(2)机械特性及制动电阻的计算
n
n0
Ra Rf
CeCT
2 N
T
Rf
UN Ea Imax
Ra
(3)能量关系
与转速反向的反接制动相同
(4)C点之后的情况
➢ C点停车，切断电源，施 以机械抱闸
➢ 若为反抗性负载，反向
加速到 d 点，反向电动
运行。
➢ 若为位能性负载，继续
加速到 e 点，回馈制动
二、固有机械特性
电动机本身固有的特性称为固有机械特性。 它应具备的条件是：
➢ 电源电压 U U N ➢ 励磁磁通 N ➢ 电枢所串电阻 Rc 0
即得固有机械特性方程式：
n U N Ra T
Ce N
Ce
CT
2 N
固有机械特性也可表示为：
n n0 NT
其中： 额定转速：
n0 U N Ce N
2、机械特性及制动电阻的计算
机械特性的方程式：
n
Ra Rn
CeCt
2 N
T
制动电阻：
Rn
Ea Imax
Ra
式中： Ea 制动开始时电动机的电枢电动势；Im源自x 制动开始时最大允许电流，应带入负值
3、能量关系： P1 Pcu PM
而： P1 UI a 0
PM EaIa T 0
故：
因此这个平衡是稳定的， 点称为稳定运行点A。
TL TL'
A A'
不稳定运行 平衡点 A:TA TL当TL TL ，TA TL ，系统减速。
随着 n下降，T相应下降，直到n 0。 A点不是稳定
运行点。
对于一个电力拖动系统，稳定运行的充要条件是：
➢ 电机的机械特性与负载转距特性必须有交点，在交 点处 T TL
0 0
n n0
100
0 0
n0 n n0
100
0 0
3. 调速的平滑性
ni
ni 1
4. 调速的经济性
5. 调速时的容许输出
二、调速的方法
1、电枢回路串电阻调速；
电枢串电阻调速时的机械特性
2、降低电源电压调速；
A nA
B nB
nC
C
D nD
降低电源电压时的机械特性
3、减弱磁通调速：
nB
B
nA
状态。
三、回馈制动
满足2个条件： ➢ 制动状态，即转矩与转速反向 ➢ 向电源回馈能量，即 p1 UI a 0 回馈制动有2种： ➢ 正向回馈制动 ➢ 反向回馈制动。
1、正向回馈制动
（1）制动原理 （2）机械特性
n U1 Ra T
Ce N
CeCt
2 N
（3）能量关系
P1 UI a 0
PM EaIa T 0
2、改变电源电压的人为机械特性
UN>U1>U2>U3
n01 n02 n03
改变电源电压的原理图和机械特性 a)原理图 b)机械特性
3、改变磁通的人为机械特性
n03
n02 Φ3 n01 Φ2 n0 Φ1
ΦN> Φ1>Φ2>Φ3
减弱磁通时的原理图和机械特性
a)原理图
b)机械特性
四、根据电动机的铭牌数据计算和绘制机械特性
Pcu
I2 a
(Ra
Rn ) PM
0
4、能耗制动运行
能耗制动过程的功率流程图
二、反接制动二、反接制动
1、转速反向的反接制动 (1) 制动原理：
转速反向的反接制动线路图及机械特性 （a） 原理图 （b） 机械特性
➢ 提升重物
稳定点：a点
要制动，电枢串R，f Ea
n 来不及变化
工作点由 a b
T TL (Tqs TL)et/Tm
3、电枢电流Ia的变化规律 Ia =f (t ) 整理后得Ia=f(t )表达式为：
Ia IL (Iqs IL)et/Tm
a
（a）n=f(t) （b）T=f (t ) （c）I=f (t )
过渡过程曲线
二、他励直流电动机起动的过渡过程 起动过渡过程数学表达式
1、R f 要大 2、要有位能性负载倒拉
(2) 机械特性：
n
n0
Ra Rf
CeCt
2 N
T
(3) 能量关系： P1 Pcu PM
而： P1 UI a 0
PM EaIa T 0
故：
Pcu
I
2 a
(Ra
Rf
)
P1
PM
0
2、电压反接的反接制动 (1)制动原理：
电压反接制动的原理图及机械特性 （a） 原理图 b） 机械特性
T
根据U Cen I a Ra ，I a 不变，
Ta 不变，d 0，系统减速。
dt
稳定运行
随着
n下降，T
增大，当
n
n
A
时，T TA TL ，
系统达到新的平衡 。
当负载扰动消失负载由 T，L 因T此L
，TA ， T系L 统ddt加速0 。
随着 升高， 减小n ，直到T ，系统回到TA原 T来L 的平衡状态。
特性方程式。
可以把式(2-1)写成如下形式
n n0 T
式中：n0 ——理想空载转速，n0 U Ce ；
——机械特性的斜率， Ra Rc CeCT
′
他励直流电动机的机械特性
A点：理想空载点 T 0 n n0 U Ce
B点：堵转点
T
Tk
CT
Ra
u
Rc
n0
实际空载转速 n0为： n0 n0 T0
1. 起动过程
f
g
d
e
b
c
a
T2
T1
I2
I1
起动过程电枢串电阻三级起动的接线图及机械特性
（a）接线图
b）机械特性
➢起动开始，串入全部电阻，电枢加额定电压，ab 段，
起动转矩 T1 ，加速。
➢到 b 点后，合上 KM 3 ，电枢电流 I2 I1 ，运行点
由 b c ，继续加速。
➢到 d 点后，合上 KM 2 ，电枢电流由 I2 I1 ，运行点
R1 Ra R2 R1 2 Ra R3 R2 3 Ra
m Rm m U N
Ra
Ra I1
可得每级分段电阻值：
Rst1 R1 Ra
Rst 2 R2 R1
Rstm Rm Rm1
lg Rm
m
Ra
lg
若m为分数，则取相应的较大整数，然后用此整数代入公式计 算。
第四节 直流电动机电力拖动系统 的过渡过程
满足称该系统达到平衡状态。
➢ 平衡稳定：是指电力拖动系统原来处于一种平衡运 行状态，在某扰动下离开了原来的平衡状态，在新 的状态下达到了新的平衡，并且在扰动消失后，还 能回到原来的平衡状态。
➢ 扰动：电网电压的波动；负载的变化。
TL TL'
A点：TA TL
A A'
当T1 TL ，n 暂时不变，
已知电力拖动系统的运动方程式为：
T
TL
J
d dt
GD 2 375
•
dn dt
他励电动机的机械方程式为：n n0 T
即得：
dn Tm dt n nL
式中：
nL 为稳态点的转速 Tm 为机电时间常数，单位为秒
R为电枢回路总电阻
2、转矩T的变化规律 T=f (t ) 整理后得T=f (t )表达式为：
Pcu
I2 a
(Ra
Rn )
P1
PM
0
2、反向回馈制动
（1）制动原理 （2）机械特性
n
n0
Ra Rf
CeCt
2 N
T
（3）能量关系 与正向回馈制动时相同
注：反向回馈制动仅仅在下放轻的物体或空载时才采用
第六节 他励直流电动机的调速
一、调速指标
1. 调速范围
D nmax nm in
2. 调速的静差率
第二章 直流电动机的电力拖动
第一节 他励直流电动机的机械特性 第二节 电力拖动系统稳定运行的条件 第三节 他励直流电动机的起动 第四节 直流电动机电力拖动系统的过渡过程 第五节 他励直流电动机的制动 第六节 他励直流电动机的调速 第七节 串励直流电动机的电力拖动
第一节 他励直流电动机的机械特性
机械特性: n=f (T).
由 d ，e 继续加速。
➢到 f 点后，合上 KM1 ，电枢电流由 I2 I1 ，运行
点由 f g ，继续加速，直到 ， T TL ，电机稳
定运行，起动过程结束。
2. 起动电阻的计算
最大电流 I1 的选择：I1 1.5 ~ 2IN
切换电流 I 2 的选择：I2 1.1 ~ 1.2IN 或：I2 1.1 ~ 1.2 ILmax
tx
Tm
ln
Iqs IL Ix IL
四、Tm的物理意义
Tm决定过渡过程时间的长短
电机从起动开始，一直以最大加速度上升，则达到稳
态转速nA所需的时间就是Tm ，这就是Tm的物理意义。
机电时间常数的物理意义
五、减少过渡过程时间的方法
减少过渡过程时间的方法有二：
1. 减小机电时间常数Tm 减小Tm的主要方法是减小系统的总飞轮距GD2
T CT I a
Ea Cen
联解上述方程，整理后可得
n U Ra Rc T Ce CeCT
式中：
Ra ——电枢电阻； RC ——电枢回路外串电阻； Ce ——电动势常数； CT ——转矩常数；
当 、U及 都R保a 持R为C 常数时，上式表示的就是
n 与 T 之间的函数关系，即他励直流电动机的机械