电机及驱动技术PPT

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1、电机驱动及控制电机驱动及控制课程要求一、课程的目的1、握直流电机以及交流三相电机的工作原理、特性以及电机的选择应考虑的因素。2、了解电机调速的基本知识。本课程的主要内容包括：直流电机直流电机的原理与结构。直流电机的机械特性。直流电机的换向。他励直流电机的制动与调速。交流异步电机 三相异步电动机的基本工作原理。异步电机的机械特性。异步电机的启动、制动与调速。电机的选择 电机的发热与冷却。电机的容量选择 电机种类、类型、电压、转速选择。二、参考书1、电机驱动技术 王淑芳编科学出版社2、电机与电力拖动 朱耀忠主编北京航空航天大学出版社3、电机及拖动 许晓峰主编高等教育出版社本课程的考核形式及记分 考

2、查 随堂测验 总成绩=0.6*考查成绩+0.4*平时成绩 平时成绩=0.4*课堂作业+0.3*考勤+0.3*实验；同时参考网络学堂使用情况答疑时间、地点 时间：每周日上午10：00-11：00 地点：实验楼203网络学堂网址：网络学堂网址：http:/用用 户户 名：学号名：学号密密 码：初始密码码：初始密码123456进入后点击进入后点击“我的课程我的课程”“电机驱动及控电机驱动及控制制”第一章 预备知识 1.1 有关磁场的几个物理量 1.1.1 磁感应强度（磁通密度）B 用来描述磁场强弱及方向的物理量，单位为T（特斯拉）。1.1.2 磁通量简称磁通，指穿过某一截面S的磁感应强度B的通量。常

3、用穿过截面S的磁感线的数量表示。对垂直于截面的均匀磁场有：=B*S 或B=/S的单位为Wb（韦伯）。1T=1Wb/m2 SdSB 1.1.3 磁场强度H 是为建立电流与由其产生的磁场之间的数量关系而引入的物理量，方向与B相同，大小：B=*H 或 H=B/：导磁率。反映导磁介质导磁性能的物理量。大表示导磁性能好。单位H/m真空中的导磁率0=410-7 H/m其他材料导磁率为0的倍数：=r 0r=/0 为相对导磁率。非铁磁材料的相对导磁率r=1，为常数铁磁材料的相对导磁率r=2,0006,000，为非常数。H的单位为A/m（安培/米）1.2 常用基本定律 1.2.1 电磁感应定律一、切割电动势由导

4、体或导线切割磁感应线而感应的电动势。B、l、v三者相互垂直时有：e=Blve感应电动势，方向可由右手定则右手定则确定B磁感应强度l导体的有效长度v导体相对于磁场的运动速度返回1.2.2 电磁力定律载流导体在磁场中会受到电磁力的作用，当磁感线和导体方向互相垂直时，载流导体所受电磁力为：f载流导体所受的电磁力B载流导体所在处的磁感应强度l载流导体在磁场中的有效长度I载流导体中流过的电流电磁力的方向可由左手电动机定则左手电动机定则确定BlIf 二、变压器电动势与线圈交链的磁通发生变化时，线圈中将感应出电动势，方向可由楞次定律确定。楞次定律：闭合导体回路中的感应电流，其流向总是企图使感应电流自己激发的

5、穿过回路面积的磁通量，能够抵消或补偿引起感应电流的磁通量的增加或减少。或者说：回路中感应电流的流向，总是使感应电流激发的穿过该回路的磁通量，反抗回路中原磁通量的变化。N：线圈匝数 dtdNe第二章 直流电机的电力拖动直流电机的电力拖动主要内容：直流电动机的结构，特性，启动，制动，调速主要内容：直流电动机的结构，特性，启动，制动，调速第一节第一节 直流电机的结构与工作原理直流电机的结构与工作原理 2.1 2.1 结构结构直流电动机工作具有可逆性，即可作为电动机使用，也可作直流电动机工作具有可逆性，即可作为电动机使用，也可作为发电机使用，两者结构上相同。为发电机使用，两者结构上相同。直流电机的结构

6、简单的说可以有如下几个部分组成：直流电机的结构简单的说可以有如下几个部分组成：主磁极，励磁绕组换向磁极及绕组电刷装置机座端盖定子转子电枢铁心电枢绕组换向器转轴轴承其他还包括机壳、风扇等。其他还包括机壳、风扇等。1 1、励磁绕组的作用是在主磁极上产生磁通（主磁通）。该、励磁绕组的作用是在主磁极上产生磁通（主磁通）。该磁通是使电机工作的前提。磁通是使电机工作的前提。2 2、电枢绕组是转子的一部分，有了主磁通之后，若在电枢、电枢绕组是转子的一部分，有了主磁通之后，若在电枢上加入电压，形成电枢电流，这时电机转子就会在主磁通与上加入电压，形成电枢电流，这时电机转子就会在主磁通与电枢磁场的作用下产生旋转运

7、动。电枢磁场的作用下产生旋转运动。外力使转子转动，则会在电枢上感应出电压，这时的电机就外力使转子转动，则会在电枢上感应出电压，这时的电机就成为发电机。成为发电机。3 3、换向器（整流子）的作用是将外加的直流电转换为电动、换向器（整流子）的作用是将外加的直流电转换为电动机电枢所需的机电枢所需的交流电交流电，或是将发电机电枢绕组中的，或是将发电机电枢绕组中的交流电交流电变为直流电变为直流电输出。输出。4 4、电刷：外部给电枢施加的直流电压或电枢产生的电压，、电刷：外部给电枢施加的直流电压或电枢产生的电压，通过整流子与电刷的接触进行传输。通过整流子与电刷的接触进行传输。5 5、换向极：用来改善换向特

8、性，减少换向火花。、换向极：用来改善换向特性，减少换向火花。思考题思考题1 1、直流电动机和直流发电机在结构上是否相、直流电动机和直流发电机在结构上是否相同？同？2 2、在什么条件下直流电动机可以作为直流发、在什么条件下直流电动机可以作为直流发电机使用？电机使用？3 3、直流电动机电枢中的电流是直流的还是交、直流电动机电枢中的电流是直流的还是交流的？为什么？流的？为什么？2.2 2.2 直流电动机的铭牌数据直流电动机的铭牌数据国家标注规定直流电动机的额定数据有：国家标注规定直流电动机的额定数据有：1 1、额定容量（功率）、额定容量（功率）P Pn n(kW)(kW)2 2、额定电压、额定电压

9、U Un n(V)(V)3 3、额定电流、额定电流 I In n(A)(A)4 4、额定转速、额定转速 n nN N(r/min)(r/min)5 5、励磁方式和额定励磁电流、励磁方式和额定励磁电流 I IfNfN(A)(A)NNNNIUPN N直流电动机的额定效率；为直流电动机额定运行时直流电动机的额定效率；为直流电动机额定运行时输出机械功率与电源输入电功率的比。输出机械功率与电源输入电功率的比。电动机轴上输出的额定转矩电动机轴上输出的额定转矩T T2N2Nmin)/()(9550min)/()(55.9602)(2rnkWPrnWPnPPmNTNNNNNNNNN直流电动机型 号Z2-92励

10、磁方式并励额定功率30kW励磁电压220V额定电压220V工作方式连续额定电流160.5A绝缘等级B级额定转速750r/min效 率85%标准编号重 量685kg产品编号出厂日期X年x月xxxx电机厂2.3 2.3 直流电动机的励磁方式直流电动机的励磁方式根据励磁方式的不同，直流电动机分为如下几种方式：根据励磁方式的不同，直流电动机分为如下几种方式：a a、他励直流电机、他励直流电机b b、并励直流电机、并励直流电机c c、串励直流电机、串励直流电机d d、复励直流电机、复励直流电机2.4 直流电动机工作原理 N SiabcdFFii+AB-n电动机模型注意注意 ：当电动机在电枢电流的作用下旋

11、转时，其电枢线圈会：当电动机在电枢电流的作用下旋转时，其电枢线圈会切割磁力线这一运动会在电枢中产生感生电动势，该电动势切割磁力线这一运动会在电枢中产生感生电动势，该电动势产生的电流方向与外加电源的方向相反，对外加电流有抵消产生的电流方向与外加电源的方向相反，对外加电流有抵消作用，而且这一感生电动势与转速有关，与转速成正比。作用，而且这一感生电动势与转速有关，与转速成正比。2.5 2.5 直流电动机的基本方程直流电动机的基本方程查看 I Ia a电枢电流电枢电流 E Ea a电枢中感生电动势电枢中感生电动势 UU供电电压供电电压 U Uf f励磁电压励磁电压 I If f励磁电流励磁电流 磁通量

12、磁通量 T Temem电磁转矩电磁转矩 nn转速转速 T T2 2电机轴输出转矩电机轴输出转矩 T T0 0电机轴空载转矩矩电机轴空载转矩矩 基本方程)111(.)81.(.)101.(2)61.(.02LemaTemfffaaabaaaeaTTTTICTRIURIEUrIEUnCE电压平衡电压平衡方程方程转矩平转矩平衡方程衡方程Ce电动式常数电动式常数CT转矩常数，取决于电机的结构转矩常数，取决于电机的结构Ra电枢内电阻，包括电刷接触电阻电枢内电阻，包括电刷接触电阻ra电枢绕组电阻电枢绕组电阻apNCapNCTe260eTCC55.9p p（极对数）极对数）a a（绕组并联支路对数）绕组并联

13、支路对数）与电机结构有关与电机结构有关bCuaemabaaaaabaaaappPPIUrIIEIUrIEUI122)2(P1电网输入功率电网输入功率Pem电磁功率电磁功率pCua电枢铜损耗电枢铜损耗pb电刷接触损耗电刷接触损耗0202PPPTTTememP2电机轴输出功率（轴功率）电机轴输出功率（轴功率）PP1 1=P=Pemem+P+PCuaCua+P+Pb b=P=P2 2+P+P0 0+P+PCuaCua+P+Pb bP P0 0包含铁损、机械损耗、其他损耗包含铁损、机械损耗、其他损耗故：故：P P1 1=P=P2 2+p p效率可以表达为：效率可以表达为：)131.(.1212pPpP

14、P2.6 2.6 他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性2.6.1 2.6.1 机械特性方程式机械特性方程式机械特性机械特性在电枢电压，励磁电流，电枢总电阻均为常数的在电枢电压，励磁电流，电枢总电阻均为常数的条件下，电动机的转速条件下，电动机的转速n n与电磁转矩与电磁转矩T Temem之间的关系。之间的关系。即：即：n=f(Tn=f(Temem)对电枢回路有：对电枢回路有：)52.(.)(aadaaIRREUnCEea)62.(.2emTeeTemeTCCRCUnCTRnCU)(adaRRR0naTemICT)72(.0emTnn2TeCCRn0理想空载转速机械特性的斜率TN额定转

15、矩nN额定转速T0实际空载转矩n0实际空载转速emTnnn0)82.(.2emNTeaNeNTCCRCUn也可以也可以%表示表示nn：%100000nnnnnn2.6.2 他励直流电动机的固有机械特性他励直流电动机的固有机械特性所有参数均为额定值时的机械特性，即：所有参数均为额定值时的机械特性，即：U=UN,=N N,R Radad=0=0。固有机械特性的特点：固有机械特性的特点：1、电磁转矩、电磁转矩Tem越大，转速越低。越大，转速越低。2、当、当Tem=0时，时，为理想空载转速。为理想空载转速。此时：此时：Ia=0,Ea=UN。3、斜率、斜率小，特性线较平，称为硬特性；小，特性线较平，称为

16、硬特性；大，称为软大，称为软特性。特性。4、T=TN时，时，n=nN，转速差，转速差nnN N=n=n0 0-n nN N=TN，称为额定转，称为额定转速差。一般速差。一般 nnN N=0.05n=0.05n0 0 5 5、电机起动时、电机起动时n=0n=0，此时电枢电流称为起动电流，转矩成，此时电枢电流称为起动电流，转矩成为起动转矩。此时的起动电流和起动转矩分别为：为起动转矩。此时的起动电流和起动转矩分别为：NeNCUnn0ststNtstaNaTICTIRUI若若nn=n=n0 0-n=0.05n-n=0.05n0 0，则：，则：staNNeNNNeaemIRUICUICRTn05.005

17、.005.0因此，启动时有：因此，启动时有：NstNstTTII20;202.6.3 他励直流电动机的人为机械特性他励直流电动机的人为机械特性通过改变通过改变U、R Radad三个参数实现对机械特性的调整。三个参数实现对机械特性的调整。一、电枢中串入电阻时的人为机械特性一、电枢中串入电阻时的人为机械特性 U=UN,=N,R=Ra+Rad)122(.02nnTCCRRCUnemNTeadaNeNn0不变不变变化变化二、改变电枢电压的人为机械特性二、改变电枢电压的人为机械特性、R=Ra不变，而改变不变，而改变U)132(.02nnTCCRCUnemNTeaNen0变化变化不不变变由于由于n0随着随

18、着U的减小而减小，而的减小而减小，而不变，形成一组平行直线。不变，形成一组平行直线。UNU1U2U3三、减弱励磁磁通时的人为特性三、减弱励磁磁通时的人为特性R=Ra、U=UN不变，而改变不变，而改变改变改变意味意味着减小着减小（正常工作时磁路基本饱和）。（正常工作时磁路基本饱和）。机械特性方程：机械特性方程：转速方程转速方程n=0时，时，)142(.02nnTCCRCUnemTeaeNaNaRUI)152.(.aeaeNICRCUnn0、均发生变化均发生变化aNkRUI 图中，堵转电流与磁通图中，堵转电流与磁通的大小无关，为：的大小无关，为：而堵转转矩：而堵转转矩：当转矩不大时当转矩不大时的减

19、小可以导致转速提高；而当转矩较大时，的减小可以导致转速提高；而当转矩较大时，的减小会导致转速降低（此时处于过载状态）。的减小会导致转速降低（此时处于过载状态）。aNkRUI KTkICT的减小导致转速提高的减小导致转速降低T T2 2T T1 12.6.4 2.6.4 电力拖动系统稳定运行条件电力拖动系统稳定运行条件电力拖动系统的稳定运行指的是电动机带动负载在恒定的转电力拖动系统的稳定运行指的是电动机带动负载在恒定的转速下运行。实际上，在工作中由于负载的变化或电网电压的速下运行。实际上，在工作中由于负载的变化或电网电压的波动都会导致系统的运行偏离额定工作点，这就要求系统有波动都会导致系统的运行

20、偏离额定工作点，这就要求系统有能力恢复稳定状态。能力恢复稳定状态。特性线下降特性线下降特性线上升特性线上升 电力拖动系统稳定运行的条件为：电力拖动系统稳定运行的条件为：（1）电机的机械特性与负载转矩特性必须有交点，）电机的机械特性与负载转矩特性必须有交点，即即Tem=TL。（2）在交点附近有：）在交点附近有：也可以说：在交点的转速以上存在也可以说：在交点的转速以上存在TemTL。对于有下降趋势机械特性的电机都可以有稳定态，另外此规对于有下降趋势机械特性的电机都可以有稳定态，另外此规律对交流电机同样适用。律对交流电机同样适用。dndTdndTLem2.6.5 他励直流电机的起动他励直流电机的起动

21、 一、电机的起动一、电机的起动 电机起动时应首先加上励磁电压使电机主磁极上建立起电机起动时应首先加上励磁电压使电机主磁极上建立起稳定的磁通，之后才能给电枢通电。稳定的磁通，之后才能给电枢通电。给电枢通电时由于给电枢通电时由于n=0,没有感生电动势，所以此时电枢没有感生电动势，所以此时电枢电流电流 会很大（会很大（10-20倍倍I IN），同时），同时Tst=CtNI Ist也会也会很大。很大。一方面一方面I Ist大可能引起整流子的火花或环火大可能引起整流子的火花或环火另一方面过大的另一方面过大的Tst会造成冲击，易损坏转动机构。会造成冲击，易损坏转动机构。过大的过大的I Ist对电网也会有很

22、大冲击。再者对电网也会有很大冲击。再者过大的过大的I Ist对电机本身也很不利。可能烧坏电枢。对电机本身也很不利。可能烧坏电枢。aNastRUII一般要求一般要求I Istst=（1.51.52 2）I IN N对电机起动的要求：对电机起动的要求：有足够大的起动转矩。有足够大的起动转矩。起动电流在限制范围内。起动电流在限制范围内。起动设备简单可靠。起动设备简单可靠。二、直接起动三、电枢回路串电阻起动三、电枢回路串电阻起动 在这种起动方式中电压在这种起动方式中电压U=UU=UN N不变。在电枢回路中串接不变。在电枢回路中串接电阻，以达到限制电流的目的。串接的电阻电阻，以达到限制电流的目的。串接的

23、电阻R Rstst称为起动电阻。称为起动电阻。I Ist2=（1.11.2）I INI Ist2=（1.82.5）I IN动画演示动画演示起动时必须保证起动时必须保证T Tst2st2TTL L。T Tst2st2（I Ist2st2）小，则）小，则起动速度慢；起动速度慢；T Tst2st2（I Ist2st2）大可以提高起动速）大可以提高起动速度，但是会造成起动电阻级数增多。度，但是会造成起动电阻级数增多。四、降压起动四、降压起动 保持保持、R=RR=Ra a不变，起动时减小电枢电压不变，起动时减小电枢电压U U，从而，从而达到降低起动电流的目的。达到降低起动电流的目的。实际应用中由于电压可

24、以连续升高，起动可以更平实际应用中由于电压可以连续升高，起动可以更平稳。稳。思考题 1、人为机械特性有什么特点？2、直流电动机起动时应注意什么问题？3、如何才能使电动机具有稳定的工作状态？2.7 他励直流电动机的制动根据电机电磁转矩与转子转动方向的不同，可以将电机的工根据电机电磁转矩与转子转动方向的不同，可以将电机的工作状态分为：作状态分为：1 1、电动运行状态：电磁转矩方向与转子转动方向相同、电动运行状态：电磁转矩方向与转子转动方向相同2 2、制动运行状态：电磁转矩方向与转子转动方向相反、制动运行状态：电磁转矩方向与转子转动方向相反在机械制动的情况下，机械转矩同样与转子转动方向相反。在机械制

25、动的情况下，机械转矩同样与转子转动方向相反。1、Ea的大小正比于转速的大小正比于转速2、Ea的方向与的方向与U相反相反EaEa的大小是电机能量的表征。当转速为的大小是电机能量的表征。当转速为0 0时，电动机停止，时，电动机停止，此时此时Ea=0Ea=0。由此制动的手段之一就是尽快使。由此制动的手段之一就是尽快使Ea=0Ea=0。为防止冲击过大，制动时的电流应为防止冲击过大，制动时的电流应2.5UEaU，进而使，进而使IaIa换向，换向，TemTem换向，换向，使使电动机处于发电状态，同时提供负载阻止速度的增加。电动机处于发电状态，同时提供负载阻止速度的增加。2.7.4 2.7.4 各种制动方法

26、比较各种制动方法比较一、能耗制动一、能耗制动1 1、制动减速平稳可靠、制动减速平稳可靠2 2、电路简单、电路简单3 3、制动转矩随、制动转矩随n n的降低而降低的降低而降低二、回馈制动二、回馈制动1 1、无需电路改接，自动转换到制动状态、无需电路改接，自动转换到制动状态2 2、发出的电可以回馈给电网、发出的电可以回馈给电网三、反接制动三、反接制动1 1、制动时从电网吸收能量、制动时从电网吸收能量2 2、n=0n=0时必须切断电源，否则反向加速时必须切断电源，否则反向加速思考题1 1、能耗制动时电枢中的电流由谁提供？、能耗制动时电枢中的电流由谁提供？2 2、能耗制动电路中的电阻的作用是什么？、能

27、耗制动电路中的电阻的作用是什么？3 3、电源反接制动应注意什么问题？、电源反接制动应注意什么问题？4 4、何种制动方法可以使电动机向电网回馈电量？、何种制动方法可以使电动机向电网回馈电量？2.8 他励直流电机的调速电力拖动系统的常用调速方法：电力拖动系统的常用调速方法：1、机械调速；、机械调速；2、电气调速；、电气调速；3、机电混合调速、机电混合调速2.8.1 调速指标调速指标一、调速范围：在额定负载下可能运行的最高转速与最低一、调速范围：在额定负载下可能运行的最高转速与最低转速之比，以转速之比，以D表示。表示。轧钢机轧钢机D=310，龙门刨，龙门刨D=1040，造纸机，造纸机 D=120，车

28、车 床床 D=20120D的范围不能太大，原因是受的范围不能太大，原因是受nmax和和nmin的限制，的限制，nmax受到换受到换向条件及机械强度的限制，向条件及机械强度的限制，nmin最低稳定转速的限制。最低稳定转速的限制。342.minmaxnnD二、调速平滑性二、调速平滑性指的是相邻两级转速之比，以指的是相邻两级转速之比，以K K表示表示 K K 越接近越接近1则平滑性越好，则平滑性越好，K K=1时为无级调速时为无级调速三、调速的相对稳定性（静差率）三、调速的相对稳定性（静差率）指的是在同一条机械特性线上，额定负载时的转速降与理想指的是在同一条机械特性线上，额定负载时的转速降与理想空载

29、转速空载转速n0之比之比。%越小特性线越平稳，特性越硬。但硬度相同，静差率可越小特性线越平稳，特性越硬。但硬度相同，静差率可能不同能不同352.1iinnK362.%.1000nnN不同机械设备调速时对静差率的要求：不同机械设备调速时对静差率的要求：普通车床普通车床%30%即可即可龙门刨龙门刨%10%高精度造纸机高精度造纸机%0.1%小的小的可以提高电机的工作稳定性、扩大调速范围。可以提高电机的工作稳定性、扩大调速范围。静差率静差率与调速范围与调速范围D是相互制约的，二者的关系为：是相互制约的，二者的关系为：用小数表示的静差率用小数表示的静差率nnN N低速特性额定负载下的转速降低速特性额定负

30、载下的转速降372.)1(NNnnD四、调速的经济性四、调速的经济性设备的初投资，运行效率及维修费用。设备的初投资，运行效率及维修费用。五、适应负载的特点五、适应负载的特点调速过程中所能输出的功率和转矩，调速方法适应负载的要调速过程中所能输出的功率和转矩，调速方法适应负载的要求。求。2.8.2 2.8.2 调速方法调速方法一、电枢串电阻调速一、电枢串电阻调速 I Ia与转速无关而与负载转矩成正比，所以当负载恒定时与转速无关而与负载转矩成正比，所以当负载恒定时I Ia也也恒定。由于恒定。由于UN未变，所以电网输入给电机的功率不变，由于未变，所以电网输入给电机的功率不变，由于Rs存在会消耗功率，故

31、串电阻调速时，存在会消耗功率，故串电阻调速时，Rs越大，调速越低则越大，调速越低则电机效率越低。（电机效率越低。（Rs上消耗功率增加）上消耗功率增加）可以看出可以看出UN、N恒定时恒定时Rs越大越大n越低越低 NNTeadaNNeadaTCCRRnICRRnn21010特点：特点：设备简单，初投资少设备简单，初投资少 有级调速，平滑性差有级调速，平滑性差 低速时转速的相对稳定性差低速时转速的相对稳定性差 低速时效率低，电能损耗大。低速时效率低，电能损耗大。适合于对调速性能要求不高的设备上。适合于对调速性能要求不高的设备上。二、弱磁通调速二、弱磁通调速由于磁通发生了变化，在相同的负载转矩下，电枢

32、电流与原由于磁通发生了变化，在相同的负载转矩下，电枢电流与原磁通情况下的电枢电流不同。磁通情况下的电枢电流不同。而弱磁通下的转速为：而弱磁通下的转速为：安全问题：无论何种调速方式，都不允许切断励磁绕组的电安全问题：无论何种调速方式，都不允许切断励磁绕组的电源，因为在励磁磁通很弱的情况下可能造成飞车，发生事故。源，因为在励磁磁通很弱的情况下可能造成飞车，发生事故。392.11NNaII392.11NNnn特点：设备简单，效率高，但特性变软，常用在要求调速在特点：设备简单，效率高，但特性变软，常用在要求调速在额定转速之上的场合。额定转速之上的场合。三、改变电枢电压调速三、改变电枢电压调速保证保证为

33、恒定值，电枢不串电阻，仅改变电枢电压，所以得为恒定值，电枢不串电阻，仅改变电枢电压，所以得到一组平行特性线。到一组平行特性线。降低电枢电压得到的平行线，所以电机特性比较硬。电源采降低电枢电压得到的平行线，所以电机特性比较硬。电源采用他励直流发电机或晶闸管整流器供电，能提供连续可调的用他励直流发电机或晶闸管整流器供电，能提供连续可调的电压，从而实现无级调速。电压，从而实现无级调速。特点：特点：调速平滑性好，可以达到无级调速。调速平滑性好，可以达到无级调速。机械特性硬度不变。机械特性硬度不变。低速时能量损耗少，效率高。低速时能量损耗少，效率高。四、调速方法与负载类型的配合。四、调速方法与负载类型的

34、配合。1.1.电机的允许输出电机的允许输出电机的允许输出指的是：在不同转速下，电机长期工作所能电机的允许输出指的是：在不同转速下，电机长期工作所能输出的最大转矩和功率。此功率取决于电动机的发热，即取输出的最大转矩和功率。此功率取决于电动机的发热，即取决于决于I Ia a。不同转速下只要。不同转速下只要I Ia a不超过不超过I In n即可。即可。另外，在不同转速下，若能保证另外，在不同转速下，若能保证I Ia=I In，则电动机被充分利用。，则电动机被充分利用。2.调速方法调速方法.电枢串电阻和降低电枢电压调速电枢串电阻和降低电枢电压调速在这两种调速方法中，励磁磁通在这两种调速方法中，励磁磁

35、通=N恒定，若不同转速时恒定，若不同转速时I Ia=I In，则输出转矩。，则输出转矩。可见这里可见这里T为常数，而功率则不为常数，即随着转速的提高电为常数，而功率则不为常数，即随着转速的提高电机功率提高。机功率提高。)412.(.55.955.9)402(.nnTnTPICTNememNNTem.弱磁通调速弱磁通调速 弱磁通调速时通过改变励磁磁通来调速，而弱磁通调速时通过改变励磁磁通来调速，而只能变小，故只能变小，故调速时从调速时从nN向上调。向上调。可见，可见，Tem与与n成反比。而成反比。而nCEICICTnCEnCRIUeaNNTNTemeaNeanN常数95509550nnCEICn

36、TPeaNNTemem故，弱磁通调速时：故，弱磁通调速时：弱磁通调速只能使转速从弱磁通调速只能使转速从nN提高，而其他两种方式只适合于提高，而其他两种方式只适合于减速。所以有：减速。所以有：nnN时，采用弱磁通调速为恒功率调速。时，采用弱磁通调速为恒功率调速。nnN时，采用电枢串电阻或降低电枢电压调速，为恒转矩时，采用电枢串电阻或降低电枢电压调速，为恒转矩调速。调速。常数emeaNNTemPnCEICT恒功率调速区恒功率调速区恒转矩调速区恒转矩调速区3.3.调速方法的选择调速方法的选择电动机铭牌上所标明的输矩和功率，并不表示其实际输出，电动机铭牌上所标明的输矩和功率，并不表示其实际输出，而表示

37、电机的而表示电机的使用限度使用限度，电机的实际输出取决于负载的大小电机的实际输出取决于负载的大小。负载有三种：恒定负载、恒转矩负载、风机型负载。负载有三种：恒定负载、恒转矩负载、风机型负载。.电动机拖动恒转矩负载电动机拖动恒转矩负载应采用恒转矩调速方法，并应使应采用恒转矩调速方法，并应使T TN N=T=TL L,额定转速额定转速n nN N等于生产等于生产机械所要求的最高转速机械所要求的最高转速n nmaxmax在电机工作于不同转速时，电枢电流和电磁转矩均为额定值，在电机工作于不同转速时，电枢电流和电磁转矩均为额定值，使电机得到充分利用。使电机得到充分利用。若采用恒功率调速方法，为保证电动机

38、能在各种转速下能正若采用恒功率调速方法，为保证电动机能在各种转速下能正常连续工作，必须使电机的最低转矩等于负载转矩，即常连续工作，必须使电机的最低转矩等于负载转矩，即T=Tem=TT=Tem=TLminLmin(此最小转矩为最高转速时的转矩此最小转矩为最高转速时的转矩)。当电机转速。当电机转速不为最高转速时必有不为最高转速时必有Tem TTem TL L。则电机不能得到充分利用。则电机不能得到充分利用。.电动机拖动恒功率负载电动机拖动恒功率负载应采用恒功率调速方式，并使电动额定功率应采用恒功率调速方式，并使电动额定功率P PN N=P=PL L；n nN N等于等于负载的最低转速。在输出功率相

39、同的情况下，输出转矩负载的最低转速。在输出功率相同的情况下，输出转矩TemTem与转速与转速n n成反比，而成反比，而TemTem与与成正比。因此降低成正比。因此降低会提高会提高n n同同时时T T降低，在这一过程中降低，在这一过程中T T、n n的乘积维持恒定。的乘积维持恒定。若采用恒转矩调速方法，由于若采用恒转矩调速方法，由于T=TemT=Tem为常数，为保为常数，为保证在高速及低速下电机都可能长期运转必须使证在高速及低速下电机都可能长期运转必须使Tem=TTem=TLmaxLmax即速度最低时的负载转矩，当即速度最低时的负载转矩，当n=nn=nminmin时有时有TTLTTL则电枢电流小

40、于额定值造成浪费。则电枢电流小于额定值造成浪费。对风机型负载对风机型负载(转矩与转速的平方成正比，功率与转转矩与转速的平方成正比，功率与转速的速的3 3次方成正比次方成正比)两种调速方法都不能很好地与之两种调速方法都不能很好地与之匹配，但相比之下，采用恒转矩调速造成的浪费相匹配，但相比之下，采用恒转矩调速造成的浪费相对小些。对小些。论述题说明直流电机驱动的特点说明直流电机驱动的特点计算题1、某他励直流电动机的额定数据为；、某他励直流电动机的额定数据为；PN6KW，UN220V，nN=1000rmin，Pcua500W，p0=395W。计算额定运行时电动机的。计算额定运行时电动机的T2N，To，

41、TN，Tem，N及及Ra2、已知某台他励直流电动机的数据为：、已知某台他励直流电动机的数据为：PN=160 kW，UN=440V，nN=1500rpm，IN=399A，电枢回路总电阻，电枢回路总电阻Ra=0.054，忽略磁路饱和的影响。求额定运行时：，忽略磁路饱和的影响。求额定运行时：(1)电磁转矩；电磁转矩；(2)输出转矩；输出转矩；(3)输入功率；输入功率；(4)效率。效率。3、一他励直流电动机的额定数据为：、一他励直流电动机的额定数据为：PN=100 kW，UN=220V，IN=511 A，nN=1 500 rpm，电枢回路总电阻，电枢回路总电阻Ra=0.0113，忽略磁饱和影响。求：，忽略磁饱和影响。求：(1)理想空载转理想空载转速；速；(2)固有机械特性的斜率；固有机械特性的斜率；(3)额定转速降；额定转速降；(4)若自动机拖动恒转矩负载若自动机拖动恒转矩负载TL=0.84NM运行运行(NM为额定电磁转矩为额定电磁转矩)，问电动机的转速、电枢电流及电枢电动，问电动机的转速、电枢电流及电枢电动势为多大势为多大?100 刚才的发言，如刚才的发言，如有不当之处请多指有不当之处请多指正。谢谢大家！正。谢谢大家！