濟性包含兩方面內(nèi)容：一是指調(diào)速所需的設(shè)備投資和調(diào)速過程中的能量損耗二是指電動機調(diào)速時能夠得到充分利用經(jīng)驗：

1.電樞回路串電阻、降低電樞電壓調(diào)速適用于恒轉(zhuǎn)矩負載的調(diào)速

2.弱磁調(diào)速適用于恒功率負載的調(diào)速1.調(diào)速指標2023/6/22第一章直流電動機86

當電樞電流不變（負載不變）時，只要在電樞電壓、電樞電路附加電阻、每極磁通三個參數(shù)中，任意改變一個，都能引起轉(zhuǎn)速的變化電樞串電阻調(diào)速：操作簡單方便，調(diào)速范圍小，特性變軟變電樞電壓調(diào)速：只能降壓調(diào)速，特性硬度好，無級調(diào)速，調(diào)速效率高，可調(diào)壓電源設(shè)備投資較高弱磁調(diào)速：操作方便，效率高，調(diào)速范圍小，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差2.調(diào)速方法2023/6/22第一章直流電動機87

實際生產(chǎn)中往往將弱磁調(diào)速和調(diào)壓調(diào)速配合使用調(diào)壓調(diào)速在不同轉(zhuǎn)速下容許的輸出轉(zhuǎn)矩恒定，可稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法弱磁調(diào)速在不同轉(zhuǎn)速時容許的輸出功率基本相同，稱為恒功率調(diào)速方法為了擴大調(diào)速范圍，直流電動機可以采用調(diào)壓和弱磁配合控制的混合調(diào)速方法，在基速以下保持額定磁通不變，只調(diào)節(jié)電樞電壓；在基速之上保持電樞電壓為額定值，減弱磁通升速2.調(diào)速方法2023/6/22第一章直流電動機88改變電樞電壓調(diào)速是直流調(diào)速系統(tǒng)采用的主要方法調(diào)節(jié)電樞供電電壓或者改變勵磁磁通，都需要有專門的可控直流電源常用的可控直流電源有以下兩種：靜止可控整流器（如：晶閘管整流裝置）直流斬波器/脈寬調(diào)制變換