第3章直流電機的工作原理及特性

第3章

直流電機的工作原理及特性本章重點：?了解直流電機的基本結構及工作原理；?掌握直流電動機的機械特性；?掌握直流電動機啟動、

調速和制動等各種特性；?掌握實現(xiàn)直流電動機啟動、

調速和制動的各種方法以

及它們的使用場所。?電機分交流電機和直流電機兩種：直流電機—工作電壓為直流；交流電機—工作電壓為交流。?直流電機分直流電動機和直流發(fā)電機兩種：直流電動機—將電能轉換為機械能；直流發(fā)電機—將機械能轉換為電能。直流電機與交流電機的比較?交流電機較直流電機的結構簡單、制造容易、

維護方便、運行可靠；?直流電機有交流電機不能比擬的啟動和調速性能；?直流電機更適合于調速要求高、正反轉、啟動和

制動頻繁的場合；?直流電機即可作電動機使用，亦可作發(fā)電機使用；?交流電機的正反轉和調速需借助于復雜的控制電路。3.1直流電機的基本結構和工作原理3.1.1直流電機的基本結構如圖所示：直流電機結構包括定子和轉子兩大部分。也有分成三大部分的：定子、轉子和換向器。定子部分主要由定子鐵心和繞在上面的勵磁繞組兩部分組成。轉子部分主要由電樞鐵心和電樞繞組兩部分組成。換向器由換向片和電刷組成，電刷固定在定子上，換向片與電樞繞組相連，換向片與電刷保持滑動接觸。3.1.1直流電機的基本工作原理?任何電機的工作原理都是建立在電磁力和電磁感應

這個基礎上的。?為了討論直流電機的工作原理，可把復雜的直流電機結構簡化為圖3.5、圖3.6所示的簡單結構。此時，

電機具僅有一對主磁極，電樞繞組只是一個線圈，

線圈兩端分別聯(lián)在兩個換向片上，換向片上壓著

電刷A和B。發(fā)電機原理：?電樞由原動機驅動而在磁場中旋轉，在電樞線圈的

兩根有效邊ab和cd（切割磁力線的導體部分）中便

感應出電動勢e。?顯然，每一有效邊中的電動勢是交變的。?但是，由于電刷A、B的位置

不變，因此，在電刷間就出現(xiàn)

一個極性不變的電動勢或電壓，

當電刷之間接有負載時，

在電動勢的作用下就在電路中

產生一恒定方向的電流。電動機原理：?直流電源接在電刷之間而使電流通入電樞線圈。?N極下有效邊中的電流總是一個方向，而S極上有效

邊中的電流總是另一個方向，這樣就能使兩個邊上

受到的電磁力矩的方向一致，電樞因而轉動。?當線圈的有效邊從N（S）極下

轉到S（N）極上時，其中電流

的方向通過換向器和電刷改變，

使電磁力的方向保持不變。?注意：此時，電樞線圈將產生

反電動勢。電動勢E

根據電磁學原理，兩電刷間的感應電動勢為:式中：E——感應電動勢（V）；

Φ——對磁極的磁通（Wb）；

n——電樞轉速（r/min）；

Ke——與電機結構有關的常數（電動勢常數）。

直流發(fā)電機中，電動勢的方向總是與電流的方向相同，被稱為電源電動勢。直流電動機中，電動勢的方向總是與電流的方向相反，被稱為反電動勢。（重點）電磁轉矩TM

電樞繞組中的電流和磁通相互作用，產生電磁力和電磁轉矩，其大小可用如下公式表示：式中：TM——電磁轉矩（N·m）；

Φ——對磁極的磁通（Wb）；

Ia——電樞電流（A）；

Kt——與電機結構有關的常數，Kt=9.55Ke（重點）?直流發(fā)電機和直流電機的電磁轉矩的作用不同。?發(fā)電機的電磁轉矩是阻轉矩，它與電樞轉動的方向

或原動機的驅動轉矩的方向相反。?因此，在等速轉動時，原動機的轉矩T1必須與發(fā)電

機的電磁轉矩TM及空載損耗轉矩T0相平衡。?電動機的電磁轉矩是驅動轉矩，它使電樞轉動。?因此，電動機的電磁轉矩TM必須與機械負載轉矩TL

及空載損耗轉矩T0相平衡。

從以上分析可知，直流電機作發(fā)電機運行和作電動機運行時，雖然都產生電動勢E和電磁轉矩T，但二者的作用正好相反，見P.19表3.1：電機運行方式E與I的方向E的作用TM的性質轉矩之間的關系發(fā)電機相同電源電動勢阻轉矩T1=TM+T0電動機相反反電動勢驅動轉矩TM=TL+T03.2直流發(fā)電機?直流發(fā)電機通常按勵磁方法分為：他勵、并勵、

串勵和復勵。?其余三種

發(fā)電機的

勵磁繞組中的

勵磁電流均為

電樞電流或

電樞電流的

一部分——故

稱自勵發(fā)電機。自學各種發(fā)電機的機械特性。3.3直流電動機的機械特性直流電動機按定子勵磁繞組的勵磁方式分為四類：1、他勵電動機：勵磁繞組

由外加電源單獨供電，

勵磁電流的大小與電樞

兩端電壓或電樞電流的

大小無關。2、并勵電動機：勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)連接，

由外部電源一起供電。3、串勵電動機：勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)連接，

由外部電源一起供電。4、復勵電動機：勵磁繞組分為兩部分，一部分與電

樞繞組并聯(lián)連接，另一部分與電樞繞組串聯(lián)連接。3.3.1他勵電動機的機械特性?首先回顧一下什么是機械特性？?我們把同一軸上負載轉矩與轉速之間的函數關系

稱為機電傳動系統(tǒng)的負載特性。（P.10.-2.3節(jié)）?就是生產機械的負載特性，有時也稱為生產機械的

機械特性。?因此，我們研究的目標對象就是負載轉矩與轉速

之間的函數關系。?若我們約定：Ia——電樞電流；Ra——電樞電阻；E

——電樞電動勢；U

——電機端電壓；Uf——勵磁繞組端電壓；Rf——勵磁調節(jié)電阻；If——勵磁繞組電流。?由電磁學理論很容易

推得：直流電機機械特性一般表達式重點?由P.18.式3.2知：?即，磁通Φ隨Ia和T變化的規(guī)律隨電機的勵磁方式的不同而不同。?所以，不同勵磁方式下，電機的特性曲線就有差異。?他勵電動機的機械特性如圖3.16所示。?對于他勵和并勵電動機而言，

當Uf和U同屬于一個電源，且不

考慮供電電源內阻時，這兩種電機

的If或Φ的大小均與Ia無關，因此

它們的機械特性是一樣的。?圖3.16中的n0是理想空載轉速。?是當T=0時，電機應達到的轉速。?但實際上，電機總存在空載

制動轉矩，因此，僅靠電機自身

的作用是永遠無法達到這個

轉速的。?理想空載轉速是電機機械特性的一個重要特征點。重點?在實際應用中，我們最關心的是

轉矩的變化對轉速的影響。?為了衡量這個變化的影響，引進

機械特性硬度這個概念：?即轉矩變化dT與所引起的轉速變化dn的比，稱為：

機械特性的硬度。?根據β值的不同，可將電機特性分為三類：

絕對硬特性、硬特性、軟特性。

機電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的充分必要條件的表述中：①電動機的機械特性n=f（Tm）

與負載特性n=f（TL）有交點；②電機的機械特性硬度應小于負載的……1、固有機械特性?電機的機械特性有固有特性和人為特性之分。?固有特性又稱自然特性，是指在額定條件下的n=f(T)曲線。（1）估算電樞電阻Ra：?根據電機銘牌可以計算出關鍵點而繪出該電機

在額定條件下的n=f(T)特性曲線。重點?即根據電機銘牌計算出理想空載點和額定運行點

的坐標，再據此近似地畫出n=f(T)特性曲線。（2）求KeΦN：（3）求理想空載轉速：（4）求額定轉矩：重點?根據（0,n0）和（Tn,nN）兩點就可以作出他勵電動機

的機械特性曲線。?正轉時，在第一象限；

反轉時，在第三象限。?人為機械特性是指公式

中的供電電壓U或磁通Φ

不是額定值、電樞電路中

接有外加電阻Rad時的機械特性。（三種）2、人為機械特性（1）電樞回路中串接附加電阻時的人為機械特性；重點（2）改變電樞電壓U時的人為機械特性；（3）改變磁通Φ時的人為機械特性。3.3.2串勵電動機的機械特性?串勵電機的勵磁電流就是它的

電樞電流，其每極磁通Φ就是

電樞電流的函數，也是電機

轉矩的函數。?所以它的機械特性曲線可分為

兩段。?第一段，電機負載較輕，電樞

電流較小，電機磁路的磁飽和度不高，可近似地認

為每極磁通Φ和電樞電流Ia成正比。類雙曲線。?第二段，電機負載較重，電樞電流較大，電機磁路

趨于磁飽，可近似地認為每極磁通Φ為常數。

此時，近似一條直線。?串勵電機的機械特性的硬度

比他勵電機小得多，即為

軟特性。也就是說負載的

大小對電機的轉速影響很大。由圖可見：?當負載轉矩較大時，電機

轉速較低，當負載較輕時，

電機轉速又能很快上升，這

很適合于運輸機械的拖動。?當啟動電流一定時，串勵電機的啟動轉矩大于他勵

電機的啟動轉矩，所以，串勵電機多用于起重、

運輸機械的拖動。使用串勵電動機的注意事項?串勵電機絕不允許空載運行，因為此時轉速極高，

所產生的離心力足以將電樞繞組元件甩出槽外。?串勵電機雖然可以反轉，但不能直接改變電源極性，

只能通過專門的開關控制電路改變電樞或勵磁繞組

的電源極性來實現(xiàn)反轉。3.3.3復勵電動機的機械特性?復勵電機具有他勵和串勵兩個

繞組，工業(yè)上常用的是積復勵

電機，即他勵和串勵繞組所產

生的磁通方向一致。?它的機械特性介于他勵電機和

串勵電機之間。?它的機械特性依串勵磁通所占的比重不同而不同。?串勵磁通所占的比重大，則機械特性就較軟。?一般串勵磁通在額定負載時，占全部磁通30%左右。3.4直流他勵電動機的啟動特性?啟動電動機就是施電于電動機，使電動機轉子轉動

起來，達到要求轉速的過程。?對直流電動機而言，在未啟動之前n=0、E=0，

而Ra一般很小。?

所以，當電動機被直接接入電網并施加額定電壓時，

啟動電流為：?這個電流很大，一般情況下能達到其額定電流的

（10～20）倍。3.4.1啟動特性?過大的啟動電流危害很大：（1）對電動機本身的影響：?使電動機在換向過程中產生危險的火花，

燒壞整流子（換向器）；?過大的電樞電流產生過大的電動應力，

可能引起繞組的損壞。（2）對機械系統(tǒng)的影響：?啟動轉矩與啟動電流成正比例；?巨大的啟動轉矩在運動系統(tǒng)中產生很大的

動態(tài)轉矩；?過大的動態(tài)轉矩會在機械系統(tǒng)和傳動機構中產生

過大的動態(tài)轉矩沖擊，使機械傳動部件損壞。（3）對供電電網的影響：?過大的啟動電流可能會導致保護裝置動作，

導致切斷電源，造成事故；?或者引起電網電壓的下降，影響其他負載的

正常運行。因此，直流電動機是不允許直接啟動的若要啟動，必須設法限制電樞電流！例如：普通的Z2型直流電動機，規(guī)定電樞的瞬時電流

不得大于額定電流的1.5～2倍。3.4.2限流啟動方法?限制直流電動機的啟動電流，有兩種方法：

降壓啟動和在電樞回路中串接電阻。1.降壓啟動：即在啟動瞬間，降低供電電源電壓。隨著電機轉速的升高，反電勢增大，此時逐步提高供電電壓；最后達到額定電壓時，電機也達到了要求的轉速?，F(xiàn)代工業(yè)控制，多用電力電子技術來實現(xiàn)降壓啟動。2.在電樞回路中串接電阻?啟動時，電樞回路中串接啟動電阻Rst，此時

啟動電流為：Ist=UN/(Ra+Rst)。?該電流的大小將受到外加啟動電阻的限制。?隨著轉速的升高，反電勢增大，既可逐步切除外加

電阻，直到切除全部外加電阻，電動機逐步達到所

要求的工作轉速。?P.29.圖3.23所示為一段啟動電阻的他勵電機原理及

啟動特性。?直線1為電動機電樞回路串接啟動電阻時的機械特性；?直線2為電動機的固有機械特性。?啟動電阻的大小就是保證最大啟動電流為：

額定值的兩倍。電樞回路接入電網時，KM斷開，電動機工作在特性1上，在動態(tài)轉矩的作用下，電動機速度上升。當速度上升到a點時，KM閉合，電動機的機械特性變?yōu)?。由于在切換電阻的瞬間，機械慣性的作用使電動機的轉速不能突變，在此瞬間速度維持不變，即電動機的工作點從a點切換到b點，在動態(tài)轉矩的作用下，電動機的速度繼續(xù)上升直到穩(wěn)定點c。很大的沖擊電流圖3.24為三段啟動電阻的他勵電機啟動特性和原理圖。上述電機從工作點a切換到b點時，沖擊電流仍很大，為了解決這種現(xiàn)象，通常采用逐級切除啟動電阻的方法來實現(xiàn)。?圖中：T1

——尖峰（最大允許電流）轉矩；T2——換接（最?。┺D矩。?圖中：T1

——尖峰（最大允許電流）轉矩；T2——換接（最?。┺D矩。?(1)電樞接入電網時，KM1、KM2和KM3均斷開，

電樞回路串接外加電阻Rad3=R1+R2+R3，此時，

電動機工作在特性曲線a，在轉矩T1的作用下，

轉速沿曲線a上升；?(2)當轉速上升使工作點到達2時，KM1閉合，即切除

電阻R3

，此時電樞回路串接外加電阻Rad2=R1+R2，

電動機的機械特性變?yōu)榍€b。由于機械慣性的

作用，電動機的轉速不能突變，工作點由2切換

到3，然后，轉速又沿著曲線b繼續(xù)上升到4；?(3)當轉速上升使工作點到達4時，KM1、KM2同時閉合，

即切除電阻R2、R3，此時電樞回路串接外加

電阻Rad1=R1，電動機的機械特性變?yōu)榍€c。

由于機械慣性的作用，電動機的轉速不能突變，

工作點由4切換到5，然后，轉速又沿著曲線c

繼續(xù)上升到6；?(4)當轉速上升使工作點到達6時，KM1、KM2、KM3

同時閉合，即切除電阻R1、R2、R3，此時

電樞回路無外加電阻，電動機的機械特性變?yōu)?/p>

固有特性曲線d，由于機械慣性的作用，電動機

的轉速不能突變，工作點由6切換到7，隨后，

轉速又沿著曲線d繼續(xù)上升直到穩(wěn)定工作點8、9。

?

由上可見，啟動級數愈多，T1、T2愈接近平均轉矩：啟動過程快而平穩(wěn)，但所需的控制設備也就愈多。?國產標準控制柜都是按快速啟動原則設計的，

一般啟動電阻為（3～4）段。?多級啟動時，T1、T2的數值需按照電動機的

具體啟動條件決定。?一般原則是：

保持每一級的最大轉矩T1（或最大電流I1

）不超過

電動機的允許值，而每次切換電阻時的T2（或最小

電流I2

）也基本相同，

一般選擇：3.5直流他勵電動機的調速特性?調速（又稱速度調節(jié)）與速度變化是兩個完全

不同的概念。?電動機的調速是在一定的負載條件下，人為地改變

電動機的電路參數，以改變電動機的穩(wěn)定轉速。?如圖所示：人為地改變（或

調節(jié)）電樞回路的電阻大小

造成轉速下降，故這種人為

改變某些參數而造成速度的

變化，稱調速或速度調節(jié)。?速度變化是指由于電動機的負載轉矩發(fā)生變化（

增大與減小）或其它不可預見因素引起的電動機

轉速的變化（下降或上升），如圖所示。?總之，速度變化是在某條

機械特性曲線上，由于負載

改變而引起的；?而速度調節(jié)則是在某一特定的

負載下，靠人為改變機械特性

而得到的。?由直流他勵電機機械特性方程：知：?可通過改變串入電樞回路的電阻Rad、電樞供電

電壓U或主磁通Φ得到不同的人為機械特性，從而

在負載不變的情況下，改變電機轉速。?因此，直流電機調速方法有三種：

改變電樞電外串電阻Rad；

改變電樞供電電壓U；

改變電機主磁通Φ。3.5.1改變電樞電路外串電阻Rad?從特性方程可看出，在一

定的負載轉矩TL下，串入

不同的電阻可以得到不同

的轉速。?在電阻分別為Ra、R1、R2、R3的情況下，可以分別

得到穩(wěn)定工作點A、C、D和E，對應的轉速為nA、nB、nC、nD。（Ra<R1<R2<R3

）?電樞回路串接附加電阻人為機械特性方程為：Rad越大，電機

特性越軟。重點?當U和Φ都是額定值時，二者的理想空載轉速n0是

相同的，而轉速降Δn卻變大了，即機械特性變軟。?Rad越大，機械特性越軟。?由不同的Rad可得一族由同一點(0,n0)發(fā)出的人為機械特性

曲線。特點：改變電樞回路串接電阻的大小調速存在如下問題：?機械特性較軟，電阻愈大則特性愈軟，穩(wěn)定度愈低；?在空載或輕載時，調速范圍不大；?實現(xiàn)無級調速困難；?在調速電阻上消耗大量電能等。?正因為缺點不少，目前已很少采用，僅在有些起重

機、卷揚機等低速運轉時間不長的傳動系統(tǒng)中采用。3.5.2改變電機電樞供電電壓U?改變電樞供電電壓U可得如圖3.28所示的一組人為

機械特性曲線：?從特性曲線可看出，在一定

的負載轉矩TL下，電樞外加

不同電壓可得到不同的轉速。?在電壓分別為UN、U1、U2、

U3的情況下，可以分別得到

穩(wěn)定工作點a、b、c和d，

對應的轉速為na、nb、nc、nd。（UN>U1>U2>U3）?當Φ=ΦN、Rad=0、改變電樞電壓U時，理想空載

轉速n0將隨電樞電壓U的變化而變化，但轉速降

Δn卻不變。?所以，在不同的電樞電壓U下，

可得一組平行于固有機械特性

曲線的人為機械特性曲線。重點?由于電機絕緣材料耐壓條件

的限制，這種電壓調速方法

只能在額定電壓值以下調節(jié)。?是一種電機降速調速法。特點：例：將電機電樞供電電壓由U1升到UN。?電壓為U1時，電機工作在U1

特性的b點；此時，穩(wěn)定轉速

為nb。?當電壓突然上升到UN時，由于

機械系統(tǒng)的慣性作用，轉速n

不變，相應的反電動勢也不變，

仍分別為nb和Eb。?但當不考慮電樞電路的電感時，電樞電流將由

突然上升至；?電機轉矩也由

突然升至；?此時，電機的工作點雖然由b點過渡到g點，但由于有Tg>TL，所以，系統(tǒng)開始加速。?反電動勢E也會隨著轉速n的

上升而增大，電樞電流則逐漸減少，電機轉矩也相應地減少，電機的工作點沿UN由g點移動到a點，

電機轉矩又回到TL。特點：?當電源電壓連續(xù)變化時，轉速可以平滑無級調節(jié)，

但一般只能在額定轉速以下調節(jié)；?調速特性與固有特性互相平行，機械特性硬度不

變，調速的穩(wěn)定度較高，調速范圍較大；?調速時，因電樞電流Ia與電壓U無關，且=

N，

故電機轉矩T=KtNIa不變，屬于恒轉矩調速，適

用于對恒轉矩型的負載進行調速；?可以靠調節(jié)電樞電壓來啟動電機，無需其他啟動

設備。?當U=UN、Rad=0、而改變磁通Φ時，

理想空載轉速n0和轉速降Δn都要隨磁通Φ的變化

而變化。?由于磁通Φ只能在低于其

額定值的范圍內調節(jié)，而

啟動電流為常數，所以得到

的人為機械特性曲線如右

所示。是一種電機超速調速法。當磁通過分消弱后，如果負載轉矩不變，電機電流將大大增加，從而產生過載現(xiàn)象。?必須注意的是：當Φ=0時，電機轉速將升到機械強度不允許的程度。因此，直流他勵電機啟動前必須先加勵磁電流，且在運轉中決不允許勵磁電流為零。為此，直流他勵電機在使用中，一般都設有“失磁”保護措施。3.5.3改變電機主磁通Φ?改變電機主磁通的調速機械特性如圖3.29所示：?即改變主磁通可以達到調速的目的。?降速時沿c-d-b進行，升速時沿b-e-c進行。?可平滑無級調速，但只能弱磁調速，即在額定轉

速以上調節(jié)；?調速特性較軟，且受電動機換向條件等的限制；?調速時維持電樞電壓U和電樞電流Ia不變時，

電動機的輸出功率P=UIa不變，屬恒功率調速。?普通他勵電動機的最高轉速不得超過額定轉速的1.2倍，所以，調速范圍不大。?所以，它往往和調壓調速配合使用，即在額定轉

速下用降壓調速；在額定轉速之上用弱磁調速。特點：3.6直流他勵電動機的制動特性1、制動與啟動的定義：?啟動：施電于電動機使電動機速度從靜止加速到

某一穩(wěn)定轉速的一種運動狀態(tài)。?制動：電動機脫離電網，或使電動機轉速

從某一穩(wěn)定轉速開始減速到停止或是

限制位能負載下降速度的一種運轉狀態(tài)。?注意：電動的制動與自然停車是兩個不同的概念。2、制動與自然停車的區(qū)別：?自然停車：電動機脫離電網，靠很小的摩擦阻轉矩

消耗機械能使轉速慢慢下降，直到轉速為零

而停車。這種停車過程需時較長，不能滿足

生產機械快速停車的要求。?制動：電動機脫離電網，外加阻力轉矩使電動機

迅速停車。為了提高生產效率，保證產品

質量，需要加快停車過程，實現(xiàn)準確停車

等，要求電動機運行在制動狀態(tài)，常簡稱

為電動機的制動。電動機的兩種工作狀態(tài)?從能量轉換來看，電動機有2種工作狀態(tài)：

電動狀態(tài)和制動狀態(tài)。1)電動狀態(tài)——基本狀態(tài)TM為拖動轉矩，TL為阻轉矩。此時，電動機的作用是將電能轉換機械能，

故稱這種狀態(tài)為電動狀態(tài)。2）制動狀態(tài)：TM為阻轉矩，TL為拖動轉矩。?電動機的作用是吸收或消耗重物的機械能。故稱

電動機的這種工作狀態(tài)為制動狀態(tài)。電機制動狀態(tài)分為兩種：1、穩(wěn)定制動狀態(tài)?例如卷揚機放下重物時，為了限制位能負載的

運動速度，電機轉速保持不變，以保證重物的

勻速下降。2、過度制動狀態(tài)?例如在降速或停車制動時，電機轉速是變化的。區(qū)別在于轉速是否變化！共同點是TM與n方向相反，電機工作在發(fā)電機狀態(tài)。根據直流他勵電機制動時的外部條件和能量傳遞情況，制動狀態(tài)分為：反饋制動、反接制動和能耗制動。3.6.1反饋制動?電機正常接線時，在外部

條件作用下，電機的實際

轉速n大于其理想空載轉速n0，此時，電機即運行于

反饋制動狀態(tài)。例：電車，走平路時，其電機工作在

電動狀態(tài)下，電磁轉矩T克服

摩擦性負載轉矩Tr，即T=Tr，

以轉速na穩(wěn)定在工作點a。故，電樞中電流Ia的方向便

與電動狀態(tài)時相反，轉矩也相反，

直到TP=T+Tr，即T=TP-Tr，

此時，電機以nb的穩(wěn)定轉速控制

電車下坡。當電車下坡時，電車位能性

負載轉矩TP使電車加速，

轉速n增加，超過n0，感應

電動勢E大于電源電壓U，故，其機械特性是第一象限中電動狀態(tài)下的機械

特性曲線在第二象限內的延伸。?當電樞電壓突然降低時，也會產生反饋制動。例：原來電壓為U1，相應的

機械特性曲線為曲線1，

在某一負載下，以轉速n1運行在電動狀態(tài)的A點。若電樞電壓突然降低為U2，

電動機的機械特性變?yōu)?/p>

曲線2，由于機械慣性，

工作點由A轉換到B點。此時-TM-TL<0，電動機的

轉速在TM、TL的共同的作用下沿著曲線2下降直到

新的平衡點D。?這是因為，B—C段，轉速n與轉矩TM的方向相反，

運行速度大于空載轉速n02，故為反饋制動狀態(tài)。?此時，電樞電壓突然由U1降為U2，電樞電流由

突然降至?當n02<n1，即U2<E時，Ib為負值并產生制動轉矩。?從B點到n02這段特性曲線

上，電機處于反饋制動

狀態(tài)。?當轉速下降至n02時，E=U2，制動轉矩下降至0。?反饋制動過程結束，此時TM-TL<0。?此后，電機轉速在TL的作用下繼續(xù)下降，電磁轉矩

又變?yōu)檎?，電機又重新運行在電動狀態(tài)下，直到D點，T=TL，電機轉速為n2。?同理，大家還可以分析

一下，電機在弱磁狀態(tài)下，

通過增加磁通Φ的方法來

降速時的反饋制動過程。?卷揚機下放重物時，也能產生反饋制動。

從而保持重物勻速下降。?設電機正轉時提升重物。

機械特性曲線在第一象限。?若改變加在電機電樞上的電壓極性，

則電機反轉，其理想空載轉矩為-n0，機械特性曲線在第三象限。?電機反轉，在電磁轉矩T與負載

轉矩TL的共同作用下重物迅速

下降，且越來越快，電樞電動勢

不斷增加，電樞電流逐漸下降，

電機轉矩T=KtφIa也減小，傳動

系統(tǒng)的狀態(tài)沿其特性曲線由a點

向b點移動?！铀龠^程。?過b點后，電機繼續(xù)加速，T變?yōu)檎?，其方向與TL

相反，電機轉速大于-n0，進入反饋制動狀態(tài)，系統(tǒng)

狀態(tài)沿機械特性曲線到達c點，此時T=TL，轉速穩(wěn)定

下來，并使重物保持勻速下降。?若增大電樞的附加電阻，系統(tǒng)

的機械特性曲線將由bd取代。?顯然，附加電阻越大，此時，

重物勻速下降的速度越快。?為使重物下降的速度不致過高，

串接的附加電阻不宜過大。?但即使不串接任何附加電阻，

電機轉速仍將高于n0，如果重物較重，這種工作

狀態(tài)顯然很不安全。3.6.2反接制動?當他勵電機的電樞電壓U或電樞電動勢E中的任一個

在外部條件作用下改變了方向時，電機將運行于

反接制動狀態(tài)。特點：1）電動機的外加電樞電壓U與感應電動勢E的方向

在外界的作用下由相反變?yōu)橄嗤?）電動機的輸出轉矩TM與轉速n的方向相反。在反接制動中，把改變電樞電壓U的方向所產生的反接制動稱為電源反接制動；而把改變電樞電動勢E的方向所產生的反接制動稱為倒拉反接制動。1.電源反接制動?設電動機外加電樞電壓的參考方向為圖中所示。?當電壓的實際方向與參考方向相同時，電動機的

機械特性為：?其特性曲線如圖（b）中的曲線1所示（正向）。?當電樞電壓U突然反接時，電動機的機械特性為：?其特性曲線如圖（b）中的曲線2所示。?由于電源極性反接的瞬間，電動機的轉速和電樞

電動勢不能突變，若忽略電樞電感的作用，此時，

系統(tǒng)的狀態(tài)由a點變到b點，電機發(fā)出與n相反的

轉矩T，它與負載轉矩共同作用，使電機轉速迅速

下降，制動轉矩也隨之減小，系統(tǒng)狀態(tài)沿曲線2

由b點向c點移動。?當n下降到0時，反接制動過程結束。?這時，若電樞還不斷電，電機將反向啟動，并將

在d點（反抗性轉矩）或f點（位能性轉矩）建立

系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點。?

注意：由于在反接制動期間，電樞感應電動勢E和

電源電壓U是串聯(lián)相加的，因此，為了限制電樞

電流Ia，電機的電樞電路中必須串接足夠大的限流

電阻Rad。?

電源反接制動一般應用在生產機械要求迅速減速、

停車和反向的場合以及要求經常正反轉的機械上。2.倒拉反接制動?

設電機處于正向電動狀態(tài)，以na轉速穩(wěn)定運轉，

提升重物。若用在電樞電路中串入附加限流電阻Rad