第2章直流电动机

1、第二章第二章 直流电动机直流电动机2.1 2.1 直流电动机的结构和分类直流电动机的结构和分类 2.1.1 直流电动机的基本结构直流电动机的基本结构第二章第二章 直流电动机直流电动机第第2章章 直流电动机直流电动机2.1.1 直流电动机的基本结构直流电动机的基本结构1定子部分定子部分（1）主磁极）主磁极 其作用是产生恒定的主磁其作用是产生恒定的主磁场场，由主磁极铁心和套在铁心，由主磁极铁心和套在铁心上的励磁绕组组成。上的励磁绕组组成。 铁心的上部叫极身，下部铁心的上部叫极身，下部叫极靴（磁靴、极脚）。叫极靴（磁靴、极脚）。极靴极靴的作用的作用是减小气隙磁阻，使气是减小气隙磁阻，使气隙磁通沿气隙

2、均匀分布。隙磁通沿气隙均匀分布。1主磁极铁芯；2励磁绕组；3机座； 4极靴 第二章第二章 直流电动机直流电动机2.1.1 直流电动机的基本结构直流电动机的基本结构1定子部分定子部分（2）机座）机座 机座有两个作用机座有两个作用，一是作为各磁极间的磁路，这部分称为，一是作为各磁极间的磁路，这部分称为定子的磁轭；二是作为电机的机械支撑。定子的磁轭；二是作为电机的机械支撑。（3）换向极）换向极 换向极的作用是改善直流电机的换换向极的作用是改善直流电机的换向性能，消除直流电机带负载时换向器向性能，消除直流电机带负载时换向器产生的有害火花。产生的有害火花。换向极的数目一般与换向极的数目一般与主磁极数目相

3、同，只有小功率的直流电主磁极数目相同，只有小功率的直流电机格不装换向极或装设只有主磁极数一机格不装换向极或装设只有主磁极数一半的换向极。半的换向极。第二章第二章 直流电动机直流电动机2.1.1 直流电动机的基本结构直流电动机的基本结构1定子部分定子部分（4）电刷装置）电刷装置 其作用有两个，一是使转子绕组与电机外部电路接通；二其作用有两个，一是使转子绕组与电机外部电路接通；二是与换向器配合，完成直流电机外部直流与内部交流的互换。是与换向器配合，完成直流电机外部直流与内部交流的互换。第二章第二章 直流电动机直流电动机2.1.1 直流电动机的基本结构直流电动机的基本结构2转子转子(电枢电枢)部分部

4、分转子包括电枢铁心、电枢绕组、换向器及转轴、支架、风转子包括电枢铁心、电枢绕组、换向器及转轴、支架、风扇等。由于感生电动势和电磁转矩都是在转子绕组中产生，是扇等。由于感生电动势和电磁转矩都是在转子绕组中产生，是机械能和电磁能转换的枢纽，因此直流电机的转子也称为电枢。机械能和电磁能转换的枢纽，因此直流电机的转子也称为电枢。（1）电枢铁心）电枢铁心 电枢铁心有两个作用：一是作为磁路的一部分；二是将电电枢铁心有两个作用：一是作为磁路的一部分；二是将电枢绕组安放在铁心的槽内。枢绕组安放在铁心的槽内。 为了减小由于电机磁通变化产生的为了减小由于电机磁通变化产生的涡流损耗，电枢铁心通常采用涡流损耗，电枢铁

5、心通常采用0.350.5mm硅钢片冲压叠成。硅钢片冲压叠成。第二章第二章 直流电动机直流电动机2.1.1 直流电动机的基本结构直流电动机的基本结构2转子转子(电枢电枢)部分部分（2）电枢绕组）电枢绕组 电枢绕组的作用是产生感生电动势和电磁转矩，从而实现电枢绕组的作用是产生感生电动势和电磁转矩，从而实现电能和机械能的相互转换。电能和机械能的相互转换。（3）换向器）换向器 是直流电动机的关键部件，在直流是直流电动机的关键部件，在直流电动机中，能将外加的直流电流转换成电动机中，能将外加的直流电流转换成电枢绕组的交流电流，并保证每一磁极电枢绕组的交流电流，并保证每一磁极下，电枢导体的电流方向不变，以产

6、生下，电枢导体的电流方向不变，以产生恒定的电磁转矩。恒定的电磁转矩。（4）转轴、支架和风扇第二章第二章 直流电动机直流电动机2.1.2 直流电动机的分类直流电动机的分类直流电动机按定子励磁绕组的励磁方式不同可分为四类：直流电动机按定子励磁绕组的励磁方式不同可分为四类：第二章第二章 直流电动机直流电动机2.1.2 直流电动机的分类直流电动机的分类（1）并励）并励/他励直流电动机他励直流电动机 直流并励电动机的励磁绕组、电枢绕组和外部负载电路并直流并励电动机的励磁绕组、电枢绕组和外部负载电路并联在一起。联在一起。 并励的磁场绕组内流过的电流小，所以其特点是：匝数多，并励的磁场绕组内流过的电流小，所

7、以其特点是：匝数多，导线细，电阻大。导线细，电阻大。 并励并励/他励电动机的励磁电流和电枢电流是独立的，所以他励电动机的励磁电流和电枢电流是独立的，所以具有很好的调速性能。具有很好的调速性能。 并励并励/他励电动机常用于要求转速基本不受负载影响，又可他励电动机常用于要求转速基本不受负载影响，又可在大范围调速的机械。如风机、泵、传送带、电梯、车床和冶在大范围调速的机械。如风机、泵、传送带、电梯、车床和冶金设备等。金设备等。第二章第二章 直流电动机直流电动机2.1.2 直流电动机的分类直流电动机的分类（2）串励直流电动机）串励直流电动机 直流串励电动机的励磁绕组、电枢绕组和外部负载电路串直流串励电

8、动机的励磁绕组、电枢绕组和外部负载电路串联在一起。联在一起。 串励的磁场绕组内流过较大的电流，所以它的特点是：匝串励的磁场绕组内流过较大的电流，所以它的特点是：匝数少，导线粗，电阻小。数少，导线粗，电阻小。 串励电动机能提供很大的启动力矩（串励电动机能提供很大的启动力矩（5倍的额定力矩），倍的额定力矩），所以常用作牵引、提升机和起重机等。所以常用作牵引、提升机和起重机等。 串励电动机不宜用于调速，因为串励电机的机械特性很软。串励电动机不宜用于调速，因为串励电机的机械特性很软。随着负载的减小，电枢电流和磁场电流同步减小，当接近空载随着负载的减小，电枢电流和磁场电流同步减小，当接近空载时，电机转速

9、很快升高，可能会造成电机损坏。时，电机转速很快升高，可能会造成电机损坏。第二章第二章 直流电动机直流电动机2.1.2 直流电动机的分类直流电动机的分类（3）复励直流电动机）复励直流电动机 复励电机兼备了串励电机的大起动力矩和并励电机的转速复励电机兼备了串励电机的大起动力矩和并励电机的转速恒定的优点。常用于既需要大启动力矩，又要在轻载情况下保恒定的优点。常用于既需要大启动力矩，又要在轻载情况下保持恒定转速的场合。如常见于印刷机、剪切机、卷扬机和轮船持恒定转速的场合。如常见于印刷机、剪切机、卷扬机和轮船等设备中。等设备中。（4）永磁式直流电动机）永磁式直流电动机 永磁式电动机的磁场部分采用的是永久

10、磁铁，直流电源仅永磁式电动机的磁场部分采用的是永久磁铁，直流电源仅供电枢使用。永磁式直流电动机常用于汽车的座椅调节、挡风供电枢使用。永磁式直流电动机常用于汽车的座椅调节、挡风玻璃水刷控制等。永磁式直流电动机能在低速时提供相对较大玻璃水刷控制等。永磁式直流电动机能在低速时提供相对较大的力矩，且在没有电源时可以进行自制动。但是其缺点是若连的力矩，且在没有电源时可以进行自制动。但是其缺点是若连续运行会导致过热，过高的温度会损坏永久磁铁。续运行会导致过热，过高的温度会损坏永久磁铁。第二章第二章 直流电动机直流电动机2.2 直流电动机的的工作原理直流电动机的的工作原理 1直流电动机的工作原理直流电动机的

11、工作原理 直流电源接在电刷之间而使电流通入电枢线圈。当线直流电源接在电刷之间而使电流通入电枢线圈。当线圈的有效边从圈的有效边从N（S）极下转到）极下转到S（N）极下时，其中电流的）极下时，其中电流的方向必须同时改变，使电磁力的方向不变，即电磁转矩的方向必须同时改变，使电磁力的方向不变，即电磁转矩的方向不变而使转子以方向不变而使转子以n的转速旋转。的转速旋转。第二章第二章 直流电动机直流电动机2.2 直流电动机的的工作原理直流电动机的的工作原理 2直流电动机的感应电动势和电磁转矩 1）直流电动机的感应电动势）直流电动机的感应电动势jjeB lvjjeB lvaEneKe60pNKa电枢电动势（V

12、）； 。 根据电磁学原理，两电刷间的感应电动势为根据电磁学原理，两电刷间的感应电动势为:eEKn 直流电动机中，电动势的方向总是与电流的方向相反，直流电动机中，电动势的方向总是与电流的方向相反，被称为被称为反电动势反电动势。 2）直流电动机的电磁转矩）直流电动机的电磁转矩 电枢绕组中的电流和磁通相互作用，产生电磁力和电磁转电枢绕组中的电流和磁通相互作用，产生电磁力和电磁转矩，其大小可用如下公式表示：矩，其大小可用如下公式表示： amTKI第二章第二章 直流电动机直流电动机2.3 直流电动机的额定参数直流电动机的额定参数 1额定电压额定电压UN 额定电压是指直流电动机能够安全工作时，电枢绕组上输

13、额定电压是指直流电动机能够安全工作时，电枢绕组上输入电压的额定值，单位为入电压的额定值，单位为V（伏）。（伏）。第二章第二章 直流电动机直流电动机2.3 直流电动机的额定参数直流电动机的额定参数 2额定电流额定电流IN 额定电流是指直流电动机按照规定的工作方式运行时，电额定电流是指直流电动机按照规定的工作方式运行时，电枢绕组上允许流过的电流的额定值，单位为枢绕组上允许流过的电流的额定值，单位为A（安培）。（安培）。3额定功率额定功率PN 额定功率是指直流电动机按照铭牌规定的工作方式运行时，额定功率是指直流电动机按照铭牌规定的工作方式运行时，转轴上输出的机械功率，即，单位为转轴上输出的机械功率，

14、即，单位为W（瓦）。当额定功率大（瓦）。当额定功率大于于1000W或或1000 000W时，则用时，则用kW（千瓦）或（千瓦）或MW（兆瓦）表（兆瓦）表示。示。NNNNNIUPIUP14额定转速额定转速nN 额定转速是指在额定电压、额定电流和输出额定功率的情额定转速是指在额定电压、额定电流和输出额定功率的情况下运行时，直流电动机的旋转速度，单位为况下运行时，直流电动机的旋转速度，单位为r/min（转（转/分）。分）。5额定励磁电流额定励磁电流IfN 额定励磁电流指直流电动机在额定状态时的励磁电流值，额定励磁电流指直流电动机在额定状态时的励磁电流值，单位为单位为A（安培）。（安培）。6额定励磁电

15、压额定励磁电压UfN 额定励磁电压指直流电动机在额定情况下工作时，励磁绕额定励磁电压指直流电动机在额定情况下工作时，励磁绕组所加的电压，单位为组所加的电压，单位为V（伏）（伏） 7. 额定转矩额定转矩第二章第二章 直流电动机直流电动机2.3 直流电动机的额定参数直流电动机的额定参数 第二章第二章 直流电动机直流电动机2.4 电直流电动机的机械特性电直流电动机的机械特性 直流电动机的机械特性是指在电枢电压、励磁电流、电枢直流电动机的机械特性是指在电枢电压、励磁电流、电枢总电阻为常数的条件下，直流电动机的转速总电阻为常数的条件下，直流电动机的转速n与电磁转矩与电磁转矩T之间之间的关系曲线，即的关系

16、曲线，即n=f(T)，又称转矩，又称转矩-转速特性。转速特性。2.4.1 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性1机械特性方程式aaUER Ie EKnma TKI eaa KnUI Raaa02eeeemUR IREUnTnnKKKK K第二章第二章 直流电动机直流电动机2.4.1 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性1机械特性方程式机械特性方程式aaa02eeeemUR IREUnTnnKKKK K1）理想空载转速）理想空载转速 T=0时的转速称为理想空载时的转速称为理想空载转速，用转速，用n0表示。表示。 0eUnK第二章第二章 直流电动机直流电动机2.4.1 他励

17、直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性1机械特性方程式机械特性方程式aaa02eeeemUR IREUnTnnKKKK K2）转速降）转速降 理想空载转速与带负载后理想空载转速与带负载后的转速之差称为转速降，用的转速之差称为转速降，用 表表示，即示，即0a2e mRnnnTK K 第二章第二章 直流电动机直流电动机2.4.1 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性1机械特性方程式机械特性方程式aaa02eeeemUR IREUnTnnKKKK K3）机械硬度）机械硬度 为了衡量机械特性的平直为了衡量机械特性的平直程度，引进一个机械特性硬度程度，引进一个机械特性硬度的概念，其定义

18、为：的概念，其定义为：d100%dTTnn第二章第二章 直流电动机直流电动机2.4.1 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性2固有机械特性固有机械特性aRN 直流他励电动机的固有机直流他励电动机的固有机械特性指的是在额定条件（额械特性指的是在额定条件（额定电压定电压UN和额定磁通和额定磁通 N )下下和电枢电路内不外接任何电阻和电枢电路内不外接任何电阻时的机械特性。时的机械特性。Na2eNemNURnTKK K第二章第二章 直流电动机直流电动机aRN2.4.1 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性3人为机械特性人为机械特性 人为机械特性是指人为地改变电动机电枢外加电压人

19、为机械特性是指人为地改变电动机电枢外加电压U和励和励磁磁通磁磁通的大小以及电枢回路串接附加电阻的大小以及电枢回路串接附加电阻Rad所得到的机械所得到的机械特性。特性。 1）电枢回路中串接附加电阻时的人为机械特性）电枢回路中串接附加电阻时的人为机械特性第二章第二章 直流电动机直流电动机aRN2.4.1 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性3人为机械特性人为机械特性1）电枢回路中串接附加电阻时的人为机械特性）电枢回路中串接附加电阻时的人为机械特性电压平衡方程式为：电压平衡方程式为： Naaad()UEIRR得到的人为机械特性方程式为：得到的人为机械特性方程式为： Naad2eNemNU

20、RRnTKK K第二章第二章 直流电动机直流电动机aRN2.4.1 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性3人为机械特性人为机械特性1）电枢回路中串接附加电阻时的人为机械特性）电枢回路中串接附加电阻时的人为机械特性空载速度不变；空载速度不变；随着电阻的增加，转速降落增加；随着电阻的增加，转速降落增加；特性变软特性变软第二章第二章 直流电动机直流电动机aRN2.4.1 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性3人为机械特性人为机械特性2）改变电枢电压时的人为机械特性）改变电枢电压时的人为机械特性Nad,0R 空载速度随着空载速度随着U的减小而减小；的减小而减小；转速降落不变；转

21、速降落不变；特性硬度不变特性硬度不变 由于电动机电枢绕组绝缘由于电动机电枢绕组绝缘耐压强度的限制，电枢电压只耐压强度的限制，电枢电压只允许在其额定值以下调节，所允许在其额定值以下调节，所以，不同值的人为特性曲线均以，不同值的人为特性曲线均在固有特性曲线之下。在固有特性曲线之下。第二章第二章 直流电动机直流电动机aRN2.4.1 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性3人为机械特性人为机械特性3）改变磁通时的人为机械特性）改变磁通时的人为机械特性Nad,0UUR转速降随磁通的改变而变化。转速降随磁通的改变而变化。理想空载转速随磁通的改变而变化；理想空载转速随磁通的改变而变化；特性变软特

22、性变软第二章第二章 直流电动机直流电动机N2.4.1 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性3人为机械特性人为机械特性3）改变磁通时的人为机械特性）改变磁通时的人为机械特性Nad,0UUR由于励磁线圈发热和电动机磁饱和的限制，电动机的励磁电流和它对应的磁由于励磁线圈发热和电动机磁饱和的限制，电动机的励磁电流和它对应的磁通只能在低于其额定值的范围内调节；通只能在低于其额定值的范围内调节； 当磁通过分削弱后：当磁通过分削弱后： （2）当）当 0时，从理论上说，空载时电动机速度趋近时，从理论上说，空载时电动机速度趋近 ，通常称为，通常称为“飞车飞车”； 当电动机轴上的负载转矩大于电磁转矩时

23、，电动机不能启动，电枢电流为当电动机轴上的负载转矩大于电磁转矩时，电动机不能启动，电枢电流为Ist ，长时间的大电流会烧坏电枢绕组。，长时间的大电流会烧坏电枢绕组。 （1）如果负载转矩不变，将使电动机电流大大增加而严重过载；）如果负载转矩不变，将使电动机电流大大增加而严重过载； 因此，直流他励电动机启动前必须先加励磁电流，在运转过程中，决不允因此，直流他励电动机启动前必须先加励磁电流，在运转过程中，决不允许励磁电路断开或励磁电流为零，为此，直流他励电动机在使用中，一般都设有许励磁电路断开或励磁电流为零，为此，直流他励电动机在使用中，一般都设有“失磁失磁”保护。保护。 第二章第二章 直流电动机直

24、流电动机aRN2.4.1 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性4机械特性的绘制机械特性的绘制1）固有机械特性的绘制）固有机械特性的绘制(1) 估算电枢电阻估算电枢电阻Ra 依据：电动机在额定负载下的铜耗依据：电动机在额定负载下的铜耗Ia2Ra约占总损耗约占总损耗 PN的的50%75%。NNNNNNNNNNNN2aaN(1)(0.5 0.75)(1)NNPUIPU IU IU II RU I输入功率输出功率aNII故得故得 NNaNNN(0.5 0.75)(1)PURU II第二章第二章 直流电动机直流电动机aRN2.4.1 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性4机械特性

25、的绘制机械特性的绘制1）固有机械特性的绘制）固有机械特性的绘制(2) 求求 额定运行条件下的反电势为：额定运行条件下的反电势为： eNNNa NEKnUI R故故 NNaeNNUI RKn (3) 求理想空载转速求理想空载转速: N0eNUnKeNK (4) 求额定转矩求额定转矩: NNNNN9.55PPTn 根据根据 （0，n0）、（）、（TN,nN）两点做曲线）两点做曲线可作出他励直流电动机近似是可作出他励直流电动机近似是机械特性曲线。机械特性曲线。第二章第二章 直流电动机直流电动机aRN2.4.1 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性4机械特性的绘制机械特性的绘制2）人为机械

26、特性的绘制）人为机械特性的绘制 求出电枢电阻求出电枢电阻Ra 、KeN 后，各种人为机械特性的绘制也就容易了。后，各种人为机械特性的绘制也就容易了。第二章第二章 直流电动机直流电动机aRN第二章第二章 直流电动机直流电动机aRN第二章第二章 直流电动机直流电动机aRN第二章第二章 直流电动机直流电动机2.4.2 串励直流电动机的机械特性串励直流电动机的机械特性 串励直流电动机的电路原理图如图串励直流电动机的电路原理图如图2-19（a）所示，其最大特）所示，其最大特点就是励磁绕组与电枢绕组串联，励磁线圈电流和电枢线圈电流点就是励磁绕组与电枢绕组串联，励磁线圈电流和电枢线圈电流相同。因此，其机械特

27、性与他励直流电动机有明显的不同。相同。因此，其机械特性与他励直流电动机有明显的不同。aRN第二章第二章 直流电动机直流电动机2.4.3 复励直流电动机的机械特性复励直流电动机的机械特性 复励直流电动机的主磁极上装有两个励磁绕组，一个与电枢绕组复励直流电动机的主磁极上装有两个励磁绕组，一个与电枢绕组串联，另一个与电枢绕组并联，其电路原理图如图串联，另一个与电枢绕组并联，其电路原理图如图2-20（a）所示。）所示。 复励直流电动机电动机通常接成积复励形式。由于它既有并励绕复励直流电动机电动机通常接成积复励形式。由于它既有并励绕组，又有串励绕组，故其特性介于并励直流电动机与串励直流电动机组，又有串励

28、绕组，故其特性介于并励直流电动机与串励直流电动机之间。之间。 aRN第二章第二章 直流电动机直流电动机2.5 他励直流电动机的启动特性他励直流电动机的启动特性 1启动特性启动特性 电动机接通电源后，转速从电动机接通电源后，转速从0上升到稳定负载转速的过程上升到稳定负载转速的过程称为启动过程或启动。称为启动过程或启动。 把他励直流电动机的电枢绕组直接接到额定电压的电源上，把他励直流电动机的电枢绕组直接接到额定电压的电源上，这种启动方法称为直接启动。启动时，要求电动机有足够大的这种启动方法称为直接启动。启动时，要求电动机有足够大的启动转矩拖动负载转动起来。启动转矩就是电动机在启动瞬间启动转矩拖动负

29、载转动起来。启动转矩就是电动机在启动瞬间所产生的电磁转矩，也称堵转转矩，其计算公式为所产生的电磁转矩，也称堵转转矩，其计算公式为第二章第二章 直流电动机直流电动机2.5 他励直流电动机的启动特性他励直流电动机的启动特性 1启动特性启动特性 对直流电动机而言，在未启动之前对直流电动机而言，在未启动之前n=0 , E=0, 而而Ra一般很一般很小。当将电动机直接接入电网并施加额定电压时，启动电流为小。当将电动机直接接入电网并施加额定电压时，启动电流为stNa/IUR 这个电流很大，一般情况下能达到其额定电流的（这个电流很大，一般情况下能达到其额定电流的（1020）倍。过大的启动电流危害很大：）倍。

30、过大的启动电流危害很大：（1） 对电动机本身的影响：对电动机本身的影响： 使电动机在换向过程中产生危险的火花，烧坏整流子；使电动机在换向过程中产生危险的火花，烧坏整流子； 过大的电枢电流产生过大的电动应力，可能引起绕组的过大的电枢电流产生过大的电动应力，可能引起绕组的损坏；损坏； 第二章第二章 直流电动机直流电动机2.5 他励直流电动机的启动特性他励直流电动机的启动特性 1启动特性启动特性（2） 对机械系统的影响：对机械系统的影响： 与启动电流成正比例的启动转矩使运动系统的动态转矩很与启动电流成正比例的启动转矩使运动系统的动态转矩很大，过大的动态转矩会在机械系统和传动机构中产生过大的动大，过大

31、的动态转矩会在机械系统和传动机构中产生过大的动态转矩冲击，使机械传动部件损坏；态转矩冲击，使机械传动部件损坏； （3）对供电电网的影响：）对供电电网的影响： 过大的启动电流将使保护装置动作，切断电源造成事故，过大的启动电流将使保护装置动作，切断电源造成事故，或者引起电网电压的下降，影响其他负载的正常运行。或者引起电网电压的下降，影响其他负载的正常运行。 因此，直流电动机是不允许直接启动的，即在启动时必须因此，直流电动机是不允许直接启动的，即在启动时必须设法限制电枢电流，例如普通的设法限制电枢电流，例如普通的Z2型直流电动机，规定电枢的型直流电动机，规定电枢的瞬时电流不得大于额定电流的瞬时电流不

32、得大于额定电流的1.52倍。倍。第二章第二章 直流电动机直流电动机2.5 他励直流电动机的启动特性他励直流电动机的启动特性 2启动方法启动方法 限制直流电动机的启动电流，一般有降压启动和电枢回路限制直流电动机的启动电流，一般有降压启动和电枢回路串电阻启动两种方式。串电阻启动两种方式。（1） 降压启动降压启动 所谓降压启动即在启动瞬间，降低供电电源电压，随着转速的升高，所谓降压启动即在启动瞬间，降低供电电源电压，随着转速的升高，反电势增大，再逐步提高供电电压，最后达到额定电压时，电动机达到所反电势增大，再逐步提高供电电压，最后达到额定电压时，电动机达到所要求的转速。要求的转速。（2） 电枢回路串

33、电阻启动电枢回路串电阻启动 启动时，电枢回路串接启动电阻启动时，电枢回路串接启动电阻Rst,此时启动电流此时启动电流Ist=UN/(Ra+Rst)将受外将受外加启动电阻的限制。随着转速的升高，反电势增大，再逐步切除外加电阻加启动电阻的限制。随着转速的升高，反电势增大，再逐步切除外加电阻直到全部切除，电动机达到所要求的转速。直到全部切除，电动机达到所要求的转速。第二章第二章 直流电动机直流电动机2.5 他励直流电动机的启动特性他励直流电动机的启动特性 2启动方法启动方法（1） 降压启动降压启动 所谓降压启动即在启动所谓降压启动即在启动瞬间，降低供电电源电压，瞬间，降低供电电源电压，随着转速的升高

34、，反电势增随着转速的升高，反电势增大，再逐步提高供电电压，大，再逐步提高供电电压，最后达到额定电压时，电动最后达到额定电压时，电动机达到所要求的转速。机达到所要求的转速。第二章第二章 直流电动机直流电动机2.5 他励直流电动机的启动特性他励直流电动机的启动特性 2启动方法启动方法（1） 降压启动降压启动 在启动瞬间，在启动瞬间， Ist通常限制在通常限制在（1.52）IN内，此时，启动转矩内，此时，启动转矩大于负载转矩大于负载转矩 ，电动机开始旋转。，电动机开始旋转。随着转速升高，随着转速升高，Ea也逐渐增大，电也逐渐增大，电枢电流枢电流Ia=（U-Ea）/Ra相应减小，相应减小，此时电压必须

35、不断升高（手动调节此时电压必须不断升高（手动调节或自动调节），并且使或自动调节），并且使Ia保持在保持在（1.52）IN范围内，直至电压升范围内，直至电压升到额定电压到额定电压 。第二章第二章 直流电动机直流电动机2.5 他励直流电动机的启动特性他励直流电动机的启动特性 2启动方法启动方法（2）电枢回路串电阻电枢回路串电阻降压启动降压启动 启动时，电枢回路串接启启动时，电枢回路串接启动 电 阻动 电 阻 Rs t, 此 时 启 动 电 流此 时 启 动 电 流Ist=UN/(Ra+Rst)将受外加启动将受外加启动电阻的限制。随着转速的升高，电阻的限制。随着转速的升高，反电势增大，再逐步切除外加

36、反电势增大，再逐步切除外加电阻直到全部切除，电动机达电阻直到全部切除，电动机达到所要求的转速。到所要求的转速。第二章第二章 直流电动机直流电动机2.5 他励直流电动机的启动特性他励直流电动机的启动特性 2启动方法启动方法（2）电枢回路串电阻电枢回路串电阻降压启动降压启动 第二章第二章 直流电动机直流电动机2.5 他励直流电动机的启动特性他励直流电动机的启动特性 2启动方法启动方法 （1 1）单向运转启动控制）单向运转启动控制 串二级电阻按时间原则启动控制串二级电阻按时间原则启动控制过电流过电流继电器继电器欠电流欠电流继电器继电器电枢绕组电枢绕组励磁绕组励磁绕组断电延时时断电延时时间继电器间继电

37、器放电电阻放电电阻启动启动接触器接触器短接电阻短接电阻接触器接触器启动电阻启动电阻合上合上Q1Q1和和Q2Q2KT1KT1通电通电KT1KT1常闭常闭触点断开触点断开切断切断KM2KM2、KM3KM3电路电路按下按钮按下按钮SB2SB2KM1KM1通电通电KM1KM1主触主触点闭合点闭合M M串电阻串电阻启动启动KM1KM1常开常开触点闭合触点闭合自锁自锁KT1KT1断电断电延时延时KM2KM2通电通电短接短接R1R1KT2KT2断电断电延时延时短接短接R2R2 M M全压运行全压运行 （1 1）单向运转启动控制）单向运转启动控制 串二级电阻按时间原则启动控制串二级电阻按时间原则启动控制改变直

38、流电动机转动方向：改变直流电动机转动方向：直流电动机的转动方向：直流电动机的转动方向： （2）直流电动机正反转控制）直流电动机正反转控制取决于电磁转矩取决于电磁转矩T=KT=Km mII的方向的方向改变电枢两端电压的方向改变电枢两端电压的方向改变励磁电流的方向改变励磁电流的方向短路保护短路保护第二章第二章 直流电动机直流电动机1. 调速指标调速指标（1）调速范围）调速范围 调速范围是指电动机在额定负载时所能达到的最高转速调速范围是指电动机在额定负载时所能达到的最高转速 与最低转速与最低转速 之比。之比。2.6 他励直流电动机的调速特性他励直流电动机的调速特性maxminnDn（2）调速的平滑性

39、）调速的平滑性 调速的平滑性是指相邻两级转速之比。调速的平滑性是指相邻两级转速之比。1iinn第二章第二章 直流电动机直流电动机1. 调速指标调速指标（3）调速的相对稳定性和静差率）调速的相对稳定性和静差率 相对稳定性是指负载转矩在给定的范围内变化时所引起的相对稳定性是指负载转矩在给定的范围内变化时所引起的速度的变化，它决定于机械特性的斜率。速度的变化，它决定于机械特性的斜率。2.6 他励直流电动机的调速特性他励直流电动机的调速特性 调速的静差率（又称静差度）调速的静差率（又称静差度）是指在同一条机械特性上，额定负是指在同一条机械特性上，额定负载时的转速降载时的转速降n与理想空载转速与理想空载

40、转速n0 之比，用百分数表示为之比，用百分数表示为000%100%100%nnnnn第二章第二章 直流电动机直流电动机 从直流电动机的转速方程中可以看出，直流电动机的转速从直流电动机的转速方程中可以看出，直流电动机的转速与电源电压与电源电压 U、磁通、磁通 和电枢绕组和电枢绕组 R a有关，可见直流电动机有关，可见直流电动机的调速方法有三种。的调速方法有三种。u 降压调速降压调速u串电阻调速串电阻调速u弱磁调速弱磁调速 aad2eemRRUnTKK K2.6 他励直流电动机的调速特性他励直流电动机的调速特性2. 调速方法调速方法第二章第二章 直流电动机直流电动机2.6 他励直流电动机的调速特性

41、他励直流电动机的调速特性2. 调速方法调速方法（1）改变电枢电路外串电阻）改变电枢电路外串电阻Rad 优点：优点：设备简单，初始投资少。设备简单，初始投资少。缺点：缺点：（1）机械特性较软，电阻越）机械特性较软，电阻越大则特性越软，稳定性越低；大则特性越软，稳定性越低；（2）在空载或轻载时，调速）在空载或轻载时，调速范围不大；范围不大；（3）实现无级调速困难；）实现无级调速困难；（4）在调速电阻上消耗大量）在调速电阻上消耗大量电能等。电能等。 第二章第二章 直流电动机直流电动机2.6 他励直流电动机的调速特性他励直流电动机的调速特性2. 调速方法调速方法（2）改变电动机电枢供电电压调速）改变电

42、动机电枢供电电压调速特点：特点： （1）当电源电压连续变化）当电源电压连续变化时，转速可以平滑无级调节，时，转速可以平滑无级调节， 一般只能在额定转速以下调一般只能在额定转速以下调节；节； （2）调速特性与固有特性）调速特性与固有特性互相平行，机械特性硬度不互相平行，机械特性硬度不变，调速的稳定度较高，调变，调速的稳定度较高，调速范围较大；速范围较大；第二章第二章 直流电动机直流电动机2.6 他励直流电动机的调速特性他励直流电动机的调速特性2. 调速方法调速方法（2）改变电动机电枢供电电压调速）改变电动机电枢供电电压调速 （3）调速时，因电枢电流）调速时，因电枢电流与电压与电压U无关，且无关，

43、且 = N，转，转矩矩T=Km N Ia不变。属于恒不变。属于恒转矩调速。具有恒转矩调速特转矩调速。具有恒转矩调速特性的调速方法适合于对恒转矩性的调速方法适合于对恒转矩型负载进行调速；型负载进行调速； （4）可以靠调节电枢电压）可以靠调节电枢电压来启动电机，而不用其他启动来启动电机，而不用其他启动设备。设备。第二章第二章 直流电动机直流电动机2.6 他励直流电动机的调速特性他励直流电动机的调速特性2. 调速方法调速方法（3）改变电动机主磁通调速）改变电动机主磁通调速 （1）可以平滑无级调速，）可以平滑无级调速，但只能弱磁调速，即在额定转但只能弱磁调速，即在额定转速以上调节；速以上调节； （2）

44、调速特性较软，且受）调速特性较软，且受电动机换向条件等的限制；电动机换向条件等的限制； 普通他励电动机的最高转普通他励电动机的最高转速不得超过额定转速的速不得超过额定转速的1.2倍。倍。第二章第二章 直流电动机直流电动机2.6 他励直流电动机的调速特性他励直流电动机的调速特性2. 调速方法调速方法（3）改变电动机主磁通调速）改变电动机主磁通调速 （3）调速时维持电枢电）调速时维持电枢电压压U和电枢电流和电枢电流Ia不变时，电不变时，电动机的输出功率动机的输出功率P=UIa，电动电动机的输出功率不变。属于恒机的输出功率不变。属于恒功率调速，这种调速适合于功率调速，这种调速适合于对恒功率型负载进行

45、调速。对恒功率型负载进行调速。直流电动机改变励磁电流调速直流电动机改变励磁电流调速整流电路整流电路启动电阻启动电阻调速电阻调速电阻能耗制动接触器能耗制动接触器工作接触器工作接触器切除启动电阻切除启动电阻接触器接触器工作过程：工作过程：启动：启动：按下起动按钮按下起动按钮SB2SB2，KM2KM2、KTKT得电吸合并自锁，得电吸合并自锁，电动机电动机M M串电阻串电阻R R起动，起动，KTKT延时后使延时后使KM3KM3吸合并自吸合并自保，切除起动电阻保，切除起动电阻R R ，启动过程结束。，启动过程结束。调速：调速：调节电阻器调节电阻器R3R3，改变电动机的转速，改变电动机的转速停车制停车制动

46、动正常运行时，按下按钮正常运行时，按下按钮SB1SB1，KM2KM2及及KM3KM3断电释放，断电释放，KM1KM1通电吸合，通过通电吸合，通过R R使能耗制动回路接通，同使能耗制动回路接通，同时短接电容时短接电容C C，电源电压全部加于励磁绕组实现，电源电压全部加于励磁绕组实现制动过程中的强励作用。松开按钮制动过程中的强励作用。松开按钮SB1SB1，制动结，制动结束，电路又处于准备工作状态。束，电路又处于准备工作状态。直流电动机改变励磁电流调速直流电动机改变励磁电流调速第二章第二章 直流电动机直流电动机2.6 他励直流电动机的调速特性他励直流电动机的调速特性第二章第二章 直流电动机直流电动机

47、第二章第二章 直流电动机直流电动机第二章第二章 直流电动机直流电动机第二章第二章 直流电动机直流电动机第二章第二章 直流电动机直流电动机第二章第二章 直流电动机直流电动机2.7 他励直流电动机的的制动特性他励直流电动机的的制动特性 1制动与启动制动与启动 启动：启动：施电于电动机使电动机速度施电于电动机使电动机速度从静止加速到某一稳定从静止加速到某一稳定转速转速的一种运动状态；的一种运动状态； 制动：制动：电动机脱离电网则是使电动机速度是电动机脱离电网则是使电动机速度是从某一稳定转从某一稳定转速开始减速到停止速开始减速到停止或是或是限制位能负载下降速度限制位能负载下降速度的一种运转状态。的一种

48、运转状态。2. . 制动与自然停车制动与自然停车 自然停车：自然停车：电动机脱离电网，电动机脱离电网，靠很小的摩擦阻转矩消耗机靠很小的摩擦阻转矩消耗机械能使转速慢慢下降械能使转速慢慢下降，直到转速为零而停车。这种停车过程需直到转速为零而停车。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；时较长，不能满足生产机械快速停车的要求； 制动停车：制动停车：电动机脱离电网，电动机脱离电网，外加阻力转矩使电动机迅速外加阻力转矩使电动机迅速停车停车。第二章第二章 直流电动机直流电动机2.7 他励直流电动机的的制动特性他励直流电动机的的制动特性 3电动机的两种工作状态电动机的两种工作状态（1） 电动状

49、态：电动状态：，0LM TT 电动机的作用是将电能转换机械能。故称这种状态为电动电动机的作用是将电能转换机械能。故称这种状态为电动状态。状态。 （2）制动状态：）制动状态：，0)(LM TTTM:阻转矩阻转矩 TL:拖动转矩拖动转矩 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。这种工作状态为制动状态。 TM:拖动转矩拖动转矩 TL:阻转矩阻转矩 第二章第二章 直流电动机直流电动机2.7 他励直流电动机的的制动特性他励直流电动机的的制动特性 2.7.1 能耗制动能耗制动1制动原理制动原理 电动机在电动状态运行时，把外

50、加电枢电压突然降为零，电动机在电动状态运行时，把外加电枢电压突然降为零，而将电枢串接一个附加电阻短接起来，便能得到能耗制动状态。而将电枢串接一个附加电阻短接起来，便能得到能耗制动状态。aaaadEIRR maTKIaad2emRRnTK K aeEKn第二章第二章 直流电动机直流电动机2.7 他励直流电动机的的制动特性他励直流电动机的的制动特性 2.7.1 能耗制动能耗制动1制动原理制动原理 电动机在电动状态运行时，把外加电枢电压突然降为零，电动机在电动状态运行时，把外加电枢电压突然降为零，而将电枢串接一个附加电阻短接起来，便能得到能耗制动状态。而将电枢串接一个附加电阻短接起来，便能得到能耗制

51、动状态。aaaadEIRR maTKIaad2emRRnTK K aeEKn第二章第二章 直流电动机直流电动机2.7 他励直流电动机的的制动特性他励直流电动机的的制动特性 2.7.1 能耗制动能耗制动1制动原理制动原理 电动机在电动状态运行时，把外加电枢电压突然降为零，电动机在电动状态运行时，把外加电枢电压突然降为零，而将电枢串接一个附加电阻短接起来，便能得到能耗制动状态。而将电枢串接一个附加电阻短接起来，便能得到能耗制动状态。aaaadEIRR maTKIaad2emRRnTK K aeEKn第二章第二章 直流电动机直流电动机2.7 他励直流电动机的的制动特性他励直流电动机的的制动特性 2.

52、7.1 能耗制动能耗制动能耗制动控制电路能耗制动控制电路电源电源接触器接触器启动启动接触器接触器制动制动接触器接触器第二章第二章 直流电动机直流电动机2.7 他励直流电动机的的制动特性他励直流电动机的的制动特性 2.7.1 能耗制动能耗制动第二章第二章 直流电动机直流电动机第二章第二章 直流电动机直流电动机 他励直流电动机的外加电枢电压与电枢电动势中的任何一他励直流电动机的外加电枢电压与电枢电动势中的任何一个在外部条件作用下改变了方向，也即电压与电枢电动势变为个在外部条件作用下改变了方向，也即电压与电枢电动势变为同方向时，电动机即运行于反接制动状态。同方向时，电动机即运行于反接制动状态。 在反

53、接制动中，把改变电枢电压的方向所产生的反接制动在反接制动中，把改变电枢电压的方向所产生的反接制动称为称为电源反接制动电源反接制动；而把改变电枢电动势的方向所产生的反接；而把改变电枢电动势的方向所产生的反接制动称为制动称为倒拉反接制动倒拉反接制动。2.7 他励直流电动机的的制动特性他励直流电动机的的制动特性 2.7.2 反接制动反接制动第二章第二章 直流电动机直流电动机2.7 他励直流电动机的的制动特性他励直流电动机的的制动特性 2.7.2 反接制动反接制动1.电源反接制动电源反接制动TKKRKUn2meae TKKRRKUn2meadae aaaaadaadUEUEIRRRR 第二章第二章 直流电动机直流电动机2.7 他励直流电动机的