Page1第八章直流電氣傳動Page1第八章1Page2本章教學基本要求1.掌握他勵直流電動機的機械特性，能繪制固有機械特性曲線和人為機械特性曲線；2.掌握他勵直流電動機的串電阻啟動方法，并能設計與計算啟動電阻；3.掌握他勵直流電動機的制動和調(diào)速方法；4.掌握電氣傳動系統(tǒng)機械過渡過程的基本概念，基本原理和方程；5.理解單、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的基本工作原理。Page2本章教學基本要求1.掌握他勵直流電動機的機械特2Page3重點

他勵直流電動機拖動系統(tǒng)的啟動、制動、調(diào)速運行基本規(guī)律。

Page3重點3Page43.1他勵直流電動機的機械特性機械特性表達式

(3-1)

Page43.1他勵直流電動機的機械特性機械特性表達式4Page53.1他勵直流電動機的機械特性機械特性表達式

式中為T=0時的轉速，稱為理想空載轉速；

2F+=TeaCCRRb

是機械特性的斜率。

Page53.1他勵直流電動機的機械特性機械特性表達式5Page63.1他勵直流電動機的機械特性

他勵直流電動機的轉速n隨轉矩T的增大而降低。即負載時轉速低于理想空載轉速n0，負載時轉速下降的數(shù)值稱為轉速降，用△n表示為

Page63.1他勵直流電動機的機械特性他6Page73.1他勵直流電動機的機械特性

顯然，△n與β成正比，當β越大，n就越大。通常稱β值大的機械特性為軟特性，即在電力拖動系統(tǒng)中，如系統(tǒng)受外界干擾導致負載轉矩增大或減小，對系統(tǒng)轉速產(chǎn)生影響大，那么系統(tǒng)抗干擾能力弱；β值小的機械特性為硬特性，即在電力拖動系統(tǒng)中，如系統(tǒng)受外界干擾導致負載轉矩增大或減小，對系統(tǒng)轉速產(chǎn)生影響小，那么系統(tǒng)抗干擾能力強。對于一個恒速運行的系統(tǒng)，我們總希望值β越小越好。Page73.1他勵直流電動機的機械特性7Page8固有機械特性

當電樞兩端加額定電壓、氣隙每極磁通量為額定值、電樞回路不串電阻時，即,,這種情況下的機械特性，稱為固有機械特性。其表達式為(3-2)，

，

，

Page8固有機械特性當電樞兩端加額定電壓、氣隙8Page9固有機械特性圖3-1他勵直流電動固有機械特性他勵直流電動機固有機械特性是一條下斜直線，特性較硬。機械特性只表征電動機電磁轉矩和轉速之間的函數(shù)關系，是電動機本身的能力體現(xiàn)，至于電動機具體運行狀態(tài)，還要看拖動什么樣的負載。

Page9固有機械特性圖3-1他勵直流電動固有機械特性9Page10人為機械特性圖3-2電樞串電阻人為機械特性他勵直流電動機的參數(shù)如電壓、勵磁電流、電樞回路電阻大小等改變后，其機械特性稱為人為機械特性。主要人為機械特性有三種。

1.電樞回路串電阻的人為機械特性(3-3)電樞加額定電壓UN，每極磁通為額定值FN，電樞回路串入電阻R后，機械特性表達式為Page10人為機械特性圖3-2電樞串電阻人為機械特性10Page11人為機械特性圖3-3

改變電樞電壓人為機械特性2．改變電樞電壓的人為機械特性(3-4)

保持每極磁通為額定值不變，電樞回路不串電阻，只改變電樞電壓時，機械特性表達式為Page11人為機械特性圖3-3改變電樞電壓人為機械特性11Page12人為機械特性圖3-4減少每極磁通人為機械特性3.減少氣隙磁通量的人為機械特性電樞電壓為額定值不變，電樞回路不串電阻時，僅改變每極磁通的人為機械特性表達式為(3-5)

Page12人為機械特性圖3-4減少每極磁通人為機械特12Page13根據(jù)電機的銘牌數(shù)據(jù)繪制機械特性

1.固有機械特性的繪制(1)估算或?qū)崪yRa；(2)計算CeFN；(3)求n0；(4)計算TN

。在坐標紙上標出(0,n0)，(TN,nN)兩點，過此兩點聯(lián)成直線，即為該直流電動機的固有機械特性。Page13根據(jù)電機的銘牌數(shù)據(jù)繪制機械特性1.固有機械特13Page14根據(jù)電機的銘牌數(shù)據(jù)繪制機械特性

2.人為機械特性的繪制

各種人為機械特性的計算較為簡單，只要把相應的參數(shù)代入相應的人為機械特性方程式即可。

Page14根據(jù)電機的銘牌數(shù)據(jù)繪制機械特性2.人為機械特14Page153.2他勵直流電動機的啟動

系統(tǒng)啟動的要求

他勵直流電動機啟動時，為了產(chǎn)生較大的啟動轉矩及不使啟動后的轉速過高，應該滿磁通啟動，即勵磁電流為額定值，每極磁通為額定值。因此啟動時勵磁回路不能串電阻。而且絕對不允許勵磁回路出現(xiàn)斷路。

Page153.2他勵直流電動機的啟動系統(tǒng)啟動的要求15Page16啟動方法圖3-6

電樞回路串電阻啟動1．電摳回路串電阻啟動電摳回路串電阻R，啟動電流為Page16啟動方法圖3-6電樞回路串電阻啟動1．電16Page17電摳回路串電阻啟動1)分級啟動電阻的計算點點點點點點設對應轉速n1、n2和n3時，電動勢分別為Ea1、Ea2和Ea3、則有：

Page17電摳回路串電阻啟動1)分級啟動電阻的計算點點17Page18電摳回路串電阻啟動2)計算各級啟動電阻的步驟

（1）估算或測出電樞回路電阻Ra；（2）根據(jù)過載倍數(shù)選取最大轉矩T1對應的最大電流I1；（3）選取啟動級數(shù)m；（4）計算啟動電流比：,m取整數(shù)；（5）計算轉矩：T2=T1/β校驗T2≥（1.1~1.2）TL；如果不滿足，應另選T1或值m并重新計算，直到滿足該條件為止；（6）計算各級啟動各級電阻和分段電阻。Page18電摳回路串電阻啟動2)計算各級啟動電阻的步驟18Page19降電壓啟動

圖3-7降壓啟動降低電源電壓到U，啟動電流為負載為巳知，根據(jù)啟動條件的要求，可以確定電壓的大小。有時為了保持啟動過程中電磁轉矩一直較大及電樞流一直較小，可以逐漸升高電壓U，直至最后升到UN。Page19降電壓啟動圖3-7降壓啟動降低電源電壓到19Page203.3他勵直流電動機的電動與制動(1)電動機穩(wěn)態(tài)工作點是指滿足穩(wěn)定運行條件的那些電動機機械特性與負載轉矩特性的交點，電動機在工作點恒速運行。(2)電動機運行在工作點之外的機械特性上時，電磁轉矩與負載轉矩不相等系統(tǒng)處于加速或減速的過渡過程。(3)他勵直流電動機的固有機械特性與各種人為機械特性，分布在機械特性的四個象限內(nèi)。(4)生產(chǎn)機械的負載轉矩特性，有反抗性恒轉矩、位能性恒轉矩、泵類等典型負載轉矩持性，也有由幾種典型負載同時存在的各種負載轉矩特性，他們分布在四個象限之內(nèi)。

Page203.3他勵直流電動機的電動與制動(1)電動機20Page21他勵直流電動機的電動

圖3-8他勵直流電動機電動運行1.正向電動運行

他勵直流電動機工作點在第Ⅰ象限時，如圖3-8所示的A點和B點，電動機電磁轉矩T﹥0，轉速n﹥0，這種運行狀態(tài)稱為正向電動運行。

Page21他勵直流電動機的電動圖3-8他勵直流電動21Page22他勵直流電動機的電動

圖3-8他勵直流電動機電動運行2.反向電動運行若拖動反抗性負載，正轉時電動機工作點在第Ⅰ象限，反轉時，電動機工作點則在第Ⅲ象限，如圖3-8所示的C點，這時電動機電源電壓為負值。在第Ⅲ象限運行時，電磁轉矩T<0，轉速n<0,T與n仍同方向，T仍為拖動性轉矩，其功率關系與正向電動運行完全相同，這種運行狀態(tài)稱為反向電動運行。Page22他勵直流電動機的電動圖3-8他勵直流電動22他勵直流電動機的電動他勵直流電動機的電動23他勵直流電動機的制動制動：指通過某種方法產(chǎn)生一個與拖動系統(tǒng)轉向相反的阻轉矩以阻止系統(tǒng)運動的過程。制動作用：它可以維持受位能轉矩作用的拖動系統(tǒng)恒速運動，如起重類機械等速下放重物。列車等速下坡等。也可以用于使拖動系統(tǒng)減速或停車.他勵直流電動機的制動制動：24他勵直流電動機的制動實現(xiàn)制動方法有：機械制動，即剎車，它是用磨擦力產(chǎn)生阻轉矩實現(xiàn)制動的。其特點是損耗大，多用于停車制動，如起重類機械的抱閘；電氣制動，是使電動機變直流發(fā)電機將系統(tǒng)的機械能或位能負載的位能轉變?yōu)殡娔?，消耗在電樞電路的總電阻或回饋電網(wǎng)。他勵直流電動機的制動實現(xiàn)制動方法有：25他勵直流電動機的制動電氣制動方法分：能耗制動，反接制動，再生制動。直流電機正常工作時，出現(xiàn)制動狀態(tài)情況分析如下：(1)要求停車切斷電樞電源，自由停車，或小容量電機切斷電源，機械抱閘，幫助停車。(2)降速過程中：在降壓調(diào)速幅度比較大時，降速過程中要經(jīng)過制動狀態(tài)。他勵直流電動機的制動電氣制動方法分：26他勵直流電動機的制動(3)提升機構下放重物提升機構下放重物時，電動機要處于制動狀態(tài)。(4)反轉電動機從正轉變?yōu)榉崔D，首先要制動停車，然后才能反向起動，從上面分析可見，制動不能簡單地理解為停車，停車只是制動過程中的一種形式而以。他勵直流電動機的制動(3)提升機構下放重物27Page28他勵直流電動機的制動圖3-9能耗制動過程

1.能耗制動1)能耗制動過程(dynamicbrakingprocess)Page28他勵直流電動機的制動圖3-9能耗制動過程28他勵直流電動機的制動特性方程及制動電阻:特性是一條過原點的直線，在第二象限，特性斜率取決于能耗制動電阻Rc。他勵直流電動機的制動特性方程及制動電阻:29他勵直流電動機的制動

Rc越大，特性越斜，Rc越小，特性越平，但Rc不能太小，否則在制動瞬間會產(chǎn)生過大的沖擊電流，取IB=(2~2.5)IN，IB為制動瞬間的電樞電流，設制動瞬間電勢為EB

，有：當制動時轉速大于或等于nN時，認為EB與U近似相等。他勵直流電動機的制動Rc越大，特性越斜，R30Page31功率流程圖(a)電動運行(b)能耗制動(c)倒拉反轉和反接制動(d)回饋制動圖3-10

他勵直流電動機各種運行狀態(tài)下功率流程圖Page31功率流程圖(a)電動運行(b)能耗制動31Page32能耗制動運行圖3-11

能耗制動運行他勵直流電動機如果拖動位能性負載，本來運行在正向電動狀態(tài)，突然采用能耗制動。

Page32能耗制動運行圖3-11能耗制動運行32能耗制動運行能耗制動運行33能耗制動能耗制動特點:(i)制動時U=0，n0=0，直流電動機脫離電網(wǎng)變成直流發(fā)電機單獨運行，把系統(tǒng)存儲的動能，或位能性負載的位能轉變成電能(EaIa)消耗在電樞電路的總電阻上I2(Ra+Rc).(ii)制動時，n與T成正比,所以轉速n

下降時，T也下降，故低速時制動效果差，為加強制動效果，可減少Rc，以增大制動轉矩T

，此即多級能耗制動(iii)實現(xiàn)能耗制動的線路簡單可靠，當n=0時T=0,可實現(xiàn)準確停車。能耗制動能耗制動特點:34能耗制動應用能耗制動多用于一般生產(chǎn)機械的制動停車，對于起重機械，能耗制動可使位能性負載的恒低速下放，確保生產(chǎn)安全，對反抗性負載能確保停車。能耗制動應用35反接制動過程1.電壓反接的反接制動(1)方法：將正在運行的電機電樞串入制動電阻Rc，且電樞兩端電壓極性改變。要實現(xiàn)反接制動電路有兩種，一種手動適合小容量電動機，另一種是自動線路適合大容量的電動機采用。反接制動過程1.電壓反接的反接制動36Page37反接制動過程圖3-12他勵直流電動機反接制動過程反接制動停車是把正向運行的他勵直流電動機的電源電壓突然反接，同時在電摳回路串入限流的反接制動電阻R來實現(xiàn)的。

Page37反接制動過程圖3-12他勵直流電動機反接制37Page38反接制動接著反向啟動圖3-13反接制動接著反向啟動的機械特性他勵直流電動機拖動反抗性恒轉矩負載進行反接制動的機械持性如圖3-13所示。

Page38反接制動接著反向啟動圖3-13反接制動接著反38反接制動反接制動39反接制動方程式為：特性BC段為電壓反接制動機械特性曲線。反接制動方程式為：40反接制動制動電阻Rc的計算反接制動制動電阻Rc的計算41反接制動2.倒拉反轉運行反接制動2.倒拉反轉運行42Page43倒拉反轉運行圖3-14倒拉反轉運行

他勵直流電動機如果拖動位能性負載運行，電樞回路串入電阻時，轉速n下降，但是如果電阻值大到一定程度后，見圖3-14所示，就會使轉速n<0，工作點在第Ⅳ象限，電磁轉矩T>0，與n方向相反，是一種制動運行狀態(tài)，稱為倒拉反轉運行或限速反轉運行。Page43倒拉反轉運行圖3-14倒拉反轉運行43反接制動電阻計算反接制動電阻計算44反接制動(1)電壓反接制動時說明從電源吸收電能說明電動機從負載吸收機械能使電機處于發(fā)電狀態(tài)，將機械能轉化為電能。上述兩部分能量加在一起消耗在電樞回路的電阻上。反接制動(1)電壓反接制動時45反接制動(2)電動勢反接制動時說明從電源吸收電能說明從負載吸收機械能上述兩部分能量全部消耗在電樞回路的電阻上，其能量關系同電壓及制動時一樣。反接制動(2)電動勢反接制動時46Page47回饋制動運行圖3-15降壓調(diào)速時的回饋制動過程（1）正向回饋制動運行

圖3-15所示為他勵直流電動機電源電壓降低，轉速從高向低調(diào)節(jié)的過程。Page47回饋制動運行圖3-15降壓調(diào)速時的回饋制47Page48回饋制動運行圖3-16正向回饋制動運行

如圖3-16所示。負載機械特性為曲線1和曲線2。這樣走平路時電動機則運行在正向電動運行狀態(tài)，工作點為固有機械待性與曲線1的交點A；走下坡路時電動機則運行在正向回饋運行狀態(tài)，工作點為固有機械特性與曲線2的交點B。Page48回饋制動運行圖3-16正向回饋制動運行48Page49反向回饋制動運行

圖3-17

反向回饋制動運行

如果他勵直流電動機拖動位能性負載，當電源電壓反按時，工作點在第Ⅳ象限，見圖3-17(a)所示的B點，這時電磁轉矩T>0，轉速n<0，T與n反方向，稱為反向回饋制動運行。Page49反向回饋制動運行49Page503.4他勵直流電動機的調(diào)速

圖3-18電樞回路串電阻調(diào)速他勵直流電動機的調(diào)速方法1．電樞串電阻調(diào)速

Page503.4他勵直流電動機的調(diào)速圖3-18電樞50Page51降低電源電壓調(diào)速

圖3-19降壓電源電壓調(diào)速

保持他勵直流電動機磁通為額定值不變，電樞回路不串電阻，降低電樞的電源電壓可調(diào)節(jié)轉速，使電動機拖動負載運行于不同的轉速上，如圖3-19所示。

Page51降低電源電壓調(diào)速圖3-19降壓電源電壓51Page52弱磁調(diào)速

圖3-20

弱磁調(diào)速

保持他勵直流電動機電源電壓不變，電樞回路也不串電阻，在電動機拖動的負載轉矩不過分大時，降低他勵直流電動機的磁通，可以使電動機轉速升高。

Page52弱磁調(diào)速圖3-20弱磁調(diào)速保持他勵52Page53調(diào)速的性能指標

圖3-21電樞串電阻調(diào)速時靜差率與調(diào)速范圍1．調(diào)速范圍

2．靜差率

3．調(diào)速的平滑性

4．調(diào)速的經(jīng)濟性

Page53調(diào)速的性能指標圖3-21電樞串電阻調(diào)速時靜差53調(diào)速的性能指標1.靜差率δ(或稱相對穩(wěn)定性)

指同一條機械特性上額定負載時轉速降落Δn與理想空載轉速n0之比。定義為：調(diào)速的性能指標1.靜差率δ(或稱相對穩(wěn)定性)54調(diào)速的性能指標分析:電動機的機械特性愈硬，則靜差率愈小，相對穩(wěn)定性愈高。生產(chǎn)機械調(diào)速時，為保持一定的穩(wěn)定程度，要求靜差率δ%小于某一允許值，不同的生產(chǎn)機械，其允許的靜差率是不同的。如：普通機床δ≤30%;起重類機械δ≤50%;；精密機床δ≤1%～５%;精度高的造紙機δ≤0.1%調(diào)速的性能指標分析:55調(diào)速的性能指標靜差率和機械特性的硬度有關系，但又有不同之處，兩條平行的機械特性，硬度一樣，β1=β2

，但靜差率不同。

圖3-22降低電源電壓調(diào)速時靜差率與調(diào)速范圍調(diào)速的性能指標靜差率和機械特性的硬度有關系，56調(diào)速的性能指標2.調(diào)速范圍D定義：指額定負載時，電力拖動系統(tǒng)可能運行的最高轉速nmax與最低轉速nmin之比。其中nmax受直流電動機轉動部分機械強度與換向條件的限制，

nmin受低轉速時相對穩(wěn)定性的限制。調(diào)速的性能指標2.調(diào)速范圍D57調(diào)速的性能指標分析:不同的生產(chǎn)機械對調(diào)速范圍要求也不相同。例：車床：D=20~120，龍門刨床：D=10~40,機床進給機構：D=5~200；軌鋼機：D=3~120;造紙機：

D=3~20等。對于一些經(jīng)常輕載運行的生產(chǎn)機械，例如精密機床等，可用實際負載時的最高轉速和最低轉速之比計算調(diào)速范圍D。調(diào)速的性能指標分析:58調(diào)速的性能指標調(diào)速范圍比較調(diào)速的性能指標調(diào)速范圍比較59調(diào)速的性能指標3.平滑性用平滑系數(shù)表示調(diào)速的平滑性，定義即相鄰兩級轉速之比。在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級數(shù)越多，認為調(diào)速越平滑，相鄰兩級轉速的接近程度叫調(diào)速的平滑性。k接近1，平滑性好。通常第i級表示較高的轉速，第

i-1級表示較低的轉速，因此系數(shù)k>1，顯然，調(diào)速的級數(shù)越多，k

越接近于1，調(diào)速的平滑性越好。當k=1時，稱為無級調(diào)速。調(diào)速的性能指標3.平滑性60調(diào)速的性能指標4.經(jīng)濟性在考慮技術指標的同時，還應考慮設備投資、電能消耗、運行費用等。調(diào)速的性能指標4.經(jīng)濟性61匹配問題調(diào)速時允許輸出的轉矩和功率：電動機在額定轉速下容許輸出的功率主要取決于電機的發(fā)熱，而發(fā)熱又主要取決于電樞電流在調(diào)速過程中，只要在不同轉速下電流不超過額定值IN，電機長時間運行，其發(fā)熱不會超過允許的限度，因此，額定電流是電機長期工作的利用限度。電機在調(diào)速過程中，如在不同轉速下都能保持電流Ia=IN，則電機利用充分，運行安全。從合理使用電動機的角度考慮，提出了調(diào)速方式與負載類型相配合的問題。匹配問題調(diào)速時允許輸出的轉矩和功率：62匹配問題1.恒轉矩調(diào)速調(diào)速過程中保持Ia=IN，Ф=ФN=常數(shù)，則T=常數(shù)電動機允許輸出轉矩不變的調(diào)速方法稱恒轉矩調(diào)速。在實際調(diào)速時改變電動機供電電壓和改變電樞回路串入的電阻均屬恒轉矩調(diào)速。電動機輸出功率P=TΩT=常數(shù)Ω↓→P↓,即電動機轉速越低，輸出功率越小,PΩ。匹配問題1.恒轉矩調(diào)速63匹配問題允許輸出轉矩和功率匹配問題允許輸出轉矩和功率64匹配問題2.恒功率調(diào)速調(diào)速中，保持Ia=IN，若Ф↓→n↑，P=常數(shù)。在保持電樞電流接近或等于額定值條件下，調(diào)速過程中電動機允許輸出功率不變的調(diào)速方法稱為恒功率調(diào)速。如改變電動機主磁通Ф的調(diào)速方法就屬于恒功率調(diào)速方法。匹配問題2.恒功率調(diào)速65匹配問題說明：在圖中，T=f（n）和P=f（n）曲線表示在保證電動機得到充分利用的條件下(即Ia=IN)，允許輸出的轉矩和功率，并不代表電動機實際輸出的轉矩和功率，電動機實際輸出的轉矩和功率要由它所拖動的負載轉矩和負載功率特性來決定。匹配問題說明：66匹配問題實際上，電動機在調(diào)速時實際輸出的功率和轉矩是多大，則要看電動機拖動是什么類型的負載。如果配合適當，電機實際輸出即為允許輸出，電動機容量能充分利用，否則電機容量造成浪費。匹配問題實際上，電動機在調(diào)速時實際輸出的功率67匹配問題3.調(diào)速方式與負載類型配合問題調(diào)速方式與負載類型配合恰當，所選電動機的體積較經(jīng)濟。在不同轉速下，可較充分地利用，不致造成浪費(浪費是指電機的轉矩和功率選的過大)，或長時間運行而燒壞。(指轉矩及功率選的較小)匹配問題3.調(diào)速方式與負載類型配合問題68匹配問題匹配：最好的配合方式為：恒功率負載，采用恒功率的調(diào)速方法。(弱磁調(diào)速)；恒轉矩負載，采用恒轉矩的調(diào)速方法。(變電壓或變串入電阻調(diào)速)。

這樣匹配，使電機在整個調(diào)速范圍內(nèi)容量能充分利用，且Ia=IN

不變，電動機的調(diào)速轉矩與負載一致時，電機容量能充分利用。匹配問題匹配：69匹配問題調(diào)速方式與負載類型配合恰當匹配問題調(diào)速方式與負載類型配合恰當70匹配問題(1)恒功率負載與恒轉矩調(diào)速方法配合匹配問題(1)恒功率負載與恒轉矩調(diào)速方法配合71匹配問題(2)恒轉矩負載與恒功率調(diào)速方法配合匹配問題(2)恒轉矩負載與恒功率調(diào)速方法配合72他勵直流電動機的四個象限上的運行電動狀態(tài)：特性在第一，三象限，其中第一象限是正向電動狀態(tài)，第三象限是反向電動狀態(tài)。制動狀態(tài)：特性在第二，四象限，其中第二象限是正向能耗，正向回饋制動，電壓反接制動。第四象限是反向能耗，反向回饋制動，轉速反向反接制動，處在反向電動狀態(tài)時進行電壓反接的電壓反接制動。他勵直流電動機的四個象限上的運行電動狀態(tài)：73四象限運行分析四象限運行分析74電力拖動系統(tǒng)過渡過程過渡過程的概述1.穩(wěn)態(tài)(靜態(tài))：指電動機轉矩T和負載轉矩TL相等。系統(tǒng)靜止不動或以恒速運動的狀態(tài)。2.動態(tài)：指T與TL不相等，加速或減速狀態(tài)。即非平衡狀態(tài)dn/dt≠0，動態(tài)也稱過渡過程。轉速由n=0升至某一轉速或從某一轉速升至另一轉速的變化過程均稱為過渡過程。電力拖動系統(tǒng)過渡過程過渡過程的概述75產(chǎn)生過渡過程的原因外因：例：

TL變化，或電機參數(shù)變化，引起T變化。內(nèi)因：系統(tǒng)存在GD2，即機械慣性以及電磁慣性，即存在L(電感)。

GD2

的存在，使n不能突變。L的存在，使電流不能突變。若只考慮GD2影響，稱機械過渡過程；只考慮L的影響，稱電磁過渡過程；兩者都考慮稱機電過濾過程。產(chǎn)生過渡過程的原因外因：76過渡過程重點：機械過渡過程，因為較多的情況下，機械慣量的影響遠大于電磁慣量影響，為簡化分析，略去電磁慣量影響。研究過渡過程的實際意義在于：找出減小過渡過程持續(xù)時間，提高生產(chǎn)率；探討減少過渡過程損耗功率的途徑，提高電機利用率和力能指標；改善系統(tǒng)動態(tài)或穩(wěn)定運行品質(zhì)，使設備能安全可靠運行。過渡過程重點：機械過渡過程，因為較多的情況下，機械慣77過渡過程數(shù)學分析系統(tǒng)的動態(tài)特性可用下列微分方程組描述：過渡過程數(shù)學分析系統(tǒng)的動態(tài)特性可用下列微分方程組描述：781.過渡過程中轉速變化規(guī)律

設電動機原穩(wěn)定工作在圖2-27(a)所示的A點上，現(xiàn)負載突然由TLA減小到TLB，電動機工作點從A點過渡到B點，下面討論過渡過程中轉速的變化規(guī)律。1.過渡過程中轉速變化規(guī)律設電動機原穩(wěn)79數(shù)學分析將機械特性方程和電力拖動系統(tǒng)運動方程聯(lián)立，消除中間變量電磁轉矩T，可得微分方程如下：數(shù)學分析將機械特性方程和電力拖動系統(tǒng)運動方程80數(shù)學分析整理后得：上式中為機電時間常數(shù)將式兩邊積分，代入初始條件，整理得：數(shù)學分析整理后得：81分析

它有兩部分組成：一部分是穩(wěn)態(tài)分量，另一部分是暫態(tài)分量，轉速n的過渡過程是一條按指數(shù)規(guī)律變化的曲線，起始值為nA，穩(wěn)態(tài)值是nB，n=?(t)曲線如圖2-27(b)所示。分析它有兩部分組成：一部分是穩(wěn)態(tài)分量，另一部82電磁轉矩或電樞電流變化規(guī)律

同理可推得過渡過程中電磁轉矩或電樞電流變化規(guī)律：電磁轉矩或電樞電流變化規(guī)律同理可推得過渡過833.過渡過程時間的計算

當t→∞時，n=nB。實際上，當t=(3~4)Tm，n≈nB，工程上認為系統(tǒng)進入穩(wěn)態(tài)，所以只要已知機電時間常數(shù)Tm，就可求出整個過渡過程所需的時間。但實際生產(chǎn)中，往往還需要求過渡過程進行到某一階段所需的時間，例如求A、B之間任意一點x，轉速nx為已知，則過渡過程時間tx為：3.過渡過程時間的計算當t→∞時，n=nB84計算過渡過程時間tx公式

計算過渡過程時間tx公式85起動過渡過程起動過渡過程表達式：起動過渡過程起動過渡過程表達式：86串固定電阻的起動過渡過程特性串固定電阻的起動過渡過程特性87兩級電阻啟動特性兩級電阻啟動特性88能耗制動過渡過程1.位能負載能耗制動過渡過程1.位能負載89能耗制動過渡過程解析式能耗制動過渡過程解析式90反抗性負載反抗性負載91電壓反接制動時的過渡過程電壓反接制動時的過渡過程92Page933.5實例（應用）圖3-23電動機三級啟動的控制電路Page933.5實例（應用）圖3-23電動機三級啟動的93讀一本好書，就是和許多高尚的人談話。歌德書籍是人類知識的總結。書籍是全世界的營養(yǎng)品。莎士比亞書籍是巨大的力量。列寧好的書籍是最貴重的珍寶。別林斯基任何時候我也不會滿足，越是多讀書，就越是深刻地感到不滿足，越感到自己知識貧乏。馬克思書籍便是這種改造靈魂的工具。人類所需要的，是富有啟發(fā)性的養(yǎng)料。而閱讀，則正是這種養(yǎng)料。雨果

喜歡讀書，就等于把生活中寂寞的辰光換成巨大享受的時刻。孟德斯鳩如果我閱讀得和別人一樣多，我就知道得和別人一樣少?；舨筟英國作家]讀書有三種方法：一種是讀而不懂，另一種是既讀也懂，還有一種是讀而懂得書上所沒有的東西?？四嵫湃諏嶽俄國劇作家?詩人]要學會讀書，必須首先讀的非常慢，直到最后值得你精讀的一本書，還是應該很慢地讀。法奇(法國科學家)了解一頁書，勝于匆促地閱讀一卷書。麥考利[英國作家]讀書而不回想，猶如食物而不消化。伯克[美國想思家]讀書而不能運用，則所讀書等于廢紙。華盛頓(美國政治家)書籍使一些人博學多識，但也使一些食而不化的人瘋瘋顛顛。彼特拉克[意大利詩人]生活在我們這個世界里，不讀書就完全不可能了解人。高爾基讀書越多，越感到腹中空虛。雪萊(英國詩人)讀書是我唯一的娛樂。我不把時間浪費于酒店、賭博或任何一種惡劣的游戲；而我對于事業(yè)的勤勞，仍是按照必要，不倦不厭。富蘭克林書讀的越多而不加思索，你就會覺得你知道得很多；但當你讀書而思考越多的時候，你就會清楚地看到你知道得很少。伏爾泰(法國哲學家、文學家)讀書破萬卷，下筆如有神。杜甫讀萬卷書，行萬里路。顧炎武讀書之法無他，惟是篤志虛心，反復詳玩，為有功耳。朱熹讀書無嗜好，就能盡其多。不先泛覽群書，則會無所適從或失之偏好，廣然后深，博然后專。魯迅讀書之法，在循序漸進，熟讀而精思。朱煮讀書務在循序漸進；一書已熟，方讀一書，勿得鹵莽躐等，雖多無益。胡居仁[明]讀書是學習，摘抄是整理，寫作是創(chuàng)造。吳晗看書不能信仰而無思考，要大膽地提出問題，勤于摘錄資料，分析資料，找出其中的相互關系，是做學問的一種方法。顧頡剛書猶藥也，善讀之可以醫(yī)愚。劉向讀書破萬卷，胸中無適主，便如暴富兒，頗為用錢苦。鄭板橋知古不知今，謂之落沉。知今不知古，謂之盲瞽。王充舉一綱而萬目張，解一卷而眾篇明。鄭玄讀一本好書，就是和許多高尚的人談話。歌德94Page95第八章直流電氣傳動Page1第八章95Page96本章教學基本要求1.掌握他勵直流電動機的機械特性，能繪制固有機械特性曲線和人為機械特性曲線；2.掌握他勵直流電動機的串電阻啟動方法，并能設計與計算啟動電阻；3.掌握他勵直流電動機的制動和調(diào)速方法；4.掌握電氣傳動系統(tǒng)機械過渡過程的基本概念，基本原理和方程；5.理解單、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的基本工作原理。Page2本章教學基本要求1.掌握他勵直流電動機的機械特96Page97重點

他勵直流電動機拖動系統(tǒng)的啟動、制動、調(diào)速運行基本規(guī)律。

Page3重點97Page983.1他勵直流電動機的機械特性機械特性表達式

(3-1)

Page43.1他勵直流電動機的機械特性機械特性表達式98Page993.1他勵直流電動機的機械特性機械特性表達式

式中為T=0時的轉速，稱為理想空載轉速；

2F+=TeaCCRRb

是機械特性的斜率。

Page53.1他勵直流電動機的機械特性機械特性表達式99Page1003.1他勵直流電動機的機械特性

他勵直流電動機的轉速n隨轉矩T的增大而降低。即負載時轉速低于理想空載轉速n0，負載時轉速下降的數(shù)值稱為轉速降，用△n表示為

Page63.1他勵直流電動機的機械特性他100Page1013.1他勵直流電動機的機械特性

顯然，△n與β成正比，當β越大，n就越大。通常稱β值大的機械特性為軟特性，即在電力拖動系統(tǒng)中，如系統(tǒng)受外界干擾導致負載轉矩增大或減小，對系統(tǒng)轉速產(chǎn)生影響大，那么系統(tǒng)抗干擾能力弱；β值小的機械特性為硬特性，即在電力拖動系統(tǒng)中，如系統(tǒng)受外界干擾導致負載轉矩增大或減小，對系統(tǒng)轉速產(chǎn)生影響小，那么系統(tǒng)抗干擾能力強。對于一個恒速運行的系統(tǒng)，我們總希望值β越小越好。Page73.1他勵直流電動機的機械特性101Page102固有機械特性

當電樞兩端加額定電壓、氣隙每極磁通量為額定值、電樞回路不串電阻時，即,,這種情況下的機械特性，稱為固有機械特性。其表達式為(3-2)，

，

，

Page8固有機械特性當電樞兩端加額定電壓、氣隙102Page103固有機械特性圖3-1他勵直流電動固有機械特性他勵直流電動機固有機械特性是一條下斜直線，特性較硬。機械特性只表征電動機電磁轉矩和轉速之間的函數(shù)關系，是電動機本身的能力體現(xiàn)，至于電動機具體運行狀態(tài)，還要看拖動什么樣的負載。

Page9固有機械特性圖3-1他勵直流電動固有機械特性103Page104人為機械特性圖3-2電樞串電阻人為機械特性他勵直流電動機的參數(shù)如電壓、勵磁電流、電樞回路電阻大小等改變后，其機械特性稱為人為機械特性。主要人為機械特性有三種。

1.電樞回路串電阻的人為機械特性(3-3)電樞加額定電壓UN，每極磁通為額定值FN，電樞回路串入電阻R后，機械特性表達式為Page10人為機械特性圖3-2電樞串電阻人為機械特性104Page105人為機械特性圖3-3

改變電樞電壓人為機械特性2．改變電樞電壓的人為機械特性(3-4)

保持每極磁通為額定值不變，電樞回路不串電阻，只改變電樞電壓時，機械特性表達式為Page11人為機械特性圖3-3改變電樞電壓人為機械特性105Page106人為機械特性圖3-4減少每極磁通人為機械特性3.減少氣隙磁通量的人為機械特性電樞電壓為額定值不變，電樞回路不串電阻時，僅改變每極磁通的人為機械特性表達式為(3-5)

Page12人為機械特性圖3-4減少每極磁通人為機械特106Page107根據(jù)電機的銘牌數(shù)據(jù)繪制機械特性

1.固有機械特性的繪制(1)估算或?qū)崪yRa；(2)計算CeFN；(3)求n0；(4)計算TN

。在坐標紙上標出(0,n0)，(TN,nN)兩點，過此兩點聯(lián)成直線，即為該直流電動機的固有機械特性。Page13根據(jù)電機的銘牌數(shù)據(jù)繪制機械特性1.固有機械特107Page108根據(jù)電機的銘牌數(shù)據(jù)繪制機械特性

2.人為機械特性的繪制

各種人為機械特性的計算較為簡單，只要把相應的參數(shù)代入相應的人為機械特性方程式即可。

Page14根據(jù)電機的銘牌數(shù)據(jù)繪制機械特性2.人為機械特108Page1093.2他勵直流電動機的啟動

系統(tǒng)啟動的要求

他勵直流電動機啟動時，為了產(chǎn)生較大的啟動轉矩及不使啟動后的轉速過高，應該滿磁通啟動，即勵磁電流為額定值，每極磁通為額定值。因此啟動時勵磁回路不能串電阻。而且絕對不允許勵磁回路出現(xiàn)斷路。

Page153.2他勵直流電動機的啟動系統(tǒng)啟動的要求109Page110啟動方法圖3-6

電樞回路串電阻啟動1．電摳回路串電阻啟動電摳回路串電阻R，啟動電流為Page16啟動方法圖3-6電樞回路串電阻啟動1．電110Page111電摳回路串電阻啟動1)分級啟動電阻的計算點點點點點點設對應轉速n1、n2和n3時，電動勢分別為Ea1、Ea2和Ea3、則有：

Page17電摳回路串電阻啟動1)分級啟動電阻的計算點點111Page112電摳回路串電阻啟動2)計算各級啟動電阻的步驟

（1）估算或測出電樞回路電阻Ra；（2）根據(jù)過載倍數(shù)選取最大轉矩T1對應的最大電流I1；（3）選取啟動級數(shù)m；（4）計算啟動電流比：,m取整數(shù)；（5）計算轉矩：T2=T1/β校驗T2≥（1.1~1.2）TL；如果不滿足，應另選T1或值m并重新計算，直到滿足該條件為止；（6）計算各級啟動各級電阻和分段電阻。Page18電摳回路串電阻啟動2)計算各級啟動電阻的步驟112Page113降電壓啟動

圖3-7降壓啟動降低電源電壓到U，啟動電流為負載為巳知，根據(jù)啟動條件的要求，可以確定電壓的大小。有時為了保持啟動過程中電磁轉矩一直較大及電樞流一直較小，可以逐漸升高電壓U，直至最后升到UN。Page19降電壓啟動圖3-7降壓啟動降低電源電壓到113Page1143.3他勵直流電動機的電動與制動(1)電動機穩(wěn)態(tài)工作點是指滿足穩(wěn)定運行條件的那些電動機機械特性與負載轉矩特性的交點，電動機在工作點恒速運行。(2)電動機運行在工作點之外的機械特性上時，電磁轉矩與負載轉矩不相等系統(tǒng)處于加速或減速的過渡過程。(3)他勵直流電動機的固有機械特性與各種人為機械特性，分布在機械特性的四個象限內(nèi)。(4)生產(chǎn)機械的負載轉矩特性，有反抗性恒轉矩、位能性恒轉矩、泵類等典型負載轉矩持性，也有由幾種典型負載同時存在的各種負載轉矩特性，他們分布在四個象限之內(nèi)。

Page203.3他勵直流電動機的電動與制動(1)電動機114Page115他勵直流電動機的電動

圖3-8他勵直流電動機電動運行1.正向電動運行

他勵直流電動機工作點在第Ⅰ象限時，如圖3-8所示的A點和B點，電動機電磁轉矩T﹥0，轉速n﹥0，這種運行狀態(tài)稱為正向電動運行。

Page21他勵直流電動機的電動圖3-8他勵直流電動115Page116他勵直流電動機的電動

圖3-8他勵直流電動機電動運行2.反向電動運行若拖動反抗性負載，正轉時電動機工作點在第Ⅰ象限，反轉時，電動機工作點則在第Ⅲ象限，如圖3-8所示的C點，這時電動機電源電壓為負值。在第Ⅲ象限運行時，電磁轉矩T<0，轉速n<0,T與n仍同方向，T仍為拖動性轉矩，其功率關系與正向電動運行完全相同，這種運行狀態(tài)稱為反向電動運行。Page22他勵直流電動機的電動圖3-8他勵直流電動116他勵直流電動機的電動他勵直流電動機的電動117他勵直流電動機的制動制動：指通過某種方法產(chǎn)生一個與拖動系統(tǒng)轉向相反的阻轉矩以阻止系統(tǒng)運動的過程。制動作用：它可以維持受位能轉矩作用的拖動系統(tǒng)恒速運動，如起重類機械等速下放重物。列車等速下坡等。也可以用于使拖動系統(tǒng)減速或停車.他勵直流電動機的制動制動：118他勵直流電動機的制動實現(xiàn)制動方法有：機械制動，即剎車，它是用磨擦力產(chǎn)生阻轉矩實現(xiàn)制動的。其特點是損耗大，多用于停車制動，如起重類機械的抱閘；電氣制動，是使電動機變直流發(fā)電機將系統(tǒng)的機械能或位能負載的位能轉變?yōu)殡娔?，消耗在電樞電路的總電阻或回饋電網(wǎng)。他勵直流電動機的制動實現(xiàn)制動方法有：119他勵直流電動機的制動電氣制動方法分：能耗制動，反接制動，再生制動。直流電機正常工作時，出現(xiàn)制動狀態(tài)情況分析如下：(1)要求停車切斷電樞電源，自由停車，或小容量電機切斷電源，機械抱閘，幫助停車。(2)降速過程中：在降壓調(diào)速幅度比較大時，降速過程中要經(jīng)過制動狀態(tài)。他勵直流電動機的制動電氣制動方法分：120他勵直流電動機的制動(3)提升機構下放重物提升機構下放重物時，電動機要處于制動狀態(tài)。(4)反轉電動機從正轉變?yōu)榉崔D，首先要制動停車，然后才能反向起動，從上面分析可見，制動不能簡單地理解為停車，停車只是制動過程中的一種形式而以。他勵直流電動機的制動(3)提升機構下放重物121Page122他勵直流電動機的制動圖3-9能耗制動過程

1.能耗制動1)能耗制動過程(dynamicbrakingprocess)Page28他勵直流電動機的制動圖3-9能耗制動過程122他勵直流電動機的制動特性方程及制動電阻:特性是一條過原點的直線，在第二象限，特性斜率取決于能耗制動電阻Rc。他勵直流電動機的制動特性方程及制動電阻:123他勵直流電動機的制動

Rc越大，特性越斜，Rc越小，特性越平，但Rc不能太小，否則在制動瞬間會產(chǎn)生過大的沖擊電流，取IB=(2~2.5)IN，IB為制動瞬間的電樞電流，設制動瞬間電勢為EB

，有：當制動時轉速大于或等于nN時，認為EB與U近似相等。他勵直流電動機的制動Rc越大，特性越斜，R124Page125功率流程圖(a)電動運行(b)能耗制動(c)倒拉反轉和反接制動(d)回饋制動圖3-10

他勵直流電動機各種運行狀態(tài)下功率流程圖Page31功率流程圖(a)電動運行(b)能耗制動125Page126能耗制動運行圖3-11

能耗制動運行他勵直流電動機如果拖動位能性負載，本來運行在正向電動狀態(tài)，突然采用能耗制動。

Page32能耗制動運行圖3-11能耗制動運行126能耗制動運行能耗制動運行127能耗制動能耗制動特點:(i)制動時U=0，n0=0，直流電動機脫離電網(wǎng)變成直流發(fā)電機單獨運行，把系統(tǒng)存儲的動能，或位能性負載的位能轉變成電能(EaIa)消耗在電樞電路的總電阻上I2(Ra+Rc).(ii)制動時，n與T成正比,所以轉速n

下降時，T也下降，故低速時制動效果差，為加強制動效果，可減少Rc，以增大制動轉矩T

，此即多級能耗制動(iii)實現(xiàn)能耗制動的線路簡單可靠，當n=0時T=0,可實現(xiàn)準確停車。能耗制動能耗制動特點:128能耗制動應用能耗制動多用于一般生產(chǎn)機械的制動停車，對于起重機械，能耗制動可使位能性負載的恒低速下放，確保生產(chǎn)安全，對反抗性負載能確保停車。能耗制動應用129反接制動過程1.電壓反接的反接制動(1)方法：將正在運行的電機電樞串入制動電阻Rc，且電樞兩端電壓極性改變。要實現(xiàn)反接制動電路有兩種，一種手動適合小容量電動機，另一種是自動線路適合大容量的電動機采用。反接制動過程1.電壓反接的反接制動130Page131反接制動過程圖3-12他勵直流電動機反接制動過程反接制動停車是把正向運行的他勵直流電動機的電源電壓突然反接，同時在電摳回路串入限流的反接制動電阻R來實現(xiàn)的。

Page37反接制動過程圖3-12他勵直流電動機反接制131Page132反接制動接著反向啟動圖3-13反接制動接著反向啟動的機械特性他勵直流電動機拖動反抗性恒轉矩負載進行反接制動的機械持性如圖3-13所示。

Page38反接制動接著反向啟動圖3-13反接制動接著反132反接制動反接制動133反接制動方程式為：特性BC段為電壓反接制動機械特性曲線。反接制動方程式為：134反接制動制動電阻Rc的計算反接制動制動電阻Rc的計算135反接制動2.倒拉反轉運行反接制動2.倒拉反轉運行136Page137倒拉反轉運行圖3-14倒拉反轉運行

他勵直流電動機如果拖動位能性負載運行，電樞回路串入電阻時，轉速n下降，但是如果電阻值大到一定程度后，見圖3-14所示，就會使轉速n<0，工作點在第Ⅳ象限，電磁轉矩T>0，與n方向相反，是一種制動運行狀態(tài)，稱為倒拉反轉運行或限速反轉運行。Page43倒拉反轉運行圖3-14倒拉反轉運行137反接制動電阻計算反接制動電阻計算138反接制動(1)電壓反接制動時說明從電源吸收電能說明電動機從負載吸收機械能使電機處于發(fā)電狀態(tài)，將機械能轉化為電能。上述兩部分能量加在一起消耗在電樞回路的電阻上。反接制動(1)電壓反接制動時139反接制動(2)電動勢反接制動時說明從電源吸收電能說明從負載吸收機械能上述兩部分能量全部消耗在電樞回路的電阻上，其能量關系同電壓及制動時一樣。反接制動(2)電動勢反接制動時140Page141回饋制動運行圖3-15降壓調(diào)速時的回饋制動過程（1）正向回饋制動運行

圖3-15所示為他勵直流電動機電源電壓降低，轉速從高向低調(diào)節(jié)的過程。Page47回饋制動運行圖3-15降壓調(diào)速時的回饋制141Page142回饋制動運行圖3-16正向回饋制動運行

如圖3-16所示。負載機械特性為曲線1和曲線2。這樣走平路時電動機則運行在正向電動運行狀態(tài)，工作點為固有機械待性與曲線1的交點A；走下坡路時電動機則運行在正向回饋運行狀態(tài)，工作點為固有機械特性與曲線2的交點B。Page48回饋制動運行圖3-16正向回饋制動運行142Page143反向回饋制動運行

圖3-17

反向回饋制動運行

如果他勵直流電動機拖動位能性負載，當電源電壓反按時，工作點在第Ⅳ象限，見圖3-17(a)所示的B點，這時電磁轉矩T>0，轉速n<0，T與n反方向，稱為反向回饋制動運行。Page49反向回饋制動運行143Page1443.4他勵直流電動機的調(diào)速

圖3-18電樞回路串電阻調(diào)速他勵直流電動機的調(diào)速方法1．電樞串電阻調(diào)速

Page503.4他勵直流電動機的調(diào)速圖3-18電樞144Page145降低電源電壓調(diào)速

圖3-19降壓電源電壓調(diào)速

保持他勵直流電動機磁通為額定值不變，電樞回路不串電阻，降低電樞的電源電壓可調(diào)節(jié)轉速，使電動機拖動負載運行于不同的轉速上，如圖3-19所示。

Page51降低電源電壓調(diào)速圖3-19降壓電源電壓145Page146弱磁調(diào)速

圖3-20

弱磁調(diào)速

保持他勵直流電動機電源電壓不變，電樞回路也不串電阻，在電動機拖動的負載轉矩不過分大時，降低他勵直流電動機的磁通，可以使電動機轉速升高。

Page52弱磁調(diào)速圖3-20弱磁調(diào)速保持他勵146Page147調(diào)速的性能指標

圖3-21電樞串電阻調(diào)速時靜差率與調(diào)速范圍1．調(diào)速范圍

2．靜差率

3．調(diào)速的平滑性

4．調(diào)速的經(jīng)濟性

Page53調(diào)速的性能指標圖3-21電樞串電阻調(diào)速時靜差147調(diào)速的性能指標1.靜差率δ(或稱相對穩(wěn)定性)

指同一條機械特性上額定負載時轉速降落Δn與理想空載轉速n0之比。定義為：調(diào)速的性能指標1.靜差率δ(或稱相對穩(wěn)定性)148調(diào)速的性能指標分析:電動機的機械特性愈硬，則靜差率愈小，相對穩(wěn)定性愈高。生產(chǎn)機械調(diào)速時，為保持一定的穩(wěn)定程度，要求靜差率δ%小于某一允許值，不同的生產(chǎn)機械，其允許的靜差率是不同的。如：普通機床δ≤30%;起重類機械δ≤50%;；精密機床δ≤1%～５%;精度高的造紙機δ≤0.1%調(diào)速的性能指標分析:149調(diào)速的性能指標靜差率和機械特性的硬度有關系，但又有不同之處，兩條平行的機械特性，硬度一樣，β1=β2

，但靜差率不同。

圖3-22降低電源電壓調(diào)速時靜差率與調(diào)速范圍調(diào)速的性能指標靜差率和機械特性的硬度有關系，150調(diào)速的性能指標2.調(diào)速范圍D定義：指額定負載時，電力拖動系統(tǒng)可能運行的最高轉速nmax與最低轉速nmin之比。其中nmax受直流電動機轉動部分機械強度與換向條件的限制，

nmin受低轉速時相對穩(wěn)定性的限制。調(diào)速的性能指標2.調(diào)速范圍D151調(diào)速的性能指標分析:不同的生產(chǎn)機械對調(diào)速范圍要求也不相同。例：車床：D=20~120，龍門刨床：D=10~40,機床進給機構：D=5~200；軌鋼機：D=3~120;造紙機：

D=3~20等。對于一些經(jīng)常輕載運行的生產(chǎn)機械，例如精密機床等，可用實際負載時的最高轉速和最低轉速之比計算調(diào)速范圍D。調(diào)速的性能指標分析:152調(diào)速的性能指標調(diào)速范圍比較調(diào)速的性能指標調(diào)速范圍比較153調(diào)速的性能指標3.平滑性用平滑系數(shù)表示調(diào)速的平滑性，定義即相鄰兩級轉速之比。在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級數(shù)越多，認為調(diào)速越平滑，相鄰兩級轉速的接近程度叫調(diào)速的平滑性。k接近1，平滑性好。通常第i級表示較高的轉速，第

i-1級表示較低的轉速，因此系數(shù)k>1，顯然，調(diào)速的級數(shù)越多，k

越接近于1，調(diào)速的平滑性越好。當k=1時，稱為無級調(diào)速。調(diào)速的性能指標3.平滑性154調(diào)速的性能指標4.經(jīng)濟性在考慮技術指標的同時，還應考慮設備投資、電能消耗、運行費用等。調(diào)速的性能指標4.經(jīng)濟性155匹配問題調(diào)速時允許輸出的轉矩和功率：電動機在額定轉速下容許輸出的功率主要取決于電機的發(fā)熱，而發(fā)熱又主要取決于電樞電流在調(diào)速過程中，只要在不同轉速下電流不超過額定值IN，電機長時間運行，其發(fā)熱不會超過允許的限度，因此，額定電流是電機長期工作的利用限度。電機在調(diào)速過程中，如在不同轉速下都能保持電流Ia=IN，則電機利用充分，運行安全。從合理使用電動機的角度考慮，提出了調(diào)速方式與負載類型相配合的問題。匹配問題調(diào)速時允許輸出的轉矩和功率：156匹配問題1.恒轉矩調(diào)速調(diào)速過程中保持Ia=IN，Ф=ФN=常數(shù)，則T=常數(shù)電動機允許輸出轉矩不變的調(diào)速方法稱恒轉矩調(diào)速。在實際調(diào)速時改變電動機供電電壓和改變電樞回路串入的電阻均屬恒轉矩調(diào)速。電動機輸出功率P=TΩT=常數(shù)Ω↓→P↓,即電動機轉速越低，輸出功率越小,PΩ。匹配問題1.恒轉矩調(diào)速157匹配問題允許輸出轉矩和功率匹配問題允許輸出轉矩和功率158匹配問題2.恒功率調(diào)速調(diào)速中，保持Ia=IN，若Ф↓→n↑，P=常數(shù)。在保持電樞電流接近或等于額定值條件下，調(diào)速過程中電動機允許輸出功率不變的調(diào)速方法稱為恒功率調(diào)速。如改變電動機主磁通Ф的調(diào)速方法就屬于恒功率調(diào)速方法。匹配問題2.恒功率調(diào)速159匹配問題說明：在圖中，T=f（n）和P=f（n）曲線表示在保證電動機得到充分利用的條件下(即Ia=IN)，允許輸出的轉矩和功率，并不代表電動機實際輸出的轉矩和功率，電動機實際輸出的轉矩和功率要由它所拖動的負載轉矩和負載功率特性來決定。匹配問題說明：160匹配問題實際上，電動機在調(diào)速時實際輸出的功率和轉矩是多大，則要看電動機拖動是什么類型的負載。如果配合適當，電機實際輸出即為允許輸出，電動機容量能充分利用，否則電機容量造成浪費。匹配問題實際上，電動機在調(diào)速時實際輸出的功率161匹配問題3.調(diào)速方式與負載類型配合問題調(diào)速方式與負載類型配合恰當，所選電動機的體積較經(jīng)濟。在不同轉速下，可較充分地利用，不致造成浪費(浪費是指電機的轉矩和功率選的過大)，或長時間運行而燒壞。(指轉矩及功率選的較小)匹配問題3.調(diào)速方式與負載類型配合問題162匹配問題匹配：最好的配合方式為：恒功率負載，采用恒功率的調(diào)速方法。(弱磁調(diào)速)；恒轉矩負載，采用恒轉矩的調(diào)速方法。(變電壓或變串入電阻調(diào)速)。

這樣匹配，使電機在整個調(diào)速范圍內(nèi)容量能充分利用，且Ia=IN

不變，電動機的調(diào)速轉矩與負載一致時，電機容量能充分利用。匹配問題匹配：163匹配問題調(diào)速方式與負載類型配合恰當匹配問題調(diào)速方式與負載類型配合恰當164匹配問題(1)恒功率負載與恒轉矩調(diào)速方法配合匹配問題(1)恒功率負載與恒轉矩調(diào)速方法配合165匹配問題(2)恒轉矩負載與恒功率調(diào)速方法配合匹配問題(2)恒轉矩負載與恒功率調(diào)速方法配合166他勵直流電動機的四個象限上的運行電動狀態(tài)：特性在第一，三象限，其中第一象限是正向電動狀態(tài)，第三象限是反向電動狀態(tài)。制動狀態(tài)：特性在第二，四象限，其中第二象限是正向能耗，正向回饋制動，電壓反接制動。第四象限是反向能耗，反向回饋制動，轉速反向反接制動，處在反向電動狀態(tài)時進行電壓反接的電壓反接制動。他勵直流電動機的四個象限上的運行電動狀態(tài)：167四象限運行分析四象限運行分析168電力拖動系統(tǒng)過渡過程過渡過程的概述1.穩(wěn)態(tài)(靜態(tài))：指電動機轉矩T和負載轉矩TL相等。系統(tǒng)靜止不動或以恒速運動的狀態(tài)。2.動態(tài)：指T與TL不相等，加速或減速狀態(tài)。即非平衡狀態(tài)dn/dt≠0，動態(tài)也稱過渡過程。轉速由n=0升至某一轉速或從某一轉速升至另一轉速的變化過程均稱為過渡