杨延强机电传动-课件

Mechanical&electricalTransmissionControl

机电传动控制1教学安排与考试1、课程特点：各章节各有其特点，章节的前后连贯性、逻辑性差。理论推理逻辑性强，需前后知识的连贯。2、教学方法：以讲授为主。3、学习方法：注意课前预习和课后复习。4、成绩：由理论闭卷考试和平时成绩两部分组成，课堂提问、考勤、随堂考试计入平时成绩。5、教材：64学时教材，课程45学时，新内容补充，不完全按教材章节、内容讲述，有删减和增加。

2机电传动控制的内容3电气控制系统电力拖动或机电传动机械运动部件机电传动控制机电系统一般组成一、机电系统的组成控制电动机的系统驱动生产机械的电动机和控制电动机的一整套电气系统驱动运动部件的原动机的总称（这里主要指各种电动机）机电系统完成生产任务的基础4电气控制系统电力拖动或机电传动机械运动部件机电传动控制机电系统一般组成控制系统调速系统机械传动机械运动电机机电传动系统功能框图二、机电传动系统的组成5机电传动系统控制系统调速系统电机机械传动继电器/接触器PLC系统直流电机交流电机直流调速交流调速步进电机6集成了原来的电子学、电工学课程里的强电内容机电传动

机电传动的动力学基础

电动机的工作原理及特性

电动机的调速及实现

步进电机及其控制控制

继电器、接触器控制

PLC控制7电动机的工作原理与特性

直流电机的原理与特性

交流电机的原理与特性

步进电机的原理与特性电动机的速度调节

电力电子学基础

直流电机调速原理与实现

交流电机的调速原理与实现

步进电机控制8继电器、接触器控制常用的控制电器与执行器件：

继电器、接触器、检测器件、保护器件等基本控制电路常用的控制电路基本设计方法PLC控制

PLC原理、组成

PLC的内部等效电路（继电器）

PLC的指令系统

PLC的应用与设计方法9一、机电传动定义和作用

现代生产机械一般由工作机构、传动机构、原动机及控制系统等几部分组成。定义：以电动机为原动机（动力源），通过传动机构带动工作机构进行工作的传动方式。第1章绪论作用：将电能转换为机械能，实现生产机械的启动、停止及速度调节，满足各种生产工艺过程的要求，保证生产过程的正常进行。10二、机电传动与控制的重要性机电传动控制技术涉及到社会生活的各个方面(工业、交通、信息、日常生活、军事等）机电传动控制技术是现代制造业的基础（各种制造装备都是以机电传动控制为基础）机电传动与控制技术的发展有力地推动社会的进步（提高产品质量、制造能力）信息社会更离不开机电传动与控制技术（信息设备产品、信息的应用等）11三、机电传动与控制技术的发展传动技术的发展（简化机械结构、直接驱动）电动机的发展（交流、直线、高性能、大、小等）调速技术的发展（交流、大范围、高精度）控制理论与技术的发展（现代控制理论、非线性控制、模糊智能控制、神经网络）制造自动化技术的发展（分布式控制、现场总线、FMS/CIMS）121、传动技术的发展动力源：蒸汽机，内燃机，电动机机电传动方式：成组拖动：一台电机拖动多台设备，老方式，传动机构复杂，劳动条件差，效率低。单电机拖动：一台电机拖动一台设备，比成组方式进步，但若一台机械运动部件较多时，传动机构会十分复杂。多电机拖动：多台电机拖动一台设备，现代的传动方法，大大简化生产机械的传动机构，控制灵活，为自动化提供极为有利条件。13（1）电动机的分类

旋转电机：实现直线运动需要专门的机械传动装置，在高速、高精度应用中有一定缺陷（高速高精度、直接驱动）。直线电机：电机的重要方向，可以实现高速、高精度加工，机械传动机构简单。（两个发展方向：一种是大推力，另一种是高响应）。直流电机：采用直流电源，调速特性好，但换相电刷影响其容量、使用范围和寿命。交流电机：采用交流电源，克服了直流电机的缺点，现代交流调速技术的发展使其成为主流。步进电机：运动距离和输入脉冲成正比，控制方便，但功率较小。旋转电机14几种电机的工作范围15（2）调速技术的发展直流调速：有级调速（串电阻，继电器、接触器控制）无级调速（调压调速、调磁调速，发电机-电动机方式，晶闸管方式，PWM方式）交流调速：有级调速（调压，变极），无级调速（变频调速）16继电器—接触器控制：20世纪初，借助于简单的接触器与继电器实现对控制对象的启动、停车以及有级调速等控制。断续控制，控制速度慢，控制精度差。直流发电机－直流电动机：30年代，电磁放大器及大功率可控水银整流器调速控制系统的应用，使控制系统从断续控制发展到连续控制，连续控制系统可随时检查控制对象的工作状态，并根据输出量与给定量的偏差对控制对象进行自动调整。快速性及控制精度都大大超过了最初的断续控制，简化了控制系统，减少了电路中的触点，提高了可靠性和生产效率。2、控制系统的发展及比较17晶闸管、晶体管控制：40年代~50年代，

晶闸管控制就取代了水银整流器控制，后又出现了功率晶体管控制，由于晶体管、晶闸管具有效率高、控制特性好、反应快、寿命长、可靠性高、维护容易、体积小、重量轻等优点，它的出现为机电传动自动控制系统开辟了新纪元。计算机数字控制（digitalcontrol）：70年代初，随着数控技术的发展，特别是微型计算机（PLC）的出现和应用，使控制系统发展到一个新阶段—采样控制。CNC（ComputerNumericalControl）/FMS/CIMS：现代控制18控制理论与技术的发展开环控制（步进电机、变频调速等）闭环控制：经典控制理论、现代控制理论、自适应控制、模糊控制、智能控制计算机控制技术和现场总线技术19多层现场总线结构20现场总线在工厂自动化中的应用21考虑扩展的方案22必备的基础知识高等数学物理电路与磁路模拟电子技术数字电路微型计算机及接口技术控制工程23习题1、现代生产机械一般有那几部分组成？2、机电传动的定义是什么？3、机电传动的作用是什么？4、什么是成组拖动、单电机拖动、多电机拖动？优缺点是什么？24比如要求平稳启动制动、加减速不能过大、保证安全舒适的升降机、载人电梯、地铁、电车等。所以，为了满足各种要求，必须研究过渡过程的基本规律，如转速、转矩、电流等随时间变化的规律，而后选择合适的机电传动装置，为控制系统提供控制原则，设计出完善的启动、制动等控制线路，从而改善产品质量、提高生产效率和减轻劳动强度。252.2机电传动系统的运动方程式

机电传动系统是一个由电动机拖动、通过传动机构带动生产机械运动来进行工作的整体。其运动规律可以用运动方程来描述。一、单轴拖动系统的运动方程系统结构简图转矩、转速正方向电动机电动机驱动对象联轴器26二、运动方程式运动方程式

转矩平衡方程式

电动机的输出转矩（N.m）负载转矩（N.m）转动惯量（kg.m2）

动态转矩（N.m）

角速度（rad/s）

转速（r/min）

1、理论计算272、工程实用

实际工程运算中，常用转速n代替角速度，用飞轮转矩GD2代替转动惯量J，工程实用表达式为：28三、运动方程式中符号的约定

设电动机某一转动方向的转速n为正，则在运动方程式中作如下约定：电动机电磁转矩TM与转速n方向一致为正；负载转矩TL与转速n方向相反为正。29以电动机转速n的转动方向为参考来确定转矩的正负，分为拖动转矩和制动转矩两种。

拖动转矩促进运动，制动转矩阻碍运动。1、TM的符号与性质当TM的方向与n同向时，符号与n相同，拖动转矩；当TM的方向与n反向时，符号与n相反，制动转矩。2、TL的符号与性质当TL的方向与n同向时，符号与n相反，拖动转矩；当TL的方向与n反向时，符号与n相同，制动转矩。30举例如图所示，起重机在提升重物状态，试判断起重机在重物上升和下降时电动机转矩TM和负载转矩TL的符号。

设重物提升时电动机旋转方向n为正。重物上升重物下降31当重物上升时，TM的作用方向与n的方向相同，故TM的符号与n的符号相同，同为正；而TL的作用方向与n的方向相反，故TL的符号与n的符号相同，同为正。TM、

TL、n的方向如图（a）所示

（a）重物上升32当重物下降时，TM的作用方向与n的方向相反，故TM的符号与n的符号相反，n为负，TM为正；而TL的作用方向与n的方向相同，故TL的符号与n的符号相反，为正。TM、

TL、n的方向如图（b）所示。（b）重物下降33列出运动方程式说明系统是加速、减速还是匀速？34四、传动系统的状态机电传动系统转矩平衡方程式根据运动方程式可知，运动系统有两种不同的运动状态：稳态和动态。

1、稳态2、动态352.3负载转矩、转动惯量、飞轮转矩的折算方法在工程实际中，很多生产机械都是采用多轴传动系统，如下图所示。在工程实际中，很多生产机械的工艺要求转速较低，而电动机的额定转速又较高，中间加了减速机构。？36在多轴传动系统中，为了列出系统的运动方程，必须先将各传动部件的转矩和转动惯量或飞轮转矩都折算到同一转轴上来，一般都是折算到电动机轴上，这样完成多轴向单轴的等效转变。

折算的基本原则是折算前后能量关系（功率守恒）保持不变。37折算到电机侧等效转矩负载功率电机输出功率传动效率传动机构的总传动比

1、负载转矩的折算

382、转动惯量的折算－旋转运动简化算法393、转动惯量的折算－直线运动402.4生产机械的机械特性（负载特性）

负载转矩和转速之间的函数关系，称为生产机械的机械特性或负载特性，即n=f(TL)。不同类型的生产机械在运动中受阻力的性质不同，其机械特性曲线的形状也有所不同。411、

恒转矩型机械特性反抗转矩：又称摩擦性转矩，因摩擦、非弹性体的压缩、拉伸与扭转等作用而产生的负载转矩。机械加工过程中切削力产生的负载转矩就是反抗转矩。其特点如下：·转矩大小恒定不变；·作用方向始终与速度n的方向相反，当n的方向发生变化时，它的作用方向也随之发生变化，恒与运动方向相反，即总是阻碍运动的。按前面章节中关于转矩正方向的约定可知，反抗转矩恒与转速n取相同的符号，即n为正方向时TL为正，特性在第一象限；n为负方向时TL为负，特性在第三象限，位能转矩：由物体的的重力和弹性体的压缩、拉伸与扭转等作用而产生的负载转矩，其特点为：·转矩大小恒定不变；·作用方向不变，与运动方向无关，即在某一方向阻碍运动，而在另一方向促进运动。不难理解，在运动方程式中，反抗转矩TL的符号正的；位能转矩TL的符号则有时为正，有时为负。422、

离心式通风型机械特性虚线表示在有摩擦负载的实际情况433、直线型机特性械实验室中模拟负载用的他励电动机，当励磁电流和电枢电阻固定不变时，其电磁转矩与转速成正比，即呈现直线型机械特性。44四、

恒功率型机械特性如在车床加工过程中，粗加工时，切削量大，负载阻力大，开低速；精加工时，切削量小，负载阻力小，开高速。但在不同转速下，切削功率基本不变。即呈现恒功率型机械特性。45五、几种负载比较462.5机电系统的稳定运行在机电传动系统中，电动机与生产机械相连，对机电系统的最基本的要求是系统能稳定运行。1、系统的稳定运行有两重含义：

一是系统应能以一定速度匀速运行；

二是系统受某种外部干扰（如电压波动、负载转矩波动等）使运行速度稍有变化时，会离开平衡位置，但在新的条件下可达到新的平衡，或者在干扰消除后系统能恢复到原来的运行速度。

472、系统稳定运行的条件（1）必要条件电动机的输出转矩TM和负载转矩TL大小相等，方向相反。n=f(TM)和n=f(TL)必须有交点，交点称为平衡点。（2）充分条件系统受到干扰后，要具有恢复到原平衡状态的能力。当干扰使速度上升时，有TM<TL；当干扰使速度下降时，有TM>TL。

符合稳定运行条件的平衡点称为稳定平衡点。48例1a点：TM-TL=0当负载由TL突然增加到TL′时，由于机械惯性，电动机的速度n和输出转矩TM不能突变，此时TM-TL′＜0。由拖动系统的运动方程式知：系统要减速，即na要下降。当na下降到na′时，系统在新的平衡点a′稳定运行，TM′-TL′

=0。生产机械的机械特性交点a异步电动机的机械特性49a点：TM-TL=0当负载波动消除（由TL′回到TL）后，同样由于机械惯性，电动机的速度n和输出转矩TM不能突变，此时TM′

-TL＞0。由拖动系统的运动方程式知：系统要加速，即n要上升。当n上升到na时，系统又回到原来的平衡点a稳定运行。故a点为系统的平衡点。生产机械的机械特性交点a异步电动机的机械特性50例1b点：TM-TL=0当负载由TL突然增加到TL′时，由于机械惯性，电动机的速度n和输出转矩TM不能突变，此时TM-TL′＜0。由拖动系统的运动方程式知：系统要减速，即nb要下降。随着n的下降电动机输出转矩越来越小，直至电动机停转。故b点不是系统平衡点。生产机械的机械特性交点b异步电动机的机械特性51例2曲线1为电动机机械特性；曲线2为负载机械特性。试判断b点是不是平衡点？52判断系统稳定运行的条件（1）电动机的机械特性曲线与生产机械的机械特性曲线有交点，即电动机轴上的拖动转矩和折算到电动机轴上的负载转矩大小相等、方向相反，相互平衡。（2）当转速大于平衡点对应的转速时，有TM<TL；当转速小于平衡点对应的转速时，有TM>TL。532.6机电传动系统过渡过程当机电传动系统中电动机的电磁转矩或负载转矩发生变化时，系统就要从一个稳定运转状态变化到另一个稳定运转状态，这个变化过程称为过渡过程。电动机在启动、制动、反转、调速或负载突变时，都要经历过渡过程。

为什么会存在过渡过程呢？54机电传动系统之所以有过渡过程，就是因为存在各种惯性。（1）机械惯性：反映在转动惯量和飞轮转矩上，即转速n不能突变。（2）电磁惯性：反映在电感上，即电枢电流和励磁磁通不能突变。（3）热惯性：反映在温度上，即温度不能突变。

但是，通常我们只考虑机械惯性，即在过渡过程中只有转速是不能突变的。加快过渡过程的方法：减小飞轮转矩GDZ2（电动机的GDM2）和加大动态转矩TD。55习题1、机电传动系统有哪两种运行状态？各自定义？2、单轴机电传动系统的运动方程及实用运动方程是什么？3、机电传动系统中的惯性包括哪几种？4、加快机电传动系统过渡过程的方法有哪些？5、机电传动系统稳定运行的条件是什么？6、课后习题1、3、4、5、6。56简单稳定性判别方法1、充分条件的数学描述由机电传动系统稳定运行的充分条件知，当系统在某一平衡点以均匀速度n0运行时，若受到外界因素的干扰，使系统的工作转速瞬时上升应有即在该平衡点，系统应具有的转矩特性为：57

另外当外界干扰使系统的工作转速瞬时下降，应有同时，转矩应有即在该平衡点，系统应具有的转矩特性为：58有前面的分析可知，对于任意的外界干扰，无论速度如何波动，机电传动系统在平衡点（n=n0）附近稳定运行的充分条件是其转矩变化特性为：上式中的dT=d(TM-TL)。dT代表了原动机驱动生产机械的能力。59把dT=d(TM-TL)代入上式得到即：上式说明，机电传动系统稳定运行的充分条件是：原动机的转矩特性曲线在平衡点处随速度波动的变化率小于生产机械等效负载特性特性曲线随速度波动的变化率。但是得到这样的结论对于我们来说意义不大。602、切线倾角准则及其图解法在上式中若调换微分函数与自变量的关系，则有于是，上式的几何意义十分明确。dn/d(TM)与dn/d(TL)分别代表原动机机械特性曲线n=f(TM)、生产机械等效负载特性曲线n=f(TL)在平衡点的导数（或斜率）的概念。61根据上面分析，机电传动系统稳定运行判定的充要条件变为：（1）原动机的机械特性曲线n=f(TM)与生产机械等效负载特性曲线n=f(TL)必须有交点。该交点是机电传动系统运行的平衡点。（2）原动机的机械特性曲线n=f(TM)在平衡点处切线倾角aM大于生产机械等效负载特性曲线n=f(TL)在该平衡点处的切线倾角aL。aMaL62习题课1、单轴机电传动系统运动方程及实用运动方程？2、机电传动系统中的惯性包括哪几种？3、加快机电传动系统过渡过程的方法有哪些？4、机电传动系统稳定运行的条件是什么？5、课后习题3、5。6、（1）课后习题4；（2）若中间传动轴质量为5kg，转动直径为40mm；（3）中间若还有一直线运动部件，质量为4kg，速度为2m/s。求其等效转动惯量。6、课后习题6，判断是否平衡点并说出原因？63第3章直流电机的工作原理及特性要求1、了解直流电机的结构和工作原理。2、熟悉直流电机的机械特性。3、了解直流电机的励磁方式。4、熟悉直流电机的基本方程和能量转换关系。5、掌握直流电机的启动、调速和制动的方法及应用场合。64直流电机的工作原理及特性工作原理组成结构机械特性启动特性调速特性制动特性电动机为什么能运动？发电机为什么能发电？电动机和发电机完成基本功能需要的部件？电机转速与转矩之间的关系改变电机参数对机械特性的影响改变电机参数使电机快速停止改变电机参数使电机平滑启动65直流电机是机械能和直流电能之间相互转换的旋转机械装置。直流电机有直流电动机和直流发电机两种。直流电动机主要用在速度调节要求高，正、反转和启、制动频繁的生产机械上，如：龙门刨床镗床轧钢机66直流发电机用作直流电源，如：汽车电焊电镀轮船673.1直流电机的工作原理与结构电磁感应定律：任何封闭电路中感应电动势的大小，等于穿过这一电路磁通量的变化率。当磁铁绕着静止的导电体旋转时，变化的磁场生成电场，像麦克斯韦-法拉第方程描述的那样，电场就会通过电线推着电荷行进。这样产生的电动势叫感应电动势。

当磁铁静止，而导电体运动时，运动中的电荷的受到一股磁力（像洛伦兹力定律所描述的那样）作用，而这磁力会通过电线推着电荷行进。这样产生的电动势叫动生电动势。

68电磁力定律洛伦兹力定律：运动电荷在磁场中所受到的力称为洛伦兹力，即磁场对运动电荷的作用力。洛伦兹力的公式为F=QvB。安倍力：是洛伦兹力的宏观表现，故从安倍力公式，可以反推得到洛伦兹力公式。安倍力公式F=BIL

式中I=Q/t，带入安倍力公式可得到洛伦兹力公式。69左右手定则磁感强度B电流I力F磁感强度B电流I运动速度V左手定则右手定则70一、直流电机的基本结构轴承末端机座主磁极励磁绕组风扇换向器电枢绕组电枢铁芯直流电机主要包括定子、转子和换向器三大部分。71721、定子部分直流电动机的定子主要由主磁极、换向极、机座和电刷装置等部分组成，作用是产生主磁场和在机械上支撑电机。（1）主磁极：产生恒定主磁场。由主磁极铁芯和套在上面的励磁绕组组成。主磁极铁芯用1-1.5mm厚的钢板冲片叠压紧固而成，励磁绕组用绝缘铜线绕成，整个主磁极固定在机座的内表面上。（2）换向极：改善直流电机的换向性能。由铁芯和绕组组成，固定在主磁极中间。73（3）机座：一方面起导磁作用，多用导磁好的铸钢或钢板制成；另一方面起支撑作用，主磁极、换向极和端盖等都固定在机座上。一般用整体机座。（4）电刷装置：保证转子绕组与外电路接通，将直流电引入或引出。由电刷和刷架组成，固定在定子上，与换向器保持滑动接触。电刷组数目一般等于主磁极的数目。742、转子部分直流电机的转子主要由电枢铁芯、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等部分组成。（1）电枢铁芯：一是主磁路，二是嵌放电枢绕组。由于电枢铁芯和主磁场之间的相对运动会在铁芯中引起涡流损耗和磁滞损耗（这两部分损耗合在一起称为铁芯损耗，简称铁耗），为了减少铁耗，通常用0.5mm厚的涂有绝缘漆的硅钢片的冲片叠压而成，固定在转轴上。电枢铁芯表面冲了槽，槽内嵌入电枢绕组。75（2）电枢绕组：是通过电流和产生感应电动势及电磁转矩以实现机电能量转换的关键性部件。由许多带绝缘的铜线圈绕成，嵌入电枢铁芯的槽中，各线圈元件按一定规律连接到相应的换向片上。（3）换向器：发电机中，将绕组内的交变电动势转换为电刷端的直流电动势；电动机中，将电刷上所通过的直流电流转换为绕组内的交变电流。换向器安装在转轴上，由许多彼此绝缘的换向铜片组合而成，每个换向片与电枢绕组相连。76二、直流电机的工作原理主磁极：励磁绕组加上直流电压，产生固定磁场。电枢线圈：在固定磁场中旋转，产生感应电动势或机械转矩，实现能量转换。换向器、电刷：电刷固定在定子上不动，换向器与电枢绕组一起旋转，电刷与换向器保持滑动接触。77对发电机而言，换向器作用是将电枢绕组内的感应交变电动势转换成电刷间的直流电动势。对电动机而言，就是将外加的直流电流转换为电枢绕组的交变电流，并保证每一对磁极下，电枢导体的电流方向不变，以产生恒定的电磁转矩。78假设（1）直流电机只具有一对磁极（N和S）（2）两磁极间放着可以绕轴转动的铁芯。（3）铁芯上固定着的一个线圈abcd即为电枢绕组（4）电枢线圈两端分别连在两个换向片上，换向片上分别压着电刷A和B。7980直流电动机的基本原理TM=KmIa为励磁磁通，Wb

Km为常数Ia为电枢电流，A可见，由于电刷和换向器的作用，实现了电枢电流的换向，从而产生了方向不变的电磁转矩，确保电动机朝确定的方向连续旋转。abcd81直流发电机工作原理E=Ken为励磁磁通，WbE为电动势，VKe为常数n为电枢转速，r/min可见，当直流发电机工作时，电枢绕组内产生的电动势是交变的，由于电刷和换向器的作用，输出到负载上的电流方向是固定的，故直流发电机可以供给直流电能。abcd82三、直流电机的可逆性对于一台直流电机，究竟是作为发电机还是作电动机，关键在于外加条件，也就是输入功率的形式。如用原动机拖动直流电机的电枢旋转，则是发电机；如电刷上加直流电压，将电能输入电枢，则是电动机。83电动状态和发电状态的不同能量转换方式电磁转矩作用电动势的作用E与I的方向不同电动机将电能转换成机械能发电机将机械能转换成电能电动机的电动势减少电流发电机电动势增加电流电动机的E与I方向相反发电机E与I方向相同电动机的电磁转矩促使电机转动发电机电磁转矩阻碍电机转动843.2直流发电机和电动机的基本方程一、直流电机的励磁方式励磁就是电机中产生磁场的方式，有两种方式：一种是永久磁铁产生；受永磁材料限制，产生磁场较弱，用于小容量电机，现有新型永磁材料像稀土钴等（百千瓦级永磁电机）；一种就是利用电磁铁在线圈中通电来产生。

85根据励磁绕组的励磁方法来分类，直流电机可分为他励和自励两类。（1）他励：励磁电流是由另外的直流电源来提供。（2）自励：励磁电流是由电机电枢提供的，它又可分为三类，并励、串励和复励。86直流电机的结构与励磁方式他励串励并励复励串励+并励87等效电路图他励串励复励串励+并励并励88二、直流发电机的基本方程以直流他励发电机为例。其原理电路如右图所示。图中R是负载电阻，I是负载电流，Rf′是励磁调节电阻，Ra是电枢电阻，Ia是电枢电流，E和U分别是发电机的电动势和端电压。89根据右下图所示电路，列全电路欧姆定律，可得到直流发电机回路电压，即电压平衡方程：

U=E-IaRa

Ia

=（E-U）/Ra

Ia=II=U/R当空载时，I=0：U=U0=E=Ken从上式可以看出E和成正比，磁通的大小取决于励磁电流If，但和If不是成正比，而是磁化曲线。90空载特性：空载时，输出电压与励磁电流的关系。直流发电机运行时，原动机的转矩必须与电磁转矩和空载损耗转矩相平衡，得到转矩平衡方程为：T1=T+T0

式中：T1为原动机的驱动转矩；

T为电机的电磁转矩；

T0为空载损耗转矩。91三、直流电动机的基本方程以直流他励电动机为例。其原理电路如右图所示。图中I是负载电流，Rf是励磁调节电阻，Ra是电枢电阻，Ia是电枢电流，E和U分别是电动机的电动势和端电压。图3-10他励电动机原理电路92根据右下图所示电路，列全电路欧姆定律，可得到直流电动机回路电压，即电压平衡方程：

U=E+IaRa当直流电动机稳定运行时，电动机的电磁转矩必须与负载转矩和空载损耗转矩相平衡，得到转矩平衡方程为：

T=TL+T0

式中：TL为负载转矩；

T为电机的电磁转矩；

T0为空载损耗转矩。电动机稳定运行时，轴上输出转矩T2与负载转矩TL相等，此时有：

T=T2+T0图3-10他励电动机原理电路93由电压平衡方程U=E+IaRa两边同乘以电枢电流Ia，得到

UIa=EIa+Ia2Ra式中：UIa为电源输入功率，用P1表示；

EIa为电枢反电动势从电源吸收的功率，即为电磁功率，用Pe表示；

Ia2Ra为电枢铜损耗，用PCua表示。上式转化为P1=Pe

+PCua图3-10他励电动机原理电路94

根据功率与转矩的关系，式T=T2+T0两边同乘以w，得到

Pe=P2+P0上式说明电磁功率Pe等于电动机输出功率P2与空载损耗功率P0之和。其中空载损耗功率P0为机械损耗Pm与铁损耗PFe之和，即P0=Pm+PFe电动机的总损耗而输入功率P1和输出机械功率P2的关系为

953.3直流电动机的机械特性一、直流电机的铭牌数据直流电机在国家标准规定的运行条件和运行状态下工作，称为电机的额定运行。每一台电机都有一个铭牌，电机生产厂家按照国家标准和该电机的特定情况，将电机额定运行的一些主要参数（即额定值）都标明在铭牌上，它是用户正确选择和合理使用电机的依据。96额定值额定功率PN额定条件下电机所能发出的功率电动机发电机指轴上输出的机械功率指电刷间输出的额定电功率额定电压UN在额定工况下，电机出线端的平均电压发电机：指输出额定电压电动机：指输入额定电压额定电流IN在额定电压下，运行于额定功率时对应的电流额定转速nN在额定电压、额定电流下，运行于额定功率时对应的转速额定励磁电流IfN对应于额定电压、额定电流、额定转速及额定功率时的励磁电流电机铭牌上还标有其它数据，如励磁电压、出厂日期、出厂编号等。97982、额定功率（容量）对于直流电动机是指长期使用时，轴上输出的机械功率。一般用KW表示单位。3、额定电压对于直流电动机是指额定条件下运行时从电刷两端施加给电动机的输入电压。单位用V表示。4、额定电流对于直流电动机是指在额定电压下输出额定功率时，长期运转允许输入的工作电流。单位用A表示。1、型号包括电机的系列、机座号、铁芯长度、设计次数、极数等。995、额定转速当电机在额定工况下（额定功率、额定电压和额定电流）运转时，转子的转速为额定转速。单位用r/min表示。直流电机铭牌往往有低、高两种转速，低转速是基本转速，高转速为最高转速。6、励磁方式励磁绕组的供电方式。7、励磁电压指励磁绕组的供电电压值，一般有110V、180V、220V等，单位是V。1008、励磁电流在额定励磁电压下，励磁绕组中电流的大小。单位是A。9、定额（工作制）也就是电机的工作方式，指电机正常使用的持续时间，一般分为连续制和断续制。连续工作制S1；短时工作制S2；断续周期工作制S3；包括起动的断续周期工作制S4；包括电制动的断续周期工作制S5；连续周期工作制S6；包括电制动的连续周期工作制S7；包括变速负载的连续周期工作制S8；负载与转速非周期变化工作制S9。10110、绝缘等级指直流电机制造时所用绝缘材料的耐热等级。一般有B级、F级、H级、C级。11、额定温升指电机在额定工况运行时，电机所允许的工作温度减去绕组环境温度的数值。单位用K表示。10212、技术条件（标准编号）国家标准如中小型直流电机的型号

Z4-112/2-1Z：直流电动机

4：第4次系列设计

112：机座中心高，单位为mm2：极数

1：电枢铁心长度代号103额定值之间的关系对于电动机，三个额定值之间的关系为：对于发电机，三个额定值之间的关系为：式中为额定效率。104

电机实际运行状况复杂多变，不可能一直工作在额定运行工况下。如果用户使用时处于轻载（或欠载）即负载远小于额定值时，电机能维持正常运行，但效率降低，经济性差。如果电机运行时，负载超出了额定值，称为过载，长期过载运行，将缩短电机的使用寿命甚至因过热而损坏电机。应根据负载运行条件合理选用电机，使其接近额定值才既经济合理，又可以保证电机可靠地工作，并且具有优良的性能。105电机铭牌数据106直流电机的主要系列所谓系列电机，就是在应用范围、结构形式、性能水平和生产工艺等方面有共同性，功率按某一系数递增的成批生产的电机。系列化的目的是为了产品的标准化和通用化。107直流电机的主要系列Z2系列：一般用途的中小型直流电机。Z和ZF系列：一般用途的中大型直流电机，其中Z系列为直流电动机系列，ZF系列为直流发电机系列。ZT系列：用于恒功率且调速范围较宽的宽调速直流电动机。ZZJ系列：冶金辅助拖动机械用的冶金起重直流电动机，它具有快速起动和承受较大过载能力的特性。ZQ系列：电力机车、工矿电机车和蓄电池供电的电车用的直流牵引电机。Z-H系列：船舶上各种辅机用的船用直流电动机。108二、直流电动机的机械特性

直流电动机的机械特性是指电机在一定的电枢电压和励磁电压下，转速与输出转矩之间的函数关系n=f(T)。

机械特性曲线基本决定了电动机的应用范围。他励串励并励复励1091、机械特性方程对于任何励磁方式的电动机都满足电压平衡方程又电动势为所以联立上两式，可得出电动机转速为由电动机的转矩方程代入上式得电动机的机械特性一般表达式为110机械特性曲线他励111由于电动机运行时必然存在空载转矩T0，靠电机本身不可能使转速上升到n0，故称为理想空载转速；理想空载转速的含义是：假定在无损耗的理想状态下，电机的全部电磁功率都转化为机械功率所能获得的速度。当T=TN时的转速称为额定转速；称为降落转速，它反映了电枢电阻在运行时消耗能量的大小及运行过程中相对稳定的程度。

式中：当T=0时的转速n0为112静差率

静差率(转速变化率)是指电动机在一定转速下运行时，负载由理想空载变到额定值时所产生的转速降落与理想空载转速之比值。应该以最小的空载速率为准。这样的静差率才是有效的，其又称相对稳定性，用来表示负载变化时的电动机转速变化的程度，它与机械特性硬度有关，该数值越小，说明电动机稳定性越好。

113机械特性硬度为了衡量机械特性的平直程度，引进一个机械特性硬度的概念，记作β，其定义为：

转矩变化dT与所引起转速变化dn比值，称为机械特性的硬度，根据β值的不同，可将电动机机械特性分为三类。一般来讲,电动机的特性“软”或者“硬”,是指电动机抗“干扰”的能力,即负载变化时,电动机的“应变能力”。

额定电压下，如果负载改变，转速变化小就说明机械特性硬；反之，如果转速变化很大，就说明机械特性软。

机械特性硬度是说电动机的转速与电流之间的关系，在相等的电流变化下，转速变化越小，硬度就越大。

114(1)绝对硬特性(β→∞)：如交流同步电动机的机械特性。(2)硬特性(β>10)：如直流他励电动机的机械特性，交流异步电动机机械特性的上半部。(3)软特性(β<10)：如直流串励电动机和直流积复励电动机的机械特性。在生产实际中，应根据生产机械和工艺过程的具体要求来决定选用何种特性的电动机。例如，一般金属切削机床、连续式冷轧机、造纸机等需选用硬特性的电动机；而对起重机、电车等则需选用软特性的电动机。

1152、机械特性的计算电动机的机械特性有固有特性和人为特性之分。

固有特性又称自然特性，它是指额定条件下同一转轴上负载转速与转矩的关系。

人为特性是指供电电压或磁通不是额定值、电枢电路内接有外加电阻时的机械特性。116

1．固有机械特性固有特性又称自然特性，指在额定条件下的n＝f(T)。对于直流他励电动机，在额定电压UN和额定磁通ФN下，电枢电路内不外接任何电阻时的n＝f(T)，直流他励电动机的固有特性可以根据电动机的铭牌数据来绘制。

通常电动机铭牌上给出了额定功率PN，额定电压UN，额定电流IN

，额定转速nN等，由这些已知数据就可求出Ra，KeФN，n0，TN

。

当U＝UN，Ф＝ФN时，且Ke，Km，Ra都为常数，故n＝f(T)是一条直线。只要确定两个点理想空载点(0，n0)和额定运行点(TN，nN)连成直线即可。

117(1)估算电枢电阻Ra：通常电动机在额定负载下的铜耗I2aRa约占总损耗ΣΔPN的50％～75％。因：即：式中是额定运行条件下电动机的效率，且此时Ia=IN

，故得：118(2)求KeФN

：额定运行条件下的反电势EN为故：(3)求理想空载转速：(4)求额定转矩：

119（5）绘出机械特性曲线1202．人为机械特性

人为机械特性：直流电动机机械特性的一般表达式中供电电压U或磁通Ф不是额定值、电枢电路内接有外加电阻Rad时的机械特性，亦称人为特性。直流他励电动机的三种人为机械特性：1)电枢回路中串接附加电阻Rad时的人为机械特性当U＝UN，Ф＝ФN，电枢回路中串接附加电阻Rad，若以Rad+Ra代替式直流电动机机械特性的一般表达式中得Ra，得人为机械特性方程式：121

与固有机械特性相比，理想空载转速n0不变，而转速降落Δn

却变大了，即特性变软。

Rad越大，特性越软，可得一簇由同一点(0，n0)出发的人为特性曲线。1222)改变电枢电压U时的人为特性

当Ф＝ФN，Rad＝0，而改变电枢电压U(即U≠UN)时，理想空载转速n0＝U／(KeФN)要随U的变化而变，但转速降落Δn不变，所以在不同的电枢电压U时，可得一簇平行于固有特性曲线的人为特性曲线。123注意：由于电动机绝缘耐压强度的限制，电枢电压只允许在其额定值以下调节，所以，不同U值时的人为特性曲线均在固有特性曲线之下。3)改变磁通Ф

时的人为特性

U＝UN，Rad＝0，而改变磁通Ф124

由于励磁线圈发热和电动机磁饱和的限制，电动机的励磁电流和它对应的磁通只能在低于其额定值的范围内调节，所以随着磁通的降低理想空载转速和转速降落都将增大。不同磁通下人为特性曲线如右图所示125削弱磁通时，必须注意的是：当磁通过分削弱后，如果负载转矩不变，将使电动机电流大大增加而严重过载。当Φ＝0时，从理论上说，电动机转速将趋于∞，实际上励磁电流为零时，电动机尚有剩磁，这时转速虽不趋于∞，但会升到机械强度所不允许的数值，通常称为“飞车”。

直流他励电动机启动前必须先加励磁电流，在运转过程中，决不允许励磁电路断开或励磁电流为零，为此，直流他励电动机在使用中，一般都设有“失磁”保护。1263、

串励电动机的机械特性

串励电动机主要特点是励磁电流＝电枢电流，因而，电动机的每极磁通Ф是电枢电流的函数，也是电动机转矩的函数。127第一段：在电动机负载较轻、电枢电流(即励磁电流)较小时，电动机磁路的饱和程度不高，因此，可以近似认为每极磁通Ф和电枢电流Ia成正比，即Ф＝CIa。C为比例常数，并且：上式代入到机械特性的一般表达式：式中，128它的机械特性曲线具有双曲线的形状，理想空载转速n0趋近于无穷大。

129第二段：

在电动机负载较大，电枢电流较大时，磁路趋于饱和，近似地认为Ф＝常数，这时机械特性曲线的形状近似于一条直线。

两段特性曲线组合在一起，就构成了串励电动机完整的机械特性曲线。

130串励电动机机械特性的硬度要比他励电动机小得多，即为软特性。这种软特性串励电动机适用于牵引机车一类的运输机械。另一个优点：Ф＝CIa，

T＝KeФIa=KmCIa2∝Ia2，在电网或电动机容许启动电流为一定值时，串励电动机的启动转矩较他励电动机要大。所以，串励电动机多用于起重、运输机械，如市内、矿区电气机车等。131注意：①串励电动机绝不容许空载运行，因为电动机转速极高，所产生的离心力足以将绕组元件甩出槽外。②串励电动机也可反向运转，但不能用改变电源极性的方法，因电枢电流Ia与磁通Ф同时反向，使电磁转矩T依然保持原方向，则电动机不可能反转。改变电枢或励磁绕组的接线极性可使其反转，反转时机械特性与正转时相同，但位于第三象限。1324、复励电动机的机械特性

复励电动机具有他励和串励两个励磁绕组。工业上常用的是积复励电动机，即他励绕组和串励绕组所产生的磁通方向一致，复励电动机同时具有他励电动机和串励电动机的性质，故复励电动机的机械特性介于它们两者之间。133

复励电动机的机械特性曲线的形状依串励磁通所占的比重不同而不同，串励磁通所占比重大时机械特性较软，一般串励磁通在额定负载时约占全部磁通的30％左右。复励电动机的机械特性有确定的理想空载转速n0，这是因为当Ia＝0时，虽串励磁通Фs＝0，但仍有一定的他励磁通Фes的缘故。134例题例1：一直流他励电动机铭牌数据PN=180kW，Ra=0.2，UN=220V，nN=1450r/min,效率=0.895，求额定电流IN、电枢电动势EN和额定转矩TN？解：（1）对于直流他励电动机有所以额定电流为IN=180×103/(220×0.895)=914.2(A)（2）由直流他励电动机电压平衡方程额定状况有所以电枢电动势EN=220-914.2×0.2=37.2（V）（3）由所以额定转矩TN=9.55×（180×103/1450）=1185.5(N·m)135例2：一台直流他励电动机的铭牌数据，PN=8.0kW，UN=220V，IN=82A，nN=1000r/min，Ra=0.1。试计算此电动机的如下特性，并绘出所述特性的正转时的机械特性曲线。（1）固有机械特性；（2）电枢附加电阻Rad为5时人为机械特性；（3）电枢电压U=UN/2时的人为机械特性；（4）磁通时的人为机械特性。136解：（1）电枢电动势由得所以EN=211.8（V）理想空载转速由得额定转矩

137（2）电枢附加电阻Rad为5时人为机械特性

不变电流Ia发生突变，转矩T发生突变，电动势E和理想空载转速n0没有变化。（3）电枢电压U=UN/2时的人为机械特性

不变电流Ia发生突变，转矩T和理想空载转速n0发生突变，电动势E没有变化。138（4）磁通时的人为机械特性。

不变电流Ia发生突变，转矩T、电动势E和理想空载转速n0都发生突变。139启动：电动机接上电源，转速从零达到稳定转速的过程。直流电动机接通电源从静止状态加速到某一稳定转速的运行过程称为启动过程。直流电动机有全压启动、降压启动和变阻器启动三种方法。TOnnN三、直流他励电动机的启动特性1401、全压启动

全压启动是将电动机直接接到额定电压的电源上启动。由于电动机所加的是额定电源，而电动机开始接通电源瞬间电枢不动，电枢反电动势E和转速n为零，所以启动时电流很大。

启动时电动机最大电流为正，因为电动机启动电流很大，所以启动转矩大，电动机启动迅速，启动时间短。

不过，电动机一旦开始运转，电枢绕组就有感应电动势E产生，且转数n越高，电枢反电动势E就越大。随着电动机转数n上升，电流I迅速下降，电磁转矩T也随之下降。当电动机电磁转矩TM与负载阻力转矩TL相平衡时，电动机的启动过程结束而进人稳定运行状态。141

全压启动的优点是不需其他设备，操作简便。

缺点是启动电流大。通常将

RN=UN/IN称为额定电阻，一般Ra=(0.05～0.1)RN，所以电枢内阻很小。启动时n=0、E=0，所以启动电流Ist=UN/Ra=UN/(0.05～

0.1)RN=(10～20)IN，即启动电流为额定电流的10～20倍。这样大的启动电流不仅会烧坏绕组，其产生的过大的启动转矩还会损坏机械传动部件，所以直流电动机只能在很小容量且有一定余量时才可以直接启动。

它只适用于小型电动机，如家用电器中的直流电动机。1422、降压启动降压启动就是在启动时通过暂时降低电动机供电电压U（一般通过晶闸管整流得到合适的电压）的办法来限制启动电流。一般要求启动电流为额定值的1.8-2.5倍，常取Ist=2IN。

降压启动节能，但需要有一套可变电压的直流电源，所以初期投资较大，运行费用高。这种方法只适合于大功率电动机。1432、变阻器启动变阻器启动就是在启动时将一组启动电阻Rst串入电枢回路，以限制启动电流，而当转数上升到额定转数后，再把启动变阻器从电枢回路中切除。

变阻器启动的特点：可以有效抑制启动电流

Ist=U/(Ra+Rst)；需要附加启动设备；产生额外的电阻损耗；适应于小容量并励电动机。144在电枢回路中接入电阻三点起动器TL145例题

一台他励直流电动机，其额定值为PN=30kW，UN=220V，IN=158.5A，Ra=0.1，nN=1000r/min。当电流为额定值、磁通减弱为额定值的0.5倍时，电磁转矩增大多少倍？解：磁通变化前146磁通变为原来的0.5倍时：147四、直流他励电动机的调速特性1、概念

电动机的调速是受生产机械约束的，不同的生产机械要求传动系统以不同的转速运转。直流他励电动机的调速就是在一定负载条件下，人为改变电动机的电路参数，以改变电动机的稳定转速。

那么如何进行调速呢？1482、直流电动机调速的方法调电枢电压调速调电枢电阻调速调主磁通（励磁电流）调速磁场控制电枢控制149电动机调速的基本要求调速范围：D=nmax/nmin平滑性经济性调速设备简单、可靠、操作方便TOnnmint1nmax150IaN电枢回路串电阻调速n1nNT1TeOnn0Rad=0Rad1Rad2TLU=E+IaRa，E=KeΦnTM=KmΦIa=TLBTOnU=E+Ia(Ra+Rad)，E=KeΦnTM=KmΦIa=TL151优点：调速设备简单、操作方便，转速可连续调节。缺点：耗能，只能调低转速，轻载时调速范围不大，机械特性较软，速度稳定性差。应用：目前应用很少，仅在起重机、卷扬机等低速运转时间不长的传动系统中使用。152电枢回路调压调速TOnUN>U1>U2>U3UNTgU1U2U3U=E+IaRa，E=KeΦnTM=KmΦIa=TLU1=E+IaRa，E=KeΦnTM=KmΦIa=TLTLagbdc153

变压调速只会影响电动机的稳定转速，而不会改变电枢电流。电枢电流的大小只取决于负载转矩的大小。故电动机的转矩为常数，此法适合对恒转矩负载进行调压调速。优点（直流传动系统中应用最广泛）操作方便;转速可实现无级调节;节能;机械特性硬度不变，调速稳定性高，调速范围较大。缺点调速设备复杂，价格高。只能在额定转速以下调节。154调主磁通（励磁电流）调速Φ1n0ΦNΦ2IN>I1>I2TOnTNnnNn1INI1iatOU=E+IaRa，E=KeΦnTM=KmΦIa=TLU=E+IaRa，E=KeΦ1nTM=KmΦ1Ia=TLn=f(TL)155优点：调速设备简单；操作方便、控制灵活；转速可实现无级调节；节能，效率高。缺点：机械特性变软，最高转速nmax≤1.2nN;

只能调高转速，有“飞车”的危险。应用：调速时，维持电枢电压和电枢电流不变，即功率不变，适合对恒功率负载进行调速。此法常与调压调速配合使用，额定转速以上采用弱磁调速，额定转速以下采用降压调速。156例1：一台Z3-31型直流他励电动机，其铭牌数据为PN=1.5kW，UN=110V，IN=17.5A，nN=1500r/min，Ra=0.5。采用可控硅装置进行降压启动，假设整流装置的内阻为Rrec=0.1。（1）若启动电流控制在2IN，启动时允许可控硅降压装置输出多大的直流电压U1?（2）为得到1000r/min的转速，直流电压U2应调到多大？157解：（1）采用降压启动，最大电流控制在2IN，所以Ist=2IN=2×17.5=35（A）而此时所需要的电压U1=E+IaRa=Ist（Ra+Rrec）=35×0.6=21（V）（2）由机械特性方程又所以158例2：一台直流他励电动机，其铭牌数据为PN=22kW，UN=220V，IN=115A，nN=1500r/min，Ra=0.1。忽略整流装置的内阻，电动机拖动恒转矩额定负载运行。（1）为得到1100r/min的转速，采用串电阻调速方式，电枢回路应串入多大电阻?（2）为得到900r/min的转速，采用降压调速方式，电枢电压应调到多大？（3）为得到1800r/min的转速，采用弱磁方式，弱磁程度应为多少？159解：（1）采用串电阻调速方式，由（2）采用降压调速方式，忽略整流装置内阻，有（3）采用弱磁调速方式，设弱磁后磁通为额定磁通的x倍，有

所以x=0.83160习题课1、电机分为哪两类？2、直流电机定义？直流电机包括哪两部分？3、直流电机的励磁方式有哪几种？4、电动机的机械特性分为哪几种？人为机械特性分为哪几种？5、直流电动机的启动方法、调速方法有哪几种？旧书6、课后习题2、6、7、8（1）、9、11（1-4）、13、14。新书6、课后习题2、6、7、8（1）、9、11、12、13。161五、直流电动机的制动特性

制动的概念停车、刹车、限速。以右图起重机提升、下放重物为例。提升重物时：电动机产生的转矩TM与转速n方向相同，电动机将电能转换成机械能，使重物稳速上升。下放重物时：为使重物稳速下放，电动机必须产生与转速相反的转矩TM，以消耗重物的机械位能，否则，重物由于重力作用，其下降速度将会越来越快。重物上升重物下降162制动与自然停车电动机的两种停止运转方式：

1）自然停车：电动机脱离电网，靠很小的摩擦阻力转矩消耗机械能使转速慢慢下降直到转速为零而停车。这种停车过程需时较长，不能满足生产机械快速、准确停车的要求。

2）制动：外加阻力转矩，使电动机迅速停车。为了提高生产效率，保证产品质量，需要加快停车过程，实现准确停车等，要求电动机运行在制动状态，常简称为电动机的制动。

163

就能量转换而言，电机有两种运行状态，即电动状态和制动状态。而电动机的制动状态有两种形式：（1）稳定的制动如卷扬机、起重机下放重物时，维持重物的匀速下降。（2）过渡的制动如生产机械由高速旋转迅速降速或停车，速度发生变化。164稳定制动与过渡制动两种状态：

基本区别：在于转速是否发生变化；

共同点：电动机发出的转矩与转速方向相反，电动机处于发电运行状态，电动机吸收或消耗位能或动能并将其转化为电能。根据直流他励电动机处于制动状态时的外部条件和能量传递情况，它的制动方法分为回馈制动、反接制动和能耗制动。电动机制动的基本要求：制动迅速、经济、简单。165直流电动机的回馈制动1、回馈制动定义当电动机在外部条件作用下使其实际转速大于理想空载转速时，感应电动势大于电源电压，使电枢电流反向，电磁转矩也反向变为制动转矩。此时电动机变为发电机，将机械能变为电能向电网输送，故称为回馈制动或再生发电制动。1662、产生回馈制动原因电动机正常接法时，在外部条件作用下如果运行速度n高于其理想空载转速n0，此时电动机工作于反馈制动状态。（1）外力推动电机加速运转，使得稳定转速高于理想空载转速，此时电动机产生的反电势高于电枢电压，电流方向和正常状态相反，如电车下坡、卷扬机下放重物。（2）电动机电枢电压突然降低，低于此时电动机产生的反电势，也会使得电枢电流方向相反。（3）主磁通增大。1673、回馈制动时的电压方程和机械特性方程式中：I<0，T<0，所以有n>n0，即回馈制动发生在n>n0的条件下。4、回馈制动的能量关系由上式可知，电动机将轴上多余的机械能变为电能，一部分消耗在电阻上，另一部分回输给电网，所以这种制动方式较为节能。168直流电动机的反接制动

在外部条件作用下，反电势E和电枢电压U有一个改变方向，使得U和E的方向相同，电动机运行于反接制动状态。反接制动有两种：

1、将改变电枢电压U产生的反接制动称为电源反接制动，用于快速停车。

2、将改变反电势E产生的反接制动称为倒拉反接制动，用于重物下放。169电源反接制动特点：制动转矩大； 不能自动停车，易反转 制动电流大。170倒拉反接制动1）a点为提重物上升。2）为了放下重物，在电枢回路串入电阻，此时特性曲线为2。3）此时速度不能突变，反电势也不能突变，T变小，电机减速。4）电机减速到d点，速度为n=0，如果此时切断电源，电机停止，否则电机反转，重物下降直到稳定点b。特点：弥补回馈制动的不足，可以得到极低的下放速度，保证生产安全，但受负载影响较大，速度稳定性差。171直流电动机的能耗制动能耗制动：为了准确停车和下放重物，去掉电动机的电枢电源，并串上一电阻，使电机产生一反向转矩，工作于制动状态。特点：（1）对于反抗性负载，准确停车。（2）对于位能负载，低速准确下放重物。（3）耗能172能耗制动电动（反转）直流电机的四相限运行TnO电动（正转）发电回馈制动发电回馈制动能耗制动反接制动反接制动173各种制动方式的优缺点和适用场合比较制动形式优点缺点适用场合回馈制动①不需改动线路；②回馈电能，经济。必须n>n0位能性负载稳速下放反接制动①制动转矩大且稳定；②电动机停转时制动转矩也存在。①耗能；②制动到转速为0时，如不切断电源，会自行反向启动。位能性负载稳速下放及要求迅速反转、制动强烈场合能耗制动①减速平稳、可靠；②控制线路简单；③易实现准确停车①制动转矩随转速成比例低减小；②制动效果不如反接制动。不要求反转、减速要求平稳的场合174习题1、电机分为哪两类？2、直流电机定义？直流电机包括哪两部分？3、换向器在直流电动机和发电机中的作用？4、直流电机的励磁方式有哪几种？5、电动机的机械特性分为哪几种？人为机械特性分为哪几种？6、直流电动机的启动方法、调速方法和制动方法有哪几种？7、旧书课后习题6、7、8、9、13、14、15。7、新书课后习题6、7、8、9、12、13、14。175

第四章交流电动机的工作原理及特性了解三相异步电动机主要结构、工作原理及铭牌数据；熟悉三相异步电动机的机械特性;掌握三相异步电动机的起动、制动和调速的方法及应用场合;掌握单相异步电动机的工作原理及特性。176电动机交流电动机直流电动机鼠笼式异步电动机他励、并励、串励、复励电动机的分类

同步电动机绕线式1774.1三相异步电动机的结构与工作原理三相异步电动机的基本结构；三相异步电动机的铭牌；三相异步电动机的工作原理。178一、三相异步电动机结构179三相异步电动机的组成鼠笼式电动机的各部件180V2V1W2U2U1W1转子定子定子绕组（三相）机座三相异步电动机的基本结构U、V、W分别代表三个线圈；角标1表示线圈的首端，角标2表示线圈的末端。三相异步电动机的结构均可分为定子和转子两部分。三相异步电动机结构简图181定子由定子铁芯、定子绕组、机座三部分组成。定子铁芯:一般采用0.5mm厚并涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成，