机电控制技术及应用第4章 直流电机2(启动调速)
直流电动机的调速方法
直流电动机的调速方法直流电动机是一种常见的电动机类型，它在工业生产中起着非常重要的作用。
在实际应用中，我们经常需要对直流电动机进行调速，以满足不同工况下的需求。
接下来，我将介绍几种常见的直流电动机调速方法。
第一种调速方法是电压调制调速。
这种方法通过改变电动机的输入电压来实现调速。
当电动机的输入电压增加时，电动机的转速也会随之增加；反之，当电压减小时，电动机的转速也会减小。
这种调速方法简单易行，但是需要注意的是，电动机的负载特性对电压调制调速的影响较大，需要根据具体情况进行调整。
第二种调速方法是串联调速。
串联调速是通过改变电动机的励磁电流来实现调速。
当励磁电流增大时，电动机的转速也会增大；反之，当励磁电流减小时，电动机的转速也会减小。
串联调速方法适用于对电动机转速范围要求较大的情况，但是需要注意的是，励磁电流的调整需要谨慎，以免影响电动机的稳定运行。
第三种调速方法是分流调速。
分流调速是通过改变电动机的场极电流来实现调速。
当场极电流增大时，电动机的转速也会增大；反之，当场极电流减小时，电动机的转速也会减小。
分流调速方法适用于对电动机转速精度要求较高的情况，但是需要注意的是，场极电流的调整需要考虑到电动机的励磁特性，以免影响电动机的稳定性能。
除了上述几种常见的调速方法外，还有一些其他的调速方法，如电子调速、机械调速等。
这些调速方法各有特点，可以根据具体的应用需求选择合适的调速方法。
总的来说，直流电动机的调速方法有多种多样，我们可以根据具体的应用需求选择合适的调速方法。
在实际应用中，需要根据电动机的特性和工作环境来进行合理的调整，以确保电动机能够稳定、高效地运行。
希望以上内容能够对大家有所帮助，谢谢阅读！。
《直流电机调速》课件
直流电机调速的分类
直流电机调速可以分为线性调速和PWM调速两种方式。线性调速是通过改变电 机的输入电压或电流来实现调速的，而PWM调速则是通过改变电机输入电压的 占空比来实现调速的。
PWM调速具有更高的调速精度和更小的电机发热量，因此在许多应用中得到了 广泛的应用。
02
直流电机调速的方法
改变电枢电压调速
总结词
通过改变电枢两端的电压，可以调节直流电机的转速。
详细描述
当电枢两端电压增加时，电机转速相应增加；反之，当电压减小时，电机转速 相应降低。这种方法调速范围广，但需要可调直流电源，控制电路相对复杂。
改变励磁电流调速
总结词
通过改变励磁绕组的电流，可以调节 直流电机的磁场强度，进而调节电机 转速。
详细描述
02
直流电机调速是一种常见的电机 调速方式，具有调速范围广、调 速线性度好、动态响应快等优点 。
直流电机调速的原理
直流电机调速的原理基于直流电机的电磁转矩与电枢电流成 正比的特性。通过改变电枢电流的大小，可以改变电机的输 出转矩，从而调节电机的转速。
另外，直流电机还具有电枢反电动势，它与电枢电流的大小 成正比。改变电机的输入电压或电流，可以改变电机的输入 功率，进一步调节电机的转速。
控制复杂度较高
直流电机调速系统的控制算法相对复 杂，需要专业的技术人员进行维护和 调试。
05
直流电机调速的发展趋势
高性能直流电机调速系统的研究
总结词
随着工业自动化水平的提高，对直流电机调 速系统的性能要求也越来越高，高性能直流 电机调速系统的研究成为重要的发展趋势。
详细描述
为了满足高精度、高动态响应的调速需求， 研究者们不断探索新的控制算法和优化策略 ，以提高直流电机调速系统的调节精度、稳 定性和动态响应能力。
直流电动机的启动、调速、反转与制动(一)
直流电动机的启动、调速、反转与制动（一）摘要本文介绍了直流电动机的启动、调速、反转和制动等方面的基础知识和实际操作技巧。
通过了解直流电动机的工作原理，我们能够更好地掌握如何实现电动机的启动、调速、反转和制动控制。
一、直流电动机的基本原理直流电动机是应用广泛、使用最为普及的一类电动机，它利用直流电的力线作用于定子和转子中导体的电流而产生旋转力矩。
直流电动机的基本构成包括：定子、转子、集电环、电枢、永磁体等部分，其中电枢是电机的主要转换元件。
当电机通电后，电枢内的导体会在磁场作用下受到力矩而旋转，从而带动转子旋转。
电枢外接电源，因此电流方向不断变化，导致电枢上每一根导体均不断变化着受到力矩的方向，当导体在磁场中转到过渡点时，力矩的作用方向就会随之改变，从而形成电枢稳定旋转，并实现电机的工作。
二、直流电动机的启动直流电动机的启动方式主要有自激励式启动和外激励式启动两种。
1. 自激励式启动自激励式启动是最常见的直流电动机启动方式，它是通过电枢产生的反电动势和自感作用来实现电机的启动的。
在自激励式启动过程中，需要使用一个发电机将直流电源产生的电流输出到电机的电枢上，此时，电枢上的导体会产生高速旋转，并在磁场作用下产生反电动势。
当电枢转速达到某一值时，反电动势的大小会超过电源电压，从而达到自我激励的目的，实现电机的启动。
2. 外激励式启动外激励式启动采用较大的磁场励磁电源来励磁电机的励磁绕组，使电机初期转矩增大，将电机启动起来。
外励磁通常使用同步电动机、串联机等至少具有较强磁场特性的电动机来实现。
三、直流电动机的调速1. 电枢调速电枢调速是一种常见的简单调速方式，它通过改变电枢电压的大小，控制电动机的转速。
具体来说，通过调节电枢上电流的大小和方向，可以实现电枢中磁通的改变，从而改变电机的转速。
但是，电枢调速方式容易产生调速失速现象，同时，由于电机负载的变化，需要不断调节电机的电压，使得调速操作比较麻烦。
2. 电阻调速电阻调速是通过在电机电路中加入电阻，从而改变电路阻抗大小，从而实现电机的转速调节。
直流电机—直流电机启动、调速、制动(列车电机)
PART
直流电机的调速
SPEED REGULATION OF DC MOTOR
2 直流电机的调速
当电机启动后，为满足负载对速度的要求，例如动车在形 式过程中需要高性能平稳宽范围调速，才能满足动车驾驶 安全性和平稳性的要求。那么在电动机机械负载不变的条 件下,用人为方法调节电动机转速的行为叫调速。
影响电动机转速的3个因素是 电源电压U
电枢回路串接的电阻Rpa
气隙主磁通Φ
2 直流电机的调速
（1）串接电阻调速
可以看到在某一负载下，电阻越大，转速越低。 因此可以通过增设电阻和切换开关，逐级接入或者切 除电阻，达到减速或增速的目的。
优 点
这种调速方法的优点是设备简单，控制方便。
能耗较大，经济性差，且速度调节是有级的，调速平滑性差。
缺 点
2 直流电机的调速
（2）变压调速
为实现电机的无级平滑调速，可以采用改变电源电压 U进而改变转速n的目的。
在某一负载下，电压越低，转速也越低。 为保证电机安全运行，电压只能以额定电压为上限下调，也称降压调速。 但这种调速方法需要专用的调压电源，成本较高；转速只能调低，不能调高。
2 直流电机的调速
1 直流电机的启动
2.变阻启动
直流电动机在电枢回路串入适当的启动电阻，把启动电流Ist限制在（1.5~2.5）In的范围内。 但是在启动过程中，随着转速n的升高，电枢电势均也升高，电枢电流相应地减小。 为了保持一定的转矩，应逐渐将启动电阻切除，直到启动电阻全部切除，电动机启动完毕，达
到额定转速稳定运行。 变阻启动能有效地限制启动电流，所需启动设备简单、广泛应用于各种中小型直流电动机。
直流电机的启动调速
CONTENTS
1
直流电机的调速
直流电机的调速在生产实践中，由于电动机拖动的负载不同，对速度的要求也不同。
例如，龙门刨床在切削工作时，刀具切入和切出工件用较低的速度，中间一段切削用较高的速度，而工作台返回时用高速度;又如，轧钢机轧制不同种类、不同截面的钢材时，需要不同的转速。
这就要求采用一定的方法来改变生产机械的工作速度，以满足生产需要，这种方法通常称为调速。
电力拖动系统通常采用两种调速方法。
一种是电动机的转速不变，通过改变机械传动机构(如齿轮、带轮等)的速比实现调速，这种方法称为机械调速。
机械调速机构较复杂，适用生产机械只要求有几级固定转速。
另一种方法是通过改变电动机的参数调节电动机的转速，从而调节生产机械转速的方法，称为电气调速，其特点是传动机构比较简单，可以实现无级调速，且易于实现电气控制自动化。
此外，还可以将机械调速与电气调速配合使用，以满足调速要求。
值得注意的一点是，调速与因负载变化而引起的转速变化是不同的。
前者是用改变电动机参数的方法，使电力拖动系统运行于不同的人为机械特性上，从而在相同的负载下，得到不同的运行速度。
而后者是由于负载的变化，使电动机在同一条机械特性上发生的转速变化。
曲线1为他励直流电机带恒转矩负载T工作在固有特性上，工作点为A，转速为n。
若在电枢回路中串电阻R时，机械特性曲线变为2，工作点为B，转速为Hg，速度变化了△n=nл一ng，这属于调速。
如果电动机参数不变，负载转矩由T增大为TL，使工作点由A点转移到C点，电动机转速为mc，速度变化了△n=n一ne，这属于负载变化引起的转速变化。
根据他励直流电机的机械特性可以看出，人为地改变端电压U，电枢回路所串电阻R和电机气隙磁通中中的一个参数，就可以得到不同的转速。
因此，他励直流电机的调速方法有3种:电枢串电阻调速、降压调速和弱磁调速。
直流电动机的启动和调速
直流电动机的启动和调速一、直流电动机的启动1、对直流电动机启动的基本要求1）启动转矩要大于额定转矩，但不宜过大；2）启动电流不宜大大；3）启动时间要短，以提高生产率；4）启动设备要求简单，经济可靠，操作方便。
2、直流电动机的启动方式1）直接启动启动初始，电枢电流增大很快，电磁转矩也增大很快。
当电磁转矩大于负载转矩时，电动机就开始转动，同时直接启动的优点是不需要什么启动设备，而且操作简便；缺点是启动电流和启动转矩都很大，致使电网电压下降，机械传动机构受到冲击。
2）变阻器启动变阻器启动就是在启动时将一个启动电阻串入电枢回路以限制启动电流，当转速上升之后，再将电阻逐步切除，将启动电流限制在允许的范围内。
这种启动方式比较笨重，消耗电能多。
3）降压启动降压启动就是通过降低电动机的电枢端电压来限制启动电流。
降压启动的优点是可平滑启动，启动过程中消耗的能量较小。
缺点是启动设备的投资大。
二、直流电动机的调速方法1、改变电枢回路中串接的电阻进行调速这种调速方法的特点是:1）电动机的理想空载转速n0不变，只能降速。
2）调速电阻的能量消耗比较大，不经济。
3）电动机的机械特性变软，如果负载有一点变动，就会引起电动机较大的速度变化，调速范围小，这对于要求转速恒定的生产机械来说是不利的。
这种调速方法的主要优点是比较简单，容易实现。
适用于功率小，负载对电动机机械特性的硬度要求不高，短时调速的场合。
2、改变励磁回路中的调节电阻进行弱磁升速这种调速方法的特点是:1）只能升速，使电动机的转速高于额定转速；2）调速较平滑；3）由于励磁电流较小，功率损耗小，比较经济，控制也方便；4）对于普通直流电动机，其弱磁调速的调速范围最高为2，对于专用的调磁调速的直流电动机，其调速范围可达3～4。
3、降低电枢电压调速这种调速方法的特点是:1）电动机在额定转速以下，实现无级调速；2）调速平滑，调速范围宽；3）机械特性硬度不变；4）损耗较小；5）需要专用的可调直流电源供电，如发电机-电动机组，可调的可控硅整流装置等；6）投资大。
直流电动机的起动、调速和制动
直流电动机的起动、调速和制动引言直流电动机是工业生产过程中最为常用的电动机之一，广泛应用于机床、起重运输、冶金、化工等领域。
本文将探讨直流电动机起动、调速和制动的原理和方法，旨在帮助读者深入了解该电动机的工作原理及相关知识。
直流电动机的起动直流电动机的起动是指将静止的电动机从静止状态启动并使其达到额定转速的过程。
直流电动机通常使用直接启动、降压启动、星-三角启动、软起动等方法进行启动。
直接启动方法直接启动方法是将电动机直接连接到电源上进行启动，速度快、省电省钱，但起动时电动机的电流较大，可能对电机和电源造成不良影响。
降压启动方法降压启动方法是通过将电源电压降低，先用较低电压将电动机启动，再逐步提高电源电压，使电动机逐步达到额定转速。
该方法起步电流小，启动可靠，但起步时间较长。
星—三角启动方法星-三角启动方法是将电动机初始化时通过切换电源的起步电压，将电动机的同时连接成星型（Y型）接法和三角型（Δ型）接法，使其从星型转变到三角型完成启动。
该方法可以降低起动电流，但是可能需要更大的操作空间和启动控制器。
软起动方法软起动方法是使用半导体器件控制电源电流，从而使电动机按照预设的加速度启动，其主要优点是起动时的电流和冲击较小，无需特殊控制器或运行空间。
直流电动机的调速直流电动机的调速分为电压型调速和转子电流型调速两种方式。
电压型调速电压型调速是通过改变电源的电压来控制电机的转速。
为了使转矩保持不变，电动机的电流也需要按比例降低，这种方法也叫做恒电流调压。
该方法操作简单，但效率不够高。
转子电流型调速转子电流型调速是通过改变电动机转子电流的方向和大小来改变电动机的转速。
转矩和转速是成正比例关系的，这种方法效率高，但调速过程较为复杂。
直流电动机的制动直流电动机的制动通常使用反电动势制动、机械制动和电阻制动等方法，以将电动机从运行状态停止。
反电动势制动反电动势制动是通过改变电源极性，使电机成为发电机，制动时产生的电能通过电阻等方式耗散，完成制动过程。
直流电动机调速方法
直流电动机调速方法一、调速方法简介直流电动机调速是指通过改变电动机的电源电压、电流或者改变转子的磁通量，来控制电动机的转速。
在实际应用中，直流电动机调速方法主要有以下几种：手动调速、自动调速、智能调速等。
二、手动调速手动调速是指通过人工操作来改变电源供给或者转子磁通量，从而实现直流电动机的转速控制。
常见的手动调速方法有以下几种：1. 旋钮式手柄控制：通过旋钮式手柄来改变电源供给或者转子磁通量，从而实现直流电动机的转速控制。
2. 变阻器式控制：通过改变变阻器的阻值来改变电源供给或者转子磁通量，从而实现直流电动机的转速控制。
3. 万用表式控制：通过使用万用表来测量直流电机绕组上的电压和电流值，并根据测量结果来判断是否需要进行相应的调整。
三、自动调速自动调速是指通过使用传感器和反馈回路等装置，将直流电机运行时产生的信号传送到控制系统中进行处理，并根据处理结果来控制电源供给或者转子磁通量，从而实现直流电动机的转速控制。
常见的自动调速方法有以下几种：1. 伺服系统控制：通过使用伺服系统来实现直流电动机的转速控制，其中伺服系统由传感器、比例放大器、执行机构等组成。
2. 变频器控制：通过使用变频器来改变电源供给的频率和电压，从而实现直流电动机的转速控制。
3. 磁场励磁调节：通过改变磁场励磁来改变转子磁通量，从而实现直流电动机的转速控制。
四、智能调速智能调速是指通过使用计算机和数字信号处理技术等装置，将直流电机运行时产生的信号传送到计算机中进行处理，并根据处理结果来控制电源供给或者转子磁通量，从而实现直流电动机的精确转速控制。
常见的智能调速方法有以下几种：1. DSP数字信号处理器控制：通过使用DSP数字信号处理器来对直流电动机运行时产生的信号进行处理，并根据处理结果来实现精确转速控制。
2. PLC可编程逻辑控制器控制：通过使用PLC可编程逻辑控制器来实现直流电动机的转速控制，其中PLC由输入模块、中央处理器、输出模块等组成。
直流电机工作原理及调速
直流电机工作原理及调速直流电机是一种将直流电能转化为机械能的电动机。
它的工作原理是基于斯瓦孔法则，即当导体在磁场中运动时，会感应出电动势，从而使电流通过导体产生力矩，从而实现转动。
直流电机由定子和转子两部分组成。
定子是由产生磁场的电磁铁组成，而转子是由导体组成的，可以旋转。
当电流通过电磁铁时，产生的磁场和定子之间的磁场相互作用，使得转子受到力矩的作用而转动。
直流电机的调速可以通过以下几种方法实现：1.电压调速：通过改变直流电机的供电电压，可以实现调速。
当增加电压时，电机的转速增加，反之减小。
这是因为电压的变化会影响电机的转矩，从而改变转速。
2.电流调速：通过改变直流电机的电流，也可以实现调速。
当增加电流时，电机的转矩增加，进而转速增加，反之减小。
3.调制调速：通过改变电机的脉宽调制（PWM）信号的占空比，可以实现电机的调速。
当占空比增加时，电机的平均电压增加，从而增加转矩和转速。
4.脉冲调速：通过改变电机的输入脉冲的频率，可以实现电机的调速。
当脉冲频率增加时，电机的转速增加，反之减小。
此外，还有一些其他方法可以实现直流电机的调速，如使用电阻、变换输入频率等。
每种调速方法都有其特点和适用场景，根据具体需求选择合适的方法进行调速。
需要注意的是，在实际应用中，为了实现更精确的调速，通常使用电子调速器来控制直流电机的转速。
电子调速器通过对输入信号进行处理，实现对电机供电的精确控制，从而实现更灵活、稳定的调速效果。
总之，直流电机是一种将直流电能转化为机械能的电动机。
通过改变电压、电流、调制信号和脉冲频率等方式，可以实现对直流电机的调速。
在实际应用中，通常使用电子调速器来实现对直流电机的精确控制。
直流电动机启动、调速控制线路
实验题目类型：设计型《电机与拖动》实验报告实验题目名称：直流电动机启动、调速控制线路实验室名称：电机及自动控制实验组号：指导教师：报告人：学号：实验地点：实验时间：指导教师评阅意见与成绩评定指导教师评阅意见：成绩评定：实验设计方案30%实验操作与数据处理40%实验结果陈述与总结30%总分说明：1.本次试验题目没有实验方案者不允许参加实验，记零分。
2.严重违反实验操作规程，有重大安全隐患者，终止实验，记零分。
一、实验目的1、掌握并励直流电动机电枢电路串电阻起动的方法。
2、掌握并励直流电动机改变电枢电阻和改变励磁电流调速的方法。
3、掌握并励直流电动机的制动方法。
4、提交实验成果。
二、实验设备三、实验技术路线实验前预习要点：1.直流电动机的起动起动的方法a)串电阻起动串电阻起动就是在启动时将一组启动电阻R串入电枢回路，以限制启动电流，而当转数上升到额定转数后，再把启动变阻器从电枢回路中切除。
串电阻起动的优点是启动电流小；缺点是变阻器比较笨重，启动过程中要消耗很多的能量。
b)降电压起动降电压起动就是在启动时通过暂时降低电动机供电电压的办法来限制启动电流，当然降压启动要有一套可变电压的直流电源，这种方法只适合于大功率直流电机。
2.直流电动机的调速调速的种类与方法：a)调节电枢供电电压改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定转速向下变速，属恒转矩调速方法。
对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，这种方法最好。
变化遇到的时间常数较小，能快速响应，但是需要大容量可调直流电源。
b)改变电动机主磁通改变磁通可以实现无级平滑调速，但只能减弱磁通进行调速（简称弱磁调速），从电机额定转速向上调速，属恒功率调速方法。
变化时间遇到的时间常数同变化遇到的相比要大得多，响应速度较慢，但所需电源容量小。
c)电枢回路串电阻调速电动机电枢回路外串电阻进行调速的方法，设备简单，操作方便。
但是只能进行有级调速，调速平滑性差，机械特性较软；空载时几乎没什么调速作用；还会在调速电阻上消耗大量电能。
直流电机调速原理
直流电机调速原理直流电机是工业生产中常见的一种电机类型，它通过直流电源提供电能来驱动电机运转。
而要实现直流电机的调速，就需要掌握一定的调速原理。
本文将介绍直流电机调速的原理及方法。
一、直流电机调速的原理1. 电压调速原理电压调速是直流电机最基本的调速方法之一。
通过改变电机输入端的电压大小，可以控制电机的转速。
一般来说，电压越大，电机转速越快；电压越小，电机转速越慢。
因此，通过调节电压的大小来实现电机的调速。
2. 电流调速原理电流调速是另一种常见的直流电机调速方法。
通过改变电机输入端的电流大小，可以控制电机的负载情况，进而实现调速的效果。
电流越大，电机承载的负载越重，转速相应降低；电流越小，电机承载的负载越轻，转速相应增加。
3. 脉冲宽度调制（PWM）原理PWM调速是一种现代化的电机调速方法，通过改变电机输入端的脉冲宽度来控制电机的平均电压，从而实现调速的目的。
PWM调速具有调速范围广、精度高等优点，逐渐成为电机调速的主流方法之一。
二、直流电机调速方法1. 电阻调速法电阻调速法是最简单的直流电机调速方法之一。
通过改变电机输入端的电阻大小，来改变电流的大小，从而实现调速的目的。
但是电阻调速法效率较低，并不适合长期使用。
2. 异步电动机调速法异步电动机调速法是通过改变电机的级数来实现调速的方法。
通过增加或减少电机的级数，来改变磁场的旋转速度，从而实现调速的效果。
但是这种调速方法结构复杂，不易实现。
3. 变频器调速法变频器调速法是目前应用最广泛的一种电机调速方法。
通过变频器控制电机输入端的频率，从而实现电机的调速。
变频器调速法具有调速范围广、精度高、效率好等优点，适用于各种场合的电机调速。
综上所述，直流电机调速的原理主要包括电压调速、电流调速、PWM调速等方法，而实际调速时可根据具体情况选择电阻调速、异步电动机调速、变频器调速等方法。
掌握这些调速原理和方法，能够更好地实现直流电机的调速需求，提高工业生产效率。
直流电动机的启动、调速、反转与制动
Ust=IstRa=134.5×0.286=38.5 V （3）Ist=2.5×IN=2.5×53.8=134.5 A
I st
Ia
UN Ra
I st
Ia
UN Ra Rst
Rst
UN I st
Ra
220 134 .5
0.286
1.35
二、 直流电动机的调速
1、电气传动系统 用电动机作为原动机带动生产机械的工作机构运转，完成一定 生产过程，称为电气传动。
T T0 TL
T=TL?
T CT Ia (3)功率方程式
P1=P2?
任务2 直流电动机的启动、调速、反转和制动
一、 并励（他励）直流电动机的启动 启动的含义：直流电动机的转速从0加速到稳定运行速度的整
个过程。
生产机械对启动的要求：
（1）启动电流在允许的范围内, Ist=2-2.5IN （2）启动转矩Tst>TL, Tst=2-2.5TN （3）启动时间短,符合生产技术要求 （4）启动设备简单、经济、可靠
他励直流 电动机的 固有机械 特性
1、直接启动
将电机直接接到额定电源的启动方法。 启动方法：先建立磁场，然后全压启动 启动计算：
E Cen
例：一直流电机PN=0.8KW，UN=220V，IN=5A，Ra=4Ω。若电动机直接接入电 网启动，启动电流=？
Ist很大 启动转矩很大 n迅速上升 Ea增加
I I UN
st
a
Ra Rst1 Rst 2
缺点: 在启动过程中启动电阻上有能量损耗
例2：
一台他励直流电动机，PN=10KW，UN=220V，IN＝ 53.8A，nN=1500r/min,Ra=0.286Ω,求：
直流电动机启动及调速
n
n0
nN
0
T
T2
一台并励直流电动机空载电枢电流
01
只需要很小的电枢电流即可
02
1. 小于额定电流
2. 大于额定电流
3. 等于额定电流
T T0
UN 230V IaN15.7A nN200r0/min
Ra 1
13、并励直流 直流电动机
Rf 610
STEP 01
（包括电刷的接触电阻）
STEP 02
T Ea Ia n
01
直流电动机带恒转矩负载运行，如果增加它的励磁电
流，
怎样变
化T？ T2
02
电
T
磁转矩
不变Ct
Ia
If Ia
n?
n
N
0
T2
轻载 n
n U
Ce
CeRCat2
T
Ea ?
UEaIaRa
T
Ea UIaRa
Ia Ea
根据：
1
n Ia
T T0
2
电磁转矩平衡空载转矩
1. 并励电动机空载运行，如 果励磁回路突然断开，说 明 各量将如何变化？
动 电 流 ，
t
加大a
电
提
阻
高
，
启
动
转
矩
肆Ia
励 磁 回 路 减 小 电 阻
电枢回路加大电阻
Ia
U Ea Ra
U Ra
U壹
Ia Ra RS 点 击 此 处 添
励磁回路减小电阻加小 标 题
貳
点
R击 S此1
RS2
RS3
处
添
M
加
小
直流电机的起动与调速
TL T 电机得到了充分利用。 nm in
在高于最低转速时：
T PL P TL T Ia I N
nN nmax TN TL max 电机未被充分利用。
恒转矩调速方式与 恒功率负载配合
n
n 0
电动机的额定数
据按如下确定：
nN nmax
TN Tl TL max
PN
滑性差； 2）低速时特性曲线斜率大，静差率大，所
以转速的相对稳定性差；
3）轻载时调速范围小，额定负载时调速范围 一般；
4）损耗大，效率低，不经济。对恒转矩负 载，调速前、后因磁通不变而使T和Ia不变，输 入功率不变，输出功率却随转速的下降而下降， 减少的部分被串联电阻消耗了。
• 直流电动机上述三种调速方法中， 改变电枢电压和电枢回路串电阻调 速属于恒转矩调速，而弱磁调速属 于恒功率调速
I st
U Ra RC
• 限制 I st 的方法有：降压起动；电枢回路串电阻起动。
• (一)电枢回路串电阻起动
I st
UN Ra RC
我们在电枢回路中串入电阻 Rc ，可减小起动电流， 当起动转矩大于负载转矩，电动机开始转动，
此时 Ea 0，则
I st
U N Ea Ra Rc
可见，随着转速的升高，反电动势不断增大，起动
电流继续减小，但是，同时起动转矩也在减小，
所以为了在整个起动过程中保持一定的起动转矩 ，
加速电动机的起动过程，我们采用将起动电阻一
段一段逐步切除，最后电动机进入稳态运行，此
时，起动电阻应被完全切除。
KM1 KM2 KM3
RC1 RC2 RC3
UN
Ea Ra
If
他励直流电动机三级电阻起动的机械特性
04电机与电气控制技术教案
电枢串电阻调速的特点是：
1）串入电阻后转速只能降低，由于机械特性变软，静差率变大，特别是低速运行时，负载稍有变动，电动机转速波动大，因
降压调速的特点是：
1）无论是高速还是低速，机械特性硬度不变，调速性能稳定，故调整范围广。
2）电源电压能平滑调节，故调速平滑
弱磁调速的特点是：
（1）弱磁调速机械特性较软，受电动
机换向条件和机械强度的限制，转速调高幅
度不大，因此调速范围2~1 D 。
（2）调速平滑，可以无级调速。
（3）在功率较小的励磁回路中调节，能量损耗小。
（4）控制方便，控制设备投资少。
任务三 他励直流电动机的反转10活动设计1: 引导学生讨论，直流电机是如何实现反转的，原理是什么？
2．反接制动
反接制动有电枢反接制动和倒拉反接制动两种方式。
（1）电枢反接制动
电枢反接制动：是将电枢反接在电源上，同时电枢回路要串接制动电阻。
（2）倒拉反接制动
这种制动方法一般发生在提升重物转为下放重物的情况下。
3．回馈制动
对位能负载，由于位能负载转矩的影响使电力机车下坡或起重装置下放重物时，电动机加速至转速高于理想空载转速时，电枢。
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人为机械特性
电枢反应表现为去磁效应，使机械特性出现 上翘现象，如图4-5所示。
图4-5
电枢反应有去磁效应时的机械特性
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根据电机的铭牌数据绘制机械特性
1.固有机械特性的绘制
(1)估算EaN或实测Ra； (2)计算CeφN； (4)求n0； (4)计算TN 。 在坐标纸上标出(0, n0)，(TN , nN)两点，过此两点联 成直线，即为该直流电动机的固有机械特性。
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固有机械特性
当电枢两端加额定电压、气隙每极磁通量为额定 值、电枢回路不串电阻时，即 U UN , N , R 0
，
这种情况下的机械特性，称为固有机械特性。其 表达式为
UN Ra n T Ce N CeCT 2 N
(4-2)
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固有机械特性
图4-1
2) 计算各级启动电阻的步骤
（1）估算或测出电枢回路电阻Ra； （2）根据过载倍数选取最大转矩T1对应的最大电流I1； （4）选取启动级数m； U m N （4）计算启动电流比： I 1 R a , m取整数； （ 5 ）计算转矩： T2=T1/β 校验 T2≥（1.1~1.2）TL ；如果 不满足，应另选T1 或值 m并重新计算，直到满足该条件 为止； （6）计算各级启动各级电阻和分段电阻。
(4-1)
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4.1他励直流电动机的机械特性
机械特性表达式
T 0
式中
U n0 为 T=0 Ce
时的转速， 称为理想空载转速；
Ra R
CeCT
2
是机械特性的斜率。
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4.1他励直流电动机的机械特性
他励直流电动机的转速 n 随转矩 T 的增大而降低。 即负载时转速低于理想空载转速n0，负载时转速下降的 数值称为转速降，用△n表示为
磁回路不能串电阻。而且绝对不允许励磁回路出现断
路。
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启动方法
1．电抠回路串电阻启动 电抠回路串电阻R，启动电流为
UN Is Ra R
图4-6电枢回路串电阻启动
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电抠回路串电阻启动
1) 分级启动电阻的计算 设对应转速n1、n2和n4时，电动势分别为Ea1、Ea2和Ea4 则有：
第4章 直 流 电 机 (启动调速)
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本章教学基本要求
1. 掌握他励直流电动机的机械特性，能绘制固有机 械特性曲线和人为机械特性曲线；
2. 掌握他励直流电动机的串电阻启动方法，并能设 计与计算启动电阻；
4. 掌握他励直流电动机的电动与制动； 4. 掌握他励直流电动机的电枢串电阻调速、调电压 调速等方法；
n Ra U T 2 C e N C e CT N
(4-4)
图4-4 改变电枢电压人为机械特性
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人ห้องสมุดไป่ตู้机械特性
4 .减少气隙磁通量的人为机械特性 电枢电压为额定值 不变，电枢回路不串 电阻时，仅改变每极 磁通的人为机械特性 表达式为
UN Ra n T (4-5) 2 Ce CeCT
他励直流电动固有机械特性
他励直流电动机固有机械特性是一条下斜直线， 特性较硬。机械特性只表征电动机电磁转矩和转速之 间的函数关系，是电动机本身的能力体现，至于电动 机具体运行状态，还要看拖动什么样的负载。
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人为机械特性
他励直流电动机的参数如电压、励磁电流、电枢 回路电阻大小等改变后，其机械特性称为人为机械特 性。主要人为机械特性有三种。 1.电枢回路串电阻的人为机械特性
n
n n0 n T
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4.1他励直流电动机的机械特性
显然，△n与β成正比，当β越大，n就越大。通常 称β值大的机械特性为软特性，即在电力拖动系统中， 如系统受外界干扰导致负载转矩增大或减小，对系统 转速 n产生影响大，那么系统抗干扰能力弱；β 值小的 机械特性为硬特性，即在电力拖动系统中，如系统受 外界干扰导致负载转矩增大或减小，对系统转速 n产生 影响小，那么系统抗干扰能力强。对于一个恒速运行 的系统，我们总希望值β越小越好。
电枢加额定电压 UN，每极 磁通为额定值 φN，电枢回路 串入电阻 R 后，机械特性表 达式为
UN Ra R n T 2 C e N C e CT N
(4-4)
图4-2电枢串电阻人为机械特性
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人为机械特性
2．改变电枢电压的人为机械特性 保持每极磁通为额定值 不变，电枢回路不串电阻， 只改变电枢电压时，机械 特性表达式为
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降电压启动
降低电源电压到U ，启动电流为
Is
U Ra
负载为巳知，根据启动条件的要求，可以确定电 压的大小。有时为了保持启动过程中电磁转矩一直较 大及电抠电流一直较小，可以逐渐升高电压U，直至 最后升到UN。
图4-7降压启动
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4.4他励直流电动机的电动与制动
(1) 电动机稳态工作点是指满足稳定运行条件的那些电 动机机械特性与负载转矩特性的交点，电动机在工作点 恒速运行。 (2) 电动机运行在工作点之外的机械特性上时，电磁转 矩与负载转矩不相等系统处于加速或减速的过渡过程。 (4) 他励直流电动机的固有机械特性与各种人为机械特 性，分布在机械特性的四个象限内。 (4)生产机械的负载转矩特性，有反抗性恒转矩、位能 性恒转矩、泵类等典型负载转矩持性，也有由几种典型 负载同时存在的各种负载转矩特性，他们分布在四个象 限之内。
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根据电机的铭牌数据绘制机械特性
2.人为机械特性的绘制
各种人为机械特性的计算较为简单，只要把 相应的参数代入相应的人为机械特性方程式即可。
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4.2他励直流电动机的启动
系统启动的要求
他励直流电动机启动时，为了产生较大的启动转
矩及不使启动后的转速过高，应该满磁通启动，即励 磁电流为额定值，每极磁通为额定值。因此启动时励
5. 熟悉调速方法与负载性质的匹配问题。
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重点
他励直流电动机拖动系统的启动、制动、调速 运行基本规律。
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4.1他励直流电动机的机械特性
机械特性表达式
U I a ( Ra R) n Ce Ra R U T 2 Ce CeCT n0 T
b
c
点 R3 I 2 U N E a1 点 R2 I1 U N E a1 点 R2 I 2 U N E a 2
R1 I 1 U N E a 3
d
e 点
f
点 R1 I 2 U N E a3
Ra I1 U N Ea3
g 点
、
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电抠回路串电阻启动