电机及拖动基础03第四五讲 直流电动机电力拖动ppt课件

1、第四、五讲第四、五讲 直流电动机的电力拖动直流电动机的电力拖动2 2杜少武杜少武第四、五讲第四、五讲 直流电动机的电力拖动直流电动机的电力拖动1、他励直流电动机的机械特性、他励直流电动机的机械特性2、他励直流电动机的起动、他励直流电动机的起动3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动4、他励直流电动机的调速、他励直流电动机的调速5、晶闸管直流电动机系统、晶闸管直流电动机系统6、他励直流电动机过渡过程的能量损耗、他励直流电动机过渡过程的能量损耗7、串励直流电动机的电力拖动、串励直流电动机的电力拖动3 3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动他励直流电动机的两种运转形状他励直流电动机的两

2、种运转形状电动运转形状电动运转形状电动机转矩的方电动机转矩的方向与转速的方向一样，此时电网向向与转速的方向一样，此时电网向电动机输入电能，并变为机械能以电动机输入电能，并变为机械能以带动负载带动负载制动运转电气制动形状制动运转电气制动形状电电动机转矩与转速的方向相反，此时，动机转矩与转速的方向相反，此时，用电动机吸收机械能并转化为电能。用电动机吸收机械能并转化为电能。假设他励直流电动机顺时针旋转为假设他励直流电动机顺时针旋转为参考正方向参考正方向3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流

3、电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩3 3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动制动的目的制动的目的使电力拖动系统停车；使电力拖动系统停车；使电力拖动系统转速降低；使电力拖动系统转速降低；使位能负载任务机构匀速下降。使位能负载任务机构匀速下降。使电力拖动系统停车的方法使电力拖动系统停车的方法断电源自在停车断电源自在停车 较慢，消费效较慢，消费效率低；率低；机械制动机械制动 电磁制动器，即机械电磁制动器，即机械抱闸；抱闸；电气制动电气制动 能耗制动、反接制动、能耗制动、反接制动、

4、回馈制动再生制动回馈制动再生制动3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩3 3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动 能耗制动能耗制动以下图左为电动机任务在电动形状；以下图右为电动机任务在能耗制动形状。制动时，励磁坚持不变，断开K1、K2接通K3，电动机开场任务在发电形状，把动能转换成电能耗费在电动机电枢回路的电阻上。3.他励直流电动

5、机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩3 3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动 能耗制动能耗制动能耗制动机械特性方程式其机械特性位于第二象限如以下图所示aezaTezaICRRTCCRRn23.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机

6、的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩3 3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动 能耗制动能耗制动制动电阻的计算制动电阻的计算制动电阻制动电阻Rz越小，制动时的机械特性越平，越小，制动时的机械特性越平，制动转矩绝对值越大，制动越快。制动转矩绝对值越大，制动越快。制动电阻又不能太大，否那么制动电流超制动电阻又不能太大，否那么制动电流超出允许值。出允许值。普通最大制动电流按不超越普通最大制动电流按不超越2IN选择选择Rz，那，那么么NNNNzaIUIERR22aNNzRIUR23.他励直

7、流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩3 3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动 能耗制动能耗制动电动机带位能负载时的能耗制动电动机带位能负载时的能耗制动如右图所示，电动机初始形状为n=0，T=0，电动机在位能负载的作用下反向加速，随着转速的添加，T也不断增大，直到T=Tz，转速稳定，匀速下放重物。3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制

8、动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩3 3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动 能耗制动能耗制动电动机带位能负载时的能耗制动电动机带位能负载时的能耗制动电动机带位能负载能耗制动时，转速n为负，转矩T为正，这时机械特性位于第四象限，如以下图所示的虚线。3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.

9、他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩3 3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动 能耗制动能耗制动能耗制动使得能耗制动使得n = ft和和I = ft曲线曲线tnGDTTzdd375)()(2TCCRRnTeza2222)(dd375)(TezazTezaCCRRTtnCCRRGDn当T=Tz 时2)(TezazzCCRRTnn3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他

10、励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩3 3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动 能耗制动能耗制动ztMnntnTdd该方程与电动机任务在电动形状下的转速微分方程的方式是一样的，只是参数的正负号有所不同。能耗制动使得能耗制动使得n = ft和和I = ft曲线曲线tMTtzstznnnn/e )(其中：nST为速度的起始值 tMtMTtstTtznnn/e)e1 (或3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动

11、反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩3 3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动 能耗制动能耗制动能耗制动使得能耗制动使得n = ft和和I = ft曲线曲线tMTtzstznnnn/e )(aezaICRRntMTtzestezeaRnCRnCRnCI/e )(3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动

12、机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩tMTtzstzIII/e )(3 3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动 能耗制动能耗制动能耗制动使得能耗制动使得n = ft和和I = ft曲线曲线0ttTIzIatTt-nz0n能耗制动所需时间为：zstzlnnnnTttMTzstzlnIIITttMT或3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的

13、4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩其中：nz为负，nst为正；Iz为正，Ist为负3 3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动 反接制动反接制动反接制动有两种情况，分别是转速反向普通用于位能负载与电枢反接普通用于反作用负载转速反向的反接制动转速反向的反接制动转速反向的反接制动普通用于起重机下放重物，如右图所示。假设重物G产生的负载转矩为Tz，其转矩方向为逆时针。3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电

14、动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩3 3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动 反接制动反接制动转速反向的反接制动转速反向的反接制动电动机以与电动形状一样的电路接通，其转矩方向为顺时针

15、。由于电枢回路串接较大电阻RW，使电动机起动转矩Tst|-Tz|的条件，电机动进入反向电动形状，这时，转速反向变负，Ea变负，对于Tz、Iz的极性分两种情况讨论，反作用负载时，Tz、Iz变负，位能负载时， Tz、Iz方向不变，仍为正。3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩3 3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动 反接制动反接制动

16、电枢反接时的过渡过程反向起动过程电枢反接时的过渡过程反向起动过程反作用负载时，Tz、Iz变负，此时运动方程式为tnGDTTzdd375)()(2TCCRRnnTea20机械特性方程式为3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩3 3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动 反接制动反接制动电枢反接时的过渡过程反向起动过程电枢反接时的过渡过

17、程反向起动过程tnGDTTzdd3752TCCRRnnTea20ztMnntnTdd)(20zTeazTCCRRnnzTtznenntM /)()(/zzzTtzstaIIIeIIItM同样可得3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩3 3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动 反接制动反接制动电枢反接时的过渡过程反向起动过程电枢反接

18、时的过渡过程反向起动过程位能负载时，Tz、Iz变负，此时运动方程式为tnGDTTzdd375)()(2TCCRRnnTea20机械特性方程式为3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩3 3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动 反接制动反接制动电枢反接时的过渡过程反向起动过程电枢反接时的过渡过程反向起动过程tnGDTTzdd3752T

19、CCRRnnTea20ztMnntnTdd)(20zTeazTCCRRnnzTtznenntM /zTtzstaIeIIItM /)(同样可得3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩3 3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动 反接制动反接制动电枢反接时的过渡过程反向起动过程电枢反接时的过渡过程反向起动过程0ttTIzIatTt-nz

20、0nnstIstBBCCEE-nzn0DDIz(-Iz)右图CD段为反作用负载时的反向起动曲线；右图CE段为位能负载时的反向起动曲线；当反向转 速 n 0 时 ，|Ea|U|， Tz、Iz变负，电机在此进入制动(回馈制动)。3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩3 3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动 回馈制动再生制动回馈制动再

21、生制动回馈制动的两种情况回馈制动的两种情况位能负载拖动电动机位能负载拖动电动机他励电动机改动电枢电压调速。他励电动机改动电枢电压调速。位能负载拖动电动机位能负载拖动电动机当直流电动机拖动位能负载提升时，假设当直流电动机拖动位能负载提升时，假设电枢忽然反接，同时接入制动电阻电枢忽然反接，同时接入制动电阻RW ，电机开场进入反接制动，很快电机停顿，电机开场进入反接制动，很快电机停顿，随后电机反向电动，电机在电磁转矩和位随后电机反向电动，电机在电磁转矩和位能负载转矩共同作用下加速，当转速超越能负载转矩共同作用下加速，当转速超越n0时，时，|Ea|U|， Tz、Iz变负，电机在此变负，电机在此进入制动

22、进入制动(回馈制动回馈制动)形状。形状。3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩3 3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动 回馈制动再生制动回馈制动再生制动位能负载拖动电动机位能负载拖动电动机电动机在回馈制动形电动机在回馈制动形状时，电枢将轴上输状时，电枢将轴上输入的机械功率变为电入的机械功率变为电磁功率磁功率EaIa后，大部后，大

23、部分回馈给电网分回馈给电网(UaIa)，小部分变为电枢回路小部分变为电枢回路的铜耗的铜耗 Ia2(Ra+RW)。电动机变为一台与电电动机变为一台与电网并联运转的发电机。网并联运转的发电机。3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩3 3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动 回馈制动再生制动回馈制动再生制动他励电动机改动电枢电压调速他励

24、电动机改动电枢电压调速在降低电压的降速过程中，当忽然降低电枢电压，感应电动势还来不及变化时，就会发生EaU的情况，亦即出现了回馈制动形状。3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩3 3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动 回馈制动再生制动回馈制动再生制动如下图，假设转速降到n01时，不再降低电压，那么转速降到低于n01 ，Ea小于U

25、1，电动机恢复到电动形状，这时，由于IaIz，电动机转速继续下降，直到n=n1，I=Iz。他励电动机改动电枢电压调速他励电动机改动电枢电压调速3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩3 3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动 例题例题一 台 他 励 直 流 电 动 机 的 数 据 如 下 ：PN=29kW, UN=440V, IN=

26、76.2A, Ra=0.393W， nN=1050rpm电动机带动一个位能负载，在固有特性上作回馈制动下放，Ia=60A，求电动机反向下放转速；电动机带动位能负载，作反接制动下放，Ia=-60A，转速n=-600rpm，串接在电枢电路中的电阻值、电网输入的功率、从轴上输入的功率及电枢电路电阻上耗费的功率；电动机带动反作用负载，从500rpm进展能耗制动，假设其最大制动电流限制在100A，试计算串接在电枢电路中的电阻值。3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的

27、调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩3 3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动 例题例题解：解：1电动机反向下放转速 39. 01050393. 02 .76440NNNnRIUCaerpm119039. 0393. 060440eaaNCRIUn2电枢电路总电阻 aeaInCURRRN3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢

28、端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩48.1350)600(39. 0440一台他励直流电动机的数据如下：PN=29kW, UN=440V, IN=76.2A, Ra=0.393W， nN=1050rpm电动机带动一个位能负载，在固有 特 性 上 作 回 馈 制 动 下 放 ，Ia=60A，求电动机反向下放转速；电动机带动位能负载，作反接制动下放，Ia=-60A，转速n=-600rpm，串接在电枢电路中的电阻值、电网输入的功率、从轴上输入的功率及电枢电路电阻上耗费的功率；电 动 机 带 动 反 作 用 负 载 ， 从500rpm进展能耗制动，假设其最大

29、制动电流限制在100A，试计算串接在电枢电路中的电阻值。3 3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动 例题例题解：解：电枢回路串接电阻 电枢电路电阻上耗费的功率 077.13393. 048.13aRRR电网输入功率kW22W22000W50440N1aIUPkW7 .33W33700W48.135022RIPa轴上功率为负值，表示从轴上输入功率 aaaNaaIRIUIEP)(23.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速

30、降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩W11700W50)48.1350440(一台他励直流电动机的数据如下：PN=29kW, UN=440V, IN=76.2A, Ra=0.393W， nN=1050rpm电动机带动一个位能负载，在固有 特 性 上 作 回 馈 制 动 下 放 ，Ia=60A，求电动机反向下放转速；电动机带动位能负载，作反接制动下放，Ia=-60A，转速n=-600rpm，串接在电枢电路中的电阻值、电网输入的功率、从轴上输入的功率及电枢电路电阻上耗费的功率；电 动 机 带 动 反 作 用 负 载 ， 从500rpm进展能耗制动，

31、假设其最大制动电流限制在100A，试计算串接在电枢电路中的电阻值。3 3、他励直流电动机的制动、他励直流电动机的制动 例题例题解：解：3能耗制动时最大电流出如今制动开场时，此时感应电动势为电枢电路总电阻电枢回路串接电阻 V195V50039. 0stestnCE95. 1100195ststaIERRR557. 1393. 095. 1aRRR3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速

32、4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩一台他励直流电动机的数据如下：PN=29kW, UN=440V, IN=76.2A, Ra=0.393W， nN=1050rpm电动机带动一个位能负载，在固有 特 性 上 作 回 馈 制 动 下 放 ，Ia=60A，求电动机反向下放转速；电动机带动位能负载，作反接制动下放，Ia=-60A，转速n=-600rpm，串接在电枢电路中的电阻值、电网输入的功率、从轴上输入的功率及电枢电路电阻上耗费的功率；电 动 机 带 动 反 作 用 负 载 ， 从500rpm进展能耗制动，假设其最大制动电流限制在100A，试计算串接在电枢电路中的电阻值。4 4、他励直流电

33、动机的调速、他励直流电动机的调速 采用一定的方法来改动消费机械的任务速度，以满足消费的需求，这种方法通常称为调速。调速方法调速方法机械方法：主要采用齿轮变速箱。机械方法：主要采用齿轮变速箱。电气方法：电气方法：机械方法、电气方法、机械电气配合TCCRCUnTee2他励直流电动机机械特性方程式改动电枢供电电压、改动励磁、改动电枢回路电阻。3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4

34、调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩4 4、他励直流电动机的调速、他励直流电动机的调速 调速目的调速目的调速方法最主要的有两大目的：即技术目的与经济目的 调速的技术目的调速的技术目的调速范围DminmaxminmaxvvnnD不同消费机械要求的调速范围是不同的，例如车床D20120，龙门刨床D1040，机床的进给机构D5200，轧钢机D3120，造纸机D320等 。3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4

35、.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩4 4、他励直流电动机的调速、他励直流电动机的调速 调速目的调速目的调速的技术目的调速的技术目的增大调速范围的方法：增大最高转速nmax增大nmax受机械强度、换向等方面限制，在额定转速以上，提高转速是有限的；减小最低转速nmin降低nmin受低速运转时的相对稳定性限制。相对稳定性是指：负载转矩变化下的转速变化的程度。3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降

36、低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩4 4、他励直流电动机的调速、他励直流电动机的调速 调速目的调速目的调速的技术目的调速的技术目的静差率d或称相对稳定性%100%100000nnnnnNN相对稳定性的程度用静差率d来表示，定义为：在一条机械特性上运转时，电动机从理想负载加到额定负载所出现的转速降，用百分数表示电动机机械特性越硬，那么静差率d来越小，相对稳定性就越高。3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速

37、目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩4 4、他励直流电动机的调速、他励直流电动机的调速 调速目的调速目的调速的技术目的调速的技术目的静差率d或称相对稳定性不同消费机械要求的静差率d是不同的，例如普通车床允许静差率d 30%，而造纸机那么要求静差率d 0.1% 。静差率和机械特性硬度相关，但两条平行的机械特性硬度一样，但静差率不同，转速越低，静差率越大。3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.

38、1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩4 4、他励直流电动机的调速、他励直流电动机的调速 调速目的调速目的调速的技术目的调速的技术目的静差率d或称相对稳定性静差率和调速范围是相关的，两者的关系为 DnN为低速特性额定负载下的转速降落。)1 (0N0maxN0maxminmaxnnnnnnnnnD)1 ()1 (NmaxNmaxnnnn3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1

39、调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩普通情况下，允许的静差率为低速运转时的静差率；4 4、他励直流电动机的调速、他励直流电动机的调速 调速目的调速目的调速的技术目的调速的技术目的静差率d或称相对稳定性普通在设计调速方案前，D和d是知的，那么允许的转速降落为)1 (maxNDnn如右图所示，1为固有机械特性，2为电枢回路串电阻时的机械特性，3为降低电压时的机械特性。3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速

40、他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩4 4、他励直流电动机的调速、他励直流电动机的调速 调速目的调速目的调速的技术目的调速的技术目的如以下图所示，特性2和特性3均可得到低速nmin ，D调速范围满足要求，假设要求d=0.5，允许的DnN为nmin静差率d或称相对稳定性如 右 图 所 示 ，D n N 3 ( D n N 1 ) nminDnN2，可见，串电阻调速不能满足要求，调压调速满足要求。3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制

41、动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩4 4、他励直流电动机的调速、他励直流电动机的调速 调速目的调速目的调速的技术目的调速的技术目的在一定的调速范围内，调速的级数愈多那么以为调速愈平滑，平滑程度用j 来衡量，它是相邻两级转速或线速度之比平滑性11iiiivvnn j 值愈接近于1，那么平滑性愈好。 j = 1时称为无级调速，即转速延续可调，级数接近无穷多，此时调速的平滑性最好。3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制

42、动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩4 4、他励直流电动机的调速、他励直流电动机的调速 调速目的调速目的调速的技术目的调速的技术目的允许输出是指电动机在得到充分利用的情况下，在调速过程中轴上所能输出的功率和转矩。调速时的允许输出电动机稳定运转时，实践输出功率和转矩由负载的需求决议。在不同转速下不同负载需求的功率Pz和转矩Tz也是不同的，调速方法应顺应负载的要求。3.他励直流电动

43、机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩4 4、他励直流电动机的调速、他励直流电动机的调速 调速目的调速目的调速的经济目的调速的经济目的调速的经济目的决议于调速系统的设备投资及运转费用，而运转费用又决议于调速过程的损耗，它可用设备的效率h来阐明各种调速方法经济目的相差较大，电枢串接电阻调速效率最低。在满足一定技术目的的情况下，力求投资少，电能损耗小，而且维

44、修方便。PPP22式中：P2电动机轴上功率； DP调速时的功率损耗。3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩4 4、他励直流电动机的调速、他励直流电动机的调速 调速目的调速目的例题：不断流调速系统采用改动电源电压调速，例题：不断流调速系统采用改动电源电压调速，知电动机的额定转速知电动机的额定转速nN=900rpm，高速机，高速机械特性的理想

45、空载转速械特性的理想空载转速n0=1000rpm ；假设；假设额 定 负 载 下 低 速 机 械 特 性 的 转 速额 定 负 载 下 低 速 机 械 特 性 的 转 速nmin=100rpm，而相应的理想空载转速，而相应的理想空载转速n0=200rpm。1试求出电动机在额定负载下运转的调速试求出电动机在额定负载下运转的调速范围范围D和静差率和静差率d ；2假设消费工艺要求静差率假设消费工艺要求静差率d 20%，那么，那么此时额定负载下能到达的调速范围是多少？此时额定负载下能到达的调速范围是多少？还能否满足原有的要求？还能否满足原有的要求？ 3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1

46、能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩4 4、他励直流电动机的调速、他励直流电动机的调速 调速目的调速目的解解 19100900minmaxnnD低速静差率 %50%100200100200调速范围25. 2)2 . 01 (1002 . 0900D不能满足原有调速范围的要求调速范围2rpm100min0Nnnn3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2

47、反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩例题：不断流调速系统采用改动电例题：不断流调速系统采用改动电源电压调速，知电动机的额定源电压调速，知电动机的额定转速转速nN=900rpm，高速机械特，高速机械特性的理想空载转速性的理想空载转速n0=1000rpm ；假设额定负载下低速机械特性假设额定负载下低速机械特性的转速的转速nmin=100rpm，而相应，而相应的理想空载转速的理想空载转速n0=200rpm。1试求出电动

48、机在额定负载下运试求出电动机在额定负载下运转的调速范围转的调速范围D和静差率和静差率d ；2假设消费工艺要求静差率假设消费工艺要求静差率d 20%，那么此时额定负载下能，那么此时额定负载下能到达的调速范围是多少？还能到达的调速范围是多少？还能否满足原有的要求？否满足原有的要求？ 4 4、他励直流电动机的调速、他励直流电动机的调速 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速通常有两种方法：分别是：电枢回路串电阻和改动供电电压电枢串接电阻后，负载电流在电阻上产生压降，那么加在电枢两端的电压就会下降，电动机转速随之降低，如下图。电枢回路串电阻电枢回路串电阻3.他励直流电动机的制动他励直流

49、电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩4 4、他励直流电动机的调速、他励直流电动机的调速 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速电枢回路串电阻电枢回路串电阻调速目的不高；调速范围不大；调速平滑性不高；有级调速。电枢串接电阻调速的经济性分析RIIEUIPaaaa21电动机从电网吸收的功率效率000111nnnnnPPP电源供电电压不变，n0不变，随着转速降低，效率下降。3.

50、他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩4 4、他励直流电动机的调速、他励直流电动机的调速 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速降低供电电源电压降低供电电源电压直流电动机的供电电源可以是晶闸管可控整流电源，如以下图左所示；M3GMV3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈

51、制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩也可以是交流电动机直流发电机机组，而用晶闸管可控整流安装体调理发电机励磁，如以下图右所示。4 4、他励直流电动机的调速、他励直流电动机的调速 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速降低供电电源电压降低供电电源电压降低电源电压的调速系统的机械特性方程式TCCRRCUnTeae200U0整流安装输出电压或发电机感应电势；R0整流安装内阻或直流发电机电枢电阻。3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能

52、耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩4 4、他励直流电动机的调速、他励直流电动机的调速 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速降低供电电源电压降低供电电源电压改动直流电动机的供电电压得到一组平行的机械特性，如以下图所示。n0与U0成正比，特性斜率为b=(R0Ra)/(CeCTF2)。3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动

53、4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩4 4、他励直流电动机的调速、他励直流电动机的调速 弱磁调速弱磁调速减弱直流电动机励磁，对小容量系统可直接在励磁回路串电阻，如以下图左所示；3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩

54、调速时的功率与转矩对大容量系统可以用晶闸管可控整流安装向电动机励磁电路供电，如以下图右所示。4 4、他励直流电动机的调速、他励直流电动机的调速 弱磁调速弱磁调速弱磁调速时，机械特性方程式是TCCRCUnTeae23.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接

55、制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩4 4、他励直流电动机的调速、他励直流电动机的调速 弱磁调速弱磁调速弱磁调速的调速过程aEaI)(TIaTaEnRnCCUCTTeT2)(2nnTTz1nn 不突变留意：)()(21点点bTaT但)()(21点点bIaIaa4 4、他励直流电动机的调速、他励直流电动机的调速 弱磁调速弱磁调速弱磁调速时，对普通电动机调速范围最多D=2，对特殊设计的额定转速较低的电动机，D=34。由于电动机n

56、max不能够太高，主要受电动机机械强度及换向的限制。另外，电机体积及耗材增多，不经济。弱磁调速的优点是：在功率较小的励磁电路中进展调理，控制方便，能量损耗小，调速的平滑性较高。由于调速范围不大，常和额定转速以下的降压调速配合运用，以扩展调整范围。3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩4 4、他励直流电动机的调速、他励直流电动机的调速 弱磁

57、调速弱磁调速弱磁调速时过渡过程3.他励直流电动机的制动他励直流电动机的制动3.1 能耗制动能耗制动 3.2 反接制动反接制动3.3 回馈制动回馈制动4.他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速4.1 调速目的调速目的4.2 降低电枢端电压调速降低电枢端电压调速4.3 弱磁调速弱磁调速4.4 调速时的功率与转矩调速时的功率与转矩4 4、他励直流电动机的调速、他励直流电动机的调速 例题例题一台他励直流电动机的数据如下：PN=29kW, UN=220V, IN=41. 4 A , R a = 0 . 4 W ， nN=1500rpm假设在电枢回路串入电阻，RW=1.65W，求电动机串接电阻后的转速；假设电动机供电电源电压下降为110V，求电枢电路中无串接电阻时的转速；假设减弱励磁时磁通减小10%，求电枢电路