动车组传动与控制3直流电机xin

1、第3章直流电机及拖动第3章 直 流 电 机 直流电机是电机的主要类型之一。一台直流电机即可作为发电机使用，也可作为电动机使用，用作直流发电机可以得到直流电源，而作为直流电动机，由于其具有良好的调速性能，在许多调速性能要求较高的场合，仍得到广泛使用。 认识直流电机.作电源用- 直流发电机.作动力用- 直流电动机.信号的传递 =作为测量元件- 直流测速发电机 =作为执行元件- 直流伺服电动机 作电源用-直流发电机将机械能转化为直流电能 作动力用-直流电动机将直流电能转化为机械能 信号传递-直流测速发电机将机械信号转换为电信号 信号传递-直流伺服电动机将控制信号转换为机械信号。 3.1直流电机的工作

2、原理及结构一、直流电机工作原理1.直流电机模型3.1直流电机的工作原理及结构直流发电机的工作原理直流发电机的简化模型直流发电机的简化模型1）工作原理2）分析感应电压与电流的方向，始终保持一致电枢电流产生的磁场是一个恒定不变的磁场电磁力f与转向相反，是制动性质的，需要不停输入机械功率，维持运转与电流输出。LvBex3.1直流电机的工作原理及结构直流电动机的工作原理直流电动机的简化模型直流电动机的简化模型Bilf 1）工作原理皮萨定律2）分析感应电势与电流的方向，始终保持相反电枢电流产生的磁场是一个恒定不变的磁场电磁力f与转向相同，是驱动性质的3.1直流电机的工作原理及结构3.电机的可逆原理 同一

3、台电机由于外界条件的不同，既可以作发电机也可以作为电动机运行，成为电机可逆原理，是电机中的普遍原理，不仅适于直流电机也适于交流电机。3.1直流电机的工作原理及结构二、直流电动机的结构1）静止部分定子主磁极换向极机座电刷装置2）转动部分转子电枢铁心电枢绕组换向器3）气隙1）静止部分定子主磁极换向极机座电刷装置2）转动部分转子电枢铁心电枢绕组换向器3）气隙主磁极：大中型电机中，主磁极是一种电磁铁，铁心用11.5mm厚的钢板冲片叠压紧固而成。为了使主磁通在气隙中分布的更为合理一些，铁心下部（称为极靴）要比套绕组的部分（称为级身）宽，同时也使绕组牢固的套在铁心上 电枢铁心是电机磁路的一部分，其外圆周开

4、槽，用来嵌放电枢绕组。电枢铁心一般用0.5mm厚、两边涂有绝缘漆的硅钢片冲片叠压而成，如图所示。电枢铁心固定在转轴或转子支架上。铁心较长时，为加强冷却，可把电枢铁心沿轴向分成数段，段与段之间留有通风孔。3.1.2直流电机的额定值 是制造厂对各种电气设备（本章指直流电机）在指定工作条件下运行时所规定的一些量值。在额定状态下运行时，可以保证各电气设备长期可靠地工作。并具有优良的性能。额定值也是制造厂和用户进行产品设计或试验的依据。额定值通常标在各电气的铭牌上，故又叫。 3.1.2直流电机的铭牌数据额定功率 PN 指电机在铭牌规定的额定状态下运行时，电机的输出功率，以 “W” 为量纲单位。若大于 1

5、kW 或 1MW 时,则用 kW 或 MW 表示。 对于直流发电机，PN是指输出的电功率，它等于额定电压和额定电流的乘积。PNUNIN 对于直流电动机，PN是指输出的机械功率，所以公式中还应有效率N存在。PNUNINN 3.1.2直流电机的额定值 额定电压 UN 指额定状态下电机出线端的电压，以 “V” 为量纲单位。 额定电流 IN 指电机在额定电压、额定功率时的电枢（电机出线端）电流值，以 A 为量纲单位。 额定转速 nN 指额定状态下运行时转子的转速，以r/min为量纲单位。 额定励磁电流 If 指电机在额定状态时的励磁电流值。 习题 例 一台直流电动机的部分额定数据给出如下：PN =89

6、kW，UN =220V，N =89%， 求额定输入功率 PIN和额定电流 IN。3.2直流电机电枢绕组 直流电机的电磁感应的关键部件之一为导电的绕组，因为重要，故称为电枢绕组。电枢绕组是直流电机的电路部分，亦是实现机电能量转换的枢纽。电枢绕组的构成，应能产生足够的感应电动势，并允许通过一定电枢电流，从而产生所需的电磁转矩和电磁功率。此外，还要节省有色金属和绝缘材料，结构简单，运行可靠。 电枢绕组是由结构、形状相同的线圈组成，线圈有单匝、多匝之分电枢绕组是由结构、形状相同的线圈组成，线圈有单匝、多匝之分，3.2直流电机电枢绕组绕组问题的引入:3.2直流电机电枢绕组绕组问题的引入:A1B1A2B2

7、3.2直流电机电枢绕组A1B1A2B2绘第一条线绘第一条线绘第二条线绘第二条线3.2直流电机电枢绕组A1B1A2B2附:绕组画法将线圈的一个有效边放在槽的上层，称做上层边（画成实线）；另一个有效边放在有一定距离的另一槽的下层，称做下层边（画成虚线）3.2.1基本概念（1 1）元件元件：线圈是组成绕组的元件线圈是组成绕组的元件（2 2）有效边有效边: :有效边是指线圈有效边是指线圈的直线部分。的直线部分。 端部端部：端部是指线圈非接触电：端部是指线圈非接触电枢铁心的那个部分。枢铁心的那个部分。上、下层上、下层：从工艺上考虑，一：从工艺上考虑，一个线圈在嵌线时必须使一个有个线圈在嵌线时必须使一个有

8、效边在下层边，另一个有效边效边在下层边，另一个有效边必须在上层边。必须在上层边。3.2.1基本概念（3）电机的极距极距用希腊字母表示是电机的常用量之一。它有两个表达式： 一是电机中每个磁极所占的电枢感槽数； Z -(槽） 2P 3.2.1基本概念4）绕组连接方式分类3.2.1基本概念5）节距3.2.1基本概念6）换向器节距 YK 元件上层元件边与下层元件边所联接的两个换向片之间的距离 3.2.2单迭绕组 单叠绕组：绕制时，任何两个串联的元件都是后一个紧叠在前一个的上面。每绕一个元件便在电枢表面移过一个虚槽。 3.2.3单波绕组v例题2.3（p49） 已知电机极数2p=4, 且Z=Zi=S=K=

9、16。绕制一个单叠右行整距绕组。v1节距计算 单叠右行，合成节距 第一节距 第二节距 Z/2p16/44（槽） 因为要求为整距线圈即 第一节距 y14（槽） 又因为单叠右行，则合成节距y+ 1； 则第二节距y2y1y3（槽）；2 绕组连接表：确定16个元件（32个元件边）的串联次序v 编号原则：槽号代表元件号也代表上元件边号v 连接方法：某号元件m，上元件边号m，嵌放在m槽内，上元件边接在m号换向片上；该元件的下元件边嵌放在编号m+y1槽的下面，下元件边接在m+yk号换向片上。而m+y1槽接另一个元件的上层边，编号为m+y1+y2。以下类推。v 连接规律：实线表示一个元件的上、下元件边；虚线表

10、示不同元件的两个元件边接在同一个换向片上。 3.2.4实际应用 例1 若单叠电枢绕组的个别线圈断线或与换向片焊接不良，即出现断路故障，一般采用测量换向片片间电压降的方法来检查。图1所示，在相邻换向片上接入低压直流电源，用直流毫伏表测量相邻两换向片间的电压降。若测得各换向片片间的电压降相同或电压平均值的偏差在5范围内，说明电路正常，若在相连接的换向片上，测得压降比平均值显著增大，则该处电枢绕组断线或焊接不良，试解释其中道理。解答：3.3直流电机的磁场一、直流电机的励磁方式 直流电机产生磁场的励磁绕组的接线方式称为励磁方式。实质上就是励磁绕组和电枢绕组如何联接，就决定了它是什么样的励磁方式。 他励

11、方式自励方式并励式串励式复励式 3.3直流电机的磁场 (a) (a)他励他励 (b)(b)并励并励 (c)(c)串励串励 (d)(d)复励复励IsIs3.3直流电机的磁场二、直流电机空载时的磁场m1.基本概念1）主磁通 2）漏磁通2。磁化曲线（简单了解）电枢反应几何中性线N NS SB0S SN N电枢磁场分布三、直流电机负载时磁场及电枢反应3.4 直流电机的物理及数学模型3.4.1电动势平衡方程式一、电枢电动势概念：电枢电动势是绕组在磁场中转动产生的直流电机正、 负电刷之间的感应电动势。公式：符号说明： a:并联支路对数 p:极对数 N:导体总数 :每极磁通 n:电枢转速 r/min Ce:

12、电动势常数 nCnapNEea603.4.1电动势平衡方程式二、电动势平衡方程式IUIaRrEaIf)(RRIEUaaa1.平衡方程式eaaCRRIUn)(2.转速公式3.励磁回路方程（略）3.4.2转矩平衡方程式一、直流电机电磁转矩1.定义：电枢绕组所有载流导体与主磁场相互作用力矩之和。符号T2.公式3.CM与Ce的关系aMaemICIapNTT2eMC55.9C3.4.2转矩平衡方程式二、转矩平衡方程式ZTTTT021.平衡方程式（稳定恒速运行）T(Tem):电磁转矩 T2:机械负责转矩 T0：空载转矩 TZ：总负载转矩mZaCTI2.电枢电流公式3.4.3功率平衡方程式一、直流电动机电磁

13、功率1.定义：进入电枢的电功率，转换成为轴上的机械功率。符号：PM2.公式为转子的角速度，单位rad/sTIEpaaM3.4.3功率平衡方程式二、功率平衡方程式： P1 =PM+pCUa+pCUf 机械特性指的是电机的电磁转矩和转速间的关系，机械特性指的是电机的电磁转矩和转速间的关系，下边以他励和串励电机为例说明。下边以他励和串励电机为例说明。他励电动机和并励电动机的特性一样。他励电动机和并励电动机的特性一样。3.5 机械特性机械特性一、一、 他励电动机的机械特性他励电动机的机械特性即：即：TKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，aTEaaIKTnKERIEUTKKRKUnETaE2M他

14、励他励UfIfIaUn0： 理想空载转速理想空载转速, ,即即T=0时的转速。（实际工作时的转速。（实际工作时时, ,由于有空载损耗，电机的由于有空载损耗，电机的T不会为不会为0 0。）。）当当 T 时时n ，但由于他励电动机的电枢电阻，但由于他励电动机的电枢电阻Ra很小，很小，所以在负载变化时，所以在负载变化时， 转速转速 n 的变化不大的变化不大，属硬机械，属硬机械特性。特性。根据根据 n-T 公式公式画出特性曲线画出特性曲线n0nNTNTn nTKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，串励的特点：励磁线圈的电流和电枢线圈的电流相同。串励的特点：励磁线圈的电流和电枢线圈的电流相同。二、

15、二、 串励电动机的机械特性串励电动机的机械特性设磁通和电流成正比，即设磁通和电流成正比，即 =K Ia ,则则据此公式做出据此公式做出 T-n 曲线曲线aaaTaTaEERIEUIKKIKTnIKKnKE2nTEaETKKRTKKUKnM串励串励UIa(1) (1) T=0时，在理想情况下，时，在理想情况下，n。但。但实际上负实际上负 载转矩不会为载转矩不会为 0 0，不会工作在，不会工作在 T=0 的状态，的状态， 但空载时但空载时 T 很小，很小，n 很高。串励不允许空载很高。串励不允许空载 运行，以防转速过高。运行，以防转速过高。串励特性：串励特性：(2) (2) 随转矩的增大，随转矩的

16、增大，n 下降得很快，这种特性属下降得很快，这种特性属 软机械特性。软机械特性。nT(2) (2) 恒功率负载（恒功率负载（P 一定时，一定时，T 和和 n 成反比），成反比）， 要选软特性电机拖动。如：电气机车等。要选软特性电机拖动。如：电气机车等。直流电动机特性类型的选择直流电动机特性类型的选择: :(1) (1) 恒转矩的生产机械恒转矩的生产机械( (TL一定，和转速无关）一定，和转速无关）要要 选硬特性的电动机，如：选硬特性的电动机，如： 金属加工、起重机金属加工、起重机 械等。械等。3.6 直流电动机的调速直流电动机的调速 与异步电动机相比，直流电动机结构复杂，价与异步电动机相比，直

17、流电动机结构复杂，价格高，维护不方便，但它的最大优点是调速性能好。格高，维护不方便，但它的最大优点是调速性能好。下面以他励电动机为例说明直流电动机的调速方法。下面以他励电动机为例说明直流电动机的调速方法。（1 1）调速均匀平滑，可以无级调速。）调速均匀平滑，可以无级调速。（2 2）调速范围大，调速比可达）调速范围大，调速比可达200 200 （他励式）以上（他励式）以上 （调速比等于最大转速和最小转速之比）。（调速比等于最大转速和最小转速之比）。直流电动机调速的主要优点是：直流电动机调速的主要优点是：他励直流电动机的调速v调速指标调速指标：1、调速范围、调速范围D：minmaxnnD 2、静差

18、率（相对稳定性）、静差率（相对稳定性）%：指负载变化时，转速变化的程度，转速变化小，稳定性好。%100%100%000nnnnnNN%越小，相对稳定性越好；%与机械特性硬度和n0有关。他励直流电动机的调速vD与%相互制约：)1 (maxmaxmin0maxminmaxNNNNnnnnnnnnnnD 越小，越小，D D越小，相对稳定性越好；越小，相对稳定性越好；在保证一定的在保证一定的指标的前提下，要扩大指标的前提下，要扩大D D，须减少须减少nn，即提高机械特性的硬度。，即提高机械特性的硬度。他励直流电动机的调速v3、调速的平滑性、调速的平滑性：v 在一定的调速范围内，调速的级数越多，调在一定

19、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，为平滑系数速越平滑。相邻两级转速之比，为平滑系数 ：1iinn 越接近1，平滑性越好，当 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。14、调速的经济性、调速的经济性：主要指调速的投资、运行主要指调速的投资、运行效率及维修费用等。效率及维修费用等。由该式可知，由该式可知，n 和和 有关，在有关，在 U 一定的情一定的情况下，改变况下，改变 可改变可改变 n 。在励磁回路中串。在励磁回路中串上电阻上电阻Rf，改变，改变Rf大小调节励磁电流，从而大小调节励磁电流，从而改变改变 的大小。的大小。一、改变磁通（

20、调磁）一、改变磁通（调磁）1.原理原理TKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，M他励他励UfIfIaU其中：其中： =K If Rf If n ，但在额定情况下，但在额定情况下， 已接已接 近饱和，近饱和，If 再加大，对再加大，对 影响不大，所以这种增加影响不大，所以这种增加 磁通的办法一般不用。磁通的办法一般不用。 Rf If n ，减弱磁通是常用的调速方减弱磁通是常用的调速方 法。法。If的调节有两种情况：的调节有两种情况：概念：概念：改变磁通调速的方法改变磁通调速的方法 减小磁通，减小磁通，n只能上调。只能上调。TKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，2.2.特性的变化特性

21、的变化TKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，01n1A1nBNTemnTL0nANn202n2nCtt=0naNInNn1n1aIaiai所以：磁通减小以后特性上移，而且斜率增加。所以：磁通减小以后特性上移，而且斜率增加。，因为：因为：n1021n 调速过程调速过程: : U一定一定, ,则则Rf E E Ia T n Ia E 暂时暂时T TLTKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，最后达到新的平衡最后达到新的平衡T =TL（1 1）调速平滑，可做到无级调速，但只能向上调，）调速平滑，可做到无级调速，但只能向上调， 受机械本身强度所限，受机械本身强度所限，n不能太高。不能太高。

22、（2 2）调的是励磁电流（该电流比电枢电流小得多），）调的是励磁电流（该电流比电枢电流小得多）， 调节控制方便。调节控制方便。3.减小减小 调速的特点：调速的特点：二、改变电枢电压调速二、改变电枢电压调速由转速特性方程知：由转速特性方程知：调电枢电压调电枢电压U，n0变化，斜率不变，变化，斜率不变，所以调速特性是一所以调速特性是一组平行曲线。组平行曲线。1.特性曲线特性曲线nn0n0n0电电压压降降低低TTKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，2.2.改变电枢电压调速的特点改变电枢电压调速的特点（1 1）工作时电枢电压一定，电压调节时，不允许超）工作时电枢电压一定，电压调节时，不允许超

23、过过UN，而，而 n U，所以调速只能向下调所以调速只能向下调。（2 2）可得到平滑、无级调速。）可得到平滑、无级调速。（3 3）调速幅度较大。）调速幅度较大。MUfIfIaU变压变压整流整流220V整流整流调压调压220VUf=110V固定固定U=0110V可调可调改变电枢电压调速方案举例：改变电枢电压调速方案举例：这种调速方法耗能较大，只用于小型直流机。这种调速方法耗能较大，只用于小型直流机。串励电机也可用类似的方法调速。串励电机也可用类似的方法调速。三、改变转子电阻调速三、改变转子电阻调速在电枢中串入电阻，在电枢中串入电阻，使使 n 、 n0不变，即不变，即电机的特性曲线变陡电机的特性曲

24、线变陡（斜率变大），在相（斜率变大），在相同力矩下，同力矩下，n nn0RaRa + RTTKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，例：例：已知他励电动机的已知他励电动机的 PN=2.2KW, UN=220V ,IaN=12.4A Ra=0.5 , nN=1500r/min。 求：求：（1）TL=0.5TN 时时, n=? （2） =0.8 N 时时, n=? 解：（解：（1） TL=0.5TN 时时aaERIUnKE143. 015004 .125 . 0220NaaEnRIUnEKNm1415002.295509550NNNnPTaTNIKT13.14 .1214aNTITKTKKRK

25、UnETaE2min)/ r (8 .151666.2146.153821413. 1143. 05 . 0143. 022022TKKRKUnTEaE（2） =0.8 N 时时min)/ r (188984.331923148 . 013. 1143. 05 . 0143. 08 . 02202n例某台他励直流电动机,额定功率PN=22kw,额定电压Un=220v,额定电流IN=115A,额定转速n=1500r/min,电枢回路电阻Ra=0.1,忽略空转转矩T0,电动机带额定负载时,要求把转速降到1000r/min.计算:1采用电枢串电阻调速需传入的电阻值?2采用降电源电压调速需要把电源电压

26、降到多少?3上述两种调速情况下,电动机输入功率与输出功率各是多少?(不计励磁回路的功率)他励直流电动机的调速v调速方式与负载类型的配合容许输出：指电动机在某一转速下长期可靠工作时所能输出的最大转矩和功率。充分利用：指在一定的转速下电动机的实际输出转矩和功率达到它的容许值，即电枢 电流达到额定值。 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。他励直流电动机的调速方式与负载的匹配 以电机在不同转速都能得到充分利用为条件，他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励直流电动机的调

27、速可分为恒转矩调速恒转矩调速和和恒功率调速恒功率调速。nCTnPCICTTNNTem19550 电动机的容许输出功率与转速成正比，而容许输出转矩为恒值-恒转矩调速。 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，容许输出转矩和功率分别为： NNaII 955095509550222CnnCTnPnCnCRIUCICTTeaNNTNTem 电动机的容许输出转矩与转速成反比，而容许输出功率为恒值-恒功率调速。 弱磁调速时，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，容许输出转矩和功率分别为： NaII 他励直流电动机的调速方式与

28、负载的匹配v上述容许输出转矩和功率与转速的关系上述容许输出转矩和功率与转速的关系为：为：maxnNnminnnTPTP恒功率调速恒功率调速TP恒转矩调速恒转矩调速 以以 为界，为界，分两个区域分两个区域： 为恒转为恒转矩调速区矩调速区； 为恒功率调速区NnNnn Nnn 他励直流电动机的调速方式与负载的匹配v1、恒转矩负载配恒转矩调速、恒转矩负载配恒转矩调速 和和 均为常数均为常数, , 和和 均与转速均与转速 成正成正比，只要选择电动机比，只要选择电动机的的 与与 相等，在任相等，在任何转速下均有：何转速下均有：LTLTTTLPPnTLTTnNaLLIITTPP电机既满足了负载要求，电机既满

29、足了负载要求，又得到了充分利用。又得到了充分利用。这是一种理想的配合，转速这是一种理想的配合，转速是从额定转速向下调，所以是从额定转速向下调，所以额定转速为系统的最高转速额定转速为系统的最高转速。他励直流电动机的调速方式与负载的匹配v2、恒功率负载配恒功率调速、恒功率负载配恒功率调速 和和 均为常数，均为常数， 和和 均与均与 成反比，只成反比，只要选择要选择 与与 相等，相等，在任何转速下均有：在任何转速下均有：LTLPTPLPPnNaLLIITTPP电机既满足了负载要求，电机既满足了负载要求，又得到了充分利用。又得到了充分利用。TnLTT这是一种理想的配合，转速这是一种理想的配合，转速是从

30、额定转速向上调，所以是从额定转速向上调，所以额定转速为系统的最低转速额定转速为系统的最低转速。他励直流电动机的调速方式与负载的匹配v3、恒转矩负载配恒功率调速、恒转矩负载配恒功率调速负载转矩负载转矩CTLnT1电动机容许输出转矩电动机容许输出转矩只有在最高转速时才有只有在最高转速时才有：NaLLIITTPP电机得到了充分利用。电机得到了充分利用。NaLLIITTPP在低于最高转速时：在低于最高转速时：电机未被充分利用。电机未被充分利用。TnLTmaxnminnTminnnN他励直流电动机的调速方式与负载的匹配v可以证明可以证明： 在最低转速时，电动机的实际输出功率（负载功率）在最低转速时，电动

31、机的实际输出功率（负载功率）只是电动机额定功率的只是电动机额定功率的 （D为调速范围）为调速范围）。D1NLLLLLNPDPDPnTnnnTPP195509550minminminminmaxmaxmax显然，这种配合将造成电动机容量的浪费。显然，这种配合将造成电动机容量的浪费。他励直流电动机的调速方式与负载的匹配v4、恒功率负载配恒转矩调速、恒功率负载配恒转矩调速负载转矩负载转矩CT nTL1电动机容许输出转矩电动机容许输出转矩只有在最低转速时才有：只有在最低转速时才有：NaLLIITTPP电机得到了充分利用。电机得到了充分利用。NaLLIITTPP在高于最低转速时：在高于最低转速时：电机未

32、被充分利用。电机未被充分利用。TTnmaxnminnLTmaxmaxLNNTTnn他励直流电动机的调速方式与负载的匹配v可以证明可以证明： 这种配合，电动机的实际输出功率（恒定的负载功这种配合，电动机的实际输出功率（恒定的负载功率）只是电动机额定功率的率）只是电动机额定功率的 （D为调速范围）为调速范围）。D1NLLLLNNNPDPDPnTnnnTnTP1955095509550minmaxminmaxmaxmax显然，这种配合将造成电动机容量的浪费。显然，这种配合将造成电动机容量的浪费。他励直流电动机的调速方式与负载的匹配v5、风机型负载与两种调速方式的配合、风机型负载与两种调速方式的配合由

33、于负载转矩随转速的升高而增大，为了使电动机在最由于负载转矩随转速的升高而增大，为了使电动机在最高转速时（所需的转矩最大）能满足负载的需要，应使高转速时（所需的转矩最大）能满足负载的需要，应使)()(maxmaxnnLnnTTnmaxnLTTTT只有在最高转速时，电只有在最高转速时，电动机才被充分利用。恒动机才被充分利用。恒转矩调速方式所造成的转矩调速方式所造成的电动机容量浪费比恒功电动机容量浪费比恒功率调速方式小一些。率调速方式小一些。他励直流电动机的调速方式与负载的匹配v根据以上五种情况分析可得：1）电枢串电阻调速和降压调速方式属于恒转矩调速，适用于恒转矩负载 。2）弱磁调速属于恒功率调速方

34、式，适用于恒功率负载 。3）对于泵与风机类负载，三种调速方式都不十分合适，但采用电枢串电阻和降压调速比弱磁调速合适一些。 他励直流电动机的调速方式与负载的匹配3.7 直流电动机的使用直流电动机的使用限制限制Iast的措施：的措施：（1）启动时在电枢回路串电阻。）启动时在电枢回路串电阻。（2）启动时降低电枢电压。）启动时降低电枢电压。一、使用一、使用1.启动启动启动时启动时,n= 0 Ea=0，若加入额定电压，则，若加入额定电压，则aNaNastIRUIIast太大会使换向器产生严重的火花，烧坏换太大会使换向器产生严重的火花，烧坏换向器。一般向器。一般Iast限制在限制在 (2-2.5)IaN

35、内。内。(1)若电动机原本静止，由于励磁转矩若电动机原本静止，由于励磁转矩 T = KT Ia， 而而 0 ，电机将不能启动，因此，反电动势电机将不能启动，因此，反电动势 为零，电枢电流会很大，电枢绕组有被烧毁为零，电枢电流会很大，电枢绕组有被烧毁 的危险。的危险。直流机在启动和工作时，励磁电路一定要接通，直流机在启动和工作时，励磁电路一定要接通，不能让它断开，而且启动时要满励磁。否则，磁不能让它断开，而且启动时要满励磁。否则，磁路中只有很少的剩磁，可能产生以下事故：路中只有很少的剩磁，可能产生以下事故：注意：注意：（2）如果电动机在有载运行时磁路突然断开，）如果电动机在有载运行时磁路突然断开

36、， 则则 E ，Ia ，T 和和 ，可能不满可能不满 足足TL的要求，电动机必将减速或停转，使的要求，电动机必将减速或停转，使 Ia更大，也很危险。更大，也很危险。（3）如果电机空载运行，可能造成飞车。）如果电机空载运行，可能造成飞车。 E Ia T T0 n 飞车飞车措施：措施：他励直流电动机一定要有他励直流电动机一定要有失磁保护失磁保护。一。一般在励磁绕组加失压继电器或欠流继电般在励磁绕组加失压继电器或欠流继电器。当失压或欠流时，自动切断电枢电器。当失压或欠流时，自动切断电枢电源源U U。M他励他励UfIfIaU2.2.反转反转电动机的转动方向由电磁力矩的方向确定。电动机的转动方向由电磁力

37、矩的方向确定。（1 1）改变励磁电流的方向。）改变励磁电流的方向。（2 2）或改变电枢电流的方向。）或改变电枢电流的方向。改变直流电机转向的方法：改变直流电机转向的方法：（1 1）反接制动）反接制动3.3.制动制动制动的所采用的方法：制动的所采用的方法： 反接制动、能耗制动、发电回馈制动反接制动、能耗制动、发电回馈制动MUUfIf+R运行运行制动制动电阻电阻 R 的作用的作用是限制电源反是限制电源反接制动时电枢接制动时电枢的电流过大。的电流过大。（2 2）能耗制动）能耗制动 电枢断电后立即接入一个电阻。电枢断电后立即接入一个电阻。MUUfIf+R运行运行制动制动K停车时，电枢从停车时，电枢从电

38、源断开电源断开,接到电接到电阻上，这时：由阻上，这时：由于惯性电枢仍保于惯性电枢仍保持原方向运动，持原方向运动，感应电动势方向感应电动势方向也不变，电动机也不变，电动机变成发电机，电枢电流的方向与感应电动势相变成发电机，电枢电流的方向与感应电动势相同，从而电磁转矩与转向相反，起制动作用。同，从而电磁转矩与转向相反，起制动作用。特殊情况下，例如汽车下坡时、吊车重物下降时，特殊情况下，例如汽车下坡时、吊车重物下降时， 在重力的作用下在重力的作用下 n n0（ n0理想空载转速），这理想空载转速），这时电动机变成发电机，电磁转矩成为阻转矩，从时电动机变成发电机，电磁转矩成为阻转矩，从而限制电机转速过

39、分升高。而限制电机转速过分升高。(3) (3) 发电回馈制动发电回馈制动直流电机有四个出线端，电枢绕组、励磁绕组直流电机有四个出线端，电枢绕组、励磁绕组各两个，可通过标出的字符和绕组电阻的大小各两个，可通过标出的字符和绕组电阻的大小区别。区别。4.4.连接连接（1）绕组的阻值范围）绕组的阻值范围 电枢绕组电枢绕组的阻值在的阻值在零点几欧姆到零点几欧姆到12欧姆欧姆。 他励他励/并励电机的励磁绕组并励电机的励磁绕组的阻值有的阻值有几百欧姆几百欧姆。 串励电机的励磁绕组串励电机的励磁绕组的阻值的阻值与电枢绕组的相当与电枢绕组的相当。（2）绕组的符号）绕组的符号S1T1B1C1H1BC1Q1S2T2B2C2H2BC2Q2电枢绕组电枢绕组他励绕组他励绕组并励绕组并励绕组串励绕组串励绕组换向极绕组换向极绕组补偿绕组补偿绕组启动绕组启动绕组始端始端绕组名称绕组名称末端末端3.83.8 几种常见的直流传动控制系统（简介）几种常见的直流传动控制系统（简介） 晶闸管晶闸管- -电动机电动机直流传动控制系统直流传动控制系统 晶体管晶体管- -电动机电动机直流脉宽调速系统直流脉宽调速系统 微型计算机微型计算机控制的直流传动系统控制的直流传动系统11.3.1 11.3.1 晶闸管晶闸管- -电动机直流传动控制系统电动机直流传动控制系统 单闭环