他励直流电动机的调速
5.3,5.4 他励直流电动机的制动与调速
U N Ea I a R Cen I a ( Ra Rc )
U N Ea | U N | | Ea | Ia 0 Ra Rc Ra Rc
即：T反向，n不变，则T与n反向，阻转矩
3．反接制动－－电压反接
• 电压反接制动的机械方程：
UN R a Rc n T 2 C e N C e CT N
n01 U U2 , nA nB ； 则b点：
E A E B U 2即U 2 E B I B Ra IB U 2 EB 0 T 0 Ra
制动方程：
Ra U n T 2 Ce CeCT
(T 0)
T反向 n不变
制动曲线： BC为正向回馈制动曲线
和机械强度的限制，升速范围不
可能很大，一般 D≤2； 为了扩大调速范围，通常把降压和弱磁两种调速方法结合 起来，在额定转速以上，采用弱磁调速，在额定转速以下 采用降压 调速。
本节小结
机械特性为：
R a Rc n T C e N CT N
即 Ia反向→T反向
n不变 则由电动转向制动源自2．能耗制动• 能耗制动的曲线：
R a Rc n T C e N CT N
BO为能耗制动曲线， 通过原点的一条曲线且 在第二象限。
BO曲线斜率大的制动快 or 斜率小的制动快？
3．反接制动－－电压反接
• 电压反接制动的特点：
（1）可以很快使机组停机。 （2） 需要加入足够的电阻， 限制电枢电流；
（3）转速至零时， 需切断电源。
3．反接制动－－电动势反接 （倒拉反接）
• 制动情况分析：
◆由机械特性1 特性2；
◆
◆ 当电枢回路串入电阻
第9讲 调速方式与负载类型匹配分析讲解
n nnm0 ax
A
越小。如右图所示，分别画出他励 nmin
直流电动机的固有机械特性和电枢
串电阻的人为机械特性。固有机械
0
特性的转速降较小，人为机械特性
ΔnN
A
Δn Ra
A1 Ra+R1
TN
T
的转速降较大，两条机械特性上的静差率也不一样。若串
最大电阻的静差率满足要求，其它各条机械特性的静差率
也满足要求。
2.静差率 （转速变化率）：指电动机在某一机械特
性曲线上运行时，在额定负载下的转速降对理想空载转速
的变化率。即： Δn n0 n
n0
n0
四、调速的性能指标
静差率越小，转速的相对稳定性越好，负载波动时，
转速变化也小。从上面公式可以得出：
（1）当n0一定时，机械特性越硬 ，额定转矩时转速降越小，静差率
又得到了充分利用，是一种理想的配合。
该调速系统中，转速是从额定转 速往上调的，电动机的额定转速是调 速系统的最低转速。
3、恒转矩负载----恒功率调速方式
此时，负载转矩TL=常数；恒功率调速方式要求电机的 容许输出转矩T与转速成反比变化。显然，二者的曲线不能
Байду номын сангаас重合。
所以，只能选择电机的容许输出转矩的最小值（此时转速最高）等
Tem
CTΦIN
CT
UN INR a Cen
P Tn Constant
9550
C2 n
他励电动机调速时的 容许输出转矩曲线和 容许输出功率曲线：
三、调速方式和负载类型的配合
理想情况下，调速运行的电动 机的实际输出转矩和输出功率 应该按照图示曲线规律变化。
直流他励电机特点
直流他励电机是一种直流电机，其励磁线圈和电枢绕组是分开的，励磁电流由单独的电源提供，与电枢电流无关。
以下是直流他励电机的特点：
1. 调速范围宽：由于励磁电流可以独立控制，所以直流他励电机的调速范围很宽。
2. 控制方便：这种电机可以通过改变电枢的供电电压来控制转速，不需要换向接触器和再生制动接触器，控制器可以控制正反转。
3. 节约成本：由于不需要换向接触器和再生制动接触器，所以成本较低。
4. 再生制动和平滑制动：他励电动机具有再生制动和平滑制动功能，可以减少电机发热，保护电动机，延长使用寿命。
5. 独立励磁线圈和电枢线圈：他励电动机的励磁线圈和电枢线圈是分开的，这有利于换向，并且电枢电流比励磁电流大。
总的来说，直流他励电机是一种性能优良、控制方便的电机，在电力、汽车、船舶、航空、农业等各个领域都有广泛的应用。
直流他励电动机的调速特性
02
CATALOGUE
直流他励电动机的调速特性
调速性能分析
调速范围
动态响应
直流他励电动机的调速范围较宽，可 以在较广的转速范围内实现平滑调速 ，满足不同负载和工艺流程的需求。
直流他励电动机的动态响应较快，可 以在短时间内实现快速加减速，满足 动态负载和快速响应系统的要求。
调速精度
直流他励电动机的调速精度较高，可 以通过精确的控制算法实现转速的精 确调节，适用于对速度精度要求较高 的应用场景。
调速方法
通过改变电枢电流的大小来调节直流他励电动机的转速。具体来说，可以通过改变 输入电压或电阻来调节电枢电流的大小。
另外，还可以通过改变励磁电流的大小来调节电动机的转速。具体来说，可以通过 改变励磁绕组的输入电压或电阻来调节励磁电流的大小。
需要注意的是，在调节直流他励电动机的转速时，应保持电枢电流和励磁电流的相 位差不变，以保持电动机的正常运转。
调速系统的稳定性
稳定性分析
直流他励电动机的调速系统稳定性取决于多种因素，如电枢 电阻、电枢电感、负载转矩等。需要根据具体应用场景进行 稳定性分析和设计。
稳定性控制
为了提高直流他励电动机的调速系统稳定性，可以采用多种 控制策略，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等。通过合 理的控制策略选择和参数调整，可以显著提高系统的稳定性 。
直流他励电动机的调速特性实验与分析
实验设备与环境
直流他励电动机
作为实验对象，需要选择性能 稳定、参数符合要求的直流他
励电动机。
电源与控制器
为直流他励电动机提供电源和 控制信号，确保电机正常运转 。
测速装置
用于测量电机的转速，可以采 用光电编码器或霍尔元件等测 速方式。
他励直流电动机的调速【精品-PDF】
他励直流电动机的调速【精品-PDF】直流电动机是一种重要的电动机类型，广泛应用于各种机械和工业设备中。
直流电动机有广泛的应用范围，从家用电器到工业机械，都有其使用的市场。
直流电动机的特点是其调速性能非常优越，可以实现比其他电动机更好的速度控制。
因此，在各种应用中，调速技术是直流电动机使用中关键的一个因素。
本文将重点介绍直流电动机的调速技术，包括直流电动机的调速控制器、调速方法以及相关技术应用等方面的内容，以帮助读者了解直流电动机和其调速技术。
一、直流电动机及其调速直流电动机是一种可以将电能转换为机械能、实现运动的电动机，其构造简单，使用方便，广泛应用于各种机械和工业设备中。
直流电动机的转速高、速度调节范围大，并且可以实现快速反应，因此被用于需要精确控制转速的系统中。
直流电动机有以下几个特点：（1）调速性能好：直流电动机的转速可以通过改变电枢电流大小或改变励磁电流大小调节，因此其调速性能非常优越，可以实现比其他电动机更好的速度控制。
（2）启动性能好：直流电机启动时，电枢和励磁电流都比较小，在其转速上升之前可以承受一段时间较大的负载，具有启动性能好的特点。
（3）负载能力强：直流电机的负载能力强，可承受瞬时负载、过载和其他恶劣的工况条件。
（4）电机效率高：直流电机效率高，因为在高负载时，电机磁通强、因而转子铜损耗小，从而水平轴的效率高。
直流电动机可以通过两种方式进行调速：改变电枢电流大小、改变励磁电流大小。
（1）改变电枢电流大小当直流电机的励磁电流保持不变时，电枢电流决定了电机的转矩大小，从而对电机的速度和负载产生影响。
当电枢电流增加时，可以增加电机的转矩和速度，当电枢电流减小时，可以降低电机的转矩和速度。
3.直流电动机的调速控制器为了控制直流电动机的转速，需要使用一个调速控制器。
调速控制器是电子电路装置，以实现直流电动机的调速控制为目的，能够根据需求变化，控制直流电机的运行状态和输出功率。
例如，当直流电机需要解决急剧变化的工作负荷时，调速控制器可以根据工作要求，自动调节电机运行状态，以输出恰当的功率。
他励直流电动机的调速方法
他励直流电动机的调速方法
调速方法有以下几种：
1. 转子电阻调速：通过改变转子电阻的大小，可以改变电机转子的电阻，从而改变电机的转速。
增大转子电阻，转速下降；减小转子电阻，转速增加。
2. 线圈电压调速：通过改变电机定子线圈的输入电压大小，可以改变电机的转速。
增大电压，转速增加；减小电压，转速下降。
3. 外加电势调速：在电机定子电压的基础上，加上另外的电势，来改变电机的转速。
增加外加电势，转速增加；减小外加电势，转速下降。
4. 串-并联调速：通过将电机的定子和转子线圈的连接方式从串联变为并联，或者从并联变为串联，来改变电机的转速。
串联连接使得定子和转子电流相同，转速降低；并联连接使得定子和转子电流不同，转速增加。
他励直流电动机的调速
摘要随着工业的不断发展，电动机的需求会越来越大，电动机的应用越来越广泛，电动机的操作系统是一个非常庞大而复杂的系统，它不仅为现代化工业、家庭生活和办公自动化等一系列应用提供基本操作平台，而且能提供多种应用服务，使人们的生活质量有了大幅度的提高，摆脱了人力劳作的模式。
而电动机主要应用于工业生产的自动化操作中是电动机的主要应用之一，因此本课程设计课题将主要以在工业中电动机调速方法的应用过程可能用到的各种技术及实施方案为设计方向，为工业生产提供理论依据和实践指导。
关键词：他励直流电动机；调速；机械特性目录1 引言12 直流电动机12.1 直流电动机的介绍12.2 直流电动机的分类13 他励直流电动机23.1 他励直流电动机的基本工作原理23.2 他励直流电动机的机械特性34 他励直流电动机的调速54.1 调速的基本概念54.2 调速的指标64.3 调速的方式84.3.1 电枢串电阻调速84.3.2 改变电枢电源电压调速84.3.3改变励磁电流调速95实例分析106结论12参考文献13 致141 引言现代工业中，有大量的生产机械，要求能改变工作速度。
例如金属切削机床，由于加工工件的材料和精度要求不同，速度也就不同。
又如轧钢机，当轧制不同品种和不同厚度的钢材时，也必须采用不同的最佳速度。
所谓调速就是在一定的负载下，根据生产的需要人为地改变电动机的转速。
这是生产机械经常提出的要求。
调速性能的好坏往往影响到生产机械的工作效率和产品质量。
所以直流电动机的调速在生产工作中起着至关重要的作用。
2 直流电动机2.1 直流电动机的介绍直流电动机是人类最早发明和应用的一种电机。
直流电动机以其结构复杂、价格较贵、体积较大、维护较难而使得其应用受到了影响。
随着交流电动机变频调速系统的发展，在不少应用领域中已为交流电动所取代。
但是直流电动机又以起动转矩大、转速性能好、自动控制方便而著称，因此，在工业等应用领域中仍占有一席之地。
浅析他励直流电动机的调速方法与特点
• 185•本文主要介绍了他励直流电动机的调速方法以及各种调速方法下的特点。
我们知道他励直流电动机的工作点可以决定其工作转速，而工作点是由其机械特性与电动机所带的负载这两者共同决定的，在实际的生产生活当中，具体的负载是不变的，就也就是说负载的转矩特性是一定的，因此本文就从恒转矩的方面来分析如何才能够改变他励直流电动机的转速，既然转矩我们不能改变，那我们就从机械特性上面着手，这样同样可以达到改变工作点，进而改变转速，这样就可以达到调速的目的，我们称这种方法为电气调速法。
主要的方法为：电枢串电阻调速，降低电源电压调速，弱磁调速。
引言：由于本文是在恒转矩的条件下来分析如何用电气调速的方式，来达到电动机的调速目的，这基于的原理是他励直流电动机的机械特性与恒转矩的交点，来改变这个交点的位置从而进行调速的，所以在给大家介绍他励直流电动机的调速方法之前，我们先给大家讲一下他励直流电动机的机械特性。
所谓的机械特性就是指给电动机加上一定的电压U 和一定的励磁电流 I f 时，电磁转矩与转速之间的关系。
下面我们推导出n=f(T)的关系式：由代入转速特性公式中，得：由此，我们可以看出通过改变U ，R 以及可以在恒定转矩的情况下改变转速。
一、电枢回路串电阻调速我们给电枢加额定电压U N ，每极磁通为额定值N，这样n=f(T)的机械表达式为：我们得出如图所示的机械特性：由图我们发现串入的电阻阻值越大，机械特性的曲线就越倾斜，在相同的转矩下，电动机的转速随着电阻的增大而减小。
电枢回路串电阻调速的特点：1.都通过理想空载点n 0，并且串入的电阻越大时特性曲线倾斜越大，这说明机械特性越软，而且在相同的转矩下，工作点下移，转速降低。
2.在低速运行时，不大的负载变动，就会引起转速较大的变化，因此转速的稳定性比较差，且由于所串的电阻通过很大的电枢电流，会产生较大的损耗，转速越低，损耗越大。
3.电动机的转速不能够连续调节，这是因为电动机中电枢中的电流是比较大的，加上调速电阻的容量也比较大，过大的体积使得，电阻不易于连续调节，所以在实际的生产上一般最多分为六级。
他励直流电动机的调速
T TL TL Ia 电枢电流 CT N TL = 常数时，I a 常数，如果 T TL ,则 I a I N ，即 I a 因此，
稳定运行时
与电动机转速n无关。 3．弱磁调速：Φ↓ A、调速过程： UN Ra R n T Ce CeCT
U Ea I a Ra =210V+10A（1Ω）
Ts≥（1.l～1.2）TN，这样系统才能顺利起动。
他励直流电动机起动方法有两种，下面分别叙述。
4.1.1 电枢回路串电阻起动 :(如图) UN 起动电流为： I S Ra R 特点：1、根据负载TL起动条件的要求，可确定所串入电阻R的 大小，有级。 2、简单、成本低。 3、功耗大。 4.1.2降电压启动 (如图)
（B）扰动消失后→ 回原稳定点。（食堂买饭）
3 ．稳定性分析：（图2.13）
（1）(机特交点A )当干扰导致U↓ → ∵瞬间n = C、Ea = C ∴Ia↓→T↓(新的机特交点B) → TA – T0﹤0 →n↓→Ea↓→Ia↑ →T↑→(稳定在新的机特交点A’)
（2）当干扰导致U↑→ ∵瞬间n= C、Ea= C ∴Ia↑
（2）位能性恒转矩负载：电梯 （A）︱Tf ︳= C; （B）nf＞0， Tf＞0，nf＜0， Tf＞0， 2 ．泵类：风机、油泵等，（图2.10） Tf ≌ n2 3 ．恒功率负载：（图2.11） n↑→Tf↓；n↓→Tf↑； P ≌ Tf * n = C。 二、电力拖动运行的稳定条件： 1 ．交点（机特与负特）— 同解（图2.12） 2 ．扰动后仍能稳定： （A）U 变化→Tf变化→新的稳定点，而不发散；
n
返回 反抗性 恒功率 通风机
位能性
T 0
反抗性
他励直流电机调速方法
UN>U1>U2>U3
3）调速时维持电枢电压U和电枢电流 Ia不变时，电动机的输 出功率 P = UIa不变，我们把在调速过程中，输出功率不 变的这种特性称为恒功率调速； 基于弱磁调速范围不大，它往往是和调压调速配合使用，即在 额定转速以下，用调压调速，而在额定转速以上，则用弱磁调 速
从特性可看出，在一定的负载转 矩 T L下，串入不同的电阻可以 得到不同的转速。如在电阻分别 为 Ra、R1、R2、R3的情况下， 可以分别得到稳定工作点 A、C、 D 和 E，对应的转速为nA、nB、 nc和nD
特点和缺点 改变电枢回路串接电阻的大小调速存在如下问题： 1）机械特性较软，电阻愈大则特性愈软，稳定度愈低； 2）在空载或轻载时，调速范围不大； 3）实现无级调速困难； 4）在调速电阻上消耗大量电能等。 正因为缺点不少，目前已很少采用，仅在有些起重机、卷 扬机等低速运转时间不长的传动系统中采用。
直流电动机的转速n和其他参量 的关系可表示为 R U
n Ce
a
CeCT
2
T
由以上公式可知,改变串入电枢回路的电阻Rad,电枢 供电电压U或主磁通Φ ,都可以得到不同的人为机械特 性,从而在负载不变时可以改变电动机的转速,以达到 速度调节的要求,故直流电动机调速的方法有以下．改变电动机电枢供电电压U
从特性可看出，在一定的负载转矩 TL下，在电枢两端加上不同的电压 UN、 U1、 U2和 U3可以分别得到 稳定工作点 a、b、c 和 d，对应 的转速分别为 na 、 nb 、 nc和 nd，即改变电枢电压可以达到调速 的目的。
他励直流电动机的调速控制
3.停车及制动控制
按下停止按钮SB1（长按，电机停车后再松开），KM2和KM3线圈 断电释放，主触头断开，切断电动机电枢电路。 紧接着，KM1线圈通电吸合，主触头闭合，通过电阻R接通能耗制 动电路，KM1的辅助常开触头闭合，短接电容器C，使电源电压全 部加在励磁线圈两端，起到强励作用，以加强能耗制动效果。
他励直流电动机改变电枢电压极性正反转控制电路
（二）电气控制原理图设计
4.对电路进行修改完善的步骤如下：
1）原电路中的启动和正反转控制部分保持不变。 2）在励磁回路中增加主令控制器SA，控制正反转和调速。 去掉原电路中的正、反转转行程开关SQ1和SQ2。利用主令 控制器SA手柄在不同位置时能接通不同触点的特性，来换接 电枢回路的正、反向电源，并通过电枢回路分级电阻的接入 与切除进行调速控制。 3）设置电路的保护环节。 ①保留原电路的过电流保护KA1和弱磁保护KA2。 ②用主令控制器SA控制，就要去掉控制按钮与接触器的自锁 环节，这样电路就没有了欠压失压保护功能，需要设置电压 继电器KV做欠压失压保护。主令控制器SA在启动初始位接通 电压继电器KV并自锁，当SA换到其他操作档位时，电压继电 器的自锁环节为KM1、KM2、KM3、KM4提供电源通路。 4）对整个电路进行综合审查。
机为3左右。
一般直流电动机 较好 好
减弱磁通 为1~2左右；变
调速
磁通电动机最大
可达到4。
经济性
调速设备 投资少， 电能损耗 大。
调速设备 投资大， 电能损耗 小。
调速设备 投资少， 电能损耗 小。
应用
对调速性能要求 不高的场合，适 用于与恒转矩负 载配合。
3.4直流他励电动机的启动特性&3.5直流他励电动机的调速特性
13
3.5.2 改变电动机电枢供电电压U
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。
2
限制直流电动机的启动电流的方法： 一是降压启动，即在启动瞬间，降低供电电源电压， 随着转速n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UN时，电动机达到所要求的 转速。 二是在电枢回路内串接外加电阻启动，此时启动电 流Ist＝UN／(Ra+Rst)将受到外加启动电阻Rst的限制， 随着电动机转速n的升高，反电势E增大，再逐步切 除外加电阻一直到全部切除，电动机达到所要求的 转速。
9
金属切屑机床，根据工件尺寸、材料的性质、切屑用 量、刀具特性、加工精度等不同，需要选用不同的切削速 度，以保证产品质量和提高生产效率； 电梯类或其他要求稳速运行或准确停止的生产机械， 要求在启动和制动时速度要慢或停车前降低运转速度以实 现准确停止。 实现生产机械的调速可以采用机械的、液压的或电气 的方法。
19
过大的启动电流的危害：
1.过大的启动电流使电动机在换向过程中产生火 花，烧坏整流子； 2.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，而且产生与启动电流成正比例的启动 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； 3.对供电电网来说，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。
6
直流电机调速概述
M
o
M2
M1
一、调速指标：
两大指标：技术指标和经济指标。
（一）、技术指标：
包括调速范围D，静差率δ%， 平滑性，调速时的允许输出。
1、调速范围D：
D nmax Vmax nmin Vmin
不同生产机械要求的调速范围是不同的。
车床D=20---120；龙门刨床D=10---40； 轧钢机D=3---120；造纸机D=3---20等。 D指生产机械的总的调速范围。 机械和电气配合的为两者调速范围的乘积。
(3)、电动机在转速反向的反接制动下工作， 转速为－600转/分，电枢电流为50安， 求电枢内串联的电阻，电机轴上的转矩， 电网供给的功率，电机轴上输入的功率， 电枢回路外串电阻消耗的功率各为多少？
2、一台他励电动机，U N 220伏，I N 53.7安
PN 10千瓦，nN 3000 转 / 分，
相邻两级转速之比，
ni1
ф=1为无级调速，连续可调，级数接近于无穷大，
一般ф取为1.26,1.14,1.58 等。
4、调速时的容许输出
指电机在得到充分利用的情况下， 在调速过程中轴上所能够输出的功率和转矩。
T=CTΦIa P=TΩ/1000=(T/1000)*(2πn/60)=Tn/9550 P的单位为千瓦。 不同类型的电机采用不同的调速方法， 容许输出的功率与转矩随转速变化的规律是不同的。
U0—整流电压，R0—整流装置内阻，
若是机组为发电机电枢电阻。
优点：特性硬度不变，D大，平滑性好。但投资大。
n
U1
U2
0
U3 T U4
三、弱磁调速
1、物理过程：小容量可在励磁回路串接可调电阻，
大容量用单独可控硅整流装置向励磁回路供电。
电机原理与拖动——第三章直流电动机电力拖动2
电枢由晶闸管整流供电的直流调速系统示意图
晶闸管励磁的发电机-电动机机组调速系统 晶闸管励磁的发电机 电动机机组调速系统
(3)机械特性方程 机械特性方程
U0 --整流电压 整流电压 R0 -- 整流装置内阻
调压调速时的机械特性
(4)调压调速特点 调压调速特点 1) 调速范围广； 调速范围广； 2) 调速平滑性高； 调速平滑性高； 3) 设备投资大； 设备投资大； 4) 采用可控硅直流电源时效率高，采 采用可控硅直流电源时效率高， 用机组时效率较低。 用机组时效率较低。
3.3
他励直流电动机的调速
1.可以采用的调速方法： 可以采用的调速方法： 可以采用的调速方法 机械方法；电气方法；机械电气配合方法。 机械方法；电气方法；机械电气配合方法。 2.电气调速方法： 电气调速方法： 电气调速方法 由转速调节特性来看: 由转速调节特性来看
欲改变电动机的转速， 欲改变电动机的转速，可以改变电枢端电 包括改变U 和改变R 压 Ua （包括改变 和改变 )，或改变励磁 实现。 磁通 Φ 实现。
2.降低电源电压 降低电源电压
使用的可调直流电源有： 使用的可调直流电源有： (1)晶闸管整流装置； 晶闸管整流装置； 晶闸管整流装置 (2)电动机 发电机机组。 电动机-发电机机组 电动机 发电机机组。 容量较大时用机组作为可调直流电源， 容量较大时用机组作为可调直流电源，而用 晶闸管装置调节发电机G的励磁电流 的励磁电流。 晶闸管装置调节发电机 的励磁电流。
静差率与调速范围的关系： 静差率与调速范围的关系：
静差率与调速范围是互相联系的两项指标， 静差率与调速范围是互相联系的两项指标，系统 决定于低速特性的静差率。 可能达到最低速 nmin 决定于低速特性的静差率。
直流他励电动机的调速方法及其调速性能
（2）直流他励电动机的调速方法及其调速性能1）电枢回路串接电阻调速电枢回路串接电阻，不能改变理想空载转速n0，只能改变机械特性的硬度。
所串的附T下，转速也就愈低。
加电阻愈大，特性愈软，在一定负载转矩z这种调速方法，其调节区间只能是电动机的额定转速向下调节。
其机械特性的硬度随外串电阻的增加而减小；当负载较小时，低速时的机械特性很软，负载的微小变化将引起转速的较大波动。
在额定负载时，其调速范围一般是2∶1左右。
然而当为轻负载时，调速范围很小，在极端情况下，即理想空载时，则失去调速性能。
这种调速方法是属于恒转矩调速性质，因为在调速范围内，其长时间输出额定转矩不变。
电枢回路串接电阻调速的优点是方法较简单。
但由于调速是有级的，调速的平滑性很差。
虽然理论上可以细分很多为级数，甚至做到“无级”，但由于电枢电路电流较大，实际上能够引出的抽头要受到接触器和继电器数量限制，不能过多。
如果过多时，装置复杂，不仅初投资过大，维护也不方便。
一般只用少数的调速级数。
再加上电能损耗较大，所以这种调速方法近来在较大容量的电动机上很少使采用，只是在调速平滑性要求不高，低速工作时间不长，电动机容量不大，采用其他调速方法又不值得的地方采用这种调速方法。
2）改变电源电压调速由直流他励电动机的机械特性方程式可以看出，升高电源电压U可以提高电动机的转速，降低电源电压U便可以减少电动机的转速。
由于电动机正常工作时已是工作在额定状态下，所以改变电源电压通常都是向下调，即降低加在电动机电枢两端的电源电压，进行降压调速。
由人为机械特性可知，当降低电枢电压时，理想空载转速降低，但其机械特性斜率不变。
它的调速方向是从基速(额定转速)向下调的。
这种调速方法是属于恒转矩调速，适于恒转矩图3.2 晶闸管整流装置负载的生产机械。
供电的直流调速系统不过公用电源电压通常总是固定不变的，为了能改变电压来调速，必须使用独立可调的直流电源，目前用得最多的可调直流电源是晶闸管整流装置，如图8.39所示。
实验一他励直流电动机的起动与调速
- - -开放大学电气传动技术及应用实验一他励直流电动机的起动与调速实验报告分校：_____ _____班级：__________________学生：__________________学号：__________________实验成绩：__________________批阅教师：__________________实验日期年月日实验一他励直流电动机的起动与调速一、实验目的1、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。
2、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。
3、熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、起动、改变电机转向与调速的方法。
二、实验项目1、了解DD01电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正过的直流电机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。
2、用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。
3、直流他励电动机的起动、调速及改变转向。
三、实验设备及控制屏上挂件排列顺序1、实验设备2、控制屏上挂件排列顺序D31、D42、D41、D51、D31、D44四、实验说明及操作步骤1、由实验指导人员介绍DDSZ-1型电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法，讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。
2、用伏安法测电枢的直流电阻图1-1 测电枢绕组直流电阻接线图（1）按图1-1接线，电阻R用D44上1800Ω和180Ω串联共1980Ω阻值并调至最大。
A表选用D31直流、毫安、安培表，量程选用5A档。
开关S选用D51挂箱。
（2）经检查无误后接通电枢电源，并调至220V。
调节R使电枢电流达到0.2A（如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行；如果此时电流太小，可能由于接触电阻产生较大的误差），迅速测取电机电枢两端电压U和电流I。
将电机分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取U、I三组数据列于表1-1中。
（3）增大R使电流分别达到0.15A和0.1A，用同样方法测取六组数据列于表1-1中。
他励直流电动机和三相异步电动机调速方法的对比实验报告
他励直流电动机和三相异步电动机调速方法的对比实验报告
这是一个涉及电机实验的话题，不涉及敏感内容，可以作答。
简述：
直流电动机和三相异步电动机均为重要的电动机种类。
在工业生产和生活中，这两种电机广泛应用。
在调速方面，直流电动机拥有广泛的应用基础和技术积累，调速精度高，速度调节范围宽，但成本高，维护复杂，使用寿命短。
三相异步电动机调速技术相对较新，但具有结构简单，效率高，维护成本低等优点，但调速精度相对较低。
实验目的：
本实验主要旨在比较直流电动机和三相异步电动机的调速方法。
实验器材：
1. 直流电动机
2. 三相异步电动机
3. 变频器
4. 电流表
5. 电压表
6. 转速表
实验步骤：
1. 将直流电动机和三相异步电动机分别与变频器相连。
2. 分别采用调速手段（即：区别控制）和调速模式（即：闭环控制）对两种电机进行调速。
3. 测量电机转速、电流、电压等参数，并记录数据。
实验结论：
1. 调速手段：直流电动机采用区别控制调速，三相异步电动机采用闭环控制调速。
2. 调速精度：直流电动机调速精度高，可以通过调整电极电压来实现精确的调速；三相异步电动机调速精度相对较低，但可以通过改变频率和脉宽等参数来实现调速。
3. 调节性能：直流电动机的调速范围广，可以实现快速调速和反向调速；三相异步电动机因
调速精度限制，调速范围相对较窄，但可以通过结构优化和技术升级等方式来提高调节性能。
综上所述，直流电动机和三相异步电动机各有优缺点，在不同场景下可灵活应用。
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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。
12
他励直流电动机的调速
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恒转矩调速和恒功率调速。 电枢串电阻调速和降压调速时，磁通 N 保持 不变，若在不同转速下保持电流 I a I N 不变，即电机 得到充分利用，容许输出转矩和功率分别为：
3）调磁调速。
2
他励直流电动机的调速
调速指标：
1、调速范围D： D
n max n min
2、静差率（相对稳定性）δ%：指负载变化时，
转速变化的程度，转速变化小，稳定性好。
%
n0 n N n0 100 % nN n0 100 %
δ%越小，相对稳定性越好；
δ%与机械特性硬度和n0有关。
3
他励直流电动机的调速
D与δ%相互制约：
D n max n min n max n 0 min n N n max nN n max n N (1 )
nN
δ 越小，D越小，相对稳定性越好；在 保证一定的δ 指标的前提下，要扩大D， 须减少Δn，即提高机械特性的硬度。
他励直流电动机的调速
Speed-regulation of separately excited motor
1
他励直流电动机的调速
电力拖动系统的调速: 1)机械调速; 2)电气调速
他励电动机的转速公式：
n U Ia (Ra Rs ) C e
电气调速方法：1）调压调速；
2）电枢回路串电阻调速；
缺点： 机械特性的斜率变大，特性变软；
转速的升高受到电动机换向能力和机械强度的限制， 升速范围不可能很大，一般 D≤2； 为了扩大调速范围，通常把降压和弱磁两种调速方 法结合起来，在额定转速以上，采用弱磁调速，在额定 转速以下采用降压 调速。 11
他励直流电动机的调速
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
9
他励直流电动机的调速
3、减弱磁通调速
n 02
n
n
ia ia
n2 n 01
I a1
C
B A TL
I aN
n1
n0
nN
A’
2
1 N
n1
nN
n t
10
Tem
t=0
他励直流电动机的调速
优点： 由于在电流较小的励磁回路中进行调节，因而
控制方便，能量损耗小，设备简单，调速平滑性好。 弱磁升速后电枢电流增大，电动机的输入功率增大， 但由于转速升高，输出功率也增大，电动机的效率 基本不变，因此经济性是比较好。
T T em C T I N C T P Tn 9550 C2 n U
N
I N Ra C en
C2 n
C2 9550
n 9550
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。 14
他励直流电动机的调速
上述容许输出转矩和功率与转速的关系为：
P和 L
均为常数， T L P
n
T
TL
T
效率及维修费用等。
5
他励直流电动机的调速
1、电枢回路串电阻调速
n n0 n A’ IaN Ra Ra+Rs1 Ra+RS2 TL Tem nN n1 t=0
6
ia
ia
n
t
nN n1
n2
A B C
RS1>RS2
0
他励直流电动机的调速
优点：电枢串电阻调速设备简单，操作方便。
1）由于电阻只能分段调节，所以调速的平 缺点： 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 一般为D≦2； 4）损耗大，效率低，不经济。对恒转矩负 载，调速前、后因增通不变而使Tem和Ia不变， 输入功率不变，输出功率却随转速的下降而下 7 降，减少的部分被串联电阻消耗了。
4
他励直流电动机的调速
3、调速的平滑性：
在一定的调速范围内，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 ：
ni ni 1
越接近1，平滑性越好，当 时，称为无 1 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。
4、调速的经济性：主要指调速的投资、运行
他励直流电动机的调速
2、降低电压调速
n
n0
n 02
n 01 nN
A’
n1
U U1 U
A U B C
U
N
1
2
n2
2 N
U
TL
Tem
降压调速 过程与电枢串 电阻调速过程 相似，调速过 程中转速和电 枢电流（或转 矩）随时间变 化的曲线也相 似。 8
他励直流电动机的调速
优点：1）电源电压能够平滑调节，可实现无级 调速。 2）调速前后的机械特性的斜率不变，硬 度较高，负载变化时稳定性好。 3）无论轻载还是负载，调速范围相同， 一般可达 D=2.5~12。 4）电能损耗较小。 缺点：需要一套电压可连续调节的直流电源。
n
n m ax
T
nN
P
恒功率调速
以 n N 为界， 分两个区域： 为恒转 矩调速区；
n nN
P
n min
T
恒转矩调速
率调速区
T P
n n N为恒功
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他励直流电动机的调速
1、恒转矩负载配恒转矩调速
和 P均与转速 n 成正比， 只要选择电动机的 与 相等，在任何转速下 T TL 均有：
P PL T TL Ia IN
T和 L
均为常数, T
PL
n
TL
T T
这是一种理想的配合，转速 电机既满足了负载要求， 是从额定转速向下调，所以 又得到了充分利用。 额定转速为系统的最高转速。
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他励直流电动机的调速
2、恒功率负载配恒功率调速
和T 均与 n 成反比，只要 PL 选择 与 P 相等，在任 何转速下均有：
P PL T TL Ia IN
T T em C T P Tn 9550
N
IN C
C 1n
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。 13
他励直流电动机的调速
弱磁调速时，磁通 是变化的，在不同转速下 若保持电流 I a I N 不变，即电机得到充分利用，容 许输出转矩和功率分别为：