电机原理及拖动（第4版）课件：直流电动机的电力拖动

《电机原理及拖动》

第4版直流电动机的电力拖动第—节他励直流电机的机械特性第二节他励直流电动机的起动及反转第三节直流电动机的调速第四节他励直流电动机的制动第五节电力拖动系统的过渡过程2024/12/273

以直流电动机作为原动力拖动生产机械作功，本章主要研究电动机与被拖动的生产机械之间的关系，即电动机的电磁转矩与生产机械的负载转矩和系统转速之间的关系。主要学习5个方面内容：直流电动机机械特性、直流电动机起动和反转、直流电动机调速、直流电动机制动、电力拖动系统的过渡过程。直流电动机的电力拖动2024/12/274第一节他励直流电机的机械特性一、一般概念2024/12/275当均为常数时电动机转速与电磁转矩的关系：理想空载转速机械特性斜率2024/12/276CA:依靠外力达到理想空载转速点（0,n0）B:电动机即将起动点，由于电机不转，此时电流也称堵转电流（Tk，0）C:实际空载转速点（T0，n0’）特性曲线上的ABC点2024/12/277穿越Ⅰ.Ⅱ.Ⅳ象限的直线第Ⅰ象限：T和n的方向一直，T为拖动转矩转矩从零增加到T时转速降落为第Ⅱ象限：n>n0T<0。T和n的方向相反，T为制动转矩机械特性上的每一点的转速都高于n0电枢电势高于电网电压。所以电枢电流为负值。如小车下坡的例子：2024/12/278

上坡时摩擦力+重力2024/12/279

下坡时摩擦力－重力2024/12/2710

如果Tm<Tw

，转速快速上升2024/12/2711如果稳速下坡，需加反方向力2024/12/2712

上坡时负载转矩TL=Tm+TwnTLTn0Tn2024/12/2713n0TLT

下坡时负载转矩TL=Tm－TwTn2024/12/2714转速上升超过n0进入第二象限TLTn0Tn2024/12/2715TLTn0进入第2象限Ea>U，电流反向转矩制动TnTL=Tm-Tw，如果

Tm<Tw2024/12/2716第Ⅳ象限内：电机反转，电枢电势小于0，与电网电压同向，电枢电流：电磁转矩与电机转向相反，为制动转矩。2024/12/2717硬特性和软特性为表述不同条件的机械特性，引入“硬度”的概念。所谓机械特性硬度是指特性曲线上某一点的电磁转矩对该点转速的导数：硬度是机械特性曲线斜率的倒数，显然斜率越小硬度越大。2024/12/2718二、固有机械特性和人为机械特性（一）固有机械特性当时电动机转速与电磁转矩的关系：2024/12/2719固有机械特性2024/12/27201、电枢串电阻时的人为特性保持不变,只在电枢回路中串入电阻的人为特性特点：1）不变，变大；

2）越大，特性越软。（二）人为机械特性2024/12/2721电枢串电阻时的人为特性2024/12/2722二、固有机械特性和人为机械特性2、降低电枢电压时的人为特性保持不变，只改变电枢电压时的人为特性：特点：

1)

随变化,不变;2)不同,曲线是一组平行线。2024/12/2723降低电枢电压时的人为特性2024/12/27243、减弱励磁磁通时的人为特性特点：1）弱磁，

增大；

2）弱磁，增大保持不变，改变励磁回路调节电阻的人为特性：2024/12/2725“弱磁升速”A转速较高时电压平衡式中的Ea所占比重大，它的下降会使电流有明显上升，电磁转矩增大；转速较低时Ea所占比重小，它的下降只使电流略有增加。实际使用范围出现在A点的左侧。2024/12/2726三、电枢反应对机械特性的影响解决曲线上翘的方法是在主磁极绕组串联一个助磁的稳定绕组以抵消电枢反应的影响。2024/12/2727已知，求两点:理想空载点和额定运行四、机械特性绘制(一)、固有特性的求取（1）估算（2）计算（3）计算理想空载点：（4）计算额定工作点：2024/12/2728（二）、人为特性的求取

在固有机械特性方程的基础上，根据人为特性所对应的参数或或变化，重新计算和，然后得到人为机械特性方程式。例题：一台直流电动机，铭牌数据如下：UN=220V，IN＝180A，nN＝1000r/min，额定效率83.6%

。求1.自然机械特性2.外串电阻Rc=0.5欧3.电源电压U=110V4.磁通为0.9额定磁通的人为机械特性2024/12/2729

处于某一转速下运行的电力拖动系统，由于受到某种扰动，导致系统的转速发生变化而离开原来的平衡状态，如果系统能在新的条件下达到新的平衡状态，或者当扰动消失后系统回到原来的转速下继续运行，则系统是稳定的，否则系统是不稳定的。五、电力拖动系统稳定运行条件2024/12/2730五、电力拖动系统稳定运行条件在点，系统平衡2024/12/2731电压波动使机械特性曲线上移，转速不能突变，由于转速由上升到，扰动消失特性曲线恢复原位，系统减速，沿绿色线路回到点运行。2024/12/2732电压波动使机械特性曲线下移，转速不能突变，由于转速由下降到，扰动消失特性曲线恢复原位，系统加速，沿绿色线路回到点运行。2024/12/2733在点，系统平衡负载突然升至瞬间转速不变即电枢电流不变、电磁转矩不变，系统将一直减速，不可能回到点运行。负载突然降至瞬间转速不变转速由上升，T不断加大，即使扰动消失，系统也将一直加速，不能回到点运行。最后电机因转速过高、电流过大而损坏。2024/12/2734电力拖动系统稳定运行的充分必要条件是：2.充分条件:

在交点处满足。或者说，在交点的转速以上存在,在交点的转速以下存在。1.必要条件:

电动机的机械特性与负载转矩特性有交点,即存在2024/12/2735TTLTTLTTLTTLTTLTTLnT*黑线为电动机机械特性；绿线为负载机械特性；红线为交点处的转速。《电机原理及拖动》

第4版2024/12/2737第二节他励直流电动机的起动及反转

电动机的起动是指电动机接通电源后，由静止状态加速到稳定运行状态的过程。他励直流电动机的起动电动机起动的基本要求（1）起动转矩要大：保证起动快速、可靠（2）起动电流要小：防止对电网的冲击、保护电机本身（3）起动设备要简单、经济、可靠。方便操作2024/12/2738直接起动：将电枢绕组接到额定电源上，在起动瞬间，电枢电势为零，起动转矩和起动电流分别为nT小容量微型直流电动机由于转动惯量小、转速上升快、电枢电阻相对较大，因此允许直接起动。一、他励直流电动机的起动2024/12/2739优点：操作简单，无需另加设备。缺点：一般直流电机起动电流可达到额定电流值的10-20倍，直接起动的巨大电流会使换向器产生强烈火花，以致烧毁。同时巨大转矩达到冲击也会造成拖动传动机构的损坏。他励直流电动机的直接起动2024/12/2740

起动时由于转速，电枢电动势，而且电枢电阻很小，过大的起动电流将引起电网电压下降、影响电网上其它用户的正常用电、使电动机的换向恶化；同时过大的冲击转矩会损坏电枢绕组和传动机构。一般直流电动机不允许直接起动。

为了限制起动电流，他励直流电动机通常采用降低电枢电压起动或电枢回路串电阻。一般他励直流电动机的起动2024/12/2741（一）降低电源电压起动起动开始时降低端电压使Ist＝(1.5～2.0)IN,Tst=(1.5～2.0）TN。

当直流电源电压可调时，可采用降压方法起动。起动时以较低的电源电压起动电动机，起动电流随电源电压的降低而正比减小。随着电动机转速的上升，反电动势逐渐增大，再逐渐提高电源电压，使起动电流和起动转矩保持在一定的数值上，保证按需要的加速度升速。2024/12/2742降低电源电压起动调压电源电压不宜升的过快2024/12/2743优点：起动电流小，起动过程平滑、能量损耗少。缺点：降压起动需需要一套专用的直流发电机或整流电源，设备投资较大。降低电源电压起动2024/12/2744abcdefgw（二）电枢回路串电阻起动2024/12/2745（三）、分组起动电阻的计算

各级起动电阻的计算，以起动过程中最大起动转矩T1和切换转矩T2不变为原则：

在切换起动电阻的瞬间，电机转速不变！即切换瞬间的电枢电势不变，切换两点的电压降相等。有：2024/12/2746

称为起动电流（转矩）比起动电阻的计算b点：c点：令：

同理：d点和e点、f点和g点的电压降相同有：2024/12/2747推广到m级，则：起动电流比：起动级数：2024/12/2748各级起动电阻

在已知起动电流比和电枢电阻Ra前提下，经推导可得各级串联电阻为:2024/12/2749（2）根据过载倍数选取最大转矩对应的最大电流；（1）估算或查出电枢电阻；（4）估算起动电流比；（I2=1.1-1.2IN）计算各级起动电阻的步骤：如果起动级数m未确定：（3）确定最小起动电阻；2024/12/2750（8）计算各级起动电阻：（5）选取起动级数；（6）m取整数重新计算电流比计算各级起动电阻的步骤：（7）验证：（如果级数m已知，可省略4.5步骤）2024/12/2751由电磁转矩公式可知：可以通过改变磁场或电流方向改变电机转向。磁场反向：由于励磁绕组电感较大，建立反向磁场过程缓慢，所以不适合用于频繁正、反转的场合。电枢反向：（如下图）正转时电压、转速、转矩为正，改变电枢电压极性时，电压为负、转矩为负。所以电动机机械特性方程式：二、他励直流电动机的反转2024/12/2752二、他励直流电动机的反转《电机原理及拖动》

第4版2024/12/2754第三节直流电动机的调速一、电动机调速的基本概念

电动机调速是通过人为的改变电动机的参数获得另外的电动机机械特性曲线，工作点发生变化，转速发生变化。调速前后，电动机工作在不同的机械特性上。如果机械特性不变，仅由于负载变化而引起转速的变化，则不能称为调速。2024/12/2755

电力拖动系统的调速可以采用机械调速、电气调速或二者配合调速。

改变传动机构的传动比来改变工作机构的速度，称为机械调速。

人为改变电动机的参数（如端电压、励磁电流或电枢回路电阻），使同一机械负载得到不同转速，称为电气调速。一、电动机调速的基本概念2024/12/2756一、电动机调速的基本概念nTTLRan0nNA0A’n1自然机械特性曲线上的工作点负载变化使工作点由A→A’速度变化：A、A’两点是同一机械特性曲线上的稳定点T’L2024/12/2757一、电动机调速的基本概念nTTLRan0nNA0A’Bn1Ra+RC自然机械特性曲线上的工作点串电阻RC后,工作点由A→A’→B速度调节：A、B两点是不同的电动机机械特性曲线上的稳定点2024/12/2758基速：电机调速中以电动机的额定转速为基本转速。双向调速：既要求向上调速又要求向下调速。无级调速：转速能够连续、平滑的调节。有级调速：不能连续调节，只能以二速、三速、四速等运行一、电动机调速的基本概念2024/12/2759二、电动机调速方法从他励直流电动机的转速特性方程看：电动机驱动生产机械，对电动机的转速不仅要能调节，而且要求调节的范围宽、过程平滑、调节的方法简单、经济。电气调速方法：1.电枢串电阻调速；2.调压调速；3.调磁调速。2024/12/2760（一）电枢回路串电阻调速nTTLRan0nAA0CBnBRa+Rc1Ra+Rc2nC

保持U＝UN且＝N不变，电枢回路中串入调速电阻Rc，使同一个负载得到不同转速的方法，称为电枢串电阻调速。2024/12/2761（一）、电枢回路串电阻调速调速过程电流变化曲线调速前、后电流不变调速过程转速变化曲线结论：带恒转矩负载时,串电阻越大,转速越低。2024/12/2762

电枢回路串电阻调速时，外串电阻也消耗电功率，铜损较大。因此调速系统效率降低：如果不计空载损耗p0输出功率却随转速的下降而下降。如果电机转速是理想空载转速的1/2，则输入功率的50%都损耗在电枢回路的电阻上。所以这是耗能的调速方法。同时由于机械特性变软，系统转速稳定性较差。（一）、电枢回路串电阻调速2024/12/2763（二）、降低电源电压调速TTLAA’B调速前工作点A降压瞬间工作点稳定后工作点

保持电动机的＝N不变且无外接电枢电阻，仅降低施加于电动机电枢两端电压U达到调速的目的，称为降压调速。2024/12/2764调速过程电流变化曲线调速前、后电流不变调速过程转速变化曲线tt=0n1nNIaNianian结论：带恒转矩负载时,电压越低,转速越低。（二）、降低电源电压调速2024/12/2765

降低电源电压调速时，恒转矩负载下Ia不变，铜损较小且与转速无关，所以能获得较高的效率。（二）、降低电源电压调速

降低电源电压调速时，电动机机械特性曲线硬度不变，不论高速、低速都有比较好的转速稳定性。是一种性能优越的调速方法。例题3-22024/12/2766（三）、减弱磁通调速

改变励磁电流调速，实际上是减少励磁磁通的调速，所以又称弱磁调速。

弱磁调速：保持U＝UN，Rc＝0，仅减小电动机的励磁电流If使主磁通减小，达到调速目的。2024/12/2767（三）、减弱磁通调速A’BTTLA调节磁场前工作点弱磁瞬间工作点A→A‘弱磁稳定后的工作点2024/12/2768（三）、减弱磁通调速减弱磁通调速前、后转速变化曲线减弱磁通前、后的电枢电流变化曲线tt=0n结论：磁场越弱，转速越高。因此电机运行时励磁回路不能开路。2024/12/2769（三）、减弱磁通调速

弱磁调速属于向上调速，保持U＝UN，Rc＝0，通过减小主磁通达到调速目的。对于恒转矩负载，向上调速后电枢电流增加，由于电动机换向能力和机械强度的限制转速不能升的过高一般在1.2~1.5nN实际生产中可将降压调速与弱磁调速配合使用，实现双向调节。2024/12/2770三、调速的性能指标用电机的调速性能指标来评价调速方法。（一）调速范围：额定负载下的最高转速和最低转速之比。TN2024/12/2771（二）静差率（相对稳定性）：δ%越小，负载变化时转速的变化越小，转速相对稳定性越好静差率是指在某一调节转速下，电动机从理想空载转速到额定负载时的转速变化率。TN2024/12/2772TN降低电压电压调速时静差率与调速范围2024/12/2773调速范围和静差率的关系通过上述分析可知：δ%与机械特性硬度及n0有关。D与δ%相互制约:δ越小,相对稳定性越好，但D小;在保证一定的δ指标的前提下,要扩大D,须减少Δn,即提高机械特性的硬度。例题3-42024/12/2774（三）调速的平滑性

k越接近1，平滑性越好，当k＝1时，称为无级调速，即转速可以连续调节。调速不连续时，级数有限，称为有级调速。（四）调速的经济性

在一定的调速范围内，调速的级数越多，调速越平滑。相邻两级转速之比，为平滑系数：主要指调速设备的投资、运行效率及维修费用等。2024/12/2775电枢回路串电阻调速：电枢串电阻调速设备简单，操作方便。1）由于电阻只能分段调节，所以调速的平滑性差；2）低速时特性曲线斜率大,静差率大,机械特性很软，当负载变化时，转速波动很大。静态稳定性差调速范围不大。3）轻载时调速范围小，额定负载时调速范围一般为D≦2；4）损耗大，效率低，不经济。对恒转矩负载，调速前、后因增通不变而使T和Ia不变，输入功率不变，输出功率却随转速的下降而下降，减少的部分被串联电阻消耗了。几种调速方法比较2024/12/27761）电源电压能够平滑调节，可实现无级调速。

2）调速前后的机械特性的斜率不变，硬度较高，负载变化时稳定性好。3）无论轻载还是负载，调速范围相同，一般可达D=2.5〜12。

4）电能损耗较小。需要一套电压可连续调节的直流电源。降低电源电压调速几种调速方法比较2024/12/2777弱磁调速：弱磁调速属于向上调速，由于在电流较小的励磁回路调节，所以功率损耗较小控制方便，可以平滑调节。电动机转速不能升的过高。将降压调速与弱磁调速配合使用，可扩大调速范围。高速时机械特性变软，对系统转速稳定性有影响。几种调速方法比较2024/12/2778四、电动机调速时允许输出的转矩和功率在某一转速下，电机既能充分利用又能安全运行时输出的功率和转矩称为调速时的允许输出功率和转矩。在整个调速范围允许输出转矩为常数，恒转矩调速方式。在整个调速范围内的允许输出功率为常数，是恒功率调速方式。

以电机在不同转速都能得到充分利用为条件，他励直流电动机的调速可分为恒转矩调速和恒功率调速。2024/12/2779（一）恒转矩调速方式保持I不变电枢串电阻调速和降压调速时，磁通保持不变，若在不同转速下保持电流不变，即电机得到充分利用，在整个调速范围输出转矩为常数。2024/12/2780（二）恒功率调速方式减弱磁通调速时，磁通是变化的，在不同转速下若保持电流不变，即电机得到充分利用。在整个调速范围内输出功率为常数。2024/12/2781

当电动机调速时，在不同的转速下，电枢电流能否总保持为额定值，即电动机能否在不同转速下都得到充分利用，这个问题与调速方式和负载类型的配合有关。五、负载类型与调速方式的配合

一般来说，为了使电动机得到充分利用，拖动恒转矩负载时，应采用恒转矩调速方式。拖动恒功率负载时，恒功率调速方式。有时为了扩大调速范围，可以采用两种方式结合使用的方法。2024/12/2782设负载机械特性如图中蓝线，电机允许输出转矩如绿线TTN（选择TN）恒转矩调速方式与恒功率负载配合TL2024/12/2783设负载机械特性如图中蓝线，电机允许输出转矩如绿线TTL恒功率调速方式与恒转矩负载配合（选择TN）《电机原理及拖动》

第4版2024/12/2785第四节他励直流电动机的制动一、制动的一般概念制动：使电力拖动系统从某一稳定转速开始减速至转速为零，或者限制位能负载的下行速度，使其在某一稳定转速下运行。2024/12/2786直流电动机的制动断开电源抱闸能耗制动反接制动回馈制动机械制动电气制动自由停车电压反接电势反接正向回馈反向回馈2024/12/2787直流电动机的两种运行状态要求电动机迅速停车，或者由高速运行很快进入低速运行，需要电动机制动。（1）电动运行状态：电动机的电磁转矩方向与电机旋转方向相同，此时电网向电动机输入电能，并转变为机械能带动负载。（2）制动运行状态：电动机的电磁转矩方向与电机旋转方向相反，此时电动机吸收机械能转变为电能。2024/12/2788M二、能耗制动（一）能耗制动过程+-IaEanTTL负载UNKKMRcRfUf

在电动状态，电枢电流、电枢电动势、转速及驱动性质的电磁转矩如图所示。2024/12/2789+-IaEanTTL负载UNKMKMRcRfUfM

由于惯性，电枢保持原来方向继续旋转，电动势方向不变。由此产生的电枢电流的方向与电动状态时方向相反,对应的电磁转矩与原来方向相反,为制动性质,电机处于制动状态。二、能耗制动（一）能耗制动过程2024/12/2790能耗制动时的机械特性为一条过原点的直线电动机状态工作点制动瞬间工作点制动过程工作段电动机拖动反抗性负载，电机停转。若电动机带位能性负载,稳定工作点2024/12/2791能耗制动的方法和原理电气参数：＝N，U＝0，电枢回路总电阻R＝Ra＋Rc实际上是一台他励直流发电机。轴上的机械能转化成电能，全部消耗于电枢回路的电阻上，所以称为能耗制动。|P2||PM|＝|TΩ|＝|EaIa|Ia2(Ra+Rc)2024/12/2792

改变制动电阻的大小可以改变能耗制动特性曲线的斜率,从而可以改变制动转矩及下放负载的稳定速度。越小,特性曲线的斜率越小,起始制动转矩越大。选择能耗制动的电阻2024/12/2793

制动电阻越小，制动电流越大。选择制动电阻的原则是其中为制动瞬间的电枢电动势。选择能耗制动的电阻

能耗制动操作简单,但随着转速下降,电动势减小,制动电流和制动转矩也随着减小,制动效果变差。若为了尽快停转电机,可在转速下降到一定程度时,切除一部分制动电阻,增大制动转矩。2024/12/2794二级能耗制动线路及机械特性M+-IaEaKMKMRc1Rc2RfUfDEF带位能负载2024/12/2795能耗制动以前在第1象限（二）能耗制动的运行2024/12/2796（二）能耗制动的运行能耗制动过程在第2象限2024/12/2797（二）能耗制动的运行能耗制动运行在第4象限动画2024/12/2798能耗制动的特点能耗制动的特点：（1）操作简单，停车准确（2）能耗制动产生的冲击电流不会影响电网；（3）低速时制动转矩小，制动慢；（4）动能大部分都消耗在制动电阻上。制动初始的最大电流：最小制动电阻：题3-36（1）2024/12/2799反接制动电势反接（用于位能负载）电枢反接（用于反抗性负载）（转速反向）（电压反向）三、反接制动2024/12/27100（一）电压反接制动＋－＋－M若T>TLM2024/12/27101（一）电压反接制动BTn0ATL-TL-n0oTBC如果电枢回路电阻不够大，电压反接开始时的电流会超过电机允许值。2024/12/27102（一）电压反接制动BTn0ATL-TL-n0oTBC为限制制动初始时刻的电流应在电枢回路串制动电阻Rc2024/12/27103（一）电压反接制动BTn0ATL-TL-n0oTBC工作点变化为：允许串入的最小电阻与电机允许最大电流有关。2024/12/27104制动过程中均为负;而为正。表明电机从电源吸收电功率；表明电机从轴上吸收机械功率;表明轴上输入的机械功率转变为电枢回路电功率。

可见,反接制动时,从电源输入的电功率和从轴上输入的机械功率转变成的电功率一起消耗在电枢回路电阻上。（一）电压反接制动2024/12/27105电压反接制动过程的功率流程图P2特点：(1)可以很快使机组停机。（2）需要加入足够的电阻，限制电枢电流；（3）转速至零时，需切断电源。由于惯性而释放动能流入电动机电动机吸收的电功率2024/12/27106电压反接制动和能耗制动比较BTn0ATL-TL-n0oTBCD123电压反接制动的制动转矩始终大于能耗制动的制动转矩。能耗制动能够准确停车。电压反接制动在转速为零是需切断电源。2024/12/271071（二）电动势反接制动（倒拉反转反接制动）2.电枢回路串入较大电阻Rc后特性曲线1.正向电动状态提升重物(A点)3.负载作用下电机反向旋转(下放重物)4.电机以稳定的转速下放重物D点电动势反接制动只适用于位能性恒转矩负载。2342024/12/27108（二）电动势反接制动2024/12/27109（二）电动势反接制动动画2024/12/27110电动势反接制动的特点电动势反接制动只适用于位能性恒转矩负载。制动时的机械特性方程就是电动状态时电枢串电阻时的人为特性方程。由于串入电阻足够大，可以在第四象限与位能负载特性曲线相交，稳定运行（制动运行工作状态）。电势反接制动时的能量关系和电压反接制动时时的能量关系区别仅在于：机械功率的提供一个是由系统释放动能提供；另一个是由系统位能的减少来提供。2024/12/27111电势反接制动过程的功率流程图P2由系统位能释放流入电动机电动机吸收的电功率2024/12/27112

当电机转速高于理想空载转速时，电枢电动势大于电枢端电压，电机进入发电状态，电磁转矩起制动作用，限制转速上升，机械能转换为电能回馈到电网。四、回馈制动

回馈制动时由于有功功率回馈到电网，因此与能耗和反接制动相比，回馈制动是比较经济的。

回馈制动运行可以发生在以下两种情况下：

回馈制动时的机械特性方程与电动状态时相同。2024/12/27113稳定运行时两种情况当电车下坡时，运行转速可能超过理想空载转速,进入第二象限电压反接制动带位能性负载进入第四象限2024/12/27114

上坡时负载转矩TL=Tm+TwnTLTn02024/12/27115TLTn0

下坡时负载转矩TL=Tm－Tw2024/12/27116TLTn0

电磁转矩大于负载转矩，转速上升超过n02024/12/27117TLTn0转速超过n0，Ea>U，进入回馈制动2024/12/27118四、回馈制动1、降压调速时产生的回馈制动制动过程为段。2024/12/271192、增磁调速时产生的回馈制动四、回馈制动制动过程为段。2024/12/27120反向起动动画

为了高速下放位能负载，反向起动电动机，T和TL方向一致，拖动转速迅速升高，由反向电动状态进入第四象限。2024/12/27121反向回馈制动2024/12/27122反向回馈制动虽然T>0，但对于一个反转的电动机来说，T是制动转矩回馈制动的下放速度：能量关系：系统储存的位能转换成电能送回电网。PM＝EaIa<0P1＝UIa<0Ia2(Ra+Rc)P2＝TΩ<0p0电动机在反向回馈制动时：2024/12/27123回馈制动的特点

回馈制动过程中，因为有电功率UIa回馈电网。从电能消耗角度分析，相比其他制动方法，回馈制动是最经济的一种制动方式。

转速高于理想空载转速是回馈制动运行状态的重要特点。例题3-5解题图2024/12/271241.能耗制动时应串最小电阻T（Ia）n0.9TN－2TNRaRa＋RcnAA2024/12/271252.能耗制动带位能负载T（Ia）n0.9TN－200RaRa＋RcnAA2024/12/271263.电压反接制动停车时应串最小电阻T（Ia）n0.9TN－2TNRaRa＋RcnAA-n0n02024/12/271274.电势反接制动带位能负载T（Ia）n0.9TN－1000RaRa＋RcnAA2024/12/271285.反向回馈制动停车时电机转速T（Ia）n0.9TN－2TNRaRa＋RcnAA-n0n0n＝？2024/12/27129五、电动机四象限运行分析方法2024/12/27130五、电动机四象限运行分析方法1.电动机机械特性与负载特性的交点为电动机工作点；2.人为改变电机参数，电动机以不变的转速过渡到新的机械特性上。系统进入过渡过程，在此过程中转速的变化的方向取决于动态转矩的正负；3.过渡过程结束后，电动机运行在新的稳定工作点上。2024/12/27131摩擦负载位能负载电动状态正向回馈电势反接电压反接能耗制动制动运行减弱磁通反向电动反向回馈五、电动机四象限运行分析方法串电阻2降低电压串电阻1《电机原理及拖动》

第4版2024/12/27133第五节电力拖动系统的过渡过程一、过渡过程的一般概念

电力拖动系统处于稳定状态时，电磁转矩、电枢电流、转速及电枢电势都不随时间变化。如果打破这种平衡关系，拖动系统将从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态。在此过程中，转矩、转速、电流等都将随时间变化，它们是时间的函数。这种变化过程就是电力拖动系统的过渡过程。2024/12/27134电力拖动系统过渡过程要研究的问题：这是拖动系统的动态特性，当磁通一定时动态特性可用微分方程组表示：一、过渡过程的一般概念2024/12/27135一、过渡过程的一般概念求微分方程的解得到动态特性2024/12/27136电动机输出功率有限，因此电力拖动系统的电动机Ω和Ia都不能突变，即拖动系统从一个稳定状态到另一个稳定状态，一定有一个过程，这个过程的产生是由于系统存在着电磁惯性和机械惯性：电磁惯性：电枢回路存在La，电流不能突变；机械惯性：系统飞轮力矩GD2存在，转速不能突变。一、过渡过程的一般概念2024/12/27137机电过渡过程：既考虑电磁惯性La又考虑机械惯性GD2的过渡过程。机械过渡过程：认为La＝0，只考虑机械惯性的过渡过程（电压平衡方程式得到简化）。一、过渡过程的一般概念不同机械对过渡过程要求：起动、制动、反转要快（轧机、刨床……），缩短过渡时间起动制动平稳，加速度不能太大（电梯、电车……），舒适度准确定位、协调运转（伺服控制系统……），精确度2024/12/27138二、拖动系统过渡过程的数学分析（一）机械过渡过程的一般表达式nTTiRan0nsA0CBniRa+RcTs=TL忽略电磁惯性，过渡过程从B点开始，到C点结束。2024/12/27139从B→C的机械过渡过程假设La＝0，U、Φ、TL保持不变，过渡过程结束时，稳态值为ns、Ts、Ias1.转速变化规律运动方程：2024/12/27140从B→C的机械过渡过程过渡过程结束后的稳态值是有微分方程式的通解是：一阶常系数非齐次2024/12/27141从B→C的机械过渡过程关于n的一阶常系数非齐次微分方程式的通解其中C由初始条件确定，当t＝0时n＝ni（B点转速）则C＝ni－ns

上式可以写成：转速的机械过渡过程解析式2024/12/27142从B→C的机械过渡过程2.电磁转矩的变化规律代入整理2024/12/27143从B→C的机械过渡过程3.电枢电流的变化规律202