直流电动机的机械特性ppt课件.ppt

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1、从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3.2 3.2 直流发电机的工作特性直流发电机的工作特性3.3 3.3 直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性3.1 3.1 直流电机的基本结构和工作原理直流电机的基本结构和工作原理3.4 3.4 直流电动机的启动与反转直流电动机的启动与反转3.5 3.5 直流电动机的调速直流电动机的调速3.6 3.6 直流电动机的制动特性直流电动机的制动特性第第3 3章章 直流电机的工作原理和特性直流电机的工作原理和特性从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之

2、中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。学习要求学习要求:在了解直流电动机的基本结构的基础上在了解直流电动机的基本结构的基础上,着重掌握直流电着重掌握直流电 机的基本工作原理机的基本工作原理,特别应掌握转矩方程式、电势方程式特别应掌握转矩方程式、电势方程式 和电压平衡方程式；和电压平衡方程式；掌握直流电动机的机械特性掌握直流电动机的机械特性,特别是人为机械特性；特别是人为机械特性；掌握直流电动机启动、调速和制动的各种方法以及各种掌握直流电动机启动、调速和制动的各种方法以及各种 方法的优缺点和应用场所；方法的优缺点和应用场所；学会根据他励直流电动机

3、的铭牌技术数据学会根据他励直流电动机的铭牌技术数据,确定电动机启确定电动机启 动等运行特性。动等运行特性。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。重点重点:掌握直流电动机的机械特性掌握直流电动机的机械特性,特别是人为机械特性；特别是人为机械特性；他励直流电动机的启动特性；他励直流电动机的启动特性；他励直流电动机的调压调速特性。他励直流电动机的调压调速特性。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。分析方

4、法：分析方法：结构结构基本工作原理基本工作原理转矩方程式转矩方程式电势方程式电势方程式电压平衡方程式电压平衡方程式机械特性机械特性启动、调速和制动启动、调速和制动分析依据：分析依据：电磁力定律、电磁感应定律电磁力定律、电磁感应定律从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3.1 3.1 直流电机的构造和工作原理直流电机的构造和工作原理直流发电机直流发电机 将机械能变为直流电能将机械能变为直流电能直流电动机直流电动机 将直流电能变为机械能将直流电能变为机械能一、一、一、一、直流电机的结构直流电机的结构

5、直流电机的结构直流电机的结构定子定子转子转子直流电机直流电机直流电机的工作原理直流电机的工作原理:基于电磁力定律和电磁感应定律基于电磁力定律和电磁感应定律从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。主磁极主磁极磁极对数磁极对数(P)=磁极数磁极数/2气隙气隙换向极换向极磁极数磁极数:主磁极的个数主磁极的个数转子转子（电枢）（电枢）从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。定定子子机座机座 起支撑作用起支撑作

6、用;作为部分磁路作为部分磁路主磁极主磁极 产生主磁通产生主磁通换向极换向极 产生附加磁场，改善换向产生附加磁场，改善换向电刷电刷 引入或引出直流电引入或引出直流电换向极换向极换向绕组换向绕组定子的作用：产生主磁场及机械支撑定子的作用：产生主磁场及机械支撑励励磁磁绕绕组组主主磁磁极极从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。转转子子电枢铁心电枢铁心 其槽孔中放置电枢绕组其槽孔中放置电枢绕组电枢绕组电枢绕组 产生感应电动势、电产生感应电动势、电 磁转矩磁转矩转轴转轴 输入或输出机械功率输入或输出机械功率

7、换向器换向器 与电刷一起，共同完成与电刷一起，共同完成 直流电和交流电的转换直流电和交流电的转换换向极换向极换向绕组换向绕组转子的作用：产生感应电动势及电磁转矩转子的作用：产生感应电动势及电磁转矩.励励磁磁绕绕组组主主磁磁极极转转轴轴转转子子从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。电枢线圈电枢线圈转子结构图转子结构图电枢绕组线圈电枢绕组线圈 换向片换向片电枢铁心硅钢片电枢铁心硅钢片电枢铁心电枢铁心-由外圆开糟的硅钢片彼此由外圆开糟的硅钢片彼此 绝缘地叠成的绝缘地叠成的.有效边有效边从使用情况来看，

8、闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。电刷电刷是石墨或金属石墨组成的导电块，放在刷握内用弹是石墨或金属石墨组成的导电块，放在刷握内用弹簧以一定的压力按放在换向器的表面，旋转时簧以一定的压力按放在换向器的表面，旋转时与换向器与换向器表面表面形成形成滑动接触滑动接触.电刷装置将电枢电路与外部电路连接起来电刷装置将电枢电路与外部电路连接起来 电电刷刷换换向向器器从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。两极直流电机的磁路两

9、极直流电机的磁路 磁路：磁路：当励磁绕组中通直流励磁电流时产生恒定主磁通当励磁绕组中通直流励磁电流时产生恒定主磁通 ,经主磁极铁心、空气隙、电枢铁心、磁轭（机座）形成的闭合经主磁极铁心、空气隙、电枢铁心、磁轭（机座）形成的闭合回路回路.主磁极主磁极机座机座(磁轭磁轭)励磁绕组励磁绕组空气隙空气隙电枢电枢I(励磁电流励磁电流)从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。二、直流电机的基本工作原理二、直流电机的基本工作原理二、直流电机的基本工作原理二、直流电机的基本工作原理磁极磁极 N,S 不动不动;线圈

10、（绕组）旋转线圈（绕组）旋转;换向片旋转换向片旋转;电刷电刷 A,B 不不动动主磁极主磁极电枢绕组电枢绕组两极直流电机模型两极直流电机模型电刷电刷换向片换向片电枢旋转时电枢旋转时,换向片与电刷滑动接触换向片与电刷滑动接触.为了便于分析直流电机的工作原理为了便于分析直流电机的工作原理,将电机简化为以下模型将电机简化为以下模型:从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。T1abcde+abcdabcd+abcde+dcban1.励磁绕组通过直流励磁电流励磁绕组通过直流励磁电流,产生恒定磁场产生恒定磁场(

11、N S)；1.1.直流发电机的工作原理直流发电机的工作原理基于电磁感应定律基于电磁感应定律2.设原动机设原动机(T1)带动电枢线圈以带动电枢线圈以 n 旋转旋转；3.线圈导体线圈导体(有效边有效边)切割磁场切割磁场 在导体内将感应交流电势在导体内将感应交流电势 e.(右手定则）右手定则）4.通过换向器与电刷通过换向器与电刷 A B 输出直流电动势输出直流电动势 E.RLE电磁感应定律电磁感应定律B从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。T1abcde+abcdabcd+abcde+dcban直流发

12、电机的工作原理演示直流发电机的工作原理演示RLE结论：结论：(1)绕组绕组中的感应电动势是中的感应电动势是交变交变的。的。-交流交流(2)电刷电刷A、B间的电动势的极性是间的电动势的极性是不变不变的。的。-直流直流(3)换向片的作用：将绕组中的交流电变换为电刷的直流电。换向片的作用：将绕组中的交流电变换为电刷的直流电。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(1)发电机旋转时，电枢绕组中将产生发电机旋转时，电枢绕组中将产生电源电动势电源电动势（e 与与 ia 方向方向 相同相同）。）。当发电机带负

13、载当发电机带负载(I 0)后，电磁转矩后，电磁转矩 T 是是制动转矩，制动转矩，和原和原动机的力矩动机的力矩 T1 相平衡。相平衡。（2)nT1+IeiaTfE从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。iaff2.2.直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理基于电磁力定律基于电磁力定律基于电磁力定律基于电磁力定律cdababcdffabcdabcdffTndcbaffnTU电磁力定律电磁力定律电磁力定律电磁力定律3.载流的电枢导体将受到电磁力载流的电枢导体将受

14、到电磁力 f 的作用。的作用。4.所有导体产生的电磁力作用于转子，产生电磁转矩所有导体产生的电磁力作用于转子，产生电磁转矩 T 驱动转子以驱动转子以 n (转转/分分)旋转，以便拖动机械负载。旋转，以便拖动机械负载。2.将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使电枢导体有电流将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使电枢导体有电流 ia 流过。流过。1.励磁绕组通过直流励磁电流励磁绕组通过直流励磁电流,产生恒定磁场产生恒定磁场（N S）；）；B从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。iaff直流电动机的工作原理演

15、示直流电动机的工作原理演示直流电动机的工作原理演示直流电动机的工作原理演示ffffTnffnTU从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2）电动机旋转时，电枢绕组中将产生）电动机旋转时，电枢绕组中将产生反电动势（与反电动势（与ia反向）反向），与电源电压与电源电压U相平衡。相平衡。1)电动机的电磁转矩电动机的电磁转矩 T 是是驱动转矩驱动转矩。结论：结论：TndcbaffnTiaeUE从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已

16、很少使用，在此不再说明。(1)直流电机的可逆性：直流电机的可逆性：(2)换向器的作用：换向器的作用：结论：结论：若输入机械能若输入机械能,可作为直流发电机可作为直流发电机,从电从电刷上输出直流电能；若从电刷上输入直流电能刷上输出直流电能；若从电刷上输入直流电能,又可作为直流电动机，从轴上输出机械能。又可作为直流电动机，从轴上输出机械能。将电机内部的交流电将电机内部的交流电 外部的直流电。外部的直流电。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。三、电动势和电磁转矩三、电动势和电磁转矩三、电动势和电磁转

17、矩三、电动势和电磁转矩E=Ke nT=Kt IaKt=9.55 Ke每极主磁通每极主磁通电枢电流电枢电流结构常数结构常数电势常数电势常数当当电枢电枢以转速以转速n n转动转动时，电枢绕组的时，电枢绕组的导体导体便会便会切割磁力线，切割磁力线，产生感应电势产生感应电势；当当电枢电枢绕组通过绕组通过电流电流时，时，与与气隙气隙磁场作用会产生电磁转矩磁场作用会产生电磁转矩。发电机和电动机均有电枢电势发电机和电动机均有电枢电势 E、电磁转矩、电磁转矩 T，但性质却有很大不同。（见下表）但性质却有很大不同。（见下表）发电机发电机电动机电动机从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构

18、、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。直流发电机直流发电机T 与与 n 反方向，反方向，T 是制动转矩是制动转矩 直流电动机直流电动机 T 与与 n 同方向，同方向，T 是拖动转矩是拖动转矩T1TT1=T+T0 （稳态运行时）（稳态运行时）T=T0+TL（稳态运行时）（稳态运行时）nTE 和和 Ia 反方向反方向,称为反电势称为反电势nT0T0T0-电机空载损耗转矩电机空载损耗转矩(由摩擦引起的反抗转矩）由摩擦引起的反抗转矩）E 和和Ia 同方向，称为电源电动势同方向，称为电源电动势TL电机在发电状态和电动状态下电机在发电状态和电动状态下,E 和和 T 的作

19、用的作用从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。四四.直流电机的分类直流电机的分类直流电机的分类直流电机的分类 -依据励磁绕组与电枢绕组的连接方式分类依据励磁绕组与电枢绕组的连接方式分类依据励磁绕组与电枢绕组的连接方式分类依据励磁绕组与电枢绕组的连接方式分类(1)(1)(1)(1)他励方式他励方式他励方式他励方式UfRf 他励励磁绕组（他励励磁绕组（T1T2）由外电源（）由外电源（Uf）供电，励）供电，励磁电流（磁电流（If）不受电枢（）不受电枢（H1H2）端电压（）端电压（U）的影响。）的影响。

20、原理电路图原理电路图UfRfUH1H2T1T2I从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(2)(2)(2)(2)并励方式并励方式并励方式并励方式Rf 并励励磁绕组（并励励磁绕组（B1B2）与电枢（）与电枢（H1H2）并联。）并联。U=UfUfRfB2B1H1H2原理电路图原理电路图Rf-调磁电阻，改变调磁电阻，改变 ，即可调节，即可调节 IfRfI从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(3)(3)(

21、3)(3)串励方式串励方式串励方式串励方式Rf 串励励磁绕组（串励励磁绕组（C1C2）与电枢（）与电枢（H1H2）串联。）串联。Ia=If原理电路图原理电路图UfRfH1H2C1C2从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(4)(4)(4)(4)复励方式复励方式复励方式复励方式Rf 复励方式有两个励磁绕组，其并励励磁绕组（复励方式有两个励磁绕组，其并励励磁绕组（B1B2）与电枢（）与电枢（H1H2）并联。串励励磁绕组（）并联。串励励磁绕组（C1C2）与电枢）与电枢（H1H2）串联。）串联。UfRf

22、H1H2B1B2C1C2原理电路图原理电路图从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。五、直流电机的额定值及分类五、直流电机的额定值及分类1.型号型号2.额定值额定值(1)额定功率（额定功率（PN）：）：发电机发电机 PN=UN IN；(2)电动机电动机 PN=UNIN N；(2)额定电压（额定电压（UN）：电枢电压的额定值；：电枢电压的额定值；(3)额定电流（额定电流（IN）：电机电流的额定值；：电机电流的额定值；(4)额定转速（额定转速（nN）：额定状态下的转速：额定状态下的转速;如：如：Z3-

23、112Z3 表示第三次改型设计的直流电动机表示第三次改型设计的直流电动机112 规格代号：规格代号：1111号机座，号机座，2 2号铁心号铁心 (5)额定转矩（额定转矩（TN）：额定状态下电动机轴上输出的机械转矩；：额定状态下电动机轴上输出的机械转矩；(6)励磁方式（励磁方式（IfN）：接线盒接线盒从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3.2 直流发电机直流发电机 当保持发电机的转速当保持发电机的转速n为常数时，发电机的为常数时，发电机的运行主要特性有运行主要特性有 2 种：种：空载特性空载特性

24、 外特性外特性下面以他励发电机下面以他励发电机(G)为例介绍直流发电机的运行特性为例介绍直流发电机的运行特性.从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。他励发电机他励发电机(G)电路原理图电路原理图IaIUQ EGRRaRfUfIf+U=E IaRa Ia=II=RUE E ：电枢电动势；：电枢电动势；Ia：电枢：电枢电流电流Ra：电枢：电枢电阻电阻R ：负载：负载电阻电阻Rf ：调整励磁电阻调整励磁电阻U U ：电枢：电枢电压电压I：负载：负载电流电流电压平衡方程式电压平衡方程式从使用情况来看，闭

25、胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(1)(1)(1)(1)空载特性空载特性空载特性空载特性E=f(If)|I=0E0EIf0 2)E0-励磁电流励磁电流 If=0时，时，E=E0，由剩磁由剩磁通通 0 产生，称为剩磁电产生，称为剩磁电 动势动势。E;1)与与B-H磁化曲线形状类似，磁化曲线形状类似，因为因为E=Ke n B;If HE-If 类似类似 B-H 曲线曲线指发电机空载时指发电机空载时,电枢电势电枢电势 E 与励磁电流与励磁电流 If 的关系曲的关系曲线线剩磁电动势的测量：？剩磁电动势的测量：？空载

26、特性的特点空载特性的特点:从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。EIf0当调整励磁电阻当调整励磁电阻 Rf If E 工作点通常选在特性弯曲点工作点通常选在特性弯曲点 A 附近。此时发电附近。此时发电机磁路接近饱和而未饱和。机磁路接近饱和而未饱和。空载特性反映了通过调整励磁电流来得到需要的电压空载特性反映了通过调整励磁电流来得到需要的电压A空载时空载时 I Ia a=I=0=I=0，U U0 0=E=E=Ke nU0:空载电压空载电压 空载特性的获得空载特性的获得:E0 剩磁电动势的测量剩磁电动

27、势的测量:If =0；发；发 电机空载；发电机以电机空载；发电机以 n 旋转。旋转。此时测量电枢电压此时测量电枢电压 U 即为即为 E0从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(2)(2)(2)(2)外特性外特性外特性外特性U=f(I)|I fN保持保持 If=IfN n=nN，当调整负载电阻当调整负载电阻 R U I INUNU0IU0电压调整率：电压调整率：U 100%U0 UN UN通常他励电动机通常他励电动机 U (5 10)%反映发电机电枢端电压反映发电机电枢端电压 U 随负载电流随负载

28、电流 I 变化的特性。变化的特性。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3.3 3.3 直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性要求要求:掌握电动机的机械特性，特别是人为机械特性。机械掌握电动机的机械特性，特别是人为机械特性。机械特性是根据转矩、电势、电压平衡方程式推出来的，它又特性是根据转矩、电势、电压平衡方程式推出来的，它又是分析启动、调速和制动特性的依据。所以机械特性是电是分析启动、调速和制动特性的依据。所以机械特性是电动机内容的重中之重。动机内容的重中之重。电动机的机械特性：电动机的机械

29、特性：电动机的电磁转矩电动机的电磁转矩T与转速与转速n的关系的关系 n=f(T)励磁方式不同励磁方式不同,电动机的机械特性也不同电动机的机械特性也不同.从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。一一.他励（并励）电动机他励（并励）电动机(M)的机械特性的机械特性1.1.机械特性的一般形式机械特性的一般形式MRfRaEIaUI 电路原理图电路原理图IfUfU=E+IaRa =U IaRaKe En=Ke=Ra TKe KeKt 2U TT=Kt IaE=Ke n，转速特性转速特性机械特性机械特性n电动

30、机的电压平衡方程式电动机的电压平衡方程式从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。机械特性机械特性n0TLnTn0n0 理想空载转速理想空载转速 n 带负载后的转速降带负载后的转速降对他励、并励电动机的特性比较对他励、并励电动机的特性比较“硬硬”,大大,n=(28)%nNn=Ra TKe KeKt 2U=n0 n n其中：其中：机械特性硬度机械特性硬度 T =100%nd T =d n表示当转矩变化时转速的稳定度表示当转矩变化时转速的稳定度 衡量机械特性的平直程度衡量机械特性的平直程度TnT0从使用

31、情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。当当 U=UN，=N，电枢回路不加附加电阻条件下电枢回路不加附加电阻条件下2.固有机械特性固有机械特性n=RaKe N TKeKt N 2UN 其中：其中：T =Kt N Ia电动机稳态运行时：有电动机稳态运行时：有T=TL+T0 固有机械特性数学表达式固有机械特性数学表达式从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。固有机械特性曲线固有机械特性曲线T（N.m）n（r/m

32、in）根据根据固有机械特性表达式画出固有机械特性曲线固有机械特性表达式画出固有机械特性曲线故固有机械特性为过故固有机械特性为过故固有机械特性为过故固有机械特性为过（0 0，n n0 0），（），（），（），（T TN N，n nN N）的一条直线的一条直线的一条直线的一条直线=Ke NUNn n0 0 T TN N =TN+T0 nNTNn0=K=Kt t N N IaNaN从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。近似固有机械特性曲线近似固有机械特性曲线一般情况下：一般情况下：可忽略可忽略T0，此

33、时的机械特性称为近似固有机，此时的机械特性称为近似固有机械特性。械特性。T（N.m）n（r/min）=Ke NUNn n0 0 T TN N -额定负载转额定负载转矩矩nNTNn0近似固有机械特性为过近似固有机械特性为过近似固有机械特性为过近似固有机械特性为过（0 0，n n0 0），（），（），（），（T TN N，n nN N）的一条直线）的一条直线）的一条直线）的一条直线从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。利用电动机的铭牌数据来求近似固有机械特性。利用电动机的铭牌数据来求近似固有机械特性

34、。已知铭牌数据（已知铭牌数据（PN，UN，IN，nN）（0，n0），（），（TN，nN）步骤：步骤：（1）估算）估算 Ra（或测量）或测量）Ra=（0.5 0.75）（）（1-）PNUNINUNIN（2）求）求 Ke N Ke N=ENnNUN-INRanN（3）求）求 n0 n0=UNKe N从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（4）求）求 TN TN=9.55 PN NPNnN（5）利用）利用（0，n0），（），（TN，nN）绘出近似固有机械特性绘出近似固有机械特性近似固有机械特性曲线近似

35、固有机械特性曲线T（Nm）n（r/min）n0nNTN从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。绘制近似固有机械特性时注意：绘制近似固有机械特性时注意：1、Ke N=（UN INRa）/nN 对一台电动机而言是唯一的；对一台电动机而言是唯一的；2、额定转矩、额定转矩 TN=9.55PN /nN 是轴上的输出转矩是轴上的输出转矩.电动机反转时近似固有机械特性曲线电动机反转时近似固有机械特性曲线T（Nm）n（r/min）-n0-nN-TN3、IN 是额定负载时电枢绕组的电流是额定负载时电枢绕组的电流.从

36、使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3.3.3.3.人为机械特性人为机械特性人为机械特性人为机械特性 当人为改变电动机的参数当人为改变电动机的参数 U、及电枢回及电枢回路增加路增加Rad时，得到的机械特性即人为机械特性时，得到的机械特性即人为机械特性.n=Ra TKe KeKt 2U 电动机的人为机械特性是对电动机控制（如电动机的人为机械特性是对电动机控制（如启动、正反转、调速、制动停车等）的依据。启动、正反转、调速、制动停车等）的依据。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压

37、式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(1)(1)电枢回路串接附加电阻电枢回路串接附加电阻 RadRfUfIfMRaEIaIU+RadRa+Rad TKeKt N 2Ke NUNn=条件：条件：U=UN，=N，电枢回路串接电枢回路串接 RadTn0有：有：U=E+Ia（Ra+Rad）n0RaRad1Rad2Rad 增增加加Ra Rad1 Rad2 特点特点 ：1 1）n0 不变。不变。2 2）n ，。=n0 n从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(2)

38、(2)改变电枢电压改变电枢电压 U（UUN）条件：条件：Rad=0，=N，改变改变 U（UUN）Ra TKeKt N 2Ke NUn=特点特点 ：1 1）n0 。2 2）n 不变，不变，不变不变。Tn0n0U UN Nn01U U1 1n02U U2 2U 减减小小U UN NU U1 1U U2 2=n0 n防止电枢绕组防止电枢绕组绝缘击穿绝缘击穿IaIUUfIfMRaE+从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(3)改变磁通改变磁通 （N）条件：条件：Rad =0，U=UN，改变改变（N）Ra

39、 TKeKt 2Ke UNn=Tn0n0 N 减减小小 N N 1 1 2 2 1n01 2n02特点特点：1）n0 。2）n，。=n0 n防止磁路防止磁路饱和导致饱和导致励磁线圈励磁线圈过热过热IaIUUfIfMRaE+从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。n=U Ia(Ra+Rf)Ke 2.2.2.2.串励电动机的机械特性串励电动机的机械特性串励电动机的机械特性串励电动机的机械特性=UC1 TRa+Rf C2TNnNTn0注意：串励电动机不允许空载注意：串励电动机不允许空载注意：串励电动机不

40、允许空载注意：串励电动机不允许空载 ，否则有，否则有，否则有，否则有 n n 。RfEIa=IfIUMRa有：有：U=E+Ia（Ra+Rf）从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3.3.3.3.复励电动机的机械特性复励电动机的机械特性复励电动机的机械特性复励电动机的机械特性n0Tn0复励复励串励串励并励并励RfRaEMIfIaIU特点：复励电动机的机械特性界于并励、串励之间。特点：复励电动机的机械特性界于并励、串励之间。特点：复励电动机的机械特性界于并励、串励之间。特点：复励电动机的机械特性界于

41、并励、串励之间。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。本节小结本节小结1 1、直流电动机的三大方程式：、直流电动机的三大方程式：U=E+IaRa T=Kt IaE=Ke n转矩方程式转矩方程式电势方程式电势方程式电压平衡方程式电压平衡方程式从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。一般表达式：一般表达式：固有机械特性固有机械特性-当电动机的参数为额定值时当电动机的参数为额定值时人为机械特性人为机械特性

42、2 2、直流电动机的机械特性：、直流电动机的机械特性：-当改变电动机的参数（当改变电动机的参数（、U、Rad）时，可得到三种人为机械特性时，可得到三种人为机械特性重点：人为机械特性重点：人为机械特性n=RaKe N TKeKt N 2UNn=Ra+RadKe TKeKt 2U从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3.4 3.4 直流他励电动机的启动与反转直流他励电动机的启动与反转要求掌握电动机启动和反转的各种方法要求掌握电动机启动和反转的各种方法从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之

43、中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。一、一、一、一、直流他励电动机的启动直流他励电动机的启动1.1.1.1.启动要求启动要求启动要求启动要求：1）起动电流）起动电流 Ist 不能太大，不能太大，Ist=（1.5 2）IN 2）起动转矩）起动转矩 Tst 合适合适 太大将会烧毁换向器及电枢绕组太大将会烧毁换向器及电枢绕组太小太小 Tst TL，无法启动无法启动太大太大 撞击力大撞击力大撞击力大撞击力大 会撞坏齿轮，会撞坏齿轮，会撞坏齿轮，会撞坏齿轮，造成机械损坏造成机械损坏。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部

44、敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2.2.2.2.直接启动存在的问题直接启动存在的问题直接启动存在的问题直接启动存在的问题n=0,E=0Ia=UN ERaUN=-RaIstTst=Kt N IstIst=（10 20）IN Rad=0，U=UN,=N直接启动：直接启动：直接启动：直接启动：启动有：启动有：E=Ke n故直流他励电动机一般不能直接启动。故直流他励电动机一般不能直接启动。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3.3.3.3.启动方法启动方法启动方法启

45、动方法：1 1）降压启动）降压启动 U U=-RaIst （1.5 2）IN方法：启动时降低电枢电压方法：启动时降低电枢电压 U，以限制启动电，以限制启动电流，待转速流，待转速 n 上升到一定值时，再使上升到一定值时，再使U=UN ，当当 n=nN 时时 ，启动完毕启动完毕。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2 2）电枢回路串入起动电阻）电枢回路串入起动电阻 RstIst=UNRa+Rst，之后，随着之后，随着 n Rst ，当当 n nN 时，使时，使 Rst=0 启动时电枢回路内串入启动

46、电阻以限制启动电流，启动时电枢回路内串入启动电阻以限制启动电流，（1.5 2）IN，Rst的选择：的选择：UNRst Ra（1.5 2）IN此时，此时，Tst=Kt N Ist以保证一定的以保证一定的 Tst。完全切除起动电阻，启动完毕完全切除起动电阻，启动完毕。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。s缺点：在切除启动电阻时有较大的冲击（缺点：在切除启动电阻时有较大的冲击（IaIb）1-a（T TN）沿特性沿特性1 S切除切除Rstn不变不变2-b沿特性沿特性 2cT=TNn=nN开始启动（开始

47、启动（串入串入Rst）启动完毕启动完毕1 Ra+Rst 时的机械时的机械 特性特性2 Ra时的机械特性时的机械特性分析分析启动过程启动过程（TL=TN）：）：由由 n 和和 T 决定的电动机工作点沿机械特性移动决定的电动机工作点沿机械特性移动从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。欲使启动过程平稳欲使启动过程平稳:T 1 =（1.6 2）TN T2 =（1.11.2）TNabcd具有具有三段三段启动电阻的启动过程：启动电阻的启动过程：7 7 4切除切除R3n不变不变5 5沿特性沿特性b8 8T=T

48、Nn=nN2 2（T=T2）沿特性沿特性a 1n不变不变切除切除R2沿特性沿特性d6 6切除切除R1n不变不变沿特性沿特性c启动完毕启动完毕3从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。IaUUfIfMRa+BIB2HIH2二、电动机的反转二、电动机的反转二、电动机的反转二、电动机的反转电动机的转动方向由电动机的转动方向由 电磁转矩电磁转矩 T 决定。决定。n 与与T 同向。同向。反转：改变反转：改变T 的方向即可实现的方向即可实现n的反转。的反转。而而 T=Kt Ia 反向反向Ia 反向反向将励磁绕

49、组的两端对调将励磁绕组的两端对调将电枢绕组的两端对调将电枢绕组的两端对调反转反转T 反向反向或或IB1B2H1H2-反转时电动机的机械特性在第三象限反转时电动机的机械特性在第三象限+注意：注意：不能同时改变不能同时改变 和和 Ia 的方向的方向从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。本本 节节 小小 结结1 1、直流电动机的启动方法：、直流电动机的启动方法：2 2、直流电动机的反转方法：、直流电动机的反转方法：1)降压启动（常用）降压启动（常用）2)电枢回路串电阻启动电枢回路串电阻启动2)对调电枢

50、绕组的接线，改变对调电枢绕组的接线，改变 Ia 的方向的方向1)对调励磁绕组的接线，改变对调励磁绕组的接线，改变 的方向的方向从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3.5 直流他励电动机的调速直流他励电动机的调速 要求掌握电动机调速的各种方法、优要求掌握电动机调速的各种方法、优缺点和应用场所缺点和应用场所.从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。调速调速 在负载一定（在负载一定（TL 一定一定或或