(1.8 ~ 2.5)I N
(a) 电路图
4.电枢回路串电阻起动的特点
（1）电枢串接的附加电阻RK 越大，电枢电流流过
RK所产生的损耗就越大；
（2）属于有级起动，主要是电阻连续变化困难引
起的；
（3）只能用于容量较小、不频繁起动、也不长时
间运行的电动机；
(b) 特性图
（4）实现方法简单。
图3.4 直流他励电动机 二级起动电路和特性
障影响生产的成本，维修元器件的成本，以及维护人员的成本等都在维护费用中。
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第3章 直流电机的过渡过程 3.3 直流电动机的调速
3.3.3 直流他励电动机的调速方法及其调速性能
由直流他励电动机的机械特性方程式
n U Ra T
Ce CeCT 2
改变电枢回路的电阻Ra、端电压U及主磁通Φ可得到不同的人为调速机械特性。
枢电流变化 。
（6）控制简单，容易实现。
（7）属于恒功率的调速方式。因为电动机发热所允
许的电枢电流不变，所以电动机的转矩随磁通的减小而减
小，故这种调速方法是恒功率调节。
（8）可调磁电动机的设计是在允许最高转速的情况
下，降低额定转速以增加调速的范围。适用于高转速工作，
一般调速范围可达1∶2、1∶3或1∶4。常与调压调速联合
态特性是电力拖动系统在过渡过程的变化规律和性能
3.1.1 电力拖动系统动态分析的假设条件
（1）忽略电磁过渡过程，只考虑机械过渡过程；
（2）电源电压在过渡过程中基本不变；
（3）磁通量基本保持不变；
（4）负载转矩基本保持不变。
3.1.2 电力拖动系统转速动态方程
综合机械特性 可得 n n0 (TL
tTx
TM
ln Tis Tx
Tss Tss
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(a) 电动机的加速过程
(b) 电动机的减速过程 图3.3 电力拖动系统转矩 的过渡过程曲线
第3章 直流电机的过渡过程
3.2 直流电动机的起动
3.1.1 电力拖动系统的起动
起动就是电动机从静止状态过渡到某一稳定运行状态的过程；实际

n n与0 运T动方程式
GD 2 375
dn) dt

n0
TL

GD 2 375
T TL dn dt

GD 2 375
dn dt
令 nss n0为过T渡L 过程的稳态值，
TM

为 G过D 2 渡过程的时间常数也称电机时间常数。
375
则上式可写成
n

nss
TM
dn dt
使用，以扩大调速范围，因而在生产中得到了广泛应用。
(a) 升速特性
(a) 降速特性 图3.11改变主磁通 的调速性能
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第3章 直流电机的过渡过程 3.3 直流电动机的调速
3.3.4 调速方式与负载类型的配合
电动机实际输出的转矩和功率随转速如何变化，由负载的性质来决定。 1.恒转矩调速方式配恒转矩负载
第3章 直流电机的过渡过程 3.3 直流电动机的调速
3.3.2 调速指标(技术指标、经济指标)
技术指标包括调速范围、相对静差度（调速的稳定性）、调速的平滑性、调速
时的容许输出；经济指标主要是是指在调速时的经济性等。
1.技术指标
(1)调速范围：一定负载下，电动机可能运行的最大转速与最小转速之比。 D nmax (2)调速的静差率（也称为静差度或相对稳定性）负载转矩在给定范围内变化 nmin
(3)调速是无级的，调速的平滑性很好。 (4)损耗较小，比较经济。 (5)降低电枢电压，属于强电流调速。 (6)电源成本高。因采用电压可调的电源技术，所以 电源装置技术含量，在结构上比较复杂。 (7)属于恒转矩调速性质，因为在调速范围内，其长 时间输出的额定转矩基本未变。 (8)适用于对调速性能要求较高的中、大容量拖动系 统，以及自动化程度较高的系统。在冶金、机床、轧钢、 重型机床(龙门刨)、精密机床、矿井提升以及造纸机等方
反比，即磁通当下降时，一般情况下转速上升。普通非调
磁电动机额定转速一般可高达1500r/min左右，但弱磁调
节的专用电动机速度可更高。
（2）特性变软，稳定性差。
（3）调速是无级的，调速的平滑性很好。
（4）损耗较小，比较经济。
（5）属于小电流调速。因励磁电流较小，调节控制
中的控制电流也较小，但可通过磁场的变化，间接引起电
ni 1
ni
(4)调速时的容许输出：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。
2.经济指标
(1)调速设备的投资：调速方法不同技术含量不同，调速设备价格不同；
(2)运行损耗 ：调速方法不同，设备运行损耗不同，运行费用也不同；
(3)维护费用：调速方法不同，设备可靠性不同，则故障概率也不同；另外故
， 速度n= 稳态值 ns-s （稳态值 -n起ss 始值 ） nis e t TM 可得
转速 n nA (nA 0)et TM nA nAet TM
转矩 T TL (TL Tst )e t TM 2.多级电阻起动时的过渡过程
（1）第一级起动 （2）二级过渡
（3）固有特性级
3. 调速与负载变化转速变化的区别
调速一般是在某一不变的负载条件下，人为地改变电路的参数，而得到不 同的速度。调速与因负载变化而引起的转速变化是不同的。调速是主动的，它 需要人为地改变电气参数，使机械特性变化。
负载变化引起的电机转速变化，不是自动进行，而是被动的，机械特性也 不变化。
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图3.9电枢串电阻的调速特性
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第3章 直流电机的过渡过程 3.3 直流电动机的调速
3.3.3 直流他励电动机的调速方法及其调速性能
2.改变电源电压的调速方法及其调速性能
n

U
Ce

Ra
CeCT 2
T
(1)理想空载转速发生变化,随电源电压降低的而降低。
(2)理想空载转速随外加电压的平滑调节而改变。特 性斜率不变，因此机械特性斜率硬,稳定性好。故调速的 范围也相对大得多。
（1）恒转矩调速方式：调速过程中保持电动机电磁转矩不变的调速方式。 （2）负载转矩和电动机的容许输出转矩均为常数，负载功率和电动机的容许输出 功率均与转速成正比（P=TΩ）；这是因为由T=CTΦIa，可知当Ia=IN时，若Φ =ΦN， 则转矩为常数。因此，只要选择电动机的容许输出转矩(也就是额定转矩)与负载转矩 相等，则负载转矩特性与电动机的容许输出转矩特性就完全重合，此时，电动机既 满足了负载的要求，又得到了充分利用，因此恒转矩调速方式配恒转矩负载是一种 理想的配合。需要指出的是，此时电动机的额定转速为系统的最高转速。
解微分方程可得通解 n ns可s 得Ke三t T要M 素法
n 速度 = 稳态值 n-s（s 稳态值 -起ns始s 值 ） nis e t TM
(a) 电动机的加速过程
(b) 电动机的减速过程 图3.2 电力拖动系统转速 的过渡过程曲线
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第3章 直流电机的过渡过程 3.1 电力拖动系统的过渡过程
上也就是转子的速度从零升速到某一稳定速度的过程。
3.2.1 直流电动机起动的基本要求
1．直流电动机起动线路控制的要求
必须先保证有磁场(即先通励磁电流)，而后加电枢电压。如果先加
电枢电压，而后有磁场，则会出现不能正常起动的问题。下面分析：
（1）空载或轻载起动:出现“飞车” ；
（2）负载起动:会烧毁绕组。
（4）起动过程的综合分析
总的时间为
（a）机械特性 （b）转速的变化 （c）转矩的变化
t

t1
t2

t3

(TM 1
TM 2 ) ln
T1 T2
TL TL

(3
~
4)TM
图3.8他励直流电动二级起动过渡过程
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第3章 直流电机的过渡过程
3.3 直流电动机的调速
3.3.1 调速的概念
产生超过电动机的最大允许电流为限。待电动
机转动以后，随着转速升高，其反电动势也升
高，再让外加电压也随之升高。这样如果能够
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
控制得好，则可以保持起动过程电枢电流为最
大允许值，并几乎不变和变化极小，从而获得
恒加速无级起动过程。
(3)电源装置比较复杂，技术含量高。
(4)适用于自动化程度较高的情况。
图3.6 电枢电压降压起动的 机械特性
时引起的速度变化；实质上是指当电动机在一条机械特性上运行时，由理想空载到
满载时的转速降落与理想空载转速的比值。
n0 n 100% n 100%
n0
n0
(3)调速的平滑性：在一定的调速范围内，相邻两级速度之比。 K
ni
或K ni1
K→1时称为无级调速；K=2、3、4时称为有级调速。
2．直流电动机起动性能的要求
(1) 要有足够大的起动转矩； (2) 起动电流要限制在一定范围内 (3) 起动设备要简单、可靠；
Ia
U
Ea Ra

U 0。 U
Ra Ra
(4
~
7)I N
一般限制起动电流的方法有两种，一种方法是在电枢回路内串入适
当的外加电阻起动，另一种方法是降低电枢电压的降压起动。
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第3章 直流电机的过渡过程 3.2 直流电动机的起动
3.2.3 降低电枢电压的降压起动
1.电枢电压降压起动电路
2.电枢电压降压起动的机械特性
3.电枢电压降压起动的特点