1、機電傳動及控制,第1章 緒論,一、機電傳動的特點 二、機電傳動系統(tǒng)發(fā)展概況 三、本課程的內(nèi)容及安排,一、機電傳動的特點,1、什么是機電傳動？,一、機電傳動的特點,2、機電傳動： 以電動機為原動機驅(qū)動生產(chǎn)機械的傳動系統(tǒng) 電能轉(zhuǎn)變成機械能的傳動系統(tǒng).也稱為電力傳動或電力拖動,一、機電傳動的特點,3、機電傳動控制： 機電傳動系統(tǒng)不僅完成能量轉(zhuǎn)換的工作還要對傳動過程進行控制。 更高的自動化程度和更高的精度。,一、機電傳動的特點,4、機電傳動控制的任務： 將電能轉(zhuǎn)換為機械能 實現(xiàn)生產(chǎn)機械的啟動、停止以及速度的調(diào)節(jié) 完成各種生產(chǎn)工藝過程的要求 保證生產(chǎn)過程的正常進行。,一、機電傳動的特點,隨著生產(chǎn)工藝的發(fā)

2、展，對機電傳動控制系統(tǒng)的要求愈來愈高。 電梯和提升機，要求啟動和制動平穩(wěn)，并能準確地停止在給定的位置上； 重型鏜床為保證加工精度和粗糙度，要求在極慢的穩(wěn)速下進給，即要求系統(tǒng)有很寬的調(diào)速范圍； 為了提高效率，由數(shù)臺或十幾臺設(shè)備組成的生產(chǎn)自動線，要求統(tǒng)一控制或管理。 都要靠電動機及其控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。,機電傳動控制的任務,一、機電傳動的特點,5、機電傳動系統(tǒng)構(gòu)成： 電動機。產(chǎn)生原動力 生產(chǎn)機械。拖動對象 傳動機構(gòu)。傳遞機械能 電氣控制設(shè)備?？刂齐妱訖C運轉(zhuǎn) 電源。對電動機和電氣控制設(shè)備供電,一、機電傳動的特點,它們之間的關(guān)系可表示為,5、機電傳動系統(tǒng)構(gòu)成,一、機電傳動的特點,一、機電傳動的特點,6、電

3、力拖動的特點 效率高。與蒸氣、水力等相比 電動機的種類、型號多，具有各種各樣的運行特性 電機拖動具有良好的調(diào)速性能。起動、制動、反向和調(diào)速等控制簡便，快速性好 電機拖動裝置參數(shù)的檢測、信號的變換與傳遞都比較方便，易于組成完善的反饋系統(tǒng)，實現(xiàn)最優(yōu)控制。,二、機電傳動系統(tǒng)發(fā)展概況,電動機 電動機作為動力設(shè)備，已廣泛應用于機械行業(yè)的工作母機，冶金行業(yè)的高爐、轉(zhuǎn)爐、平爐和軋鋼機，交通運輸行業(yè)中的電車、電力機車，各類企業(yè)中的鼓風、起吊、運輸傳送，農(nóng)業(yè)中的電力排灌、以及醫(yī)療器械、家用電器等各行各業(yè)，大至冶金企業(yè)使用的高達上萬千瓦的電動機，小至小功率電動機、乃至幾瓦的微電動機。 在各類動力機械中，電動機的容

4、量已超過總?cè)萘康?0%。,二、機電傳動系統(tǒng)發(fā)展概況,根據(jù)應用場合的要求和電源的不同，電動機有直流電動機、交流同步電動機、交流感應電動機，以及滿足不同需求的特種電動機。20世紀70年代以后，由于大功率電力電子器件、微電子器件、變頻技術(shù)以及計算機技術(shù)取得的一系列進展，還研制出多種調(diào)速性能優(yōu)良、效率較高、能滿足不同要求的交流電動機調(diào)速系統(tǒng)，和由變頻器供電的一體化電機。,二、機電傳動系統(tǒng)發(fā)展概況,電動機,就信號轉(zhuǎn)換功能的控制電機而言，大體上有測速電機、伺服電機、旋轉(zhuǎn)變壓器和自整角機等幾種，這些電機主要用于自動控制系統(tǒng)中作為檢測、執(zhí)行、隨動和解算元件，例如機床加工的自動控制，艦船方向舵的自動控制，大炮和

5、雷達的自動定位，飛機的飛行控制，計算機、自動記錄儀表運行的控制等。這類電機通常為微型電機，對精度和快速響應的要求較高。,二、機電傳動系統(tǒng)發(fā)展概況,電動機,電機的分析步驟,(1)電機內(nèi)部物理情況的分析,運動方程是磁動勢方程(磁鏈方程)、電壓方程和轉(zhuǎn)矩方程的總稱。導出運動方程就是把電機內(nèi)所發(fā)生的電磁過程、機電過程和動力學過程，利用電磁學和動力學的基本定律，用數(shù)學方程的形式將其表達出來，這是第二步。這一步也稱為“建立數(shù)學模型”。,首先是弄清電機的基本結(jié)構(gòu)和主要部件的功能，再根據(jù)電機的磁路和電路，分析空載和負載時電機內(nèi)部的磁場，初步弄清這種電機的工作原理，這是第一步。這一步實質(zhì)上就是“建立物理模型”。

6、,(2)導出電機的運動方程,二、機電傳動系統(tǒng)發(fā)展概況,電動機,(3)求解運動方程,根據(jù)運動方程和求解問題的性質(zhì)(是穩(wěn)態(tài)還是瞬態(tài)，是對稱還是不對稱運行等等)，選擇運動方程的解法，求出解析解或數(shù)值解。,(4)結(jié)果分析,通過對解答的分析，確定所需的運行性能(特性)和主要運行數(shù)據(jù)，如過載能力、穩(wěn)定性、效率、電壓變化率、速度變化率等，以滿足解決某一問題的需要。,電機的分析步驟,二、機電傳動系統(tǒng)發(fā)展概況,電動機,二、機電傳動系統(tǒng)發(fā)展概況,1、傳動方式經(jīng)歷了三個階段： 成組拖動 單機拖動 多電機拖動,二、機電傳動系統(tǒng)發(fā)展概況,傳動方式 成組拖動：一臺電動機帶動一根天軸，再由天軸通過帶輪和傳動帶分別拖動各生產(chǎn)

7、機械。特點：效率低，故障影響廣。 單機拖動：一臺電動機拖動一個機械。特點：如果動力部件較多時，機械傳動機構(gòu)復雜。 多電機拖動：一臺生產(chǎn)機械的每一運動部件專門由一臺電動機拖動。特點：簡化生產(chǎn)機械的傳動機構(gòu)，控制靈活，容易實現(xiàn)自動化。,1 傳動方式經(jīng)歷了三個階段,二、機電傳動系統(tǒng)發(fā)展概況,2、控制方式的發(fā)展 因素:控制器件的發(fā)展，功率器件、放大器件 控制方式由手動控制逐步向自動控制方向發(fā)展。,二、機電傳動系統(tǒng)發(fā)展概況,繼電-接觸器式控制 應用最早的控制系統(tǒng)。由各種有觸點的接觸器、繼電器、按鈕、行程開關(guān)等組成的控制電路，來實現(xiàn)對電力拖動系統(tǒng)的起動、制動、反轉(zhuǎn)和調(diào)速的控制；實現(xiàn)對電力拖動系統(tǒng)的保護和生

8、產(chǎn)過程的自動化。 這種控制具有使用的單一性，而且控制的輸入、輸出信號只有通和斷兩種狀態(tài)，不能連續(xù)反映信號的變化，故稱為斷續(xù)控制。,2、控制方式的發(fā)展,二、機電傳動系統(tǒng)發(fā)展概況,連續(xù)控制系統(tǒng)：例晶閘管控制系統(tǒng)獲得越來越廣泛的應用。 可編程序控制器：用軟件手段來實現(xiàn)各種控制功能以微處理器為核心的工業(yè)控制器。 20世紀70年代。 隨著電力電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路和計算機控制技術(shù)的發(fā)展以及現(xiàn)代控制理論的應用，自動化電力拖動正向著計算機控制的生產(chǎn)過程自動化的方向邁進。 對電力拖動提出更高要求：高速、高精度、高效率、快速起動、制動和反轉(zhuǎn)、調(diào)速范圍廣等。,2、控制方式的發(fā)展,二、機電傳動系統(tǒng)發(fā)展概況,2、控

9、制方式的發(fā)展,二、機電傳動系統(tǒng)發(fā)展概況,盡管機電控制系統(tǒng)已向無觸點、連續(xù)控制、弱電化、計算機機控制方向發(fā)展，但由于繼電-接觸器控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、維護方便、價格低廉等優(yōu)點，目前仍然廣泛應用。,2、控制方式的發(fā)展,三、本課程的內(nèi)容及安排,內(nèi)容主要包括： 機電傳動系統(tǒng)的動力學基礎(chǔ) 直流電動機 交流電動機 步進電機 機電傳動中電動機的選擇 直流自動調(diào)速系統(tǒng)等,三、本課程的內(nèi)容及安排,考查方式,第2章 機電傳動系統(tǒng)動力學基礎(chǔ),本章內(nèi)容： 一 機電傳動系統(tǒng)的動力學方程 二 負載轉(zhuǎn)矩和慣量的折算 三 負載的機械特性 四 機電傳動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件,一 機電傳動系統(tǒng)的動力學方程,電動機 （M）,

10、生產(chǎn)機械,TL,TM,M,+TL,M,單軸拖動系統(tǒng),一 機電傳動系統(tǒng)的動力學方程,單軸(單級)機電傳動系統(tǒng)的運動方程 由牛頓第二定律,TM-電動機轉(zhuǎn)矩 TL-負載轉(zhuǎn)矩 GD2-飛輪矩 n-轉(zhuǎn)速 t-時間 為角速度,GD2=4J GD2是一個整體，不是G與D2 的乘積， GD2 由產(chǎn)品樣本或機械手冊上查出。 GD2 中的 D 為回轉(zhuǎn)直徑，不是實際直徑。,一 機電傳動系統(tǒng)的動力學方程,TM和TL是兩個互不關(guān)聯(lián)的主動量。其相互作用的結(jié)果決定了系統(tǒng)的運動狀態(tài)，如加速、勻速、減速,一 機電傳動系統(tǒng)的動力學方程,動態(tài)轉(zhuǎn)矩,恒速（靜態(tài)轉(zhuǎn)矩） 正值 加速（動態(tài)轉(zhuǎn)矩） 負值 減速（動態(tài)轉(zhuǎn)矩）,各量表示法,上述各

11、量可用軸的剖面圖或直角坐標系來表示,一 機電傳動系統(tǒng)的動力學方程,TM與n同向為正向 TL與n相反為正向,啟動時,制動時,拖動矩 （TM、n同向）,制動矩（TM、n反向）,一 機電傳動系統(tǒng)的動力學方程,例2-1,1.列出系統(tǒng)的運動方程式； 2.說明系統(tǒng)運行的狀態(tài)。,拖動轉(zhuǎn)矩,制動矩,拖動轉(zhuǎn)矩,制動矩,解：,加速運行狀態(tài) 減速,二 轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算,多軸機電傳動系統(tǒng) 通常采用折算的方法，將所有軸的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動慣量折算到同一根軸上,以電動機軸為折算對象，需要折算的參量為：工作機構(gòu)轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)中各軸（除電動機軸外）的轉(zhuǎn)動慣量。對于某些作直線運動的工作機構(gòu)，還必須把進行直線運動的質(zhì)量及運動所

12、需克服的阻力折算到電動機軸上去,二 轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算,1、負載轉(zhuǎn)矩的折算 依據(jù)系統(tǒng)傳遞功率不變的原則,多軸旋轉(zhuǎn)拖動系統(tǒng),實際負載功率=折算后的負載功率,速比 傳動效率,考慮到傳動機構(gòu)在傳遞功率的過程中有損耗，這個損耗可以用傳動效率表示。,二、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算,多軸直線運動系統(tǒng),2、工作機構(gòu)直線作用力的折算,（下放重物）,二、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算,3、轉(zhuǎn)動慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算 依據(jù)動能守恒原則，折算到電機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為,電機軸、中間軸、負載軸上的轉(zhuǎn)動慣量； 電動機軸與中間傳動軸之間的速比； 電機軸與負載軸之間的速度比； 電機軸、中間軸、負載軸上的角速度

13、中間軸、電機軸上的齒數(shù)。,（旋轉(zhuǎn)型）,二 轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算,3、轉(zhuǎn)動慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算 依據(jù)動能守恒原則，折算到電機軸上的總飛輪矩為,電機軸、中間軸、生產(chǎn)機械軸上的飛輪轉(zhuǎn)矩。,式中，,四、工作機構(gòu)直線運動質(zhì)量的折算,折算的原則是轉(zhuǎn)動慣量 中及質(zhì)量 中儲存的動能相等，即,有,（因為 ， ， ， ）,齒輪8轉(zhuǎn)速,2）直線運動部分,工作臺速度,3）刨床拖動系統(tǒng)在電機軸上總的飛輪慣量,三 負載的機械特性,機械特性： 生產(chǎn)機械轉(zhuǎn)軸（電機軸）上的負載轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系。 Tz=f (n),三 負載的機械特性,1、恒轉(zhuǎn)矩機械特性 特點： 負載轉(zhuǎn)矩為常數(shù)TLC 可分為: 反抗（摩擦）與n

14、同號（總制動）位能 方向一定,三 負載的機械特性,反抗轉(zhuǎn)矩 位能轉(zhuǎn)矩 例切削力 吊重物,1、恒轉(zhuǎn)矩機械特性,三 負載的機械特性,2、離心式通風機型機械特性 特點：TL=Cn2，其中C為常數(shù)。與轉(zhuǎn)速的平方成正比。 這一類型的機械是按離心力原理工作的。如工業(yè)上應用很廣的離心式鼓風機、水泵、油泵等。 屬于反抗性負載，即轉(zhuǎn)速反向時，負載轉(zhuǎn)矩亦隨之反向,三 負載的機械特性,2、離心式通風機型機械特性,3 恒功率型機械特性 恒功率負載 特點：負載轉(zhuǎn)矩的大小基本上與轉(zhuǎn)速成反比,金屬切削機床在粗加工時，切削量大，切削力和負載轉(zhuǎn)矩大，但通常切削速度較低；在精加工時，切削量小，切削力和負載轉(zhuǎn)矩小，但切削速度較高，

15、切削功率則基本不變。屬于恒功率型機械特性。,實際生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性可能是以上幾種典型特性的綜合。例如，實際通風機除了主要是通風機負載特性外，由于其軸承上還有一定的摩擦轉(zhuǎn)矩，因而實際通風機負載特性應為,四、機電傳動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件,電動機的機械特性是Tm=f(n) 曲線及驅(qū)動扭矩和轉(zhuǎn)速的函數(shù)關(guān)系 生產(chǎn)機械的機械特性是TLf(n)曲線及負載扭矩和轉(zhuǎn)速的函數(shù)關(guān)系 當電動機作為生產(chǎn)機械的原動機（動力源）時，兩個函數(shù)中的n為同一個參數(shù)。 在運行中由運動方程式可知，要想穩(wěn)定運行，速度應勻速不變及TLTm時及是穩(wěn)定的一個條件,1、系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件之一是 電動機和生產(chǎn)機械的機械特性曲線應有交點，此處：

16、Tm=TL（勻速）,例：曲線1和2，附合這個條件,有a、b交點。曲線1和3，不附合,另外，應有抗干擾能力。當有外來干擾時會引起n變化當干擾消失后，n應恢復原狀態(tài)。所以另一個穩(wěn)定條件是: 2、當有外加干擾使n變化時，干擾消除后n應能自行恢復到原狀態(tài)。這件條件的判斷原則是: 當nTmTL,由運動方程看 當干擾使n時,干擾消除后希望n這時如Tm-TL0則正加速,例：a,b兩點 a點，當n時 TmTm 當干擾消除后由于在n處Tm-TL0,所以n,第三章 直流電機的工作特性,勵磁機,測速,伺服,直流電機的特點,直流發(fā)電機的電勢波形較好，對電磁干擾的影響小。 直流電動機的調(diào)速范圍寬廣，調(diào)速特性平滑。直流電

17、動機過載能力較強，熱動和制動轉(zhuǎn)矩較大。 由于存在換向器，其制造復雜，價格較高 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，配以電力電子裝置的交流電動機在許多場合已取代了直流電動機。在一些對起動和調(diào)速性能要求較高的生產(chǎn)機械上，仍采用直流電動機作為拖動動力,3.1直流電機的基本結(jié)構(gòu)和原理,3.1.1直流電機的結(jié)構(gòu) 一、主要部件： 勵硅繞組（定子線圈）用來產(chǎn)生磁場 電樞繞組（轉(zhuǎn)子線圈）通有工作電流 換向器 保持電樞繞組的電流方向不變 鐵芯（定子、轉(zhuǎn)子）導磁及支撐,二、各部分的作用： 定子：在電機中固定不動的部分（主磁極、電刷等）稱為定子。 轉(zhuǎn)子：隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的部分（線圈、電樞鐵芯、換向器等）稱為轉(zhuǎn)子（或稱為電樞）。氣隙：

18、定、轉(zhuǎn)子之間有一空隙，稱為氣隙。,主磁極、換向極、電刷裝置示意圖,主磁極與換向極示意圖,電刷裝置圖,轉(zhuǎn)子作用（電樞） 轉(zhuǎn)子由電樞鐵芯、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸等組成。 電樞鐵芯一般用0.5mm涂過絕緣漆的硅鋼片疊壓而成，作用是嵌放電樞繞組，同時它又是電機主磁路的一部分。 電樞繞組由絕緣導線繞制成的線圈（又稱繞組元件）按一定規(guī)律聯(lián)接組成，每個元件兩個有效邊分別嵌放在電樞鐵芯表面的槽內(nèi)，元件的兩個出線端分別與兩個換向片相連。電樞繞組的作用是產(chǎn)生感應電勢和電磁轉(zhuǎn)矩，是實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的樞紐。,換向器 換向器由許多相互絕緣的換向片組成，作用是將電樞繞組中的交流電整流成刷間的直流電或?qū)⑺㈤g的直流電逆變成電

19、樞繞組中的交流電。 氣隙 為了使電機能夠運轉(zhuǎn)，定子和轉(zhuǎn)子之間要留有一定大小的間隙，此間隙稱為氣隙，它是主磁路的一部分。,換向片和換向器,3.1.2 直流電機的銘牌數(shù)據(jù) 1額定容量 （功率）（kW） 2額定電壓 （V）； 3額定電流 （A）; 4額定轉(zhuǎn)速 （rmin）； 5. 額定勵磁電壓 (V) 5勵磁方式和額定勵磁電流 （A）,注意：額定容量，對直流發(fā)電機來說，是指電刷端輸出的電功率，對直流電動機來說，是指軸上輸出的機械功率。 所以，直流發(fā)電機的額定容量為： 而直流電動機的額定功率為：,3.1.3 直流電機的基本工作原理,直流電動機的工作原理如圖所示,圖中N、S是固定的磁極，磁極之間有一個繞

20、組。線圈的兩端分別接到互相絕緣的兩個換向片1、2上。換向片固定在轉(zhuǎn)軸上，與線圈一起轉(zhuǎn)動，電刷A、B固定在機座上，保持與換向片接觸，并與直流電源相連接。電流從電源正極流出，經(jīng)電刷A流入線圈，再經(jīng)電刷B流回電源的負極。,當電機處在(a)所示位置時，線圈的ab處于N極下，cd處于S極下，線圈中的電流沿abcd的方向流動。載流導體在磁場中將受到電磁力f的作用，其電磁力為 fBli (3.1),根據(jù)左手定則可知，線圈將沿逆時針方向轉(zhuǎn)動。其中，Bav為每一個磁極下的平均氣隙磁密，它等于每極磁通除以每極的面積l，即 B (3.2) 式中，極距，l磁極的軸向長度，也就是線圈邊的有效長度。,當線圈轉(zhuǎn)過半周時，

21、dc處于N極下，ab處于S極下，如圖(b)所示，此時線圈中的電流沿dcba的方向流動。據(jù)左手定則，此時線圈仍然沿逆時針方向轉(zhuǎn)動。因此，線圈將沿一個恒定方向轉(zhuǎn)動。,直流發(fā)電機的工作原理 直流發(fā)電機的基本結(jié)構(gòu)與直流電動機相同，如圖所示， 電刷A、B與電氣負載(如燈泡)接通。如圖 (a)所示，線圈在原動機的作用下逆時針方向旋轉(zhuǎn)。根據(jù)右手定則，導體ab中將產(chǎn)生由b指向a的感應電動勢e,三、直流電機的勵磁方式（圖2-4） 對于直流電機按其勵磁方法分為以下幾種情況: 他勵：磁繞組有獨立的電源與電樞無關(guān) 并勵：勵磁繞組與電樞并聯(lián) 串勵：勵磁繞組與電樞串聯(lián) 復勵：有串也有并勵 永磁式:采用永久磁鐵產(chǎn)生磁場,直

22、流電動機各種勵磁方式接線圖,3.2 直流電動機的機械特性,3.2.1他勵電動機的機械特性 機械特性是指電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，即n=f(T) T=TM+T0 T-電動機電磁轉(zhuǎn)矩即機械特性轉(zhuǎn)矩; TM_-輸出轉(zhuǎn)矩; T0空載轉(zhuǎn)矩(工程計算時可忽略),1、電原理圖(圖2-5) 由電路原理公式，推導出 U=E+IaRa；而E=Ken；T=KtIa整理出: n=U/Ke-(Ra/(KeKt2)T n0 - n 說明： n0與輸出轉(zhuǎn)扭T無關(guān)所以稱為理想空載轉(zhuǎn)速; 而n反映負載對轉(zhuǎn)速的影響,是負載引起的轉(zhuǎn)速誤差 2、機械特性(圖2-6) （If）勵磁電流與電樞電壓（U）不變時轉(zhuǎn)速(n)與扭矩(T)的

23、關(guān)系曲線如圖,3、機械硬度 機械特性硬度: dT/dn 對于電機按值分類如下: 絕對硬度= 硬10 軟10 三種在生產(chǎn)中都有應用 機械特性分固有機械特性和人為機械特性 固有：在額定條件下（n）與(T)的關(guān)系 人為：人為改變參數(shù)時得到的機械特性, 如改變U，串聯(lián)電阻R等,3.2.2它勵直流電動機的固有機械特性,當U=UN；=N；電樞回路不串任何電阻時的機械特性為固有機械特性。 特點（圖2-7） 由于Ra很小，斜率K也很小，特性較平屬于硬特性； 當T=0時，n=n0=UN/Ken為理想空載轉(zhuǎn)速；此時：Ia=0，E=UN 直流他勵電動機的固有機械特性可以由電機銘牌數(shù)據(jù)繪制；,3.2.3它勵直流電動機

24、的人為機械特性,人為機械特性 是指供電電壓U或磁通不是額定值，電樞電路接有外加電阻Rad時的機械特性. 電樞串電阻；（圖2-9）,由公式可以推導出： n= n0 - n 與固有特性比較可以看出:二者的n0 是一樣的,而轉(zhuǎn)速降n卻變大了,即特性變軟； 2.改變電動機供電電壓 n0U/Ke 這時n0受電壓變化而改變，而n則因與電壓無關(guān)所以不變，特性如圖,特點是： 斜率不變，各條特性曲線互相平行； 理想空載轉(zhuǎn)速n0與U成正比； 由于一般要求外加電壓不超過額定電壓，所以改變電壓時曲線是下移的。 3.改變磁通 由于磁飽和和線圈的原因只能減小。 由公式n=U/Ke-(Ra/(KeKt2)T 上可以看出,減

25、弱磁通時，理想空載轉(zhuǎn)速n0將提高，又由于轉(zhuǎn)速降n與2成反比，故機械特性隨磁通減弱而變軟。 如圖2-11 特點： 當下降時n0上升,同時n也增加； 當太小時反電勢 E=Ken 將減少很多，Ia=(U-E)/Ra燒壞 當太小時E=Ken 因為太小，所以n機械強度不允許造成“飛車”。 例題：2-1,3.3直流他勵電動機的啟動特性,3.3.1. 電動機的啟動就是使n從0nN的過程 啟動初期 n=0; E=Ken=0（反電動勢） 這時： Ia=(U-E)/RaU/Ra 一般Ra（電樞直流電阻）很小，以減小工作中的損耗和發(fā)熱（Ia2Ra是發(fā)熱量） 這時Ia將很大,達10-20IN結(jié)果可能會引起： （1）換

26、向器打火 （2）產(chǎn)生很大的力矩，對負載產(chǎn)生沖擊 （3）電路的保護器無法設(shè)計,3.3.2. 所以一般的直流電動機不允許直接啟動,解決方法：在啟動時設(shè)法限制電樞電流 （1）降壓啟動使U從小到大逐漸增加到UN 注:對于降壓啟動需要電源電壓可調(diào)。 （2）電樞回路串聯(lián)電阻啟動,3.3.3. 電樞串聯(lián)電阻啟動,（1）單段（串聯(lián)一級電阻） 當啟動時KM斷，這時從Tst開始按a變化當?shù)絋L時， KM合，由于n 不能突變，所以從A到B點產(chǎn)生沖擊T比較大，這時，有較大的Ia和T,（2）多段 分析,3.4直流他勵電動機的調(diào)速特性,3.4.1電動機的調(diào)速 當負載轉(zhuǎn)矩不變時，人為的改變電動機的工作參數(shù)，使電機工作速度發(fā)

27、生變化的情況。 速度調(diào)節(jié)：因生產(chǎn)機械提出的變速要求：如汽車、車床 速度變化：由于T的變化引起（系統(tǒng)的特性決定）如自行車調(diào)速器 調(diào)速與因T變化而引起轉(zhuǎn)速變化的區(qū)別 （1）調(diào)速是人為的、可控的； （2）負載變化是外加的，不一定可控的； （3）調(diào)速前后工作點不在同一條機械特性上； （4）轉(zhuǎn)速變化前后工作點在同一條機械特性上。,3.4.2調(diào)速的技術(shù)指標和經(jīng)濟指標 調(diào)速的技術(shù)指標 （1）調(diào)速范圍 在額定負載轉(zhuǎn)矩下電動機可能調(diào)到的最高轉(zhuǎn)速nmax與最低轉(zhuǎn)速nmin之比稱為調(diào)速范圍： 即： nmax/ nmin 不同的生產(chǎn)機械對調(diào)速范圍的要求不同 （）靜差率 直流他勵電動機電動機在某條機械特性上，由理想空載

28、到額定負載運行的轉(zhuǎn)速降n與理想空載轉(zhuǎn)速n0之比，取其百分數(shù)，稱之為靜差率 即： n n0100% 一般為5%10% 靜差率大小反映靜態(tài)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的程度。 n越小越穩(wěn)定。 不同的生產(chǎn)機械對此有不同的要求 生產(chǎn)機械對靜差率的要求建制了最低轉(zhuǎn)速nmin，從而限制了調(diào)速范圍,（3）平滑性 如果不是無級調(diào)速，因此可調(diào)級數(shù)越多，則調(diào)速的平滑性越好。 （4）調(diào)速時的容許輸出 容許輸出是指保持額定電流情況下調(diào)速時，電動機允許輸出的最大的轉(zhuǎn)矩或最大功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系 調(diào)速的經(jīng)濟指標 主要包括三個方面:初期投資；運行中的能耗；維護費用的高低。,3.4.3調(diào)速方式 由于電動機有: n=U/Ke-(Ra/(KeKt2)T

29、 當T不變時，影響的參數(shù)有 U, , Ra 所以調(diào)速的方式可以有以下三種，變電壓U;變磁通;變電阻R 一、串聯(lián)電阻調(diào)速 ； 在電樞回路中串聯(lián)電阻Rd 改變其機械特性，引起調(diào)速； 由圖可知：當Ra 時n（TL不變） 特點： 當Ra 時機械特性變軟； TL越小,n（速度變化）越??； 電阻耗能大（發(fā)熱） 不易實現(xiàn)無級調(diào)速(大功率變阻器)； 調(diào)速的設(shè)備比較簡單（分級調(diào)節(jié)） 不太常用這種方式,二、變電樞電壓調(diào)速 當U改變時，n0變 當T不變時,UU nn 特點： 當U改變時，引起n0變化。這時n不變所以不變，是一組平行線； 不同的TL時，調(diào)速范圍一樣（n） 當n電源功率也 節(jié)能 通過專門的電源，可實現(xiàn)無級調(diào)速 啟動不需其它的設(shè)備（用降既可實現(xiàn) 電源設(shè)備，需要專門設(shè)計，現(xiàn)已配套 用直流電動機的調(diào)速中，主要采用這種形式,三、改變磁通調(diào)