电机学精品课件第二章直流电机.ppt

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1、,概述,直流电机的电枢绕组,直流电机的磁场,直流电动机的基本特性,第二章 直流电机,2.7 直流电机的换向,2.1 概述,2.2 直流电机的电枢绕组,2.3 直流电机的磁场,2.5 直流电动机的基本特性,2.6 直流电力传动,一、概述直流电机发电机：得到直流电源。直流电动机：具有良好的调速性能，在许多调速性能要求较高的场合得到广泛使用。,2.1概述,2.1.1 工作原理,二、直流电机的用途,励磁机,测速,伺服,图2.1 用途,(见图2.1),.作电源用-直流发电机.作伺服用-自流电动机.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.做励磁机用一般小于10万kW即100

2、MW的单机同步发电机要用直流发电机作为励磁机。,直流电机是电机的主要类型之一。直流电机,自身有着显著的优点，但与交流电机相比自身又,有着缺点。近年来，与电力电子装置结合而具有,直流电机性能的电机不断涌现，使直流电机有被,取代的趋势。尽管如此，直流电机仍有一定的理,论意义和实用价值!,三.直流电机的特点,直流电动机以其良好的起动性和调速性能著称。(调速范围宽广，调速特性平过载能力较强;热动和制动转矩较大)直流发电机供电质量较好，常常作为励磁电源(电势波形较好，对电磁干扰的影响小)。,结构较复杂直流电机 成本较高 使它的应用受到 限制 可靠性较差存在换向器，其制造复杂，价格较高。,(1)直流电机的

3、环形物理模型图解释 直流电机的物理模型图见图2.2、2.3。图中表示一台最简单的两极直流电机模型。固定部分有磁铁，这里称作主磁极；固定部分还有电刷。转动部分有铁心和绕在环形铁心上的。定子与转子之间有一气隙。,四、直流电机的工作原理,图2.2 直流电机的物理模型图,图2.3 直流(发）电机的物理模型图,(2)直流发电机的工作原理（图2.4）机械能 直流电能的电气设备。如何转换？分以下步骤说明：设原动机拖动转子以每分转n转转动；电机内部的固定部分要有磁场。导体将感应电势，其大小与磁通密度 B、导体的有效长度 l 和导体切割磁场速度 v 三者的乘积成正比，其方向用右手定则判断。,电势正方向：abcd

4、B+,A-,（1）、换流过程,电势正方向：dcbaB+,A-,图2.4直流发电机的原理,注意：某一根转子导体的电势性质是交流电，而经电刷输出的电动势是直流电。电势性质:1.N 及S极下的导体电势方向改变 2.电刷与磁极相对静止，固定与N极或S极下的导体相连,电刷两端电势不变，为直流电.由于电刷与换向器的配合作用，交流电势变成了直流电势，这种电机为换向器式直流电机。,（1）、换流过程,电流正方向：dcba转矩方向：顺时针电势方向：abcd,电流正方向：dcba转矩方向：电势方向：,电流正方向：abcd转矩方向：顺时针电势方向：dcba,(3)直流电动机的工作原理,图2.5 直流电动机工作原理,直

5、流电动机工作原理：1.电源经电刷接通电枢绕组，电枢导体有电流流过。2.电机内部有磁场。3.载流转子（即电枢）导体受电磁力 f 的作用 f=Blia（左手定则）4.所有导体产生的电磁力作用于转子，使转子以n(转/分)旋转，拖动机械负载。,五.直流电机小结1.所有直流电机的电枢绕组总是自成闭路。2.电枢绕组的支路数（2a）永远是成对出现，这是由于磁极数(2p)是一个偶数.注：a支路对数 p极对数3直流发电机为了得到最大的直流电势，电刷总是与位于几何中线上的导体相接触。,旋转电机,定子,转子,气隙,2.1.2 直流电机的主要结构部件,一、基本结构,极掌,极心,励磁绕组,机座,转子,直流电动机的磁极和

6、磁路,直流电机由定子(磁极)、转子(电枢)和机座等部分构成。,图2.6 国产直流电机的结构,二、定子,1.主磁极（图2.7）主磁极：建立主磁场。主磁极铁心采用11.5mm的低碳钢板冲压一定形状叠装固定而成。主磁极上装有励磁绕组。主磁极的个数一定是偶数，相邻主磁极的极性按 N，S 极交替出现。,图2.7 主磁极,图2.8换向极,2.机座:一是作为主磁极的一部分，二是作为电机的结构框架。一般用厚钢板弯成筒形以后焊成，或者用铸钢件（小型机座用铸铁件）制成。两端装有端盖。,3.换向极:（图2.8）作用：改善直流电机的换向情况，使电机运行时不产生有害的火花。结构：由换向极铁心和绕组构成，用螺杆固定在机座

7、上。个数一般与主磁极的极数相等。小功率直流电机中，可不装换向极的。换向极绕组在使用中是和电枢绕组相串联的，要流过较大的电流，与主磁极的串励绕组一样，导线有较大的截面。,5.电刷装置:由电刷，刷握，刷杆和连线等组成。是石墨或金属石墨组成的导电块，放在刷握内用弹簧以一定的压力按放在换向器的表面，旋转时与换向器表面形成滑动接触。刷握用螺钉夹紧在刷杆上。,图2.9,三、转子1.电枢铁心（图2.10）既是主磁路的组成部分，又是电枢绕组支撑部分。为减少电枢铁心内的涡流损耗，铁心一般用厚0.5mm且冲有齿、槽的型号为DR530或DR510的硅钢片叠压夹紧而成，,图2.10 电枢铁心,图2.11 电枢绕组,图

8、2.12 换向器,2.电枢绕组:（图2.11）是直流电机的电路部分，是产生感生电动势，产生电磁转矩进行机电能量转换的部分。,3.换向器:（图2.12）在直流发电机中，换向器起整流作用，在直流电动机中，换向器起逆变作用，,2.1.3 直流电机的额定值,额定容量PN：输出功率,额定电压UN：额定状态下出线端电压,额定电流IN：额定状态下出线端电流,额定转速nN：额定状态下的电机转速,额定励磁电流 IfN:电机在额定状态时的励磁电流值。额定效率额定转矩TN,2.2 直流电机的电枢绕组 2.2.1 基本特点,电枢绕组:直流电机的电磁感应的关键部件之一,是直流电机的电路部分，亦是实现机电能量转换的枢纽。

9、,对电枢绕组的要求：,在通过规定的电流和产生足够的电势和电磁转矩前提下，所消耗的有效材料最省，强度高（机械、电气、热），运转可靠，结构简单等。,一.分类：分类为环形和鼓形(图2.13)；环形绕组只曾在原始电机用过；现代直流电机均用鼓形绕组，它又分为叠绕组、波绕组和蛙形绕组。鼓形绕组比环形绕组制造容易，又节省导线，运行较可靠，经济性好，故现在均用鼓形绕组。,叠式绕组(单叠复叠)-见图2.14鼓形绕组 波式绕组(单波、复波)-见下页图2.15 蛙型绕组(又叫混合绕组),图2.13 鼓形绕组环形绕组示意图,图2.14 叠绕组示意图,图2.15波绕组示意图,y=y1-y2,二、有关电枢绕组名词、术语,

10、元件：,第一节距y1,极距：铁心表面，一个极所占的距离,第二节距y2,合成节距y：,换向器节距yk：,极轴线：磁极中心线,几何中心线：磁极之间的平分线,图2.16,虚槽槽内每层有u个元件边，把每个实际的槽看作包含u个虚槽。实际槽数z,虚槽数zi,则zi=z*u有效边：有效边是指线圈的直线部分。端部：线圈非接触电枢铁心的那个部分。上、下层：图2.17,图2.17 绕组实物图,元件数S与换向片数K：S=K=zi第一节距y1:元件的两条有效边在电枢表面上所跨的距离，用y1表示。第一节矩的大小通常用所跨的虚槽数来计算。第二节距y2：相串连的两个元件第一个元件的下层边与第二个元件的上层边在电枢表面上所跨

11、的距离。用y2表示，用虚槽数计算。合成节距y：相串连的两个元件的对应边在电枢表面所跨的距离，称为合成节矩。,换向节距yk:第一个元件的两端所接的两片换向片在换向器表面上所跨的距离。数值上y=yk绕组的联接：单叠绕组：相邻联接的两个元件互相交错地重叠。多相邻元件依次串联，同时每个元件的引线端依次焊接到相邻的换向片上最后形成闭合回路。(图2.14图2.19)单波绕组：相邻联接的两个元件呈波浪形。(图2.15),y1,y2,y,y=-1,图2.19,单叠绕组,(左行),各种形式直流电机绕组的区别主要表现在合成节矩上，其公式为：叠绕组：y=y1-y2 单叠右行：y=+1 单叠左行：y=-1因单叠左行绕

12、组端接部分交叉，故很少采用。波绕组：y=y1 y2,2.2.2单叠绕组,1、数据计算：,yyk1,一台4极16槽直流电机，换向片数K=16；电枢绕组的元件数S=16；(z=zi=s=k)试画出整距右行单叠绕组展开图。,单叠绕组展开图,槽展开,图2.21,展开图（2）,图2.22,绕组放置,元件1：上元件边在1槽，下元件边放在相距y1=4即5槽下层。元件2：上元件边在2槽，下元件边放在相距y1=4即6槽下层。以此类推,某一瞬间电刷、磁极放置,电刷的放置原则:为了在正负电刷间获得最大直流电势以及产生最大的电磁转矩,电刷放在被电刷短路的元件电势为零的位置。,磁极：磁极宽度约0.7,均匀分布，N、S极

13、交替安排。,电刷：联接内、外电路。电势为零的元件：在一个主极下的元件边电势具有相同的方向。在磁极的几何中心线上电势为零。,几何中性线 电枢上的几何中性线：相邻两主极间的中心线，空载时电枢表面主极磁场径向磁通密度为0处。几何中性线上元件边感应电动势为0。换向器上的几何中性线：与主极轴线重合。元件电动势为0的元件所接两换向片的中心线称为换向器上的几何中性线。,电刷放在换向器上的几何中性线。,元件连接顺序图,绕电枢一周，所有元件互相串联构成一闭合回路。,单叠绕组的支路数恒等于电机的极数，这里为4极，即有4个支路。,电路图,图2.23 电路图,2.3 直流电机的磁场,直流电机磁场由永久磁铁或励磁绕组通

14、以直流电励磁产生。励磁绕组和电枢绕组不同的联接，决定了不同的励磁方式。不同的励磁方式，电机的性能将不同。,一、励磁方式,2.3.1 直流电机的按励磁方式分类,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。二、励磁方式分类 他励式 并励式 自励式 串励式 复励式,(1)、他励：直流电机的励磁电流由其它直流电源单独供给。如图所示。,他励直流发电机的电枢电流和负载电流相同，即：,图2.24 他励接线图,2、并励：发电机的励磁绕组与电枢绕组并联。,图2.25 并励励磁方式接线图,并励式 直流发电机：Ia IIf 直流电动

15、机：Ia IIf,3、串励：励磁绕组与电枢绕组串联。,图2.26 串励励磁方式接线图,4、复励：并励和串励两种励磁方式的结合。电机有两个励磁绕组，一个与电枢绕组串联，一个与电枢绕组并联。,图2.26 复励励磁方式接线图,一、空载时负载电流为零，电机内部的磁场（气隙磁场）由励磁绕组通过电流产生的磁势决定。,图2.27 气隙磁密分布曲线,2.3.2 直流电机的空载磁场,空载磁通密度沿转子外圆周长方向的变化情况即空载磁密的分布波形呈平顶波.,空载时磁密分布波形呈平顶波的原因是：在主极直轴附近的气隙较小，并且气隙均匀，磁阻小，即此位置的主磁场较强，在此位置以外，气隙逐渐增大，主磁场也逐渐减弱，到两极之

16、间的几何中线处时，磁密等于0。,二、空载时磁场分布,磁路：气隙1出发经电枢齿1电枢轭电枢齿2气隙2主磁极2定子轭主磁极1，最后又回到气隙1,图2.28 直流电机空载时的磁场分布,磁通、磁路,主磁通、主磁路：由N极出发，经气隙进入电枢齿部，经电枢铁心的磁轭到另外的电枢齿，通过气隙进入S极，再经定子轭回到原来N极。,主磁通交链励磁绕组和电枢绕组，在电枢绕组中感应电势，产生电磁转矩。,漏磁通、漏磁路：不进入电枢铁心，直接经过相邻的磁极或定子轭。,影响饱和程度,图2.29,主磁通和漏磁通,主磁通0和漏磁通由同一磁动势建立；0所走的路径气隙小，磁阻小；漏磁通所走的路径气隙大，磁阻大；漏磁系数:,2.3.

17、3 直流电机的电枢磁动势和磁场,直流电机负载后，电枢绕组有电流通过，产生电枢磁场，电枢磁场对主磁场的影响称电枢反应。气隙磁场由主磁场和电枢磁场共同决定。电枢磁动势使气隙磁场发生畸变。电刷是电枢表面上电流分布的分界线。电枢磁势的轴线总是与电刷轴线相重合。,电刷放在换向器几何中性线上时，电枢磁动势轴线也在换向器几何中性线上，电枢磁动势轴线恰好与主极轴线正交（空间上相差900电角度），这种电枢磁动势称为交轴电枢磁势。,交轴磁势,与主极轴线正交的轴线通常称为交轴与主极轴线重合的轴线称为直轴；,图2.30,电枢上半周电流流出，下半周流入，电枢磁动势建立的磁场如虚线所示。与主极轴线正交的轴线通常称为交轴，

18、与主极轴线重合的轴线称为直轴；当电刷位于几何中性线上时，电枢磁动势时交轴电枢磁动势。,电枢磁动势沿空间分布呈三角形，在电刷处达到最大磁通密度曲线为马鞍形.,2 直轴电枢磁势Fad 当电刷不在几何中线时，移过一个小角度，除 交轴电枢磁动势外，还会产生直轴电枢磁动势。,图2.32,2.3.4 交轴电枢反应和直轴电枢反应,一、直轴电枢反应直流发电机电刷顺转向偏移一个小角度时，直轴电枢反应对主极磁场的作用将是去磁的。电刷逆转向偏移一个小角度时，直轴电枢反应对主极磁场的作用将是增磁的。直流电动机：直流电动机的电枢反应情况与直流发电机恰好相反。,图2.33 电刷偏离几何中性线时电枢反应,电刷从几何中性线偏

19、移 角，电枢磁动势轴线也随之移动 角，如图(a)(b)所示。,这时电枢磁动势可以分解为两个垂直分量：交轴电枢磁动势 和直轴电枢磁动势。如图(a)(b)所示。,二、交轴电枢反应 无论直流电机的电刷是否与几何中线处的导体相接触，交轴磁势Faq 及其电枢反应均存在。空载时磁密分布波 Bo（x)波和负载时电枢磁密分波 Ba（x)波合成得到气隙合成磁密波 B（x)。即：bo（x)+ba（x)b（x)平顶波形马鞍波形斜坡波形（不计饱和时此式成立）,交轴电枢反应,主极产生磁场的磁密波形,电枢绕组产生磁场的磁密波形,合成磁场的磁密波形,图2.34,三、直流电机电枢反应小结（1）交轴电枢反应使主磁场的波形畸变

20、直流发电机 直流电动机前极端 去磁 增磁后极端 增磁 去磁具有一定的饱和去磁作用,（2）直轴电枢反应（仅在电刷偏移理论位置时存在）电刷偏移方向 直流发电机 直流电动机顺转向偏 去磁 增磁逆转各偏 增磁 去磁,2.3.5 电枢绕组的感应电动势和电磁转矩,一、直流电势表达式(四大基本公式之一）,一根导体：,支路电势：,：每极磁通,Ce：电势常数,N：总导体数,二、电磁转矩 Tem(四大基本公式之一）,一根导体的平均电磁力：,作用在电枢上的总电磁力：,电磁转矩：,CT:转矩常数,一台制造好的电机，它的电磁转矩正比于每极磁通和电枢电流，与磁密分布无关。,电势常数Ce和转矩常数CT决定于结构常数。它们的

21、关系为：,一、直流电机的可逆性：（图2.35)1）直流发电机（原动机以T1拖动电枢以n旋转）Ea和Ia同方向；Ea UTem与n反方向，Tem是制动作用的转矩。（2）直流电动机 Ea和Ia反方向；（故电动机的电势又叫反电势）Ea U Tem与n同方向，Tem是拖动作用的转矩。,2.5 直流电动机的基本特性2.5.1 基本方程,直流电动机,电势平衡方程式：U Ea IaRa 2Ub 也说明U Ea,图2.37,二、电动势平衡,三、功率平衡（四大基本关系式之一）,1.电磁功率Pem 定义：电磁功率是能量转换【电能机械能】过程中的转换功率。PemEaIa=Tem EaIa=(PN/60a)*nIa=

22、(PN/2a)Ia*(2n/60)=Tem,电动机从电源输入的电功率为：,2.功率平衡,直流电动机的功率平衡式：,效率：,3.效率,四、转矩平衡方程式,1.当电机以恒定转速旋转时 设 T0 电机本身的机械阻力转矩；T1,T2 表示电机的输入，输出转矩。则 发电机 T1=T0+Tem 电动机 Tem=T0+T2,2、当电动机转速变化时Tem=T0+T2+J*d/dt=TC+TjTj为惯性转矩，Tj=J*d/dtTC为机组总负载制动转矩，TC=T0+T2,2.5.2 工作特性,工作特性：是指在UUN，IfIfN时，转速n、电磁转矩Tem和效率 随输出功率P2而变化的关系。即,或,还研究n与Tem之

23、间的关系，即机械特性:nf（Tem）,1.并励（他励）电动机转速特性,根据转速公式，可得,n0：理想空载转速,转速下降不多，考虑电枢反应，有可能升高。,图2.38,2.并励（他励）电动机转矩特性,根据转矩公式：,图2.39,因为负载增加，n稍下降，曲线稍上翘,3.并励（他励）电动机效率特性,其中:,为不变损耗,为可变损耗,与Ia之间存在二次关系，效率曲线存在一个最大值。,令 可得,忽略励磁电流,图2.40,结论：当电动机在某负载下不变损耗等于可变损耗时，此时效率最高。,推论：（1）额定运行时总损耗；（2）可从额定数据来估算电枢回路总电阻。,上述结论和推论具有普遍性,4.并励（他励）电动机机械特

24、性,机械特性反映的是转速与电磁转矩之间的变化规律。,机械特性是稍下降的直线，计及饱和，成为水平或上翘。,有,图2.41,人为机械特性,从并励电动机转速随所需电磁转矩的增加而稍有变化，该特性称为硬特性。,用转速变化率来表征：,5.串励电动机转速特性（）,根据转速公式，可得,特点：重载时，n很小；轻载时，飞车。,结论：串励电动机不允许在小于1520的额定负载下起动。,图2.42,6.串励电动机转矩特性Temf（Ia）,根据转矩公式：,结论：适用于重载起动的场合，不允许在空载和很轻负载下运行。,em,图2.43,Tem,n,7.串励电动机机械特性,从电压方程,以及,得,转速随所需电磁转矩的增加而迅速

25、变化，为软特性。,图2.44,人为机械特性,直流电动机的总结,（1）三个平衡式，以及UEa的电动状态判据。,（2）不同励磁方式对工作特性的影响。,以电动机作为原动机，按人们所给定的规律来带动生产机械，称为电力拖动。,2.6 直流电力传动,稳定运行条件,电机的机械特性需要与负载特性同时存在。分析拖动系统运行时，在同一坐标图上，两特性的交点是系统的平衡点。,平衡点稳定点？,稳定点：在受到外界扰动后，仍能还原的点。,稳定点的条件：,图2.47,一、起动基本情况1定义：电动机接到规定电源后，转速从零上升到稳态转速的过程称为起动过程。2对电动机起动的要求（1）起动电流要小；（2）起动转矩要大；（3）起动

26、设备要简单便可靠。,2.6.2 直流电动机的起动,（1）直接起动（全压起动）注意：他励直流电动机 Ist=Iast=U/Ra（2）在电枢回路外串电阻Rst起动 Ist=Iast=U/(Ra+R串）(他励)使用起动器时，起动过程中外串电阻Rst逐段切除。,二、起动方法,（3）、降压起动(他励)Ist=Iast=U降/Ra注意事项：（1）并励（或他励）电动机起动时电枢回路的外串电阻Rst 应置于最大阻值位置(是为了限制起动电流)；励磁回路的外串电阻Rf 应置于最小阻值位置。（2）对串励直流电动机，不允许空载（或轻载）起动，否则起动后将造成飞车事故。,（1）他励直流电机直接起动,将电动机的电枢投入额

27、定电压的电源上起动。,优点：操作简单，无需另加设备。,缺点：冲击电流大，引起换向困难，产生火花；电源会发生瞬时跌落。适用于容量很小的电动机。,t,n,ia,n,ia,图2.48 直接起动时ia、n随t变化曲线,起动电阻串入电枢回路，待转速上升后，逐步切除起动电阻。,（2）电枢回路串变阻器起动,图2.49,图2.50,起动电流,将起动电流限制在允许的范围内，选择合适的Rst，其步骤:,（1）根据电动机铭牌数据，估算电动机电枢回路电阻Ra；（2）选取最大起动电流I1，计算最大起动电阻；（3）决定起动电阻级数；（4）计算起动电流比。,(3)降压起动,开始时，降低端电压，使Iast(1.52.0)IN

28、,Tem=(1.52.0）TemN。随着转速的上升，逐步提高电枢电压，并使电枢电流限制在一定范围内。,优点：起动电流小，起动过程平滑、能量损耗少。,缺点：需专用直流发电机或整流电源，投资费用大。,改变传动机构的传动比改变工作机构的速度，称为机械调速。,人为改变电动机的参数（如端电压、励磁电流或电枢回路电阻），使同一机械负载得到不同转速，称为电气调速。,电动机驱动生产机械，对电动机的转速不仅要能调节，而且要求调节的范围宽广、过程平滑、调节的方法简单、经济。,2.6.3直流电动机调速,直流电动机的转速公式：,n=(U IaRa总)/Ce=U/Ce-(Ra+Raj)TM/CeCT2,直流电动机的调速

29、方法：,（1）改变施加在电枢两端的电压；,（2）改变串入电枢回路的调节电阻；,（3）改变励磁电流从而改变磁通。,(1)改变端电压调速,保持电动机的 N不变且无外接电枢电阻，仅降低施加于电动机电枢两端电压U达到调速的目的，称为降压调速。,电压越低，转速越低，调速方向从基值往下调。,（2）物理过程 设 Tl C，C（3）、负载转矩TL不变，则Tem不变，Tem=CTIa，故 Ia1=Ia2,U，n1n2,U=E(不变)+IaRa（n不能突变),Tem TC,（4）、变化关系曲线 图2.53（5）、U降低 n 下降,图2.53 降低电源电压转速电流变化曲线,（2）改变电枢回路电阻调速,保持UUN且

30、N不变，电枢回路中串入调速电阻Rc，使同一个负载得到不同转速的方法，称为电枢串电阻调速。,串入电枢回路的电阻越大，转速越低。,电机运行于固有机械特性上的转速称为基速。电枢回路串电阻调速的方法，只能从基速往下调。,负载转矩TL不变，则Tem不变，Tem=CTIa，故Ia1=Ia2,n2 n1,物理过程 设=C，T常数，不考虑饱和及电枢反应的影响。,Tem TC,U=E(不变)+Ia(Ra+Raj)（n不能突变),图2.55 增大Ra调速转速电流变化曲线,（3）改变励磁调速,改变励磁电流调速，实际上是减少励磁电流的调速，所以又称弱磁调速。,（1）特点,优点：设备简单，调节方便，能耗小。缺点：单方向

31、调节，转速调得过高，励磁过弱，电枢电流变大，换向变坏，出现不稳定。,（2）物理过程：设TL常数 仍然不考虑饱和及电枢反应的影响。,（3）负载转矩TL不变，则Tem不变，Tem=CTIa，故 Ia1Ia2,n2n1,T em=TC,达到新的平衡。,（4）变化关系曲线见图2.57（5）Rf变大 n增大,n1,图2.57 增大Rf调速转速电流变化曲线,串电枢电阻调速,A、设备简单、操作方便。,B、低速时，机械特性软，负载变化时 转速波动很大。静态稳定性差，调速范围不大。,C、电阻不连续调节，速度调节属有级调速。,D、Rc上消耗能量，调速效率低。,（1）特点：,调速性能指标,（1）调速范围：,（2）静

32、差率:指电动机由理想空载到额定负载时转速的变化率。静差率越小转速相对稳定性越好。,（3）调速的平滑性：,（4）调速时电动机的容许输出：不同转速时轴上输出的功率和转矩。不同调速方法允许的输出不同。,（5）经济性,相邻两级转速之比，为平滑系数：,主要指调速设备的投资、运行效率及维修费用等。,4、调速问题的计算假设：不计La、Lf,认为I、可突变；不计电枢反应，认为只与If 有关；不计磁路饱和认为 If 计算分两大类：A、已知调速方法，求新稳态n、Ia及调速瞬间值 B、已知新稳态n，求调速方法,求新稳态n、Ia及调速瞬间值 求原状态下有关值I、Ia、If、E、n、U、Ce 求调速瞬间值值（加“,”表

33、示）a、n,=n,n保持不变E，=CE,n,=CE*(,/)n=E(,/)其中 变U：,=E=E 变If：变 E，变 串电阻Raj：，=E，=E,b、Ia,=(U,-E)/Ra,Ra,为调速后电枢回路总电阻c、Tem,=E,*Ia,/Pem,=Ea,*Ia,求新的稳态值（加“”表示）Tem“=TC“=CT“Ia“=CT,Ia“a、若TC不变，则Tem不变,Ia“=Ia,（变U及串电阻Raj时，Ia=Ia“）若Tem“=KTem，则Ia“=K/,Ia,E“=U“-Ia“Ra“=CE,n“而E=Cen故n“=(E“/E)*(,/)n确定调速方法由E=U-IaRa=CEn E“=U“-Ia“Ra“=

34、U,-Ia“Ra,=CE,n“有E/E“=(U-IaRa)/(U“-Ia“Ra“)=n/,n“(U-IaRa)/(U,-K/,Ia Ra,)=n/,n“Ia“=K/,Ia 确定如何变U,、Ra,、/,例:有一他励电动机，已知U=220V,Ia=53.8A,n=1500r/min,Ra=0.7。今将电枢电压降低一 半，而负载转矩不变，问转速降低多少？,解:由Tem=CT Ia知，在保持负载转矩和励磁电 流不变的条件下，电流也保持不变。,电压降低后的转速n对原来的转速n之比为,注意事项,直流电动机在起动和工作时，励磁电路一定要接通,不能让它断开,而且起动时要满励磁。否则，磁路中只有很少的剩磁，可能

35、产生事故：,(1)如果电动机是静止的，由于转矩太小(T=KT Ia),电机将不能起动，这时反电动势为零，电枢电流很大，电枢绕组有被烧坏的危险。,(2)如果电动机在有载运行时断开励磁回路，反电动势E立即减小而使电枢电流增大，同时由于所产生的 转矩不满足负载的需要，电动机必将减速而停转，更加促使电枢电流的增大，以至烧毁电枢绕组和换向器。,(3)如果电机在空载运行，可能造成飞车，使电机遭受严重的机械损伤，而且因电枢电流过大而将绕组烧坏。,（E Ia T T0 n飞车）,2.6.4直流电动机的制动,直流电动机两种运转状态：,（1）电动运转状态：电动机电磁转矩方向与旋转方向相同，电网向电动机输入电能转变为机械能带动负载。,（2）制动运转状态：电动机电磁转矩方向与旋转方向相反，此时电动机吸收机械能转变为电能。,电动机很快停车，或者由高速运行很快进入低速，要求制动运行。,直流电动机的制动方法,断开电源,抱闸,能耗制动,反接制动,回馈制动,