第二章-直流電機的電力拖動課件

第二章直流電機的電力拖動中國石油大學（華東）信控學院趙仁德第二章直流電機的電力拖動中國石油大學（華東）信控學院1以電動機為原動機，按人們所給定的規(guī)律來帶動生產機械，稱為電力拖動。電源控制設備電動機傳動機構工作機構電力拖動系統(tǒng)的構成皮帶、齒輪等以電動機為原動機，按人們所給定的規(guī)律來帶動生產電源控制設備2§2-1電力拖動的運動方程式另外，還有單機多軸系統(tǒng)（抽油機）和多機多軸系統(tǒng)（軋鋼機）單機單軸系統(tǒng)：單臺電動機直接與生產機械同軸聯(lián)接，簡稱為單軸系統(tǒng)?！?-1電力拖動的運動方程式另外，還有單機多軸系統(tǒng)（抽油機3單軸系統(tǒng)的運動方程式：說明：1.在電力拖動系統(tǒng)中，通常稱Tz為生產機械的總負載轉矩，即：Tz=T2+T0T2為生產機械的轉矩，T0為電動機本身的空載轉矩。正方向的規(guī)定：首先規(guī)定電動狀態(tài)下n的方向為系統(tǒng)旋轉的正方向，電磁轉矩T的實際方向與n相同則為正，相反則為負；負載轉矩Tz的實際方向與n相同則為負，相反則為正。單軸系統(tǒng)的運動方程式：說明：1.在電力拖動系統(tǒng)中，通常稱Tz42.J為整個系統(tǒng)的轉動慣量，包括電動機、傳動機構和生產機械。工程上，通常用飛輪矩GD2來表征轉動物體的慣性作用，GD2和J的關系為:GD2為電動機轉子、傳動機構和生產機械轉動部分的飛輪矩之和，單位為[N·m2]，一般可以查到。是一個完整的符號，不是G和D2的乘積，g為重力加速度，9.8m/s2。T=Tz時，n=常數(shù)。是使系統(tǒng)穩(wěn)定的先決條件。T>Tz時，n升高，系統(tǒng)加速。T<Tz時，n降低，系統(tǒng)減速。2.J為整個系統(tǒng)的轉動慣量，包括電動機、傳動機構和生產機械53.轉矩單位為N·m，轉速單位為是r/min，時間為s，飛輪矩為N·m2，如果從產品目錄上查出飛輪矩以kg·m2為單位，則必須乘以9.8m/s2。在大多數(shù)的電力拖動系統(tǒng)中，控制轉速是我們的目標，抽油機、風扇、空調、洗衣機、電動車等等。根據(jù)運動方程，系統(tǒng)的轉速n與T和Tz有關，要控制n必須要知道Tz與n

、T與n之間的關系。即要知道負載的轉矩特性n=f(Tz)和n=f(T)電動機的機械特性。即本章第二節(jié)和第三節(jié)的內容。3.轉矩單位為N·m，轉速單位為是r/min，時間為s，飛輪6§2-2生產機械的負載轉矩特性根據(jù)n與Tz的關系，可以分為三種類型的負載特性：恒轉矩負載、恒功率負載、風機泵類負載一、恒轉矩負載轉速變化時，負載轉矩的大小保持不變，稱為恒轉矩負載，可分為兩類：反抗性恒轉矩負載和位能性恒轉矩負載?！?-2生產機械的負載轉矩特性根據(jù)n與Tz的關系，可以分為7該負載的大小與轉速無關，方向始終與轉向相反，屬于這類負載的生產機械有機床的平移機構等。1.反抗性恒轉矩負載TZn0該負載的大小與轉速無關，方向始終與轉向相反，屬于1.反抗性恒8生產機械工作機構中具有位能部件，其轉矩具有固定方向，不隨轉向的改變而改變，如起重機系統(tǒng)。2.位能性恒轉矩負載為簡單起見，在今后的分析中，除非特別說明，位能性負載都采用理想特性。生產機械工作機構中具有位能部件，其轉矩具有固定2.位能性恒轉9恒功率負載是指負載的功率為常數(shù)，不隨轉速變化。二.恒功率負載特性恒功率負載的轉矩與轉速成反比。恒功率負載是指負載的功率為常數(shù)，不隨轉速變化。二.恒功率負載10對于通風機、水泵及油泵等生產機械，其負載是介質對機器葉片的阻力產生的阻轉矩，基本上與轉速的平方成正比，即：三.通風機負載特性實際鼓風機的負載特性理想鼓風機的負載特性實際生產機的負載特生，往往是上述幾種典型特性的組合。例如，考慮空載轉矩，實際鼓風機的負載特性如圖中的虛線所示。對于通風機、水泵及油泵等生產機械，其負載是介質對三.通風機負11§2-3他勵直流電動機的機械特性電磁轉矩：感應電動勢：電樞回路電勢平衡式：電動機轉速特性：機械特性一般表達式：§2-3他勵直流電動機的機械特性電磁轉矩：感應電動勢：電樞12一、直流電動機機械特性的一般形式電動機的機械特性與端電壓U、主磁通Φ及電樞回路外接電阻RΩ有關，勵磁方式不同時，主磁通與電磁轉矩的關系是不同的，機械特性也不同。但上式是通用的。一、直流電動機機械特性的一般形式電動機的機械特性與端電壓U、13二、他勵直流電動機的固有機械特性當U＝UN，Φ＝Φ

N，電樞回路無外接電阻時，轉速與轉矩之間的關系,稱為固有機械特性。即：n0理想空載轉速βN固有機械特性的斜率額定負載時的轉速降為：二、他勵直流電動機的固有機械特性當U＝UN，Φ＝ΦN，電樞14n0Tn0T0n'0TNnN由于電樞回路電阻Ra很小，固有機械特性是一條的斜率很小的直線，可通過直線上的兩個點來確定。通常取理想空載點和額定點來確定固有機械特性。額定負載時的轉速降落很小，他勵直流電動機的固有機械特性較“硬”。實際空載轉速，比n0略低，對應于空載轉矩。n0Tn0T0n'0TNnN由于電樞回路電阻Ra很小，固有額15例2-2某他勵直流電動機數(shù)據(jù)如下：PN=40[kW]，UN=220[V]，IN=210[A]，nN=750[r/min]，試計算其固有機械特性。要求：已知：UN，IN，PN，nN須先求出：CeΦN或CMΦN，RaRa可由估算公式估算出，然后利用電動勢平衡方程式可求出CeΦN例2-2某他勵直流電動機數(shù)據(jù)如下：PN=40[kW]，UN16三、他勵直流電動機的人為機械特性人為地改變U、Φ和電樞回路外接電阻RΩ時，轉速與轉矩之間的關系,稱為人為機械特性。有三種人為機械特性：（1）電樞回路串電阻的人為機械特性；（2）改變端電壓時的人為機械特性；（3）減弱電動機主磁通時的人為機械特性；三、他勵直流電動機的人為機械特性人為地改變U、Φ和電樞回路外171、電樞回路串入電阻的人為機械特性保持U＝UN及＝N不變而在電樞回路中串入電阻，所得的n＝f（T）關系。T0n人為固有Ran0對于給定的，為常數(shù)。（1）理想空載轉速n0與固有機械特性的相同；（2）斜率，特性變軟，在同一個轉矩下，轉速下降更多1、電樞回路串入電阻的人為機械特性保持U＝UN及＝N182、改變端電壓時的人為機械特性保持＝N不變而且電樞回路中串入電阻為零，改變電動機的端電壓U所得的n＝f（T）關系。T0n人為UN>U1>U2固有UNn0U1U2電動機受耐壓限制而不能在過電壓狀態(tài)下運行，所以一般只能使U<UN2、改變端電壓時的人為機械特性保持＝N不變而且電樞回19改變端電壓人為特性的特點：（1）理想空載轉速比固有特性的理想空載轉速低。端電壓下降越多，其理想空載轉速越低。（2）端電壓不同，但人為特性的斜率跟固有特性的斜率相等，因此各條特性彼此平行。T0n人為UN>U1>U2固有UNn0U1U2改變端電壓人為特性的特點：（2）端電壓不同，但人為特性的斜率203、減弱磁通時的人為機械特性保持U=UN不變而且電樞回路中串入電阻為零，改變電動機的勵磁電流If，使If<IfN，所得的n＝f（T）關系。如何改變勵磁電流？改變勵磁回路的調節(jié)電阻（小容量電機）；改變勵磁電壓（大容量電機）為何勵磁電流只能在額定值以下調？往上調沒有效果，因為磁路已飽和。弱磁3、減弱磁通時的人為機械特性保持U=UN不變而且電樞回路中串21T0nN>N’固有Nn0人為N’減弱電機主磁通人為特性的特點：（1）由于<N，理想空載轉速比固有特性的理想空載轉速高。（2）人為機械特性的斜率比固有機械特性大，即人為特性比固有特性軟。T0nN>N’固有Nn0人為N’減弱電機主磁通22四、電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行條件1.電力拖動系統(tǒng)的平衡狀態(tài)電動機機械特性與負載轉矩特性交點處，電磁轉矩與總的負載轉矩相等，轉速不變，電樞電流不變，稱該系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。四、電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行條件1.電力拖動系統(tǒng)的平衡狀態(tài)電232.電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡狀態(tài)系統(tǒng)原來處于平衡狀態(tài)，如果由于某種原因（電壓的波動、負載的變化或電動機參數(shù)的正常調節(jié)），使系統(tǒng)離開了原來的平衡狀態(tài)，但能夠在新的條件下自動地達到新的平衡；或者在外界擾動消失后能夠恢復到原來的平衡狀態(tài)，則稱該拖動系統(tǒng)原來的運行狀態(tài)是穩(wěn)定平衡狀態(tài)。如不能達到新的平衡或在外界擾動消失后不能夠恢復到原來的平衡狀態(tài)，則稱該拖動系統(tǒng)原來的狀態(tài)不是穩(wěn)定平衡狀態(tài)。2.電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡狀態(tài)系統(tǒng)原來處于平衡狀態(tài)，如果由24他勵直流電動機帶恒轉矩負載端電壓突然下降，然后又恢復到原來電壓的動態(tài)過程。到達B點是什么意思？TB<Tz，系統(tǒng)轉速下降，最后到達C點（新的平衡點）在C點，當電機端電壓恢復時，到達D點，轉矩為TD，TD>Tz，系統(tǒng)轉速上升，最后到達A點，外界擾動消失后又恢復到原來的平衡狀態(tài)。電動機運行于紅線上，此時轉速不變，對應的轉矩為TB他勵直流電動機帶到達B點是什么意思？TB<Tz，系統(tǒng)轉速下降25A點到B點，TB>Tz，轉速上升？下降？上升，無休止地上升不能平衡。假設到達D點，外部擾動消失，能否再返回到A點？原來的平衡狀態(tài)A不是穩(wěn)定的平衡狀態(tài)A點到B點，TB>Tz，上升，無休止地上升假設到達D點，外部26分析電力拖動系統(tǒng)的動態(tài)過程方法總結：電磁量變化的時間常數(shù)非常小，認為在瞬間完成。而在此時轉速沒來得及改變，但電動機的機械特性發(fā)生改變，即此時電磁轉矩改變，負載的轉矩特性不變，新的電磁轉矩與負載轉矩不相等，于是就有了轉矩差，有了轉速變化率，轉速開始變化?？梢愿鶕?jù)轉速變化的方向，確定系統(tǒng)是否能達到新的平衡。分析電力拖動系統(tǒng)的動態(tài)過程方法總結：27穩(wěn)定平衡點的條件：判斷穩(wěn)定平衡點的方法：1.利用公式；2.Δn法。穩(wěn)定平衡點的條件：判斷穩(wěn)定平衡點的方法：28有一個擾動，使系統(tǒng)的轉速有一個微小的變化Δn，系統(tǒng)能否恢復到原來的平衡狀態(tài)，如能，則為穩(wěn)定平衡狀態(tài)，不能，則不是穩(wěn)定平衡狀態(tài)。練習：課后習題２－７有一個擾動，使系統(tǒng)的轉速有一個微小的變化Δn，系統(tǒng)能否練習：29本節(jié)要點他勵直流電機的固有機械特性他勵直流電機的三種人為機械特性及各自特點穩(wěn)定運行條件及判斷方法，電力拖動系統(tǒng)動態(tài)過程分析方法。本節(jié)要點他勵直流電機的固有機械特性30§2-4他勵直流電動機的起動一、直接起動存在的問題將一臺電動機接上電源，使之從靜止狀態(tài)開始旋轉直至穩(wěn)定運行，這個過程稱為起動過程。如果起動時U=UN，RΩ=0，稱為直接起動。其起動初瞬，電樞電流為：電樞電阻較小，起動時電樞電流很大，可達到10~20IN§2-4他勵直流電動機的起動一、直接起動存在的問題將一臺電31直接起動存在的問題：1.換向惡化，出現(xiàn)強烈的火花或環(huán)火，燒壞換向器，電樞繞組產生很大的電磁力而損壞繞組2.如保持主磁通為額定值，此時的電磁轉矩T也將達到額定值的10~20倍，從而損壞傳動機構。3.過大的起動電流會引起電網(wǎng)的供電波動，影響同一電網(wǎng)上其他設備的運行?？傊?，直接起動“害己、害人”，不能去做。我們期望的起動過程是：起動快而又沒有電流和轉矩沖擊。直接起動存在的問題：1.換向惡化，出現(xiàn)強烈的火花或環(huán)火，燒壞32起動時應限制起動電流，使之不超過1.5~2IN，且要使If=IfN，即滿勵磁起動。為何要滿勵磁起動？起動時，我們期望的是轉矩在允許的限度內最大，這樣才能使轉速盡快升起來。所在要滿勵磁起動。如何來限制起動電流？降壓起動或電樞回路串電阻起動起動時應限制起動電流，使之不超過1.5~2IN，且要使If=33二、他勵直流電動機的起動方法優(yōu)點：起動平穩(wěn)，起動過程中能量損耗小1.降壓起動起動時降低端電壓U，使且，在不大的起動電流下使系統(tǒng)順利起動，隨著轉速升高，反電動勢增大，電樞電流開始下降，這時逐漸升高端電壓，直到U=UN，則起動完畢。二、他勵直流電動機的起動方法優(yōu)點：起動平穩(wěn)，1.降壓起動34Tn02.電樞回路串電阻起動

將起動電阻串入電樞回路，待轉速上升后，逐步將起動電阻切除。R1+R2+R3R1+R2R1R1R2R3UTzNTn02.電樞回路串電阻起動

將起動電阻串入電樞回路，35課堂練習：習題2-9、11課堂練習：習題2-9、1136本節(jié)要點理解他勵直流電動機起動存在的問題掌握他勵直流電動機起動的方法本節(jié)要點理解他勵直流電動機起動存在的問題37§2-5他勵直流電動機的制動直流電動機的兩種運行狀態(tài)：（1）電動運行狀態(tài)：電動機的電磁轉矩方向與旋轉方向相同。（2）制動運行狀態(tài)：電動機的電磁轉矩方向與旋轉方向相反。電動機很快停車，或者由高速運行很快進入低速，要求制動運行。正向電動反向電動正向制動反向制動分析運行狀態(tài)，關鍵有兩點：T與n的關系，能量流動關系§2-5他勵直流電動機的制動直流電動機的兩種運行狀態(tài)：（138直流電動機的制動方法斷開電源抱閘機械制動自由停車電氣制動（保持不變）能耗制動反接制動回饋制動直流電動機的制動方法斷開電源抱閘機械制動自由停車電氣制動（保39一、能耗制動的方法和原理保持勵磁電流If的大小及方向不變，將開關接至Rz，電樞從電網(wǎng)脫離經(jīng)制動電阻Rz閉合。參數(shù)特點：＝N，U＝0，電樞回路總電阻R＝Ra＋Rz實際上是一臺他勵直流發(fā)電機。軸上的機械能轉化成電能，全部消耗于電樞回路的電阻上，所以稱為能耗制動。IfUNRZEaIan電動運行：能耗制動：一、能耗制動的方法和原理保持勵磁電流If的大小及方40Tn固有能耗制動時的機械特性能耗制動的參數(shù)代入機械特性的一般表達式，得到能耗制動時的機械特性：串電阻制動應用：反抗性負載停車，且不會重新反向起動（為什么？）位能性負載穩(wěn)速下放IfUNRzEaIan機械特性的一般表達式思考：哪一條線串的電阻大？哪一條線電機停車更快Tn固有能耗制動時的機械特性能耗制動的參數(shù)代入機械特性的一般41位能性負載穩(wěn)速下放

Tn固有串電阻mgnTmgnTmgnTIfUNRzEaIan如果要放慢下放速度，該減少還是增加串入電阻？最小的下放速度是多少？下放轉度：不計傳動機械的損耗，則下放時穩(wěn)態(tài)電樞電流與提升時相同位能性負載穩(wěn)速下放

Tn固有串電阻mgnTmgnTmgnTI42能耗制動的特點能耗制動的特點：（1）操作簡單，停車準確（2）能耗制動產生的沖擊電流不會影響電網(wǎng)；制動初瞬的最大電流：制動電阻：IfUNRzEaIan大?。捍娮鑄n固有（3）低速時制動轉矩小，停轉慢；（4）動能都消耗在電樞電阻和制動電阻上。能耗制動的特點能耗制動的特點：（1）操作簡單，停車準確（2）43例2－5（不計空載損耗）IfRzEaIan他勵直流電動機額定數(shù)據(jù)：UN=220V，IN=12.5A，nN=1500r/min，Ra=0.8Ω且Φ=ΦN，試求：（1）當n=1000r/min時系統(tǒng)轉入能耗制動，要求起始制動電流為2IN，求電樞回路應串入多大電阻？分析：已知電流和電樞電阻，如能求出Ea，即可求出Rz如何求出Ea?轉速有了，如有CeΦN，則可求。關鍵在于CeΦN，根據(jù)已知條件，有：例2－5（不計空載損耗）IfRzEaIan他勵直流電動機額定44Tn固有串電阻使Tz=0.8TN的位能性負載以最低的速度穩(wěn)速下放，則應串入制動電阻大小為？最低的轉速為？最低下放轉速對應最小電阻，最小的電阻即Ra。此時電樞電流可求，整個回路的感應電動勢可求，轉速可求?；蛘咧苯永脵C械特性來求。Tn固有串電阻使Tz=0.8TN的位能性負載以最低的速度穩(wěn)速45二、反接制動的方法和原理能耗制動為何停機慢？Tn固有串電阻IfUNRzEaIan隨著轉速降低，感應電動勢減小，電樞電流也減少，所以產生制動轉矩也減少。如何實現(xiàn)快速停機？使其低速下仍然有較大的反向的電樞電流產生制動轉矩，所以需要在電樞回路中再串入反向電壓。這就是電壓反向的反接制動。IfUNRzEaIan二、反接制動的方法和原理能耗制動為何停機慢？Tn固461.電壓反向的反接制動：保持If不變，將開關向下合閘，使電樞經(jīng)制動電阻Rz而反接于直流電源上。參數(shù)特點：＝N，U＝－UN。R=Ra+Rz.IfUNRzEaIanC不串Rz串Rzn0TnAAB電動機固有反接制動狀態(tài)nEE-n0回饋制動狀態(tài)對于相同的起始制動電流值，電壓反向的反接制動所需的制動電阻約為能耗制動的2倍在轉速接近于零時，仍然有較大的電磁轉矩。制動效果比能耗制動好，可用于快速停機。能量流動關系：U與Ia同向，電源輸出電能，Ea與Ia同向，電機向外輸出電能，即動能轉換為電能，這些電能消耗在電樞電阻和制動電阻上。如果僅要求制動停機，應在轉速降到零時立刻切斷電源，否則系統(tǒng)有可能反向起動。D反向電動狀態(tài)對于反抗性負載，會穩(wěn)定運行于D點，此時電機處于反向電動狀態(tài)，T與n都小于零，但方向相同對于位能性負載，會進入第四象限，T>0，n<0且大于理想空載轉速，電機處于發(fā)電狀態(tài)，此時電源輸出還是吸收電能？能量流動情況？1.電壓反向的反接制動：保持If不變，將開關向下合閘，使47電壓反向的反接制動的特點（1）可以很快使機組停機。（2）需要加入足夠的電阻，限制電樞電流；（3）如需停機，則轉速至零時，需切斷電源。（4）轉速與理想空載轉速方向相反（5）電機發(fā)的電和電源輸出的電能均消耗在電樞回路電阻上。電壓反向的反接制動的特點（1）可以很快使機組停機。482.電動勢反向的反接制動If及端電壓UN不變，僅在電樞回路串入足夠大的制動電阻Rz，使該人為特性與負載轉矩特性的交點處于第四象限。不同的Rz，可得到不同的穩(wěn)定轉速。nT0nABCDAnD電壓平衡式：機械特性：2.電動勢反向的反接制動If及端電壓UN不變，僅在電樞回路49nT0nABCDAnD在機械特性的第四象限，系統(tǒng)處于電動勢反向的反接制動狀態(tài)電機運行于發(fā)電狀態(tài)，電源處于何種狀態(tài)？此時能量流動關系？因為電樞電流仍為正（為什么？），電樞端電壓為正，故電源仍然輸出電功率。電機發(fā)的電和電源輸出的電功率均消耗在電樞電阻和制動電阻上。轉速與理想空載轉速相反。最低的下放轉速為多少？接近于零?？梢砸詷O低的穩(wěn)定下放速度下放重物。nT0nABCDAnD在機械特性的第四象限，系統(tǒng)處于電動勢反50反接制動的特點（1）轉速與理想空載轉速方向相反（2）電機發(fā)的電和電源輸出的電能均消耗在電樞回路電阻上。更是能耗型制動方式，如何改進？反接制動的特點（1）轉速與理想空載轉速方向相反更是能耗型制動51例2-6他勵直流電動機額定數(shù)據(jù)：UN=220V，IN=12.5A，nN=1500r/min，Ra=0.8Ω，且Φ=ΦN，（1）當n=1000r/min時將電樞反接，使系統(tǒng)快速制動停機，要求起始制動電流為2IN，求電樞回路應串入多大電阻？（2）保持額定勵磁不變，使Tz=0.8TN的位能性負載以20[r/min]的速度穩(wěn)速下放，應采用什么制動方式？串入多大的制動電阻？關鍵仍然是例2-6他勵直流電動機額定數(shù)據(jù)：UN=220V，IN=152首先，排除電壓反向的反接制動（為什么？），然后根據(jù)例2-5，排除能耗制動，只能采用電動勢反向的反接制動，實質上就是在電樞回路串一大電阻，使其機械特性很軟，與負載特性曲線交于第四象限。有了轉速，就有了感應電動勢，注意此時為負，有了電樞電流和電樞端電壓，可求出串入的電阻阻值。注意各量的符號。首先，排除電壓反向的反接制動（為什么？），然后根據(jù)有了轉速，53三、回饋制動電壓反向的回饋制動，電壓不反向的回饋制動。1.電壓反向的回饋制動（1）電機的轉速方向與其理想空載轉速方向一致，且絕對值大。（2）能量流動關系：電機運行于發(fā)電狀態(tài)，發(fā)出的電功率一部分消耗在電樞回路電阻上，一部分回饋給電源，所以稱為回饋制動。三、回饋制動電壓反向的回饋制動，電壓不反向的回饋制542.電壓不反向的回饋制動電車下坡轉速高于理想空載轉速，且與其方向相同。電磁轉矩為負，而轉速為正，電機運行于發(fā)電狀態(tài)，電源吸收電能（能否從等效電路解釋？）。2.電壓不反向的回饋制動電車下坡轉速高于理想空載轉速，且與其55降低端電壓的降速過程轉速與理想空載轉速方向一致，而且高于理想空載轉速。電機發(fā)電，電源吸收電功率。降壓降速或停機的過程可以節(jié)能。如果快速調節(jié)電壓，使電機始終運行于最大允許轉矩下，可加快停機速度。降低端電壓的降速過程轉速與理想空載轉速方向降壓降速或停機的過56電機在在主磁通不變情況下，不同條件下三條機械特性曲線，哪一條電樞回路總電阻最大？為什么？相同。根據(jù)機械特性的一般表達式各段各運行于什么狀態(tài)？能量流動是什么情況？電機在在主磁通不變情況下，不同條件下三條機械特性曲線，相同。57小結：制動只是電機運行的一種狀態(tài)。無論哪種制動，電機都運行于發(fā)電狀態(tài)。能耗制動和反接制動實際上都是能耗制動。前者不接外電源，后者外電源也輸出電功率。而回饋制動則是外電源吸收電功率。從轉速的角度來看：能耗制動的理想空載轉速為零，反接制動的實際轉速與理想空載轉速方向相反，回饋制動則方向相同，但實際轉速絕對值大于理想空載轉速，正向和反向電動則轉速方向與理想空載轉速相同，但絕對值小。小結：58§2-6他勵直流電動機的調速一、調速方法電樞回路串電阻調速、降低端電壓調速、減弱主磁通調速§2-6他勵直流電動機的調速一、調速方法電樞回路串電阻調速591.電樞回路串電阻調速（1）空載或輕載時，調速效果不明顯；（2）低速時，機械特性軟，負載變化時，轉速波動大（3）電阻只能分段調節(jié)，有級調速，速度調節(jié)不平滑（4）能耗大，效率低。串相同的電阻，調速范圍小R1R2R3U1.電樞回路串電阻調速（1）空載或輕載時，調速效果不明顯；串602.降低電樞端電壓調速（1）無論空載或滿載，都有明顯的調速效果；（2）機械特性硬度不變，低速時由負載變化引起的轉速波動不大；（3）可實現(xiàn)速度平滑調節(jié)，實現(xiàn)無級調速；（4）調節(jié)過程能耗小，效率高。2.降低電樞端電壓調速（1）無論空載或滿載，都有明顯的613.減弱主磁通調速（1）控制勵磁回路，控制方便，能量損耗?。?）可實現(xiàn)速度平滑調節(jié)，實現(xiàn)無級調速；（3）通常與調壓調速配合來擴大調速范圍。IfUNEaIan3.減弱主磁通調速（1）控制勵磁回路，控制方便，IfUNEa62例2-8他勵直流電動機額定數(shù)據(jù)：UN=220V，IN=12.5A，nN=1500r/min，Ra=0.8Ω，電樞反應去磁不計，不計空載損耗。試求：（1）保持U=UN且If=IfN不變，使Tz=0.8TN恒轉矩負載轉速降為1000r/min，應在電樞回路串入的電阻是多少？不計電樞反應，勵磁電流等于額定勵磁電流，則Φ=ΦN；不計空載損耗，則平衡時，T=Tz=0.8TN，此時電樞電流為0.8IN如求出Ea，則電阻可求，如何求Ea？先求CeΦN。U例2-8他勵直流電動機額定數(shù)據(jù)：UN=220V，IN=163（2）設該機帶通風機負載Tz=kn2，原來運行于額定狀態(tài)，現(xiàn)通過降壓調速使轉速降為1300r/min，則端電壓U為多少？穩(wěn)定后電流為多少？U要求電壓，轉速已知，Ea已知，如求出電樞電流，即可求出端電壓U。如何求電樞電流？利用轉矩平衡方程式，知負載轉矩可求電樞電流。（2）設該機帶通風機負載Tz=kn2，原來運行于額定狀態(tài)，現(xiàn)64（3）系統(tǒng)帶反抗性恒轉矩負載Tz=TN，額定運行時突然勵磁回路斷線，已知斷線后的剩磁為0.04ΦN，則斷線后系統(tǒng)將加速還是減速？穩(wěn)定后的電流與轉速各是多少？斷線瞬間，轉速來不及變，但主磁通已變?yōu)槭４拧ｋ娐芬烟幱谄胶鉅顟B(tài)，所以可以用電動勢平衡方程式求解。可得電樞電流。由電樞電流，可求出此時電磁轉矩，根據(jù)電磁轉矩和負載轉矩的大小關系，判斷系統(tǒng)加速還是減速。系統(tǒng)將減速，速度減小，電流將增大，電磁轉矩增大，即使速度為0，電磁轉矩仍小于負載轉矩，此時系統(tǒng)最終將停轉。如帶位能性恒轉矩負載，將反轉，電樞電流增大，直到轉矩平。（3）系統(tǒng)帶反抗性恒轉矩負載Tz=TN，額定運行時突然勵磁回65二、調速指標1、調速范圍（D）：指電動機在額定負載下調速時所能達到的最高與最低轉速之比2、靜差度（相對穩(wěn)定性δ）：

指電動機在某一條機械特性上運行時，額定負載時的轉速降與其理想空載轉速之比。δ與D是相互聯(lián)系又相互制約的。3、調速的平滑性：用相鄰兩級轉速之比來表示。當φ＜1.06時，認為是無級調速。4、調速的經(jīng)濟性

包含兩個方面，一是調速設備投資及運行費用，另一個是電機能否得到充分利用。二、調速指標66§2-8串勵和復勵直流電動機一、串勵直流電動機的機械特性磁路不飽和時§2-8串勵和復勵直流電動機一、串勵直流電動機的機械特性671、串勵電動機固有機械特性特點：(1)磁路不飽和時，為非線性的軟特性。(2)空載時，轉速可達到5~6倍的nN所以，串勵電機不允許空載運行。(3)電磁轉矩與電樞電流的平方成正比，起動和過載能力強。只是說額定電壓時不允許空載或輕載運行，當電壓較小時，也可以輕載。1、串勵電動機固有機械特性特點：只是說額定電壓時不允許空68特點：a)相當于他勵直流電動機；b)此時負載很大，轉速下降減少，特性變硬，特性近似直線。磁路飽和時情況：特點：磁路飽和時情況：69

2、串勵電動機人為機械特性（1）電樞回路串電阻，磁路不飽和時2、串勵電動機人為機械特性（1）電樞回路串電阻，磁路不飽和時703（2）降低端電壓的人為特性磁路不飽和時當電壓較小的時候，可否空載運