直流电机拖动基础.pptx

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1、-1-引 言 原原动动机机为为直直流流电电动动机机的的电电机机拖拖动动系系统统称称直直流流电电力力拖拖动动系系统统，或或称称直直流流电电机机拖拖动动系系统统。在在此此系系统统中中，电电动动机机有有他他励励、串串励励和和复复励励三三种种直直流流电电动动机机，其其中中最最主主要要的的是是他他励励直直流流电电动动机机，因因此此本本章章重重点点介介绍绍由由他他励励直直流流电电动动机机组组成成的的直直流流电电力力拖拖动动系系统统，对对串串励励、复复励励电电动机的电力拖动只作简单介绍。动机的电力拖动只作简单介绍。第四章 直流电机拖动基础第1页/共52页-2-第四章 直流电机拖动基础 第一节 他励直流电动机

2、的机械特性 直流电动机的机械特性是直流拖动理论的基础，下面以他励直流电动机为例进行讨论。一、机械特性的一般形式 电动机的电磁转矩与转速之间的关系曲线便是电动机的机械特性，即n=f（Te）。为了推导机械特性公式的一般形式，在电枢回路中串入外接电阻R。由转矩特性和转速特性推导可得机械特性的一般表达式为（4-1）第2页/共52页-3-二、固有机械特性 直流电动机在电枢电压、励磁电压均为额定值，电枢外串电阻为零时所得的机械特性称为固有的机械特性。特性曲线如图4-2所示，曲线满足如下公式：第四章 直流电机拖动基础（4-2）第3页/共52页-4-第四章 直流电机拖动基础 固有机械特性的主要特点为：1)Te

3、=0时，n=n0是理想空载转速，这时Ia=0，UN=Ea。2)机械特性呈下倾的直线，转速随转矩增大而减小。因为下倾的斜率 较小，转速变化较小，所以又称为硬特性。第4页/共52页3)电动机起动时n=0，感应电动势Ea=0，这时电枢电流为起动电流Ia=Ist=UN/Ra；电磁转矩为起动转矩Te=Tst=CTIst；又因为电枢电阻Ra 很小，在额定电压的作用下，起动电流将非常大，远远超过电动机所允许的最大电流，会烧坏换向器，因此直流电机一般不允许全电压直接起动。4)若转矩TeTst，n 0，特性曲线在第四象限；若Te 0，则特性曲线在第二象限，电磁转矩与转速方向相反，形成制动转矩，电机处于发电状态。

4、第5页/共52页-6-三、人为机械特性 由公式（4-1）可知，当改变电动机的参数电枢电压Ua、励磁电流I f、电枢外接电阻R，可改变电动机的机械特性，这种人为改变参数引起的机械特性又称人为机械特性。第四章 直流电机拖动基础 1.改变电枢电压 电动机励磁电流为额定值，使每极磁通为 N 并保持不变，电枢回路不外接电阻，改变电动机的电枢电压Ua，可得到一条与固有机械特性平行的人为机械特性。不断改变Ua，可得到一组平行曲线，特性曲线的硬度均相同，仅理想空载转速大 小 不 同，如 图4-3所 示。第6页/共52页-7-2.减小每极气隙磁通 当降低励磁电压或在励磁回路串接电阻Rc，使励磁电流I f 减小，

5、由于磁通与励磁电流在额定磁通以下时基本成正比，所以主极磁通减小了。根据机械特性公式可知：第四章 直流电机拖动基础 当磁通减小后，理想空载转速n0升高，而斜率 增大，使特性曲线倾斜度增加，电动机的转速较原来有所提高，整个特性曲线均在固有机械特性之上，如图3-21所示。第7页/共52页-8-3.电枢回路串接电阻 当保持电枢回路电压Ua，励磁电流If 不变，改变电枢回路的串接电阻R，电动机的理想空载转速n0 不变，但机械特性的斜率 增大，特性曲线倾斜度增加，且串入电阻越大，曲线越倾斜，其人为机械特性如下图所示。第四章 直流电机拖动基础第8页/共52页-9-第二节 他励直流电动机的起动 所谓起动就是指

6、电动机接通电源后，由静止状态加速到某一稳态转速的过程。他励直流电动机起动时，必须先加额定励磁电流建立磁场，然后再加电枢电压。他励直流电动机当忽略电枢电感时，电枢电流Ia为第四章 直流电机拖动基础（4-3）在起动瞬间，电动机的转速n=0，反电动势Ea=0，电枢回路只有电枢绕组电阻Ra，此时电枢电流为起动电流Ist，对应的电磁转矩为起动转矩Tst，并有（4-4）（4-5）第9页/共52页-10-第四章 直流电机拖动基础 由于电枢绕组电阻Ra很小，因此起动电流IstIN（约为1020倍的IN），这么大的起动电流使电机换向困难，在换向片表面产生强烈的火花，甚至形成环火；另外，由于大电流产生的转矩过大，

7、将损坏拖动系统的传动机构，这都是不允许的。因此一般直流电机都不允许直接起动。这样，就需要增加起动设备和采取措施来控制电机的起动过程。一般直流电动机拖动负载顺利起动的条件是：1)起动电流限制在一定范围内，即Ist IN，为电机的过载倍数；2)足够大的起动转矩，Tst（1.11.2）TN；3)起动设备简单、可靠。如何限制起动时的电枢电流呢？由Ist=UN/Ra可知，限制起动电流的措施有两个：一是增加电枢回路电阻，二是降低电源电压，即直流电动机的起动方法有电枢串电阻和降压两种。第10页/共52页-11-第四章 直流电机拖动基础 一、电枢回路串电阻起动 在额定电源电压下，电枢回路串入分级起动电阻Rst

8、，在起动过程中将起动电阻逐步切除。图4-6a为他励直流电动机三级起动时的电气原理图。第11页/共52页-12-二、减压起动 当直流电源电压可调时，可以采用减压方法起动。在起动瞬间，电动机的转速n=0，反电动势Ea=0，降低电源电压U，将起动电流限制在允许的范围内。第四章 直流电机拖动基础第12页/共52页-13-为了提高生产率和满足生产工艺的要求，生产机械往往需要在不同速度下运行。故所谓调速，就是根据生产机械工艺要求人为地改变速度。但必须注意：这和由于负载变化，引起的速度变化是截然不同的概念。调速可用机械调速（改变传动机构速比进行调速的方法）、电气调速（改变电动机参数进行调速的方法）或二者配合

9、起来调速。本节只讨论他励直流电动机的调速性能和几种常用的电气调速方法。第四章 直流电机拖动基础第三节 他励直流电动机的调速第13页/共52页-14-为生产机械选择调速方法，必须在技术和经济两方面进行比较。那么评价调速方法的主要指标是什么呢？一、调速指标 1.调速范围 调速范围是指电动机在额定负载下可能达到的最高转速nmax和最低转速nmin之比，通常用D来表示，即第四章 直流电机拖动基础（4-7）调速范围反映了生产机械对调速的要求，不同的生产机械对电动机的调速范围有不同的要求，例如车床D=20120，龙门刨床D=1040，轧钢机D=3120，造纸机D=320等。对于一些经常轻载运行的生产机械，

10、可以用实际负载时的最高转速和最低转速之比来计算调速范围D。第14页/共52页-15-2.静差率 静差率是指在同一条机械特性上，从理想空载到额定负载时的转速降与理想空载转速之比。用百分比表示为第四章 直流电机拖动基础（4-8）静差率反映了拖动系统的相对稳定性。不同的生产机械，其允许的静差率是不同的，例如普通车床30%，而精度高的造纸机则要求0.1%。静差率值与机械特性的硬度及理想空载转速n0有关。当理想空载转速n0一定时，机械特性越硬，额定速降nN 越小，则静差率越小。而且，调速范围D与静差率 两项性能指标是互相制约的。在同一种调速方法中，值较大即静差率要求较低时，可得到较宽的调速范围。第15页

11、/共52页-16-第四章 直流电机拖动基础 越接近于1，则系统调速的平滑性越好。当=1时，称无级调速，即转速可以连续调节，采用调压调速的方法可实现系统的无级调速。4.经济性 主要考虑调速设备的初投资、调速时电能的损耗及运行时的维修费用等。3.平滑性 在一定的调速范围内，调速的级数越多，则认为调速越平滑。平滑性用平滑系数来衡量，它是相邻两级转速之比（4-9）第16页/共52页-17-二、他励直流电动机的调速方法 前面曾介绍过他励直流电动机具有三种人为的机械特性，因而他励直流电动机有三种调速方法，下面分别介绍。1.串电阻调速 他励直流电动机拖动生产机械运行时，保持电枢电压额定，励磁电流（磁通）额定

12、，在电枢回路串入不同的电阻时，电动机可运行于不同的速度。他励直流电动机电枢回路串电阻调速的电气原理图如图4-10a示。电枢串电阻调速的机械特性方程式为 第四章 直流电机拖动基础（4-10）他励直流电动机串电阻调速的机械特性如图4-10b所示，是一组过理想空载点n0的直线，串入的电阻越大，其斜率 越大。第17页/共52页-18-第四章 直流电机拖动基础第18页/共52页-19-电枢回路串电阻调速的特点是：1）实现简单，操作方便；2）低速时机械特性变软，静差率增大，相对稳定性变差；3）只能在基速以下调速，因而调速范围较小，一般D 2；5）由于电阻是分级切除的，所以只能实现有级调速，平滑性差；4）由

13、于串接电阻上要消耗电功率，因而经济性较差，而且转速越低，能耗越大。因此，电枢串电阻调速的方法多用于对调速性能要求不高的场合，如过去的起重机、电车等，现在已不多见。第四章 直流电机拖动基础第19页/共52页-20-2.调电压调速 他励直流电动机拖动负载运行时，保持励磁电流（磁通）额定，电枢回路不串电阻，改变电枢两端的电压，可以得到不同的转速。由于受电机绝缘耐压的限制，其电枢电压不允许超过额定电压，只能在额定电压UN以下进行，因此，调压调速也是一种在基速以下调节转速的方法。调压调速的原理图如图4-7a所示，其机械特性方程式为第四章 直流电机拖动基础（4-11）调压调速的特点是：1）由于调压电源可连

14、续平滑调节，所以拖动系统可实现无级调速；2）调速前后机械特性硬度不变，因而相对稳定性较好；第20页/共52页-21-3）在基速以下调速，调速范围较宽，D可达1020；4）调速过程中能量损耗较少，因此调速经济性较好；5）需要一套可控的直流电源。调压调速多用在对调速性能要求较高的生产机械上，如机床、轧钢机、造纸机等。第四章 直流电机拖动基础第21页/共52页-22-3.弱磁调速 他励直流电动机拖动负载运行时，保持电枢电压额定，电枢回路不串电阻，改变励磁电流（磁通），可以得到不同的转速。由于电动机在额定运行时，磁路已接近饱和，因此改变磁通调速，实际上是减弱磁通，所以叫弱磁调速。弱磁调速的原理图如图4

15、-12所示。弱磁调速时，机械特性方程式为第四章 直流电机拖动基础（4-12）弱磁调速的特点是：1）由于励磁电流I f Ia，因而控制方便，能量损耗小；2）可连续调节电阻值，以实现无级调速；3）在基速以上调速，由于受电机机械强度和换向火花的限制，转速不能太高，一般约为（1.21.5）nN，特殊设计的弱磁调速电动机，最高转速为（34）nN，因而调速范围窄。第22页/共52页-23-第四章 直流电机拖动基础 弱磁调速的调速范围小，所以很少单独使用，一般都与调压调速配合，以获得很宽范围的、高效、平滑而又经济的调速。例例4-14-1第23页/共52页-24-三、调速方式与负载类型 1.电动机的容许输出与

16、充分利用 电动机的容许输出，是指电动机在某一转速下长期可靠工作时所能输出的最大功率和转矩。容许输出的大小主要取决于电机的发热，而发热又主要决定于电枢电流。因此，在一定转速下，对应额定电流时的输出功率和转矩便是电动机的容许输出功率和转矩。要使电动机得到充分利用，应在一定转速下让电动机的实际输出达到容许值，即电枢电流达到额定值。显然，在大于额定电流下工作的电机，其实际输出将超过它的容许值，这时电机会因过热而损坏；而在小于额定电流下工作的电机，其实际输出会小于它的允许值，这时电机便会因得不到充分利用而造成浪费。因此，最充分使用电动机，就是让它工作在Ia=IN 情况下。第四章 直流电机拖动基础第24页

17、/共52页-25-2.调速方式 电力拖动系统中，负载有不同的类型，电动机有不同的调速方法，具体分析电动机采用不同调速方法拖动不同类型负载时的电枢电流Ia的情况，对于充分利用电动机来说，是十分必要的。对于他励直流电动机的三种调速方法，可以把它分归类为恒转矩调速和恒功率调速两种方式。所谓恒转矩调速方式指的是：在整个调速过程中保持电动机电磁转矩Te不变；而恒功率调速方式指的是：在整个调速过程中保持电动机电磁功率Pem不变。由Te=CTNIa，当Ia=IN时，若=N，则Te=常数，因而他励直流电动机电枢回路串电阻调速和降低电源电压调速是属于恒转矩调速方式。此时，P=Te，当转速上升时，输出功率也上升（

18、见图4-13中的曲线1）。第四章 直流电机拖动基础第25页/共52页-26-因为Te=CTNIa，P=Te ，当Ia=IN 时，若减小，则转速上升，同时转矩减小，保持P=常数。他励直流电动机改变磁通调速就属于恒功率调速方式（见图4-13中的曲线2）。第四章 直流电机拖动基础第26页/共52页-27-3.调速方式与负载类型的配合 为了使电机得到充分利用，对于不同的负载，应选用相应的调速方式。通常，恒转矩负载应采用恒转矩调速方式，恒功率负载应采用恒功率调速方式，这样可使调速方式与负载类型相匹配，电动机可以被充分利用。对于泵类负载，既非恒转矩类型，也非恒功率类型，那么采用恒转矩调速方式或恒功率调速方

19、式的电动机，拖动泵类负载时，无论怎样都不能做到调速方式与负载性质匹配。至于泵类负载应采用什么调速方式，我们将在第九章中讨论。恒转矩调速、恒功率调速和恒转矩负载、恒功率负载是完全不同的概念。前者是电动机本身允许输出的转矩和功率，表示输出转矩和功率的限度，实际输出多少取决于它所拖动的负载。后者则是负载所具有的转矩和功率，表示负载本身的性质。第四章 直流电机拖动基础第27页/共52页-28-第四章 直流电机拖动基础例例4-24-2第28页/共52页-29-第四章 直流电机拖动基础第四节 他励直流电动机的制动 一、电动状态和制动状态 直流电动机的运行状态主要分为电动状态和制动状态两大类。电动状态是电动

20、机运行时的基本工作状态。电动状态运行时，电动机的电磁转矩Te与转速n方向相同，此时Te为拖动转矩，电机从电源吸收电功率，向负载传递机械功率。电动机电动状态运行时的机械特性如图4-14所示。第29页/共52页-30-电动机在制动状态运行时，其电磁转矩Te与转速n方向相反，此时Te为制动性阻转矩，电动机吸收机械能并转化为电能，该电能或消耗在电阻上，或回馈电网。电动机的机械特性处在第二、四象限。制动的目的是使拖动系统停车，或使拖动系统减速。对于位能性负载的工作机构，用制动可获得稳定的下放速度。制动的方法有几种。最简单的就是自由停车，即切除电源，靠系统摩擦阻转矩使之停车，但时间较长。要使系统实现快速停

21、车，可以使用电磁制动器，即将制动电磁铁的线圈接通，通过机械抱闸制动电机；还可以使用电气制动的方法，即由电动机提供一个制动性阻转矩Te，以增加减速度；也可以将电磁抱闸制动与电气制动同时使用，加强制动效果。这里主要介绍电气制动的方法，常用的电气制动方法有能耗制动、反接制动、回馈制动三种。第四章 直流电机拖动基础第30页/共52页 当电磁转矩的方向与转速方向相同时当电磁转矩的方向与转速方向相同时,电机运行于电动机状态电机运行于电动机状态;当电磁转矩方向与转速方向相反时当电磁转矩方向与转速方向相反时,电机运行于制动状态。电机运行于制动状态。1、能耗制动、能耗制动电动电动制动制动电动状态，如图所示。电动

22、状态，如图所示。将开关将开关S S投向制动电阻投向制动电阻 上即实现制动上即实现制动.由于惯性，电枢保持原来方向继续旋转，由于惯性，电枢保持原来方向继续旋转，电动势电动势 方向不变。由方向不变。由 产生的电枢电流产生的电枢电流 的方向与电动状态时的的方向与电动状态时的 方向相反方向相反,对应的对应的电磁转矩电磁转矩 与与 方向相反方向相反,为制动性质为制动性质,电电机处于制动状态。机处于制动状态。制动运行时，电机靠生产机械的惯性力的拖动而发制动运行时，电机靠生产机械的惯性力的拖动而发电，将生产机械储存的动能转换成电能，消耗在电阻上，电，将生产机械储存的动能转换成电能，消耗在电阻上，直到电机停止

23、转动。直到电机停止转动。第31页/共52页能耗制动时的机械特性为：能耗制动时的机械特性为：电动机状态工电动机状态工作作点点制动瞬间制动瞬间工作点工作点制动过程制动过程工作段工作段电动机拖动反抗性电动机拖动反抗性负载，电机停转。负载，电机停转。若电动机若电动机带位能性带位能性负载负载,稳稳定工作点定工作点第32页/共52页 制动电阻越小，制动电流越大。制动电阻越小，制动电流越大。选择制动电阻的原则选择制动电阻的原则是是 能耗制动操作简单能耗制动操作简单,但随着转速下降但随着转速下降,电动势减小电动势减小,制动电流制动电流和制动转矩也随着减小和制动转矩也随着减小,制动效果变差。若为了尽快停转电机制

24、动效果变差。若为了尽快停转电机,可可在转速下降到一定程度时在转速下降到一定程度时,切除一部分制动电阻切除一部分制动电阻,增大制动转矩。增大制动转矩。改变制动电阻改变制动电阻 的大小可以改变能耗制动特性曲线的斜率的大小可以改变能耗制动特性曲线的斜率,从而可以改变制动转矩及下放负载的稳定速度。从而可以改变制动转矩及下放负载的稳定速度。越小越小,特性曲特性曲线的斜率越小线的斜率越小,起始制动转矩越大起始制动转矩越大,而下放负载的速度越小。而下放负载的速度越小。其中其中 为制动瞬间的电枢电动势。为制动瞬间的电枢电动势。第33页/共52页三三 反接制动反接制动电压反接制动时接线如图所示。电压反接制动时接

25、线如图所示。1、电压反接制动电动电动制动制动 开关开关S S投向投向“电动电动”侧时，电枢接正极侧时，电枢接正极电压，电机处于电动状态。进行制动时，开电压，电机处于电动状态。进行制动时，开关投向关投向“制动制动”侧，电枢回路串入制动电阻侧，电枢回路串入制动电阻 后，接上极性相反的电源电压，电枢回路内后，接上极性相反的电源电压，电枢回路内产生反向电流：产生反向电流：反向的电枢电流产生反向的电磁转矩，从反向的电枢电流产生反向的电磁转矩，从而产生很强的制动作用而产生很强的制动作用电压反接制动电压反接制动。第34页/共52页电压反接制动时的机械特性为：电压反接制动时的机械特性为：曲线如图中曲线如图中

26、所示。所示。工作点变化为：工作点变化为：。制动过程中制动过程中 、均为负均为负,而而 、为正为正表明电机从电源吸收电功率表明电机从电源吸收电功率表明电机从轴上吸收机械功率表明电机从轴上吸收机械功率表明轴上输入的机械功率转变为电枢回路电功率。表明轴上输入的机械功率转变为电枢回路电功率。可见可见,反接制动时反接制动时,从电源输入的电功率和从轴上输入的机械从电源输入的电功率和从轴上输入的机械功率转变成的电功率一起消耗在电枢回路电阻上。功率转变成的电功率一起消耗在电枢回路电阻上。第35页/共52页2、倒拉反转反接制动倒拉反转反接制动只适用于倒拉反转反接制动只适用于位能性恒转矩负载位能性恒转矩负载电枢回

27、路串入较大电电枢回路串入较大电阻阻 后特性曲线后特性曲线正向电动状态提正向电动状态提升重物升重物(A(A点点)负载作用下负载作用下电机反向旋电机反向旋转转(下放重物下放重物)电机以稳电机以稳定的转速定的转速下放重物下放重物D D点点在电枢回路中串联一个较大的电阻在电枢回路中串联一个较大的电阻,即可实即可实现制动现制动.工作点由工作点由A-B-A-B-C-DC-D,CD,CD段为制段为制动段动段第36页/共52页 倒拉反转反接制动时的机械特性方程就是电动状态时电倒拉反转反接制动时的机械特性方程就是电动状态时电枢串电阻时的人为特性方程。由于串入电阻很大，有枢串电阻时的人为特性方程。由于串入电阻很大

28、，有 倒拉反转反接制动倒拉反转反接制动时的机械特性曲线就是电动状态时电枢时的机械特性曲线就是电动状态时电枢串电阻时的人为特性在串电阻时的人为特性在第四象限第四象限的部分的部分。倒拉反转反接制动时的能量关系和电压反接制动时相同倒拉反转反接制动时的能量关系和电压反接制动时相同。思考思考题题位能性以外的负载能否实现倒拉反转反接制动位能性以外的负载能否实现倒拉反转反接制动?0 0第37页/共52页-38-第四章 直流电机拖动基础三、反接制动 为了使生产机械快速停车或反向运行，可采用反接制动。有两种反接制动方式：电枢反接（一般用于反抗性负载）；转速反向（用于位能性负载）。1.电枢反接制动 电枢反接制动是

29、把正向运行的他励直流电动机的电源电压突然反接，图4-18a所示为电枢电压反接的反接制动原理图。第38页/共52页-39-第四章 直流电机拖动基础 电动机反接制动时的机械特性如图4-18b所示。第39页/共52页-40-第四章 直流电机拖动基础 (1)电枢反接制动的机械特性 反接制动过程中，=N，U=-UN，R=Ra+Rrb，其机械特性方程式为（4-17）当n=0时，Te=TeC；Te=0时，n=-n0，所以反接制动机械特性是一条过-n0，斜率取决于（Ra+Rrb）大小的直线，如图4-18特性2所示。(2)电枢反接制动功率关系 他励直流电动机反接制动过程中的功率传递方向为：从电源输入电功率P1，

30、从负载输入机械功率P2，P2扣除空载损耗p0后，即转变为电磁功率Pem。P1与Pem 两部分电功率全部消耗在电阻（Ra+Rrb）上。这时的机械功率是由系统释放的动能提供的。第40页/共52页-41-第四章 直流电机拖动基础 (3)电枢反接制动电阻的计算 反接制动过程开始瞬间，电枢电流的大小与电枢回路总电阻成反比，所串的电阻Rrb 越小，电枢电流越大，为使制动时最大电流不超过允许值，应使反接制动电阻Rrb 为（4-19）（4-18）当制动初始转速大于nN 时，可用下列近似公式计算Rrb，即与能耗制动电阻相比，电压反接制动电阻几乎大一倍。第41页/共52页-42-第四章 直流电机拖动基础 (5)电

31、枢反接反接制动的特点 由于Rrb 较能耗制动时的Reb差不多大一倍，机械特性比能耗制动陡得多，即BC段的制动转矩都比较大，因此比能耗制动时制动作用更强烈，制动更快。如能使制动停车过程中电枢电流始终保持最大值Iamax，即停车过程中始终保持最大的减速度，则制动效果最佳，这需要自动控制系统来完成。在频繁正、反转的电力拖动自动控制系统中，常采用这种先反接制动停车，接着自动反向起动的运行方式，以达到迅速制动并反转的目的。第42页/共52页-43-第四章 直流电机拖动基础 2.倒拉反接制动 他励直流电动机拖动位能性负载，如起重机下放重物时，若在电枢回路串入大电阻，致使电磁转矩小于负载转矩，这样电机将被制

32、动减速，并被负载反拖进入第象限运行，如图4-20所示，这一制动方式被称为倒拉反接制动。第43页/共52页-44-第四章 直流电机拖动基础 倒拉反转运行状态时的机械特性就是电枢串电阻的人为特性，但这时所串的电阻阻值较大，使n U，电枢电流Ia 反向，电磁转矩Te方向也随之改变，由拖动性转矩变成制动性转矩，即Te与n方向相反。从能量传递方向看，电机处于发电状态，将机械能变成电能回馈给电网，因此称这种状态为回馈制动状态。回馈制动时的机械特性方程式与电动状态时相同，只是运行在特性曲线上不同的区段而已。正向回馈制动时的机械特性位于第二象限，反向回馈制动时的机械特性位于第四象限。第45页/共52页-46-

33、第四章 直流电机拖动基础 1.正向回馈制动 (1)正向回馈制动过程 在调压调速系统中，电压降低的幅度稍大时，会出现电动机经过第二象限的减速过程，如图4-21a所示。第46页/共52页-47-第四章 直流电机拖动基础 正向回馈制动过程其功率关系与直流发电机相同，都是将机械功率转换成电功率输出。所不同的是：1)机械功率不是由原动机输入，而是系统从高速到低速的降速过程中，释放出的动能所提供；2)电功率不是给用电设备，而是回送给直流电源，故称回馈制动。又因为没有稳定运行点，只是一个过程，而称为正向回馈制动过程。正向回馈制动过程仅仅是降速过程中的一个阶段。在降压调速过程中，只要是降压前的稳态转速大于降压

34、后的理想空载转速，而且电源允许电枢电流反向，则在降速过程中，电动机就要经过正向回馈制动过程和正向电动状态减速两个阶段。回馈制动过程同样会出现在他励直流电动机增加磁通（当磁通未达到额定值时）的降速过程中，如图4-21b所示。第47页/共52页-48-第四章 直流电机拖动基础(2)正向回馈制动运行 如图4-13所示，用他励直流电动机驱动一辆电动车，当电动车下坡时，将出现正向回馈制动运行。回馈制动运行时的功率关系与回馈制动过程时相同，只是机械功率是由电动车减少位能储存来提供的。第48页/共52页-49-第四章 直流电机拖动基础 2.反向回馈制动运行 他励 直流电动机 拖动 位能性负载（如起重机的提升

35、机构），可以出现反向回馈制动运行，如图4-23所示。回馈制动的重要特点是：n n0，Ea U，向电源回馈电能，运行经济。由于其功率关系与直流发电机一样，故又称为再生发电制动。第49页/共52页-50-第四章 直流电机拖动基础 五、他励直流电动机的四象限运行 到此为止，他励直流电动机四个象限的运行状态全部介绍完了，现将四个象限运行的机械特性画在一起，如右图所示。可见，电动机运行状态分成两大类，Te与n同方向时为电动运行状态，Te与n反方向时为制动运行状态。例例4-34-3、例、例4-44-4第50页/共52页-51-第四章 直流电机拖动基础小 结 本章依据直流电动机的机械特性方程式与直流电力拖动

36、系统的运动方程式，详细讨论了直流电动机的起动、调速及制动这三个电力拖动系统运行的主要方式。直流电动机起动时，由于其本身的电枢电阻很小，直接起动会产生很大的起动电流。为了限制过大的起动电流，通常采用电枢回路串电阻或降低电枢电压的方法来起动直流电动机。直流电动机的调速方法有电枢串电阻调速、降压调速和弱磁调速，其中串电阻调速和降压调速属于恒转矩调速方式，弱磁调速属于恒功率调速方式。直流电动机的制动方法有能耗制动、反接制动（包括倒拉反转运行）和回馈制动。本章从制动方法的实现、制动时的机械特性、制动的过程和运行、制动时的能量关系、每种制动的特点和应用等方面进行了分析和研究。第51页/共52页感谢您的观看！第52页/共52页