机电传动电动机

、制造容易、维护方便、运行可靠等优点。虽然没备的这些特点，但所不能比拟的良好的启性能调速性能。目前，虽然的调速问题已经解决，但在速度调节要求较高、正反转启停频繁或多元同步协调运转的生产械上，仍采用拖分发种。将能转换成械能发将械能转换成能，主要用于。直流电机的基本结构和工作原理一、的基本的31图31 图刷四大部。定子部要由定子铁心和绕在上面励绕组两部组成。转子部要由枢铁心和枢绕组两部组成。换向器由很多彼此绝缘刚片组合而成这些刚片称换向片。每个换向片都与枢绕组连接。刷装置包括刷与刷座它们固定在座上换向器与刷保持滑动接触以便将枢和外路接通。了讨论把复杂结构简化具有一对一个枢绕组线圈线圈两端别联在两个换向片上换向片上压着AB图，如图所示：图3.2图发：将械能转换能。发3.3所示：3.3bNSANBSA、B间就现性不或压之间负载用就在路产生定：将能为械能如3.4所示：3.4源ABS这样才能从N的不使n速EABEKenE；b；nn；KeTM

MT KaMTM·；；Ia；KmKm

Ke。不阻它或驱因此等时T必须T 及空载损耗T相1 M 0增加，保持之及功率之平衡而基本上不变。驱它使因此TM必须L T T、势、流、磁将自进行调整以适应保持新L 从以分析可知直流作运行和作运行虽然都产感应E和磁

但二者作用正好反3.1。运行方式EIa方向E运行方式EIa方向E作用TM性质之间关系T T1MT0T TMLT0

作用同源势阻反反势驱四、直流分类励和复励它们类别特点结构原理图他励磁绕组由外加源单独供类别特点结构原理图他励磁绕组由外加源单独供励磁电励流大小与枢两端压或枢流的大小无关。动机励磁绕组与枢绕组并联连接由外部并源一起供励磁流大小与枢励压或枢流大小有关。电动机电动机动机3.53.5UEIaRa: U（V；E（；Ia（A；Ra∵E

KeΦn和

KmIa∴U

KeΦnIaRaΦn UΦ

Raa Ia： Ke

KeΦ

……转速特性n U Ke

Ra KeKm2

……机械特性由他励If的大小与IaRf和U

和U

I

U

Rf为定值，即磁通为定值，对应的机械特性如图3.6所示：3.6他励直流动机的机械特性图理想空载转速：当T0时的转速称为理想空载转速，用n0表示。根据机械特性可知：n U0 Ke动机本身的作用是不可能使其转速上升到n0转速降落nΔnn0

Ra TKeKm2dTdn

ΔT100%Δn

别别值10举例10重、车等则需二、固有N 固有指是额条（额压U 额磁通 N 路内外接任阻时n

f):n UN

T 是一KK条线。KK

e N

K 2NmN固有曲线铭牌数出(0)和（Tn

确N N铭牌通常给出额压UNIN额等参数固有计算骤下。1RaNI2RaN

N%。P＝输入功率－输出功率NNINIU U N N NU U N N N I2R (0.5~ IN a N N NN式中N

UNI

是运行条件效率，又因Ia＝IN

，故得RaK

(0.5

UNI

)UNINeN运行条件反势为：NeENe

Kn

U

INRa故 K

U

INRanenN求理想空转速:Kn UN 得)K0 0e求转矩

TN

9.55n

得，nN)NN根0)，NN

N两点，就可作出他励直流近似械特性曲线nf(T)。前面讨论是直流他励正转时械特性，她T

直角坐标平面上第一象限内实际上既可正转也可反转不难分析反转时械特性应T n直角坐标平面上第三象限内他励直流正反转时固有3.7所示：3.7 、人为人为是指人为地改变枢外加压U和磁磁通大小以及枢回路串接附加

所得到。

U ， )N N枢回路串接阻后原理路如3.8（a）所示。（a）图 （b）3.8枢回路串接附加阻当枢回路中串接附加阻

后，枢回路压平衡方程式为：UNEN

IN(Ra

Rad)得到人为方程式为：Un N

RaRad TK K K 2e N e m NU Rn

N K KKe N

a K 2N

性Un

Ra

TK K K 2e N e m Nn0。0RdRd一点(n0

发改电枢电压时

RN

0U R当改电枢电压时由n

T见此时K K K 2e N e m Nn U0 Ke N

要随电压U化而但不所在不电枢电压U时，得一簇平行于曲线曲线3.9所示。图3.9 改电枢电压不值曲线均在曲线之下。磁通

U RN

0）U R当改磁通由n N

UT见此时n NK K K 2e e m

0 KeR和转速降n

T都要随磁通的改变而变化，由于励磁线圈发热和电动机磁饱KeKm20n和转速降n00衡方程式

UEIaRa

EK知，此时I

U/Ra

常数，故与其对应的电磁转矩Tst矩

KmIst随的降低而减小。根据以上所述，就可得不同磁通值下的人为特性曲线簇，如图 3.10所示。3.10 改变励磁磁通的人为特性曲线之上，右边的一段在固有特性曲线之下，而在额定运转条件（额定电压、额定电流、额定功率）下，电动机总是工作在交点的左边区域内。严载。f，I 0时，从理上，空载时电动机转速于，上励磁电流为 0时，f电动机有磁，速不于，机所不的数值，通常为；电动机轴上的载转矩大于电磁转矩时，电动机不能启动，电枢电流为I ，长时间的大st电流烧坏电枢绕组。直他启前先决路断开或零直他用般设“失”保护。他励电动机的启动特性一、 启动特性启施子起来达求这nE

0RaIstUN/Ra00·使换向程中产生险火花烧坏整子；枢产生应力可引起绕组损坏；械系统系统和传构中产生冲击使械传部件损坏；供他负载正常运行。22限制有降和枢回路串阻两种方式。降步提高供最后所要求转速。枢回路串阻枢回路串阻则是枢回路串Rst此IstUN

/(Ra

Rst受外Rst限制随着转速升高反势增再逐步切除外阻全部切除所要求转速。枢回路串阻枢路和所示：图 12R所st示。M1速度上升。aM2，ab点在态转矩作用下速度继续上升。bab，了解决这种现象通常采用逐级切除方法来实现。3.12所示三原理和。图 3.12三1T12T21、2和3均断开回路串外加阻Rad3

R R R1 2

T1a上升；1321阻R3

R R 速1 2到b1 4、2阻R2和R3此回路串外加阻

Rc由于机械惯性的作用，14到c163阻RR、1 2R36到d工作点9。TTT T

T2近快而平1 2 2～。TT 一1 2流I的T或I ）1 1 2 2也基本相同一般选择：T ~1

2)TNT ~1.2)T2 N他励电动机的调速特性、速度调节和速度变化速度调节（又称调速）与速度变化是两个完全不同的概念。特 点 说 明 机械特性电动机的调速是在速 条件下地改变电度 机的电路调 动机的稳运行速度。节

1AnAB2Bn转速稳AB调节。化是指由于速 电动机的载转矩发度 变电动机转速（或上升。化

当负载转矩由T增加到T1 2时，电动机的转速由n 降低到A，它是沿某条机械特性发B生的转速变化。停车前降低运转速度以实现准确停止。总之，速度变化是在某条机械特性上，由于负载改变而引起的；而速度调节则是在某一Un

RaTKe

KeKm2RadU13.131TLRaRR2R3ACDE1nnnn。A B c D较软愈则愈软愈低；空轻范围；·实现无级困难；上消耗量能等。正因缺少目前已很少采用些起重卷扬等低运间长传U3.14U3.14 UTLUN、U1、U2abcd和U3bc和n、n、n和n改abcd以达到目外有如点：当源连续化时以平滑无级节般只能额以节；较大；U且N出T

Km I N N 主磁通3.15曲线主磁通3.15PN L 1 2nnna b c2增加这种体积和消耗材料都比多；压U和枢Ia时输Pa我们把程中输这种称恒这种适合于对恒型进行这种情况矩T

Kma要随减小而减小。压配合调而则他励电动机的制动特性基本概念介绍直流之前先弄清如几个基本概念。与启动种运状态；脱离网度某稳开始减停止或是位降度种运行状态。与自然停车电动机有两种停止运转方式：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停车的要求；为电动机的制动。电动机的两种工作状态1)电动状态：电动机输出转矩的作用方向与转速n的方向相同。由图3.16（a）可知：TML0TM的作用方向与转速n的方向相同。此时电动机输出转矩TMTL为阻转矩，电动机的作用是将电能转换机械能。故称电动机的这种状态为电动状态。2）制动状态：电动机输出转矩的作用方向与转速n的方向相反。由图3.16（b）可知：当电动机使重物匀速下降时，TM(TL0的作用方向与转速n时，电动机的输出转矩TMTL为拖动转矩，电动机的作用是吸收或消耗重物的机械能。故称电动机的这种工作状态为制动状态。（a）电动状态 (b)图3.16 直流电动机的工作状态1）使转速迅速减速到停止；2）限制位能负载的下降速度。动、反接制动能耗制动三种形式。、反接制动反接制动具有如下特点：UE的方向在外界的作用下由相反变为相同：电动机的输出转矩TM与转速的方向相反。在反接制动中，把改变电枢电压U的方向所产生的反接制动称为电源反接制动；而把E的方向所产生的反接制动称为倒拉反接制动。电源反接制动如图3.17所示，设电动机外加电枢电压的参考方向为图3.17（a）中所示。（a）图 (b)3.17当电压的实际方向与参考方向相同时，电动机的机械特性为Kn U Ra TKK K 2e e m当电压的实际方向与参考方向相反时，电动机的机械特性为Kn U RaTKK K 2e e m其特性曲线分别如图3.17（b）中的曲线1和曲线2所示。a1的a点时：TMTL0UEIaRaE

KeUETMb—caUeabEKeUEU

EI

U

T a a

a RaRad MbTMUEbb—cEUIaRad。场合及经常上。倒拉固有回

3.18(b)12b3。图 3.18a1a。TMTL0UEIaRaE

KneU与ETM与状态。b—ca阻Rad变为从a转换到bb—cTM与由于输出转矩TM小于负载转矩TL转沿着2下降。c—d段转0由于输出转矩TM仍然小于负载转矩TL所以，位能负载作用下向启直到平衡d而定。下放。c—d虽然输出转矩作用方向未变但转方向发生了变化，即输出转矩TM与度枢压U方向不而E方向随方向变化而变与Uc—d段工作、反馈特点：在外部条件的作用下，电机的实际转速大于理想空载转速；电机输出转矩TM的作用方向与n的方向相反。电车走下坡路时的反馈设电车与地面的摩擦转矩Tr，与前进方向相反，阻转矩；下坡时电车所产生的位能转矩Tp，与前进方向相同，拖转矩；且TpTr，前进时速度n正。电车由直流电机拖3.19所示：3.19电车走下坡路时的反馈aTr机的输出转矩TM用来克服负载转矩Tr。运方程式

TMTr0由于TM与n的符号相同，即方向相同，所以电机工作在电

0，与n由于转速n不能突变，且电机的机械特性未变，故工作点也未变化，即TM未变所以此时的运方程式变：TM[(Tp

Tr0nccTMb—cT nnM b 0U1U2U1

U23.203.20AU2AB