《可编程控制器原理及应用》课程PPT教学课件（讲稿）第三章 直流电机的工作原理及特性（3.4）直流他励电动机的调速特性

3.4直流他励电动机的调速特性 速度调节和速度变化 调速(又称速度调节)与速度变化是两个完全不同的概念 电动机的调速是在一定的负载条件下,人为地改变电动机的电 路参数,以改变电动机的稳定转速,如图所示。 no 转速的变化是人为改变 nA △n (或调节)电枢回路的电 B 阻大小所造成的,故称调 速或速度调节 T

3．4 直流他励电动机的调速特性 一、速度调节和速度变化 调速（又称速度调节）与速度变化是两个完全不同的概念 电动机的调速是在一定的负载条件下，人为地改变电动机的电 路参数，以改变电动机的稳定转速，如图所示。 转速的变化是人为改变 （或调节）电枢回路的电 阻大小所造成的，故称调 速或速度调节

速度变化是指由于电动机的负载转矩发生变化(增大与减小) 或其它不可预见因数引起电动机转速的变化(下降或上升),如图 所示。 N0 总之,速度变化是在某 An AB 条机械特性上,由于负载改 变而引起的;而速度调节则 是在某一特定的负载下,靠 7 人为改变机械特性而得到的

速度变化是指由于电动机的负载转矩发生变化（增大与减小） 或其它不可预见因数引起电动机转速的变化（下降或上升），如图 所示。 总之，速度变化是在某 条机械特性上，由于负载改 变而引起的；而速度调节则 是在某一特定的负载下，靠 人为改变机械特性而得到的

二、调速方法 下面仅就他励直流电动机的调速方法作一般性的介绍。 从直流他励电动机机械特性方程式 Ra+ Rad KA④ e em 可知:改变串入电枢回路的电阻Ra;改变电枢供电电压U域或 主磁通Φ,都可以得到不同的人为机械特性,从而在负载不变时可 以改变电动机的转速,以达到速度调节的要求,故直流电动机调速 的方法有以下三种

二、调速方法 下面仅就他励直流电动机的调速方法作一般性的介绍。 从直流他励电动机机械特性方程式 T K K R R K U n 2 e m a ad e  + = − 可知：改变串入电枢回路的电阻Rad ；改变电枢供电电压U或 主磁通，都可以得到不同的人为机械特性，从而在负载不变时可 以改变电动机的转速，以达到速度调节的要求，故直流电动机调速 的方法有以下三种

改变电枢电路外丰电阻 直流电动机电枢回路串接电阻后,可以得到如图所示的一簇机 械特性。 从特性可看出,在一定的负 载转矩T下,串入不同的电阻可 以得到不同的转速。如在电阻分 别为Rn、R1、R2、R3、的情况下, 可以分别得到稳定工作点A、C、 D和E,对应的转速为n4、nB

1、改变电枢电路外串电阻 Rad 直流电动机电枢回路串接电阻后，可以得到如图所示的一簇机 械特性。 从特性可看出，在一定的负 载转矩TL下，串入不同的电阻可 以得到不同的转速。如在电阻分 别为 Ra、R1、R2、R3、的情况下， 可以分别得到稳定工作点A、C、 D和E，对应的转速为nA、 nB、 nC、 nD

改变电枢回路串接电阻的大小调速存在如下问题: 机械特性较软,电阻愈大则特性愈软,稳定度愈低; 在空载或轻载时,调速范围不大; ·实现无级调速困难; 在调速电阻上消耗大量电能等。 正因为缺点不少,目前已很少采用,仅在有些起重机、卷扬机 等低速运转时间不长的传动系统中采用

改变电枢回路串接电阻的大小调速存在如下问题： • 机械特性较软，电阻愈大则特性愈软，稳定度愈低； • 在空载或轻载时，调速范围不大； • 实现无级调速困难； • 在调速电阻上消耗大量电能等。 正因为缺点不少，目前已很少采用，仅在有些起重机、卷扬机 等低速运转时间不长的传动系统中采用

2.改变电动机电枢供电电压U 如图所示特性为改变电枢供电电压U调速的特性: 从特性可看出,在一定的负 载转矩T下,电枢外加不同电压 可以得到不同的转速。如在电压 c U 分别为U、U、U2、U3的情 d U3 况下,可以分别得到稳定工作点 a、b、c和d,对应的转速为nn、 T (五) ) b d 即改变电枢电压 可以达到调速的目的

2．改变电动机电枢供电电压U 如图所示特性为改变电枢供电电压U调速的特性： 从特性可看出，在一定的负 载转矩TL下，电枢外加不同电压 可以得到不同的转速。如在电压 分别为 UN、 U1、 U2、 U3的情 况下，可以分别得到稳定工作点 a、b、c和d，对应的转速为na、 nb、 nc、 nd。即改变电枢电压 可以达到调速的目的

改变电枢外加电压调速有如下特点 1)当电源电压连续变化时,转速可以平滑无级调节,一般 只能在额定转速以下调节; 2)调速特性与固有特性互相平行,机械特性硬度不变,调速 的稳定度较高,调速范围较大; 3)调速时,因电枢电流与电压U无关,且￠=①,转矩 T=KnL不变 调速过程中,电动机输出转矩不变的调速特性称为恒转矩调 速。具有恒转矩调速特性的调速方法适合于对恒转矩型负载进行 调速; 4)可以靠调节电枢电压来启动电机,而不用其他启动设备

改变电枢外加电压调速有如下特点： 1）当电源电压连续变化时，转速可以平滑无级调节， 一般 只能在额定转速以下调节； 2）调速特性与固有特性互相平行，机械特性硬度不变，调速 的稳定度较高，调速范围较大； 3）调速时，因电枢电流与电压U无关，且= N，转矩 T=Km N Ia不变。 调速过程中，电动机输出转矩不变的调速特性称为恒转矩调 速。具有恒转矩调速特性的调速方法适合于对恒转矩型负载进行 调速； 4）可以靠调节电枢电压来启动电机，而不用其他启动设备

3.改变电动机主磁通西 如图所示曲线为改变电动机主磁通Φ调速的特性: 从特性可看出,在一定的负载功率P H02 下,不同的主磁通N1、2、, f() N01 可以得到不同的转速 n "" 即改变主磁通④可以达到调 速的目的

3．改变电动机主磁通 如图所示曲线为改变电动机主磁通 调速的特性： 从特性可看出，在一定的负载功率PL 下，不同的主磁通 N、  1、  2、 ， 可以得到不同的转速 na、 nb、 nc。 即改变主磁通可以达到调 速的目的

改变电动机主磁通特点: 1)可以平滑无级调速,但只能弱磁调速,即在额定转速以上 调节; 2)调速特性较软,且受电动机换向条件等的限制。 普通他励电动机的最高转速不得超过额定转速的12倍,所以, 调速范围不大,若使用特殊制造的“调速电动机”,调速范围可以 增加,但这种调速电动机的体积和所消耗的材料都比普通电动机大 得多; 3)调速时维持电枢电压U和电枢电流/不变时,电动机的输出 功率P=U电动机的输出功率不变。 在调速过程中,输出功率不变的这种特性称为恒功率调速,这 种调速适合于对恒功率型负载进行调速

改变电动机主磁通特点： 1）可以平滑无级调速，但只能弱磁调速，即在额定转速以上 调节； 2）调速特性较软，且受电动机换向条件等的限制。 普通他励电动机的最高转速不得超过额定转速的1.2倍，所以， 调速范围不大，若使用特殊制造的“调速电动机”，调速范围可以 增加，但这种调速电动机的体积和所消耗的材料都比普通电动机大 得多； 3）调速时维持电枢电压U和电枢电流Ia不变时，电动机的输出 功率P=UIa电动机的输出功率不变。 在调速过程中，输出功率不变的这种特性称为恒功率调速，这 种调速适合于对恒功率型负载进行调速