直流電機(jī)4閻治安

1、1第第 4 章章 直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī) DC Motor 本章介紹直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)方面的知識(shí)本章介紹直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)方面的知識(shí), ,同時(shí)涉及特性。同時(shí)涉及特性。 4-1 直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) (Starting)一、起動(dòng)過程及其要求一、起動(dòng)過程及其要求 v電動(dòng)機(jī)繞組加電源后，轉(zhuǎn)速從電動(dòng)機(jī)繞組加電源后，轉(zhuǎn)速從0上升到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的過程稱為起動(dòng)過程。上升到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的過程稱為起動(dòng)過程。 v合閘瞬間的啟動(dòng)電流很大，可達(dá)合閘瞬間的啟動(dòng)電流很大，可達(dá) (1020)IN ,因?yàn)橐驗(yàn)関這樣大的啟動(dòng)電流會(huì)引起電機(jī)換向困難，并使供電線路產(chǎn)生很大的壓這樣大的啟動(dòng)電流會(huì)引起電機(jī)換向困難

2、，并使供電線路產(chǎn)生很大的壓降。因此必須采取適當(dāng)?shù)拇胧┫拗茊?dòng)電流。降。因此必須采取適當(dāng)?shù)拇胧┫拗茊?dòng)電流。 系統(tǒng)對(duì)啟動(dòng)的要求：系統(tǒng)對(duì)啟動(dòng)的要求：（1）啟動(dòng)電流要限制在安全范圍內(nèi)；）啟動(dòng)電流要限制在安全范圍內(nèi)；（2）啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩足夠大；）啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩足夠大；（3）啟動(dòng)設(shè)備要簡(jiǎn)單便可靠。）啟動(dòng)設(shè)備要簡(jiǎn)單便可靠。 0, 0, aaestaaUEUnECnIRR 2二、直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法二、直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法 1. 電樞回路串電阻啟動(dòng)電樞回路串電阻啟動(dòng) v最初起動(dòng)電流：最初起動(dòng)電流：Ist =U / ( Ra+ Rst )v最初起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：最初起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：Tst=CT Ist v為了在限定的電流為了在限定的電

3、流Ist下獲得較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩下獲得較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst，應(yīng)該使磁通，應(yīng)該使磁通盡可能大盡可能大些，因此啟動(dòng)時(shí)串聯(lián)在勵(lì)磁回路的電阻應(yīng)全部切除。些，因此啟動(dòng)時(shí)串聯(lián)在勵(lì)磁回路的電阻應(yīng)全部切除。v有了一定的轉(zhuǎn)速有了一定的轉(zhuǎn)速n后，電勢(shì)后，電勢(shì)Ea不再為不再為0，電流，電流 Ist 會(huì)逐步減小，轉(zhuǎn)矩會(huì)逐步減小，轉(zhuǎn)矩Tst也也會(huì)逐步減小。會(huì)逐步減小。v為了在啟動(dòng)過程中始終保持足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，一般將起動(dòng)器設(shè)計(jì)為多為了在啟動(dòng)過程中始終保持足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，一般將起動(dòng)器設(shè)計(jì)為多級(jí)，隨著轉(zhuǎn)速級(jí)，隨著轉(zhuǎn)速n的增大，串在電樞回路的啟動(dòng)電阻的增大，串在電樞回路的啟動(dòng)電阻Rst逐級(jí)切除，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)逐級(jí)切除，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后全部

4、切除。啟動(dòng)電阻后全部切除。啟動(dòng)電阻Rst一般設(shè)計(jì)為短時(shí)運(yùn)行方式。一般設(shè)計(jì)為短時(shí)運(yùn)行方式。32. 他勵(lì)電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)他勵(lì)電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng) v對(duì)他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，可采用專門設(shè)備降低電樞回路的電壓以減小啟動(dòng)電流。對(duì)他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，可采用專門設(shè)備降低電樞回路的電壓以減小啟動(dòng)電流。v串勵(lì)與復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)串勵(lì)與復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方法起動(dòng)方法基本上與并勵(lì)電動(dòng)機(jī)相同，即采用電樞回路基本上與并勵(lì)電動(dòng)機(jī)相同，即采用電樞回路 串電阻的方法減小啟動(dòng)電流。串電阻的方法減小啟動(dòng)電流。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)絕對(duì)不允許空載啟動(dòng)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)絕對(duì)不允許空載啟動(dòng)。（下）。（下）v串電阻啟動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，投資小，但啟動(dòng)電阻上要消耗能量；電樞降壓?jiǎn)⒋娮鑶?dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，投資

5、小，但啟動(dòng)電阻上要消耗能量；電樞降壓?jiǎn)?dòng)設(shè)備投資較大，但動(dòng)設(shè)備投資較大，但起動(dòng)過程起動(dòng)過程節(jié)能。節(jié)能。44-2 4-2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)工作特性他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)工作特性 工作特性定義：工作特性定義：U=UN ，If = IfN ，電樞回路不串電阻的情況下，負(fù)載電樞回路不串電阻的情況下，負(fù)載P P2 2變化時(shí)，變化時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩T、效率、效率分別隨輸出功率分別隨輸出功率 P2 變化的關(guān)系曲線。變化的關(guān)系曲線。 一、轉(zhuǎn)速特性一、轉(zhuǎn)速特性 n = f (P2) 影響轉(zhuǎn)速影響轉(zhuǎn)速 n 的因素有二：（的因素有二：（1）電流）電流Ia增大時(shí)電樞電阻壓將增大時(shí)電樞電阻壓將IaRa也增大，

6、使也增大，使轉(zhuǎn)速趨于下降；（轉(zhuǎn)速趨于下降；（2）電流增大時(shí)，電樞反應(yīng)的去磁作用使得磁通）電流增大時(shí)，電樞反應(yīng)的去磁作用使得磁通下降，下降，使轉(zhuǎn)速趨于上升。使轉(zhuǎn)速趨于上升。 222aaaseaassaaaaeeeUEI RUCnI RUUUI RUI RnCCC 5一般電阻壓降的影響較大，所以隨著一般電阻壓降的影響較大，所以隨著電流的增大，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低。由于電流的增大，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低。由于電阻電阻Ra的值很小，所以轉(zhuǎn)速下降比較的值很小，所以轉(zhuǎn)速下降比較平緩。電流增大，電壓恒定時(shí)意味著平緩。電流增大，電壓恒定時(shí)意味著P2增大，所以增大，所以n = f(P2)是一條較平的下是一條較平的下降曲線（硬

7、特性）。降曲線（硬特性）。 n2PO0nNnNP二、轉(zhuǎn)矩特性二、轉(zhuǎn)矩特性 T = f ( P2 )v他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在負(fù)載變化時(shí)，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化很小，可以近似認(rèn)為轉(zhuǎn)速變化很小，可以近似認(rèn)為T0 = 常數(shù)。常數(shù)。 22220= 260PPTTTTn ；n2P0n0T2TTO6v如果不考慮轉(zhuǎn)速的變化，則如果不考慮轉(zhuǎn)速的變化，則T = f (P2)為一條直線，考慮到轉(zhuǎn)速略有下降，為一條直線，考慮到轉(zhuǎn)速略有下降，所以所以T =f (P2) 為一條略微上翹的曲線。為一條略微上翹的曲線。 三、效率特性三、效率特性 = f ( P2 ) v可以根據(jù)本教材可以根據(jù)本教材2.3.2小節(jié)介紹的

8、方小節(jié)介紹的方法計(jì)算。法計(jì)算。 122222aaasaaaaasaMabmFfeabPUIEI RUIE II RU IPppPppppppPp 22 100 %PPpp 不不變變可可變變n2P0n0T2TTO74-3 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性 機(jī)械特性定義機(jī)械特性定義：n = f ( T )是指是指U=UN，If = IfN 時(shí)，改變負(fù)載的過程時(shí)，改變負(fù)載的過程中，轉(zhuǎn)速中，轉(zhuǎn)速n隨電磁轉(zhuǎn)矩隨電磁轉(zhuǎn)矩T 變化的函數(shù)關(guān)系。變化的函數(shù)關(guān)系。 一、機(jī)械特性方程式一、機(jī)械特性方程式 n=f ( T ) v用電樞回路總電阻考慮電刷接觸壓降。用電樞回路總電阻考慮電刷接觸壓降。 v n0

9、L =U/(Ce) 為理想空載轉(zhuǎn)速，為理想空載轉(zhuǎn)速，v = (Ra+Rp ) / (CeCT2) 為斜率。為斜率。 02,apaaeTapLeeTURRITnICCRRUnTnTCC CnTO0LnNTNn8二、固有機(jī)械特性二、固有機(jī)械特性 n = f ( T ) vU =UN , =N , Rp= 0 時(shí)的時(shí)的機(jī)械特性機(jī)械特性 稱為稱為 固有機(jī)械特性。其方程為固有機(jī)械特性。其方程為 由于由于Ra很小，轉(zhuǎn)矩很小，轉(zhuǎn)矩T增大時(shí)，增大時(shí)，n下降很小，他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性是一條比較平下降很小，他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性是一條比較平的下降曲線。（即屬硬特性）的下降曲線。（即屬硬特性） 2aeeTRU

10、CCnTC三、人為（人工）機(jī)械特性三、人為（人工）機(jī)械特性 n n = = f f ( (T T ) )v改變?nèi)齻€(gè)量改變?nèi)齻€(gè)量U、Rp之一而其他量不變之一而其他量不變 時(shí)可以得到人為機(jī)械特性。時(shí)可以得到人為機(jī)械特性。 （1）電樞回路串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性）電樞回路串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性 對(duì)應(yīng)于不同的對(duì)應(yīng)于不同的Rp可以得到一簇斜率不同的曲線?？梢缘玫揭淮匦甭什煌那€。 2eTpaeRCCnRUCTnTO0 LnaR1apRR2apRR3apRR9（2）改變電樞電壓）改變電樞電壓(U d T / d n ；若不穩(wěn)定運(yùn)行則若不穩(wěn)定運(yùn)行則 v一、判斷穩(wěn)定的原則是：一、判斷穩(wěn)定的原則是： v 1 1

11、、直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性（、直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性（ (1)(1)下降曲線時(shí)可穩(wěn)定運(yùn)行；下降曲線時(shí)可穩(wěn)定運(yùn)行； (2)(2)上翹曲線時(shí)則上翹曲線時(shí)則不穩(wěn)定運(yùn)行！用下圖分析不穩(wěn)定運(yùn)行！用下圖分析）v 2 2、機(jī)械負(fù)載的機(jī)械特性（、機(jī)械負(fù)載的機(jī)械特性（恒轉(zhuǎn)矩或變轉(zhuǎn)矩負(fù)載？恒轉(zhuǎn)矩或變轉(zhuǎn)矩負(fù)載？） CTnTn nTO0LnaBCananannnnTObbn0Lnbnbn TnCT T LT n154-8 直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法 02()aatjatjLeeeTUIRRRRUnCCC CnTTv對(duì)應(yīng)于三種人為機(jī)械特性，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有三種對(duì)應(yīng)于三種人為機(jī)械特性，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方

12、法有三種: （1）改變電樞電壓）改變電樞電壓U； （2）改變勵(lì)磁電流即改變磁通）改變勵(lì)磁電流即改變磁通； （3）電樞串入電阻）電樞串入電阻Rt j。一、改變電樞電壓調(diào)速（適用于他勵(lì)式）一、改變電樞電壓調(diào)速（適用于他勵(lì)式） v如圖設(shè)TL 不變，其物理過程不變，其物理過程。v優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速后，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性不變、無級(jí)、平滑、損耗小。便于計(jì)算機(jī)控制。 v缺點(diǎn)缺點(diǎn)：需要專門設(shè)備，成本較高。需要專門設(shè)備，成本較高。（可控硅可控硅調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)）調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)） nTO0Ln1A2A3A4A1B2B3B16三、改變勵(lì)磁電流調(diào)速（調(diào)節(jié)勵(lì)磁電阻）三、改變勵(lì)磁電流調(diào)速（調(diào)節(jié)勵(lì)磁電阻） v減少勵(lì)磁電流時(shí)，電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的

13、斜率增大。減少勵(lì)磁電流時(shí)，電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的斜率增大。如圖設(shè)TL 不變，其物理過程不變，其物理過程。v優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：勵(lì)磁回路電流小約為勵(lì)磁回路電流小約為( 1( 1 3 )% I3 )% IN N , , 損耗損耗 小，連續(xù)調(diào)速，易控制。小，連續(xù)調(diào)速，易控制。 v缺點(diǎn)缺點(diǎn)：只能上調(diào)，最高轉(zhuǎn)速受機(jī)械強(qiáng)度的限制，只能上調(diào)，最高轉(zhuǎn)速受機(jī)械強(qiáng)度的限制， 負(fù)載轉(zhuǎn)矩大時(shí)調(diào)速范圍小。負(fù)載轉(zhuǎn)矩大時(shí)調(diào)速范圍小。 nTO0Ln1A2A3A4A1B2B3BnT0Ln1A2A3A4A1B2B3BO二、在電樞回路外串調(diào)節(jié)電阻調(diào)速二、在電樞回路外串調(diào)節(jié)電阻調(diào)速 v調(diào)節(jié)電阻Rp 達(dá)到調(diào)速目的。如圖設(shè)TL 、 不不變，其物理過程

14、變，其物理過程。v優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便。設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便。 v缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：只能降速，低速時(shí)變化率較大，電樞只能降速，低速時(shí)變化率較大，電樞電流較大，有損耗。電流較大，有損耗。17四、改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向的方法四、改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向的方法 v要改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向，就必須改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向。要改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向，就必須改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向。 T = CT Iav根據(jù)電動(dòng)機(jī)的工作原理，單獨(dú)改變磁場(chǎng)極性（即通過改變勵(lì)磁繞組連接）根據(jù)電動(dòng)機(jī)的工作原理，單獨(dú)改變磁場(chǎng)極性（即通過改變勵(lì)磁繞組連接）或者單獨(dú)改變電樞電流的方向，均可以改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向。故改變轉(zhuǎn)向或者單獨(dú)改變電樞電流的方向，均可以改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向。故改

15、變轉(zhuǎn)向的方法：的方法：v（1 1）對(duì)于并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，單獨(dú)將勵(lì)磁繞組引出端接線對(duì)調(diào)；）對(duì)于并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，單獨(dú)將勵(lì)磁繞組引出端接線對(duì)調(diào)；v（2 2）單獨(dú)將電樞繞組引出端接線對(duì)調(diào)。）單獨(dú)將電樞繞組引出端接線對(duì)調(diào)。 對(duì)于復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)，應(yīng)將電樞引出端對(duì)調(diào)或者同時(shí)將并勵(lì)繞組和串勵(lì)繞組引出段分別對(duì)調(diào)（維持加復(fù)勵(lì)狀態(tài)）。 nTO0LnA184-9 直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) (Retardation) 制動(dòng)問題：在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要采取一些措施使電動(dòng)機(jī)盡快停轉(zhuǎn)，制動(dòng)問題：在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要采取一些措施使電動(dòng)機(jī)盡快停轉(zhuǎn)，或者從某高速降到某低速運(yùn)轉(zhuǎn)，或者限制位能性負(fù)載在某一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)或者從某高速降到某低速

16、運(yùn)轉(zhuǎn)，或者限制位能性負(fù)載在某一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，這就是電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)問題。轉(zhuǎn)，這就是電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)問題。實(shí)現(xiàn)制動(dòng)有兩種方法，機(jī)械制動(dòng)和電磁制實(shí)現(xiàn)制動(dòng)有兩種方法，機(jī)械制動(dòng)和電磁制動(dòng)。動(dòng)。 電磁制動(dòng)是使電機(jī)在制動(dòng)時(shí)使電機(jī)產(chǎn)生與其旋轉(zhuǎn)方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩電磁制動(dòng)是使電機(jī)在制動(dòng)時(shí)使電機(jī)產(chǎn)生與其旋轉(zhuǎn)方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩, ,其特點(diǎn)是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大其特點(diǎn)是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大, ,操作控制方便。直流電動(dòng)機(jī)的電磁制動(dòng)類型有能耗操作控制方便。直流電動(dòng)機(jī)的電磁制動(dòng)類型有能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋制動(dòng)。制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋制動(dòng)。一、能耗制動(dòng)一、能耗制動(dòng) （1 1）能耗制動(dòng)過程）能耗制動(dòng)過程B-OB-O 電機(jī)：直流電動(dòng)機(jī)；電機(jī)：直流電動(dòng)機(jī)；

17、負(fù)載：反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載負(fù)載：反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 UfRKLRstR19v制動(dòng)時(shí)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，轉(zhuǎn)子制動(dòng)時(shí)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，轉(zhuǎn)子動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能消耗在制動(dòng)電阻上。動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能消耗在制動(dòng)電阻上。所以稱為能耗制動(dòng)。所以稱為能耗制動(dòng)。 v制動(dòng)電阻越小，制動(dòng)開始時(shí)產(chǎn)生的制動(dòng)制動(dòng)電阻越小，制動(dòng)開始時(shí)產(chǎn)生的制動(dòng) 轉(zhuǎn)矩就越大。轉(zhuǎn)矩就越大。 v高速時(shí)能耗制動(dòng)作用較大，低速時(shí)應(yīng)配高速時(shí)能耗制動(dòng)作用較大，低速時(shí)應(yīng)配 合機(jī)械制動(dòng)裝置使系統(tǒng)停掉。合機(jī)械制動(dòng)裝置使系統(tǒng)停掉。 （2）能耗制動(dòng)運(yùn)行）能耗制動(dòng)運(yùn)行O-C 負(fù)載：勢(shì)能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載負(fù)載：勢(shì)能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 2aLeeTRRUCC CnTT nTO0LnABZTZT20

18、v采用采用能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)時(shí)，工作點(diǎn)從時(shí)，工作點(diǎn)從ABO,BOABO,BO是能耗是能耗制動(dòng)過程，到了制動(dòng)過程，到了O O點(diǎn)后，如不采取其他制動(dòng)措施，點(diǎn)后，如不采取其他制動(dòng)措施，則系統(tǒng)會(huì)在負(fù)載轉(zhuǎn)矩的作用下反轉(zhuǎn)，工作點(diǎn)沿著能則系統(tǒng)會(huì)在負(fù)載轉(zhuǎn)矩的作用下反轉(zhuǎn)，工作點(diǎn)沿著能耗制動(dòng)曲線到達(dá)耗制動(dòng)曲線到達(dá)C C后才穩(wěn)定運(yùn)行。在后才穩(wěn)定運(yùn)行。在C C點(diǎn)，電磁轉(zhuǎn)矩點(diǎn)，電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)，與轉(zhuǎn)速方向相反是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在為負(fù)，與轉(zhuǎn)速方向相反是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在C C點(diǎn)的運(yùn)行點(diǎn)的運(yùn)行方式稱為能耗制動(dòng)運(yùn)行。方式稱為能耗制動(dòng)運(yùn)行。 二、反接制動(dòng)二、反接制動(dòng) v他勵(lì)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)反抗性恒轉(zhuǎn)他勵(lì)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行。矩負(fù)載運(yùn)行。v通

19、過反接閘刀把電源突然反通過反接閘刀把電源突然反接，同時(shí)在電樞支路串入接，同時(shí)在電樞支路串入限流限流電阻電阻R3 。 302aLeeTRRUnCCnCTTUfRK3RstRnT00LnABZTCcn21v如圖所示，工作點(diǎn)如圖所示，工作點(diǎn)ABC，在，在C點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)時(shí)，n=0。這時(shí)應(yīng)將電源切掉。在。這時(shí)應(yīng)將電源切掉。在BC的過程中轉(zhuǎn)速為正，電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)，起的過程中轉(zhuǎn)速為正，電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)，起制動(dòng)制動(dòng)作用。作用。v如果在如果在C點(diǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩點(diǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩(絕對(duì)值絕對(duì)值)而沒有切除電源，則電而沒有切除電源，則電動(dòng)機(jī)在電磁轉(zhuǎn)矩作用下將反向起動(dòng)，作為反轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。如圖中的動(dòng)

20、機(jī)在電磁轉(zhuǎn)矩作用下將反向起動(dòng)，作為反轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。如圖中的D點(diǎn)。點(diǎn)。v對(duì)于頻繁正反轉(zhuǎn)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)，常采用這種先反接制動(dòng)停車，再反向起對(duì)于頻繁正反轉(zhuǎn)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)，常采用這種先反接制動(dòng)停車，再反向起動(dòng)的運(yùn)行方式，達(dá)到迅速制動(dòng)并反轉(zhuǎn)的目的。對(duì)于要求準(zhǔn)確停車的系統(tǒng)，采動(dòng)的運(yùn)行方式，達(dá)到迅速制動(dòng)并反轉(zhuǎn)的目的。對(duì)于要求準(zhǔn)確停車的系統(tǒng)，采用能耗制動(dòng)較為方便。用能耗制動(dòng)較為方便。 電樞電流式為：電樞電流式為：(2)電勢(shì)反接制動(dòng)（倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行）電勢(shì)反接制動(dòng)（倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行） nTO0LnABZTZTC0nDnTO0LnABZTZTC0nEDnTO0LnABZTDDnC33aaaaaUEUEIRRRR 22

21、他勵(lì)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行。電樞支路突然他勵(lì)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行。電樞支路突然串入串入較大的電較大的電阻，則工作點(diǎn)阻，則工作點(diǎn)ABCDABCD，D D點(diǎn)位于第點(diǎn)位于第iviv象限，轉(zhuǎn)速為負(fù)，電磁轉(zhuǎn)矩為正，象限，轉(zhuǎn)速為負(fù)，電磁轉(zhuǎn)矩為正，屬于制動(dòng)運(yùn)行。在屬于制動(dòng)運(yùn)行。在C C點(diǎn)后，負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速反向，感應(yīng)電勢(shì)點(diǎn)后，負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速反向，感應(yīng)電勢(shì)也反向，所以稱為電勢(shì)反接制動(dòng)。這種運(yùn)行方式通常用在起重設(shè)備低速下也反向，所以稱為電勢(shì)反接制動(dòng)。這種運(yùn)行方式通常用在起重設(shè)備低速下放物體的場(chǎng)合。放物體的場(chǎng)合。三、回饋制動(dòng)三、回饋制動(dòng) (1) (1) 正向回饋制動(dòng)正向回饋

22、制動(dòng) v直流電動(dòng)機(jī)通過降低電壓減速時(shí)，會(huì)使得工作點(diǎn)經(jīng)過第直流電動(dòng)機(jī)通過降低電壓減速時(shí)，會(huì)使得工作點(diǎn)經(jīng)過第IIII象限，如圖中象限，如圖中的的BCBC段段，轉(zhuǎn)速為正而電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于制動(dòng)狀態(tài)。電壓下降，轉(zhuǎn)速為正而電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于制動(dòng)狀態(tài)。電壓下降，使得使得 E Ea a U U , ,電流方向改變，電能回饋到電源。電流方向改變，電能回饋到電源。v在在電車下坡時(shí)，電車下坡時(shí)，由于重力作用使得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于原來的空載轉(zhuǎn)速，由于重力作用使得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于原來的空載轉(zhuǎn)速，E Ea a增大，增大， E Ea a U ,U ,即即超過超過U U 以后，電流反向，進(jìn)入正向回饋制動(dòng)狀態(tài)。以后

23、，電流反向，進(jìn)入正向回饋制動(dòng)狀態(tài)。v當(dāng)當(dāng)電車電車下坡的位能下坡的位能等于等于電車供給電網(wǎng)電車供給電網(wǎng)的電能（加損耗）時(shí)的電能（加損耗）時(shí)n n = c= c 。23(2) 反向回饋制動(dòng)反向回饋制動(dòng) 他勵(lì)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)勢(shì)能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行。他勵(lì)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)勢(shì)能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行。反接電源電壓并給電樞支路串入限流電阻。工作點(diǎn)將會(huì)穩(wěn)定在第反接電源電壓并給電樞支路串入限流電阻。工作點(diǎn)將會(huì)穩(wěn)定在第iv象限。象限。在在D點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速，點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速，EaU，電流流向電源，屬于，電流流向電源，屬于反向回饋制動(dòng)。反向回饋制動(dòng)常用于高速下放重物時(shí)限制電機(jī)轉(zhuǎn)速。反向回饋制動(dòng)。反向回饋

24、制動(dòng)常用于高速下放重物時(shí)限制電機(jī)轉(zhuǎn)速。本章作業(yè)：本章作業(yè)：p65 題題4-2，3，4，5，6，7nTO0nABZTZTC0nEDnTO0nABZTCD244-10 4-10 直流電機(jī)的換向直流電機(jī)的換向 旋轉(zhuǎn)著的電樞某元件旋轉(zhuǎn)著的電樞某元件( (線圈線圈) ) 從一個(gè)支路轉(zhuǎn)換到另外一個(gè)支路時(shí)元件從一個(gè)支路轉(zhuǎn)換到另外一個(gè)支路時(shí)元件中電流變化的過渡過程稱為中電流變化的過渡過程稱為換向過程換向過程。一、換向過程分析一、換向過程分析 v電刷是支路的分界線。電刷是支路的分界線。v換向剛開始時(shí)，元件仍屬于右邊支路，其電流為換向剛開始時(shí)，元件仍屬于右邊支路，其電流為+ia（右右左）；左）；v處于換向過程時(shí)，

25、元件被電刷短路，電流大小和方向處于變化的過程中；處于換向過程時(shí)，元件被電刷短路，電流大小和方向處于變化的過程中；v換向結(jié)束時(shí)，元件進(jìn)入左邊支路，其電流已經(jīng)換向結(jié)束時(shí)，元件進(jìn)入左邊支路，其電流已經(jīng)變?yōu)?ia（左左右）。右）。25v一個(gè)元件換向過程所需的時(shí)間就稱為一個(gè)元件換向過程所需的時(shí)間就稱為換向周期換向周期Th，即一個(gè)換向片通過即一個(gè)換向片通過電刷所用的時(shí)間。即電流從電刷所用的時(shí)間。即電流從+ +i ia a變到變到- -i ia a所用的時(shí)間即為一個(gè)所用的時(shí)間即為一個(gè) 換向周期換向周期 Th= 0.00050.002秒秒 換向問題十分復(fù)雜，換向不良會(huì)在電刷與換向片之間產(chǎn)生火化。當(dāng)換向問題十分

26、復(fù)雜，換向不良會(huì)在電刷與換向片之間產(chǎn)生火化。當(dāng)火花大到一定程度時(shí)可能損壞電機(jī)。火花大到一定程度時(shí)可能損壞電機(jī)。v產(chǎn)生火花的原因除電磁原因外，還有電化學(xué)、電熱等因素，至今尚無產(chǎn)生火花的原因除電磁原因外，還有電化學(xué)、電熱等因素，至今尚無很成熟的理論。很成熟的理論。60 ( )hTsKn26二、換向元件中的電勢(shì)二、換向元件中的電勢(shì) 1電抗電勢(shì)電抗電勢(shì) ex v一般，換向周期非常短暫，電流的變化會(huì)在繞組元件中產(chǎn)生自感和互感一般，換向周期非常短暫，電流的變化會(huì)在繞組元件中產(chǎn)生自感和互感電勢(shì)，兩者的合成電勢(shì)稱為電抗電勢(shì)，用電勢(shì)，兩者的合成電勢(shì)稱為電抗電勢(shì)，用ex表示。表示。 v電抗電勢(shì)的性質(zhì)電抗電勢(shì)的性質(zhì)

27、 總是阻礙線圈中電流的變化，亦即總是阻礙線圈中電流的變化，亦即ex的方向（據(jù)楞次定的方向（據(jù)楞次定律）必然律）必然力圖與換向前的電流方向相同力圖與換向前的電流方向相同?；蛘哒f電抗電勢(shì)是阻礙換向的。或者說電抗電勢(shì)是阻礙換向的。 v電抗電勢(shì)大小反比于換向周期：電抗電勢(shì)大小反比于換向周期： 2切割電勢(shì)切割電勢(shì) ea v換向元件切割電樞反應(yīng)磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生的切割電勢(shì)。其性質(zhì)也是阻礙換換向元件切割電樞反應(yīng)磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生的切割電勢(shì)。其性質(zhì)也是阻礙換向的，即向的，即力圖與換向前的電流方向相同力圖與換向前的電流方向相同。v其大小為其大小為: ea= 2WyBa l va()xd iLMd te 2()ahxpj

28、iELMT 273 3換向極電勢(shì)換向極電勢(shì) ek換向元件切割換向極磁場(chǎng)，產(chǎn)生的換向元件切割換向極磁場(chǎng)，產(chǎn)生的切割電勢(shì)。其性質(zhì)也是幫助換向的，切割電勢(shì)。其性質(zhì)也是幫助換向的，即即力圖與換向后的電流方向相同力圖與換向后的電流方向相同。NS1122334456657788991110101112121313141415151616+.ek 的方向Nn (發(fā)電機(jī))換向極4、三種換向情況曲線1直線換向；曲線2延遲換向；曲線3加速換向；Tht01Thti+ ia ia23t21延遲換向時(shí)經(jīng)換向片1的電流密度為：將使后刷邊的火花大。延遲換向時(shí)經(jīng)換向片2的電流密度為：*#若加速換向則使前刷邊的火花大。11111 hitgTjSti221222 itgtijjS21jj28三、影響換向的因素三、影響換向的因素 v電磁因素電磁因素：電抗電勢(shì)和切：電抗電勢(shì)和切割電勢(shì)阻礙換向割電勢(shì)阻礙換向.v機(jī)械、化學(xué)、材料機(jī)械、化學(xué)、材料等原因等原因v機(jī)械方面的原因機(jī)械方面的原因如：換向如：換向器偏心；片間絕緣凸出，某器偏心；片