【正文】 當(dāng)改變電樞電壓 U、電樞回路電阻 Ra和氣隙每極磁通 F得到的機(jī)械特性稱為人為機(jī)械特性， 三種 人為機(jī)械特性如下： 電樞加額定電壓 UN， 勵(lì)磁磁通 Ф＝ ФN， 電樞回路串入電阻 R后的人為機(jī)械特性方程式： TCC RRC UnNTeaNeN2F?F= R時(shí) 的人為機(jī)械特性 n n0 0 Ra Ra+R2 T Ra+R1 圖 310 電樞串電阻人為機(jī)械特性 電樞串入不同電阻 R時(shí)的人為機(jī)械特性曲線如圖所示： 電樞回路串電阻的人為機(jī)械特性有下列特點(diǎn)： 1）理想空載轉(zhuǎn)速 n0與固有機(jī)械特性的相同，即電樞回路串入的電阻 R改變時(shí)， n0不變。 2）特性斜率不變，與固有機(jī)械特性相同。隨著磁通 Φ的減弱 β 增大，機(jī)械 特性變軟。 ΦN Φ2 Φ1 n n0 0 T n02 n01 圖 312 減弱磁通人為機(jī)械特性 他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和反轉(zhuǎn) 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流 電動(dòng)機(jī)的 起動(dòng) 是指電動(dòng)機(jī)接通電源后，由靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)程。如果電樞電壓為額定電壓 UN，則起動(dòng)電流可達(dá)額定電流的 1020倍。 (或理解為電能只以電樞繞組中熱量的形式釋放） 電樞回路串電阻起動(dòng) 為限制起動(dòng)電流，起動(dòng)時(shí)在電樞回路內(nèi)串入起動(dòng)電阻，然后在轉(zhuǎn)速上升過(guò)程中逐級(jí)短接切除。當(dāng)轉(zhuǎn)速升至 n1時(shí)，起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降至 Is2和 Ts2 (圖中 A點(diǎn) )，為了保持起動(dòng)過(guò)程中電流和轉(zhuǎn)矩有較大的值，以加速起動(dòng)過(guò)程。由于機(jī)械慣性，轉(zhuǎn)速和電樞電動(dòng)勢(shì)不能突變，電樞電阻減小將使電樞電流和電磁轉(zhuǎn)矩增大，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性由圖中曲線 1上的 A點(diǎn)平移到曲線 2上的 B點(diǎn)。 一般選取最大起動(dòng)電流為： Is1=()IN 為盡量縮短起動(dòng)時(shí)間，要求各級(jí)起動(dòng)過(guò)程均為加速運(yùn)行狀態(tài)，故 Is2必須大于負(fù)載電流 IL。 （ 7） 各段電阻的額定功率可按下式估算： Pr=IS1IS2r （ 6） ?值確定后，計(jì)算各段電阻值 ； m a s1 R R = ? 減壓起動(dòng) 當(dāng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電樞回路由專用的可調(diào)壓直流電源供電時(shí)，可以采用降壓起動(dòng)的方法。 起動(dòng)過(guò)程的機(jī)械特性如圖所示： Q n n0 0 UN T TL TS1 W 圖 314 降壓起動(dòng)機(jī)械特性 直流電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn) 電機(jī)反轉(zhuǎn) 即改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向，由電磁轉(zhuǎn)矩公式（ T=CTFIa）可知，欲改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向，只需改變勵(lì)磁磁通方向或電樞電流方向即可。 （ 1） 若采用電樞回路串電阻起動(dòng)，起動(dòng)電流 Is1=2IN時(shí)，計(jì)算應(yīng)串入的電阻值及起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 2）限制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高。 能耗制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)靠將生產(chǎn)機(jī)械的 動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能 ，消耗在制動(dòng)電阻上。若為了盡快停轉(zhuǎn)電機(jī) ,可在轉(zhuǎn)速下降到一定程度時(shí) ,切除一部分制動(dòng)電阻 ,增大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 CBn0naRA0 LT T C’ B’ 倒拉反接制動(dòng) 倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)適用于低速下放重物。 Z a R R ? CBn0naRA0 LTTDKT 可以通過(guò)改變串入電阻值的大小來(lái)得到不同的下放速度。 ? U電動(dòng) M? aEaInemTfIS制動(dòng) Z R aBIemBT 電源反接制動(dòng) ?電源反接過(guò)程的機(jī)械特性方程為： TnTCC RRC UnNTeBaNeN b=F?F= 02曲線如圖中 所示。 可見(jiàn) ,反接制動(dòng)時(shí) ,從電源輸入的電功率和從軸上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變成的電功率一起消耗在電樞回路制動(dòng)電阻上。 穩(wěn)定運(yùn)行有兩種情況 : 1）正向回饋 2）反向回饋 Bn0nA0 LTTLT?0n當(dāng)電車(chē)下坡時(shí)，運(yùn)行轉(zhuǎn)速可能超過(guò)理想空載轉(zhuǎn)速 ,進(jìn)入第二象限 電壓反接制動(dòng)帶位能性負(fù)載進(jìn)入第四象限 回饋制動(dòng) （再生制動(dòng)） 發(fā)生在調(diào)速過(guò)程中的回饋制動(dòng)過(guò)程有以下兩種情況： 降壓調(diào)速時(shí)產(chǎn)生的回饋制動(dòng) Bn02nA0 LT T1U01nCnAn2UC12 UU 制動(dòng)過(guò)程為 段。 說(shuō)明： 很多情況下采用機(jī)械制動(dòng)結(jié)合電磁制動(dòng)的方法來(lái)進(jìn)行制動(dòng)，即先通過(guò)電磁制動(dòng)將電機(jī)轉(zhuǎn)速降到一個(gè)比較低的速度（接近零速），然后再機(jī)械抱閘制動(dòng)，這樣既避免了機(jī)械沖擊又有比較好的制動(dòng)效果。相鄰兩級(jí)轉(zhuǎn)速之比稱為調(diào)速的平滑性，平滑系數(shù)為： 1= iinn?? 越接近 1，平滑性越好，當(dāng) 時(shí)，稱為無(wú)級(jí)調(diào)速，即轉(zhuǎn)速可以連續(xù)調(diào)節(jié)。 )1(m a xm a xm i n0m a xm i nm a x????=??=?== NNNN nnnnnnnnnnD D與 δ %相互制約 :δ 越小 ,D越小 ,相對(duì)穩(wěn)定性越好 。 電樞回路串電阻調(diào)速 他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 A’ B n1 Ra+R1 未串電阻時(shí)的工作點(diǎn) 串電阻 R1后 ,工作點(diǎn)由A→A ’→B 拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載為例。 (Ea=CeFn)隨之變化 t t=0 n1 nN IaN ia n ia n 結(jié)論：帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí) ,串電阻越大 ,轉(zhuǎn)速越低。對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速前、后Ia不變，輸入功率不變，輸出功率卻隨轉(zhuǎn)速的下降而下降，減少的部分被串聯(lián)電阻消耗了。 圖 322 降低電源電壓調(diào)速 C D U2 U2U1UN 降低電源電壓調(diào)速 優(yōu)點(diǎn)： 1）電源電壓能夠平滑調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。 缺點(diǎn)： 需要一套電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)的直流電源。因此電機(jī)運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁回路不能開(kāi)路。 缺點(diǎn)： 1）機(jī)械特性的斜率變大，特性變軟； 他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 例 33： 某臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，額定功率 PN=220kW， UN=220V， IN=115A，nN=1500r/min，電樞回路電阻 Ra=?，忽略空載轉(zhuǎn)矩 T0，電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行，試求： （ 1） 要求把轉(zhuǎn)速降到 1000r/min，可有幾種方法，并求出它們的參數(shù)。 如果拖動(dòng)恒功率負(fù)載，由于此時(shí)電樞電流 I= IN=常數(shù) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n=（ UNIaRa） /CeF=（ 220115 ） / =2022r/min 故，電動(dòng)機(jī)可以長(zhǎng)期運(yùn)行（未考慮最高轉(zhuǎn)速的限制）。 原因： 電樞兩端的平衡塊脫落或位置移動(dòng)。 現(xiàn)象： 電刷不能在換向器上平穩(wěn)滑動(dòng)或火花增大。 現(xiàn)象： 產(chǎn)生有害火花。 原因 ：磁極、刷盒的裝配有偏差。 現(xiàn)象：局部過(guò)熱 定子繞組故障 （ 1）換向極或補(bǔ)償繞組極性接反。 現(xiàn)象：火花增大。 電源的影響 現(xiàn)象： 換向變壞；增加了電機(jī)的噪聲、振動(dòng)、損耗、發(fā)熱。 直流電機(jī)的故障分析及維護(hù) 直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)的性能異常及維護(hù) 轉(zhuǎn)速異常 當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生異常時(shí)，可用轉(zhuǎn)速公式 中的有關(guān)因素來(lái)找原因。 原因： 勵(lì)磁繞組中發(fā)生短路現(xiàn)象或個(gè)別磁極極性裝反，或勵(lì)磁線圈斷線，磁極只有剩磁。 解決方法： 檢查電樞電路各連接點(diǎn)（包括電刷）的接頭焊接是否良好，接觸是否可靠。 直流電機(jī)的故障分析及維護(hù) 直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)的性能異常及維護(hù) 直流電機(jī)的故障分析及維護(hù) 直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)的性能異常及維護(hù) 電流異常 現(xiàn)象： 電樞電流增大，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，易燒毀電機(jī)繞組。 第三章 習(xí) 題 什么是電力拖動(dòng)系統(tǒng)？試舉出幾個(gè)實(shí)例。 第三章 習(xí) 題 1直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，為什么要在電樞電路中接入起動(dòng)電阻？若把起動(dòng)電阻留在電樞回路中長(zhǎng)期運(yùn)行，對(duì)電機(jī)有什么影響？ 1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，若勵(lì)磁繞組斷線，會(huì)出現(xiàn)什么情況？ 1有一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如下： PN=， Uf =UN=110V ，nN=1500r/min， η N=，并已知： Ra=?， Rf=?，試求：（ 1）額定電樞電流；（ 2）額定勵(lì)磁電流 ；（ 3）額定輸出轉(zhuǎn)矩；（ 4）額定電流時(shí)的反電動(dòng)勢(shì)。如：電動(dòng)葫蘆、皮帶機(jī)、電梯、電動(dòng)門(mén)等。對(duì)硬度有影響，串入的電阻越大，斜率越大，特性越軟。 第三章 習(xí) 題 答 案