2.3直流电动机的调速(课件）-《电机与电气控制技术》同步教学（江苏凤凰教育出版社）

任务1 认识及检测直流电动机 任务2 直流电动机的启动、反转和制动 任务3 直流电动机的调速 项目2 控制与检测直流电动机 　　了解直流电机的特点、用途和分类。 　　熟悉直流电机的基本工作原理。 　　了解直流电机铭牌中型号和额定值的含义，掌握额定值的简单计算。 　　掌握直流电动机的常用启动方法。 　　掌握直流电动机的反转方法。 　　掌握直流电动机的三种调速方法。 　　熟悉直流电动机的机械特性。 学习重点 项目2 控制与检测直流电动机 　　一、他励直流电动机的机械特性 　　他励直流电动机的机械特性是指在电枢电压、励磁电流、电枢回路电阻为恒值的条件下，转速n与电磁转矩T之间的关系特性，即n=f（T），或转速n与电枢电流Ia的关系n=f（Ia），后者也就是转速特性。机械特性将决定电动机稳定运行、启动、制动以及调速的工作情况。 　　1.固有机械特性 　　固有机械特性是指当电动机的工作电压和磁通均为额定值时，电枢电路中没有串入附加电阻时的机械特性，其方程式为 　 知识链接 任务3 直流电动机的调速 　　固有机械特性如图中R=Ra的曲线所示，由于Ra较小，故他励直流电动机的固有机械特性较硬。图中n0为T=0时的转速，称为理想空载转速。ΔnN为额定转速降。 　　2.人为机械特性 　　人为机械特性是指人为地改变电动机参数（U、R、Φ）而得到的机械特性，他励电动机有以下三种人为机械特性。 　　（1）电枢串接电阻的人为机械特性。 　　此时，U=UN，Φ=ΦN，R=Ra+RPa。人为机械特性与固有特性相比，理想空载转速n0不变，但转速降Δn相应增大，RPa越大，Δn越大，特性越“软”，如图中曲线1、2所示。可见，电枢回路串入电阻后，在同样大小的负载下，电动机的转速将下降，稳定在低速运行。 一、他励直流电动机的机械特性 任务3 直流电动机的调速 一、他励直流电动机的机械特性 任务3 直流电动机的调速 一、他励直流电动机的机械特性 任务3 直流电动机的调速 电动机带上某一负载，假设原来运行于某一转速，由于受到外界某种短时干扰，如负载的突然变化或电网电压的波动等，而使电动机的转速发生变化，离开原来的平衡 状态，如果系统在新的条件下仍能达到新的平衡或者当外界干扰消失后，系统能自动恢复到原来的转速，就称该拖动系统能稳定运行，否则就称不能稳定运行。不能稳定运行时，即使外界干扰已经消失，系统的速度也会一直上升或一直下降直到停止转动。 为了使系统能稳定运行，电动机的机械特性和负载特性必须配合得当。为了便于分析，将电动机的机械特性和负载特性画在同一坐标系中，如图226所示。 二、电动机的稳定运行条件 任务3 直流电动机的调速 　　设电动机原来稳定工作在A点，T=TL=TA。在如图226（a）所示情况下，如果电网电压突然波动，使机械特性偏高，由曲线1转为曲线2，在这瞬间电动机的转速还来不及变化，而电动机的电磁转矩则增大到B点所对应的值，这时电磁转矩将大于负载转矩，所以转速将沿机械特性曲线2由B点上升到C点。随着转速的升高，电动机电磁转矩变小，最后在C点达到新的平衡。当干扰消失后，电动机恢复到机械特性曲线1运行，这时电动机的转速由C点过渡到D点，由于电磁转矩小于负载转矩，转速下降，最后又恢复到A点，在原工作点达到新的平衡。 反之，如果电网电压波动使机械特性偏低，由曲线1转为曲线3，则电动机将经过A→B′→C′，在C′点取得新的平衡。扰动消失后，工作点将由C′→D′→A，恢复到原工作点A运行。 二、电动机的稳定运行条件 任务3 直流电动机的调速 　　1.调速指标 　　当负载不变时，他励直流电动机可以通过改变U、Φ、R三个参数进行调速。 　　直流电动机具有极可贵的调速性能，可在宽广范围内平滑而经济地调速，特别适用于调速要求较高的电气传动系统中。电动机调速性能的好坏，常用下列各项技术指标来衡量。 　　（1）调速范围D。 　　调速范围是指电动机驱动额定负载时，所能达到的最高转速与最低转速之比。 三、他励直流电动机的调速 任务3 直流电动机的调速 　　（2）调速的平滑性。 　　电动机相邻两个调速挡的转速之比称为调速的平滑性，其比值Φ称为平滑系数。在一定的范围内，调速挡数越多，相邻级转速差越小，Φ越接近于1，平滑性越好。Φ=1时称为无级调速。 　　（3）调速的稳定性。 　　调速的稳定性是指负载转矩发生变化时，电动机转速随之变化的程度。工程上常用静差率δ来衡量，它是指电动机在某一机械特性上运转时，由理想空载至额定负载时的转速降ΔnN对理想空载转速的百分比。 三、他励直流电动机的调速 任务3 直流电动机的调速 　　（4）调速的经济性。 　　调速的经济性由调速设备的投资及电动机运行时的能量消耗来决定。 　　（5）调速时电动机的允许输出。 　　在电动机得到充分利用的情况下（一般是指电