【正文】 兩方面內(nèi)容，一是指調(diào)速所需的設(shè)備投資和調(diào)速過程中的能量損耗。 調(diào)速的平滑性 在一定調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級數(shù)越多就認為調(diào)速越平滑，相鄰兩級轉(zhuǎn)速之比稱為平滑系數(shù) 。轉(zhuǎn)速變化小， 相對穩(wěn)定 性就好。但它們都受電動機自身條件的限制，很難改變。 調(diào)速指標 調(diào)速范圍 調(diào)速范圍是指可能達到的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比。因此，他勵直流電動機可以有三種調(diào)速方法。 直流電動機的調(diào)速 人為地改變電動機的轉(zhuǎn)速稱為調(diào)速。 降壓起動 降壓起動只能在電動機有專有電源時才能采用。因而，直接起動的方式，僅 18 適用于 1 至 2kW 的小型電動機，對于容量稍大的電動機，起動 時必須采取限流措施。 直接起動的最大優(yōu)點是操作簡單，起動時間短，無需附加起動設(shè)備。 直流電動機的起動可分為直接起動，電樞回路串電阻起動和減壓起動三種，以滿足不同生產(chǎn)機械的要求。對直流電動機的起動，一般提出如下幾點要求： （ 1）要有足夠的起動轉(zhuǎn)矩 。防止環(huán)火的方法是，在極靴內(nèi)放置補償繞組，補償繞組應(yīng)與電樞繞組串聯(lián)，并使補償繞組磁通勢與電輸磁通勢相反，保證在任何負載下電樞磁通勢都能被抵消。 除 了電磁型火花以外，直流電動機有時會因為某些換向片間電壓過高而發(fā)生電位差火花。石墨電刷的接觸電阻較大，金屬石墨電刷的接觸電阻最小，從改善換向的角度來看似乎應(yīng)采用接觸電阻大的電刷，但接觸電阻大，則接觸電壓降也大，使能量損耗和換向器發(fā)熱加劇，對換向也不利。 移動電刷位置 從 幾何中心線到物理中心線 ，由于電樞反應(yīng)，使電流、磁場最弱。 綜上分析，不難決定換向磁極性，對發(fā)動機，順電樞轉(zhuǎn)向，換向磁極應(yīng)與下一個主磁極性相同，對電動機，順電樞轉(zhuǎn)向，換向磁極應(yīng)與下一個磁極極性相反。減少短路元件合成電動勢 rL eee ??? 和增加點刷的接觸 與 電阻 21 rr? ，都可以達到減少附加電流的目的，常用改善換向的方法有以下幾種 ： 裝置換向磁極 對發(fā)動機而言，換向前元件的電動勢和電流是同方向的，因而欲使 0??e ，就要求換向磁極磁場的極性與元 件換向前所處的主磁極磁場極性相反。延遲換向時，在后刷邊產(chǎn)生火花；超越換向時，在前刷邊產(chǎn)生火花。 由于上述兩種電動勢的存在，在換向元件 C被點刷縮短路的回路中， 將產(chǎn)生一個附加電流 Ki ， Ki 的數(shù)值由下式求得 21 rreei rLk ??? （ 64） 附加電流 Ki 對換向的影響，下面根據(jù) rl ee? ， rL ee ? 分別討論： （ 1） rl ee? 換向過程表現(xiàn)為延遲性； （ 2） rL ee ? 此條件下的換向稱為超越換向。 一般應(yīng)使 re 與 Le 方向相反。 旋轉(zhuǎn)電動勢 re 電樞旋轉(zhuǎn)時，由于換向元件 C在換向區(qū)域內(nèi)切割外界磁場的磁通而產(chǎn)生感應(yīng) 16 電動勢，稱為旋轉(zhuǎn)電動勢。 自感電動勢 Le 直流電機一般換向周期很短，約為元件 C 中的電流變化很快 ，因而在元件 C上產(chǎn)生自感電動勢 Le dtdie CL CL? （ 63） 式中，CL為元件 C 的 電感 ，符號表示自感電動勢的方向阻礙磁場變化 。 附加電流 換向時，換向元件 C會產(chǎn)生電動勢，引起附加電流，這就使得實現(xiàn)換向與理想換向存在著差別。從這時刻起，元件由電樞繞組的一個支路轉(zhuǎn)換到另一個支路，元件中電流的數(shù)值與方向都要改變，這個過程稱為轉(zhuǎn)換過程。 復(fù)勵電動機 這種電動機的勵磁繞組分兩部分；并勵繞組匝數(shù)多面線 徑細，與電樞并聯(lián)，串勵繞組匝數(shù)少而線徑粗與電樞繞組串聯(lián) 。 并磁電動機 勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)，由同一電源供電，勵磁電壓等與電樞電壓，總電流 I 等于電樞電流 aI 和勵磁電流 fI 之和，即fIII a ??。 它在軍事上的應(yīng)用占有絕對優(yōu)勢，幾乎取代 了絕大部分電磁電動機 ；其他方面的應(yīng)用如汽車用永磁電動機、電動自行車用永磁電動機、直流變頻空調(diào)用永磁電動機等。 永磁電動機 永磁電動機由永久性磁鐵提供磁場。直流電動機主磁場的獲得通常有兩類。因此，它可改變電流的方向 。 電樞繞組 它是能量轉(zhuǎn)換（機械能與電能）場所，也是電路的一部分。 轉(zhuǎn)動部分 電樞鐵心 為了減少渦流損耗，電樞鐵心通常用 厚且彼此絕緣的硅鋼片疊壓而成 。 端蓋 端蓋的作用是密封，支撐固定轉(zhuǎn)軸。 其作用是改善換向，減少電火花。 靜止部分 主磁極 主磁極的作用是產(chǎn)生一個恒定的主磁場，它由鐵心（磁路部分）和勵磁繞組（電路部分）組成。靜止部分稱為定子，由主磁極、換向磁極、機座和電刷組成。電樞電動勢 aE 與定子磁通 ? 成正比，還與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 n 成正比，即 nCE Ea ?? （ 62） 式中 EC 為與電動機的結(jié)構(gòu)有關(guān)的電動勢常數(shù)。即 aT ICT ?? （ 61） 式中， TC 為與電動機結(jié)構(gòu)有關(guān)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)。 如上所述，直流電動機的電磁轉(zhuǎn)矩是載流導(dǎo)體在磁場中受作用力而產(chǎn)生的。 不論何時， N 極下和 S 極上的導(dǎo)體中電流方向總是不變的，因 此導(dǎo)體收到磁場力方向也不會變，轉(zhuǎn)子總是按同一個方向旋轉(zhuǎn)。 直 流電動機的工作原理 直流電經(jīng)電刷、換向器被引入了電樞繞組 ，載流導(dǎo)體在磁場中會受到作用力，在磁場作用下產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。 第 六 章 直流電動機 常見的旋轉(zhuǎn)電機可以分為交流電機和直流電機兩大類。因此，利用同步電動機這一特點，可使得電網(wǎng)的功率因數(shù)得以改善。 同步電動機另一個特點是功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)，改變同步電動機轉(zhuǎn)子的勵磁電流，可改變定子取用交流電源的功率因數(shù)。 特點 同步電動機最大的特點是轉(zhuǎn)速恒定，即有絕對硬的機械特性。異步起動法是目前常用的方法。這個磁場由定子旋轉(zhuǎn)磁場拖動， 與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)動。同步電機的轉(zhuǎn)子分為隱機式和凸極式。 12 轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子由隱極和凸 極兩種，凸極式同步電動機的轉(zhuǎn)子主要有磁極（在勵磁繞組中被通入的電流磁化）、勵磁繞組（通入電流產(chǎn)生磁場）和轉(zhuǎn)軸組成。 同步電機是可逆的既可作為發(fā)電機也可作為電動機。 單相異步電動機的反轉(zhuǎn) 要使異步電動機反轉(zhuǎn)就必須改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向，方向：一種是把工作繞組（或起動繞組）的首端和末端與電源的接線 對調(diào) ；另一種是把電容器從一組繞組中改接到另一組繞組中（此法只適用于電容運行單相異步電動機）。 在單相罩極電動機每個磁極面的 1/3 至 1/4 處開有小槽，在小槽的部分極面上套有銅制的短路環(huán)，就好像把這部分磁極罩 起來一樣，所以稱罩極電動機。 電阻分相單相異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉；使用方便等優(yōu)點，主要用于小型機床，鼓風(fēng)機，電冰箱壓縮機，醫(yī)療器械等設(shè)備中。為了增加起動時流過工作繞組和起動繞組之間的相位差 （ 希望為 90度 電角度 ），通?？稍谄饎永@組回路中串聯(lián)或增加起動繞組本身的電阻 。 電阻分相單相異步電動機 電阻分相 單相異步電動機的定子鐵心上嵌放有兩套繞組，即工作繞組和起動繞組。 雙電容單相異步電動機 在起動繞組上接有兩個電容器，其中一個電容僅在起動時接人，另一個電容則在全過程中均接入。 電容起動單相異步電動機 這類電動機的起動繞組和電容只在電動機起動時起作用，當電動機起動即將結(jié)束時，將起動繞組和電容從電路中切除 （可以用在電路中串聯(lián)離心開關(guān)來實現(xiàn)） 。任意改變起動繞組（或工作繞組） 首端和末端與電源的接線，即可改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)電容向，從而實現(xiàn)電動機的反轉(zhuǎn)。在起動繞組的賄賂中串入電容，使兩個繞組中電容相位互差 90 度，通入空間互差 90度的兩個定子繞組中，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 單相異步電動機分類 單相異步電動機分為電容分相式 （包括電容運行單相異步電動機、電容起動單相異步電動機、雙電容單相異步電動機） 、電阻分相式、罩極式。 單相異步電動機的工作原理 單相繞組的脈動磁場 單相異步電動機定子繞組通入單相交流電后，產(chǎn)生的磁場大小即方向在不斷變化，但磁場的軸線 卻固定不變，把這種磁場成為脈動磁場。 其 作用是通入交流電，形成旋轉(zhuǎn)磁場 ； （ 3）機座：支持固定電子鐵心和繞組 ； （ 4）端蓋：固定支撐轉(zhuǎn)子，密封。按其工作原理、結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)速等的不同可分為三大類，即單相異步電動機、單相同步電動機和單相串勵電動機。有兩種情況：一種是出現(xiàn)在位能負荷下放時 ， 另一種出現(xiàn)在電動機變極調(diào)速或變頻調(diào)速的過程中 。 再生制動 電動機在額定工作狀態(tài)下運行時，由于某種原因，是電動機的轉(zhuǎn)速超過了旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場的方向與電動機運行狀態(tài)時相反，從而使轉(zhuǎn)子電流幾所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩改變方向，成為與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反的制動轉(zhuǎn) 9 矩，電動機即在制動狀態(tài)下運行 ，這種制動稱為再生制動。 能 耗制動 能耗制動控制就是在斷開電動機三相電源的同時接通直流電源，此時直流電流流入定子的兩相繞組，產(chǎn)生恒定磁場。 起動：電磁線圈通電產(chǎn)生電磁力，閘瓦離開轉(zhuǎn)軸，電機正常運行； 制動：電磁線圈斷電電磁力消失，在彈簧的作用下閘瓦抱住轉(zhuǎn)軸，電機開始制動 。 制動 機械制動 機械制動最常用的裝置是電磁抱閘，它主要有制動電磁鐵和閘瓦制動器兩部分組成。電氣制動是使電動機所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與電動機的旋轉(zhuǎn)方向相反來實現(xiàn)的。 分類 根據(jù)制動轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的方法不同，可分為機械制動和電氣制動兩類。 改變轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速適用于繞線型異步電動機，改變定子電壓調(diào)速適用于籠型異步電動機。變頻調(diào)速主要有兩 種控制方式，即恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速和恒功率變頻調(diào)速。變極調(diào)速的優(yōu)點是所需設(shè)備簡單，缺點是繞組引出頭較多，調(diào)速技術(shù)少，只用于籠型異步電動機。 變極調(diào)速 改變定子繞組的接線方式，就能改變磁極對數(shù)。 三相異步電動機的調(diào)速 調(diào)速就是用人為的方法來改 變異步電動機的轉(zhuǎn)速。 （ 1） 在額定電壓下的直接起動（又稱全壓起動，用于容量 小的電動機） （ 2） 降壓起動（降低加在定子繞組上的電