1、2.1直流电机的运行和特性 2.2他励磁直流电机的机械特性 2.3他励磁直流电机的启动 2.4他励磁直流电机的的调速 2.5他励磁直流电机的电动与制动运行,第2章 直流电机的运行和拖动m,2.1 直流电机的运行和特性,2.1.1 直流电机中的电枢电动势和电磁转矩.1.电枢电动势 (1)电枢电动势的产生原理: 当电枢线圈在定子磁场中旋转时，根据电磁感应原理，电枢线圈中就会产生感应电动势。若采用如图2.1所示 的气隙磁密度分布，取其气隙磁密度分布的平均值为Bav, 电枢线圈导体的长度为L，电枢圆周表面的运行速度为v，产生的感应电动势的平均值为：eav=Bav.L.v,平均磁密度：Bav=/(L)
2、每根导体运行速度为：=(n/60)/2p 每根导体产生的平均感应电动势：eav= (/L)L(n/60)2p=(2p/60)n若电枢绕组总的导体数为N，则一条支路并联支路总的串联导体数为N/2a，(a为并联支路对数)。每条支路的感应电动势即电枢电势为：Ea=(N/2a)eav=(N/2a).(2p/60)n=(P n/60a) n=Ce n -(2-1) 为每极磁通，（单位为Wb） Ce为直流电机的电势常数。 式（2-1）说明：当电机结构一定时，电枢电势Ea与每极磁通和转速n成正比。与电枢绕组元件的距离长短，电枢上的齿槽深浅没有太大的关系。电枢电势在发电机和电动机中的作用是不同的：在发电机中，
3、它是向外输出电流的电源电动势。,而在电动机中，它是只有外加电压克服这个电动势才使电流流人电枢绕组，因此，在直流电动机中，电枢电动势称为反电势。2、电磁转矩（1）电机产生电磁转矩的理论依据：由电磁力定理，在 均匀的主磁场中，若通过电流的线圈与磁通密度B方向垂直，线圈长度为L，流过线圈的电流为I，磁场就会对线圈施加安培力f，或称为电磁力。用平均值表示为 : fav=Bav .L .ia(2)电磁转矩 电枢线圈获得的电磁力f与电枢半径D/2的乘积称为电磁转矩 .一个元件的电磁转矩 的平均值为：Tav=fav.D/2，若电枢绕组的总数为N，则总的电磁转矩T=Tav.N=N Bav L ia=N(/L)
4、(Ia/2a).2p(/2)=(PN/2 a). .Ia=CT .Ia.,单位是(Wb),电流Ia的单位是(A),T的单位是（Nm）。所以电枢的电磁转矩T与Ia 和成正比。CT=PN/2a,为一个常数。 （3）发电机和电动机电磁转矩有什么不同？在发电机中，电磁转矩与发电机的转向相反，称为制动性转矩。蒸汽机必须克服该制动转矩，才能带动发电机旋转，才能有电压、电流输出。在电动机中，电磁转矩使电动机带动负载，带动负载旋转，输出机械能。电磁转矩它的方向与电动机的转向相同。,另外电枢电动势和电磁转矩两个常数也具有一定的关系:CT=(60/2)Ce=9.55CeCe=(2/60)CT=0.105CT2.
5、1.2直流电机稳态运行时的电压平衡方程 1、直流电机稳态等效电路及方程。发电机的稳态等效电路如图2.2（A）所示。图中Ra为电枢回路电阻,U是电枢两端输出电压，Ia是电枢线圈输出电流，Ea是电枢线圈电势：发电机的稳态等效电路方程可写出：Ea=U+IaRa (2.5),(2)电动机的稳态等效电路及方程。,电动机的稳态等效电路图如图2。2（B）所示， 其回路方程可写成：U=Ea+IaRa 电动机在运行时电枢要产生反电势Ea,与发电机相反。,2.1.3 直流电机的运行特性 直流电机的运行特性主要是直流电机的空载时和负载时的机械特性。 序1、什么是机械特性？电机转矩T、转速n与电枢回路电压U 、电流I
6、a,电阻Ra等参数之间的函数关系及函数曲线。 序2、直流电机的运行特性有哪些？它们有空载时和负载时的：转速特性、转矩特性、效率特性、励磁特性等。1、直流发电机的运行特性1）直流发电机的空载运行： 条件：负载电流I=0，发电机端电压为U0，励磁电流为If，发电机转速恒定。,2）直流发电机的空载运行特性是指直流发电机的输出端电压U0与励磁电流If之间的关系或曲线称为直流发电机的空载运行特性，U0=f(If). 如图2-3所示. 其中虚线为 平均空载运 行特性.它表明 了直流发电机 的磁路特性.,3)并励和复合励磁发电机空载电压U0的建立.并励和复合励磁发电机都是自励磁发电机。即要靠发电机自己发出的
7、电压进行励磁。所以并励和复合励磁发电机空载电压U0的建立要有三个条件： 电机必须有剩磁，如果没有剩磁可用其他直流电源激励磁一次，以获得剩磁。 励磁绕组并联到电枢的极性必须正确。否则在励磁绕组接通后电枢电压不会增加，反而会下降。发现问题必须调换接头。 如果励磁回路中电阻很大，则I-V特性（U0=If0.Rf）很陡，与空载特性交点很低或无交点，也不能建立电压。,如图2.5中直线3与空载曲线只是相切.此时励磁回路的电阻称为临界电阻.。要使发电机顺利地自励建立电压。还必须使Rf小于临界电阻。,4）负载运行他励，并励或复励发电机在建立电压以后，在恒转速条件下，加上负载。发电机的端电压也会发生变化。其端电
8、压会有所下降。其原因是：E0=U+I0 .R0 （1）负载增加:由上式可知:负载增加,即电流增加,去磁性质的电枢反应引起气隙合成磁通的减少,从而使相应的感应电动势下降. （2)负载增加,电枢回路的电阻压降和电刷压降增加,(U=E0-Ia.Ra),使发电机输出电压下降. （3)在并励发电机中,当发电机端电压下降,同时又使励磁电压下降,励磁电流下降.会进一步使发电机输出电压下降。.所以，并励发电机的外特性差一些，如图2-6所示。串励磁发电机输出电压特性最差,而复励磁发电机,输出电压最稳定.,2. 直流电动机的工作特性直流电动机的工作特性的含义：是指当电动机的端电压=UN；励磁电流If=IfN;电枢
9、回路不串联外加电阻时，转速n,转矩T，效率分别与电枢电流的关系。 1)转速特性当U=UN,If=IfN时,转速n与电枢电流Ia之间的关系称为转速特性. 将感应电动势公式(2.1)得入电压平衡方程(2.6)可得转速特性公式:,如果忽略电枢反应的影响, 保持不变,则a增加时,转速下降,但因为Ra很小,所以转速n 下降不大.并励磁电动机的转速特性为一条 稍稍下降的直线,如 图2.7中的曲线所示.,如果考虑负载比较重,Ia比较大时,电枢的去磁作用的影响。则随着Ia的增加的减小,转速特性出现上翘现象.如图中的虚线.2) 转矩特性 当U=UN、If=IfN时,电磁转矩T与电枢电流Ia之间的关系称为转矩特性
10、。T=CTIa.从图2.7可见:当保持不变时T和Ia为线性关系.但当电流很大时由于去磁铁作用,实际转矩略为向下弯曲. 3)效率特性当U=UN,If=IN,效率与电枢电流Ia的关系,称为效率特性.,并励磁电动机的效率为:,2、串励磁直流电动机的工作特性 串励磁直流电动机的等效电路如图2-8，其工作特性如图2-9所示。,由图2-8可见：励磁电流If等于电枢电流Ia，电路的电压方程为：,串励磁直流电动机的转速特性曲线如图2-9的曲线1所示：电枢电流很大时转速比较低，且比较平稳，且趋于饱和。在电枢电流比较小的范围内，电枢电流减小一点，转速上升高很多。Ia趋于0时，转速趋于无穷大。,（2） 串励磁电动机
11、的转矩特性 在电枢电流比较小时，串励磁电动机的转矩特性：,励磁电动机的转矩特性曲线见图2-9中的曲线2。转矩高时，转速低。而转矩低时，转速高。这是串励磁电动机的主要特性。（3）串励磁电动机的效率特性与并励磁电动机相同。,3 ） 复励磁电动机的工作特性复励磁电动机的工作特性位于串、并励磁电动机工作特性的之间。串励磁磁通起作用时，特性类似串励磁电动机工作特性；并励磁磁通起作用大时，特性类似并励磁电动机工作特性。否则就是两者的中间特性。,2.1.4 电力拖动系统的转动方程电力拖动系统可使物体做直线或旋转的转动。 1、转动方程 （1）对于直线运动其方程式为：,为转动系统的角速度（m/s）;,为转动系统
12、的角加速度,J为转动系统转动惯量：,电力系统转动方程的分析：,方程分析要注意的是：T和TL方向相反，转速n正、反转之分。2、单轴与多轴系统（1）单轴系统：指电动机直接带负载。（2）多轴系统：指电动机通过齿轮变速箱、皮带轮等再间接带负载。如车床，磨床、刨床等。如图2-10所示：,2.1.5 负载机械特性 什么叫负载机械特性 ？生产机械工作机构的负载转矩与转速n的关系-称为负载机械特性。负载分为恒转矩负载、恒功率负载和二次律负载。 1、恒转矩负载的机械特性 恒转矩负载是指：转矩T与转速n无关，转速n变化时，转矩不变。 恒转矩负载又可分为：反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载。 （1）反抗性恒转矩负载
13、 其负载转矩T与转速n无关，但是负载转矩T与转速、运动的方向总是相反。如机床的平移机构、电车在平道路是行使。其特性如图2-11所示。还有摩擦力产生的转矩。 （2）位能性恒转矩负载 负载转矩T的大小和方向都恒定不变。与转速及运动方向都无关。其特性如图2-12所示。,位能性恒转矩负载的例子有起重机，在提升和放下负载的情况，就是如此。其转矩与运动、转速方向都无关。,2、恒功率负载的机械特性1)什么叫恒功率负载?负载转矩TL与转速n成反比,而其功率基本维持不变的负载,称为恒功率负载. 2)恒功率负载的表达式:,3)恒功率负载的机械特性的负载有哪些?切削机床、在低速粗加工时。 4）恒功率负载的机械特性曲
14、线如图2-13 所示，转速与转矩的乘积总保持常数，不管转速如何变化，但功率总是保持常数。,3、风机类负载的机械特性风机类负载的机械特性亦称二次律负载的机械特性。是因为负载的转矩TL与电动机的转速n 的平方成正比。负载的功率与转速的立方成正比。图2-14给出了风机类负载的机械特性的理论和实际曲线。,风机类负载的机械特性的数学表达式如下：,负载的机械特性的计算举例：例2-1 已知电动机的额定转矩TN=260N.m，额定转速n=1000r/min,拖动系统的总飞轮矩GD2=72N.m2,负载为额定恒转矩负载TL=TN，求： （1）若电动机从0nN的加速时间是0.8s,加速过程中电动机的输出转矩不变，
15、电动机的输出转矩是多少？（2）若要求电动机转速由nN制动到0的时间为0.4s，制动过程中电动机输出的转矩不变，电动机输出的转矩是多少？,解： （1）,拖动系统中：T为拖动转矩-系统输出转矩，TL为阻转矩-机械的额定转矩，J为转动系统的转动惯性量，与飞轮的直径D的大小有关。,2.2他励磁直流电 动 机的机械特性他励磁直流电动机的机械特性也是电动机的转矩T与转速n的函数关系.n=f(T) . 2.2.1 他励磁直流电动机机械特性的一般表达式:1、 他励磁直流电动机的电路原理,是电枢和励磁回路中的调节电阻；Ra和Rf是电枢和励磁线圈电阻；Ia和If分别为电枢和励磁电路中的电流。2、电枢回路的电路电压
16、、电势、电流、机械特性方程。如下：,他励磁直流电动机的电路原理图如图2-16所示,3、他励磁直流电动机机械特性曲线图如图2.17 所示。它是一条稍微下降的直线。下降的原因是由于电枢回路电阻的影响。小的机械特性我硬特性；大的机械特性为软特性。也就是电枢回路电阻大时机械特性软。负载时转速降落n大。 n=n0-n= T 4、电枢反应、去磁作用与稳定绕组与机械特性下面分析电枢反应对机械特性的影响： 电枢电流很小时，电枢反应很小，对机械同学无影响。但是电枢电流很大时，由于磁饱和的影响，产生去磁作用，使磁通量下降。磁通量一下降，转速就要上升，机械特性在负载大时表现为上翅特性。为了克服这种情况，往往在主磁极
17、上串联一个匝数很少的串联绕组线圈，其磁势可以抵消电枢反应的去磁作用。该串联绕组线圈称为稳定绕组。,2. 2.2 固有机械特性 什么叫固有的机械特性?电枢回路不串联电阻 时的机械特性. 1)固有机械特性的表达式为:,2.2.3 人为的机械特性什么是人为的机械特性？在各种类型负载条件下，电动机的固有机械特性不能满足要求时，改变电枢回路某些参数，得到的机械特性称为人为的机械特性。改变的方法有：电枢回路串联电阻；降低电压、弱磁通等人为方法。1、电枢回路串联电阻时的人为机械特性,图2-18电枢回路串联电阻时的人为机械特性，Rc1Rc2,串联电阻越大，T下降越快。 2、降低电压时人为机械特性,图2-19是
18、改变电压时人为机械特性曲线 ；图中:UNU1U2 电压越低,转速越低,但是转矩变化的趁势相同. 3、减磁通时人为机械特性。,2.2.4 机械特性曲线的 绘制 电动机机械特性曲线 绘制的目的:是什么？产品中一旦没有给出电动机的机械特性曲线，为了实现电动机对负载的平稳拖动，对拖动系统进行有效的设计。 电动机机械特性曲线 绘制的依据是什么？依据是电动机的铭牌参数：PN、UN、IN、Nn.。可以绘制出固有的或者人为的电动机的机械特性曲线。 1、固有的机械特性的绘制的步骤：,（2） 对于额定运行点：,2、 人为机械特性曲线的画法,例2.2 一台他励磁直流电动机的铭牌参数为：UN=220V，IN=115A
19、，Nn=1500r/min, PN=22KW. 求（ 1）电枢回路串入电阻Ra=0.75欧姆时，人为机械特性； （2）磁通减弱为=0.8N时的人为机械特性; (3)电压下降为U=150V时的人为机械特性.解: 估算Ra,取系数=0.5,则:,(1)电枢回路串联电阻R=0.75欧姆时,n0不变,则:,(3) 电压下降时U=150V的机械特性,2.2.5 电力拖动系统稳定运行的条件 1、电力拖动系统稳定运行的条件 （1）电动机和负载的机械特性的主额定参数应该相当。电动机有能力。 （2）电动机和负载的机械特性的曲线要有相交点。如图2-21（A，B）。 （3）当电压波动、负载变化、调速启动、制动时。电
20、力拖动系统 应该能移到新的工作点稳定运行。,图2-22中的B工作点是不稳定的.两者不能相交. （4） 推广到一般的情况：可得系统稳定运行的必要和充分合并为稳定运行的充要条件为：,2. 3 他励磁电动机的启动 1、什么叫电动机的启动 电动机加上电源电压，由静止状态开始加速到额定转速的过程，称为电动机启动。 2、电动机的启动 过程会有哪些物理量参与该过程？1）负载的静摩擦力很大，使启动转矩TsTL负载转矩。启动转矩大2）电动机的加速度dn/dt大，冲击大。3）由于启动初期转速低，电枢产生的反电势Ea很小。使得启动时电枢电流很大。Ia=(U-Ea)/Ra变化为Ia=U/Ra,一般启动电流达到额定电流
21、的1030倍，可能烧毁电动机。 3、对他励磁电动机启动的要求是（1）启动平稳（2 ）启动电流要求限制在额定电流的22.5倍.,4)他励磁电动机的启动的方法有:降电压启动、电枢串联电阻启动。降电压启动-又有斩波脉冲启动、晶闸管整流调压启动和变频调压启动，还有自耦变压器降压整流启动。2.3.1他励磁电动机的降电压启动 降电压启动的电路 如右边图所示： 启动时将电压调节 到启动电流Is2Ia,2.3.2 电枢串联电阻启动 1、电枢串联电阻启动电路,2、启动过程 由图2-24(B)可见其起动的过程是:开始起动时K1K2K3三个开关都打开，三个电阻都串联进入电枢电路，起始工作点为a，转速沿着ab曲线转速
22、上行达到b工作点。在b工作点再合上开关开关K3，短路与其并联的电阻。工作点由b到c，再从c沿着cd曲线转速增加到d.在从d工作点将开关K2合上，启动转速沿着ef曲线上升高到f点。在f点将开关K1合上，将最后一个启动电阻也短路掉，工作就从g点沿着gh曲线增加转速到h点。启动结束。 3、启动电阻的计算： 启动电阻的计算方法有两种：图解法、解析法。 （1）图解法 1）画出固有的机械特性曲线 2）确定启动过程中的最大启动电流。,3）画出分级启动的各级人为机械特性。如下图解所示。,6）求各级启动电阻：R1、 R2、R3。（R01、R02、R03） 。,2、解析法 （1）确定最大启动电流I1=（1-2）I
23、N （2）确定启动（串联电阻的）级数m(典型值=3) （3）求末级电阻Rm=R3=UN/I1 （4）由电枢电阻Ra和末级电阻Rm,求各级电阻的比例系数,（5）求各级 电阻R1，R2，R3。,（6）求各段 电阻R01，R02，R03,例子2.3、解析法举例 一台他励磁电动机Ra=0.48欧姆,PN=7.5KW,UN=220V.IN=40A,nN=1500r/min TL=0.8TN的恒转矩负载,采用三级起动,请确定各段和各级电阻.,2.4他励磁直流电动机的调速,为什么要调速?为满足各种工艺、过程、的需要。机床、轧钢、 调速的方法有哪些？机械方法-变速箱；电气方法：电枢串联电阻方法；改变电源电压方
24、法；改变励磁磁通方法。,调速的方法的理论依据是什么？,2。4。1调速的性能指标,1、技术指标 （1）调速范围D,调速范围与电动机定子和转子结构有关，与调速装置的性能有关。某些装置调速范围越宽越好，如数控机床等。这样可以提高加工精度。 （2）静差率（相对稳定性） 它为负载时的转速降落nN与理想空负载转速n0的百分比。,3）静差率与调速范围D的关系,由静差率与调速范围D的关系式可见：静差率越小，电动机的调速范围D也越小。在静差率一定时，nN 越大，即低速特性越软，可达到的调速范围D越小。为扩大调速范围，在设计调速方案时应尽量选择低速硬特性。 一般设计调速方案前，D与已经由生产机械要求确定，这时可计
25、算出转速降落Nn.,4)平滑性 含义:在多级调速的系统中,相邻两级转速之比值的大小称为调速系统调速平滑性.一般用平滑系数来表示. 平滑系数,平滑系数越小平滑性越好. =1时称为级调速.5).调速时的容许输出:调速过程中所能输出的功率和转矩.称为调速时输出， 实际输出的功率和转矩是由负载的需要决定的：可以是恒功率和转矩负载，则在调速过程中功率和转矩不变化。但是调速方法应该与负载的类型互相匹配。2、调速时的经济指标满足技术指标的条件下，应该使调速系统的投资少，运行中耗能少，维修简单方便。,2.4.2电枢串联电阻调速,1、原理,2、调速特性曲线,3、电枢串联电阻调速的特点 1）由n0往下调速 2）调
26、速范围小，D=2。5-2 3）能进行恒电流、恒转矩调速。 4）机械特性随串联电阻增加而变软。 5）适合于中小电动机调速，如电车、起重机等负载。2.4.3降低电源电压调速1、原理,2、降低电源电压调速特性曲线,3、降低电源电压调速特性的特点1） 降低电源电压U，改变了n0,不同电压机械特性上下平行移动。2） 降低电源电压调速的范围中等D=8-10，3）平滑性好，可实现无级调速。4）能实现恒磁、恒电流I、恒转矩调速，产生的能耗小。5）也只能在0-nN范围内调节速度。6）适宜于造纸、轧钢等调速设备的调速。,2.4.4弱磁调速1、弱磁调速原理,2、弱磁调速特性曲线,3、弱磁调速的特点1）转速可大于n0
27、,属于向上调速的。最高转速只受换向器和轴承强度的限制。2）调速范围小D=2左右，平滑性好，可实现无级调速。3）但是弱磁太弱时调速的机械特性软。4）适合于要求扩大调速范围的设备调速，大型立车、刨床等。,2.5 他励磁直流电动机的的电动与制动运行电动机的运行状态可以分为：电动运行状态和制动运行状态。电动运行状态：指电动机正常的带负载的启动、调速、正反转的运行工作状态。制动运行状态：指电动机从正常运行状态过度到电动机的停止状态的过程。2.5.1 电动机的电动运行和制动运行1、电动机的电动运行电动机的带动负载的运行称做电动运行。它可分为正向和反向电动运行两种：正向电动运行：当旋转方向为转速n的正方向，
28、则转速n为正值，电磁转矩为正值，机械特性上的工作点在第一象 限。称为正向电动运行。反向电动运行：若电动机反转，即转速n为负值，电磁转矩也为负值，机械特性上的工作点在第四象 限。称为反向电动运行。转速n的正、负值是这样规定的：即以旋转方向的相反方向为转速n的正方向。,2、电动机的制动运行使处于电动运行状态下的电动机停止下来称为电动机的电动运行。 1）制动的方法有：机械制动和电气制动。机械制动：是用机械装置如摩擦、气动、油动刹车等装置，使电动机停止旋转。其原理是用摩擦力矩去抵消电动机的旋转力矩。摩擦力矩也称为制动力矩，起方向总是与旋转力矩相反。2）电气制动：其方法有：直接断电制动、反接制动、回馈制
29、动、能耗制动等。其原理和特点是：使电磁转矩的方向与旋转方向相反，或者是将电动机的机械能变成电能回馈电网；或者是使电动机的转速自动降落到0。2.5.2 能耗制动1、能耗制动的电路及工作原理他励磁直流电动机的 能耗制动的电路如图2.30所示：图（a）是电动机电动时电路，合上开关K ，电动机就会正常运行旋转。正常运行旋转过程中，其电枢线圈中储存着一定的电磁能，还有机械惯性能。,图（b）是电动机制动时电路，打开电源开关K1，合上有制动电阻R0的开关K2 ，使电动机电枢与制动电阻R0接通，电枢电压U=0，由于机械惯性电动机的转速不能突变，但是电枢上的反电势Ea依然存在，其方向与电动状态相同，电枢电流Ia
30、由Ea产生，此时的电枢电流Ia与电动时的方向相反，因此在电枢上产生反转矩T，则T与n反向，而产生制动作用，使电动机进入制动状态，当存储的电磁能和惯性能消耗完后，电动机停止。,2、能耗制动的的特点1） 能耗制动的机械特性,2)能耗制动的机械特性与电动机拖动负载的性质有关，负载的性质有两种：即反抗性负载，和位能性负载。一般负载都是反抗性负载；只有起重机是位能性负载。在图2。31中BC实线为反抗性负载能耗制动的机械特性；BC实线+虚线都为其能耗制动的机械特性曲线；虚线部分是吊起的重物使电动机发电，此时n0,T与n的方向相反，T为制动转矩，而TL与n方向相同，成了拖动转矩。下放物体的速度与R0的大小有
31、关。,3、能耗制动电路制动电阻的计算,2.5.3反接制动运行,反接制动的方法有两种:A、电枢反接的反接制动；B、倒拉反接制动。 1、电枢反接的反接制动 1）电枢反接的反接制动的电路图和工作原理。,由图2-32的电枢反接的反接制动的电路图可分析其工作原理：当触点K1接通，K2断开时电动机处于正向运行电动状态，此时n为正。电枢电流I a也为正，需要制动时，将开关K1断开，K2合上。使电源反接，同时在电枢电路串联上制动电阻R0。由于电源U反向为-U，使电流Ia和转矩T变负，但是因为惯性转速n和磁通方向不变，因为T与n方向相反而产生制动作用，电动机进入制动状态。2）电枢反接的反接制动的机械特性,从图2
32、-33电枢反接的反接制动的机械特性图可知：固有机械特性运行于A点；电枢反接后，转矩瞬间变成-TB，由于转速不能突变，nA=nB,电动机工作点转移到人为机械特性BE的B点，转矩为负值-TB，与转速nb反向，进入制动状态。因为-TBTL,电动机将减速，工作点沿着机械特性BE下降。制动转矩也减小，直到转速n=0，工作点下移到C点，制动过程结束。3）电枢反接的反接制动的电路参数计算,4）电枢反接的反接制动方法的应用：常常应用于反抗性负载的快速停车 ，或快速反向运行。,2、倒拉反接制动 1）倒拉反接制动的电路系统倒拉反接制动只能应用于电动机拖动的位能性负载，实现均匀速下放物体。其电路系统如图2-34所示
33、。,2）倒拉反接制动系统的工作原理在图2-34中，当触点K闭合时，电动机进入正向电动工作状态，工作点于A 点。且（n、T ）均为正值 ，则提升物体。当放下物体时，即将开关K 断开，在电枢电路中串联入比较的电阻，使电动机的起动转矩（n=0时的电磁转矩）小于负载转矩TL。这样在位能转矩TL的作用下，使电动机在反方向起动，这时位能负载倒拉电动机，使系统向逆转矩方向旋转，电动机转矩T的方向与电动状态时相同，依然为正向。但是转速为负方向（因为问题下降落），使T与n方向相反。电动机进入制动状态。因为电压、磁通、都不变（为正），则n0、n反向，如同电枢被反接一样，因而称为倒拉反接制动。3）倒拉反接制动的机械
34、特性倒拉反接制动的机械特性的方程可由式（2-34）表示：,由倒拉反接制动的机械特性的方程可画出制动时的机械特性图如图2-35所示。图中曲线A为正常电动情形，制动时串联了电阻R，可得到n0-C段的反接制动特性曲线。CD段为转速反向后的反接制动特性曲线。若串联电阻太小时 只能得到n0-C的机械特性曲线。3）倒拉反接制动的应用倒拉反接制动的电路系统简单，运行可靠，串联入大电阻进行制动，特性比较软，适用于位能负载的低速下放等。,2.5.4回馈制动运行,什么是回馈制动运行?就是将制动过程中的势能变成电能一部分回馈电网,另外一部分用于制动作用.称为回馈制动运行.回馈制动运行有两种情况:位能性负载拖动的情况
35、和降压或增磁改变系统转速的情况. 1、位能性负载拖动电动机提升重物的电动机(则所谓位能性负载拖动电动机)在提升重物时进行正向运行后，,将电源接反，使得电压U-(-U)；空载转速n0变化为-n0；电枢电流Ia变化为-Ia；电磁转矩T变化为-T；电动机就进入电枢的反接制动运行状态。,当转速下降到0时，如果不切断电源，电动机将反向启动，在重物的作用下电动机变为发电机，电动机就会向电网输出电能，称为回馈。其机械特性如图2.33中的BE曲线段。回馈制动的机械特性方程：,上面是提升重物的回馈制动的情况。另外还有电动车上下坡的回馈制动情况。电动车上下坡的回馈制动的机械特性如图2。36所示。假设其前进方向为正
36、转速方向。如果原来 电动车行驶于平路或上坡路段， 负载转矩为TL，工作点在固有 机械特性的A点为正向电动运行 。当行驶于下坡路段时，因为 位能转矩方向与转速方向相同 ，如果负载的位能转矩大于摩 擦转矩，则总的负载转矩变为 TL1n0,EaU,电枢电流 Ia反向，向电网回馈电能。 而T=TL为负值起制动作用。,2、降低电压和增加磁通改变系统转速-回馈制动现象依照制动原理:只要使-n-n0,就会出现回馈制动现象,所以电源电压降落,或者突然增加磁通等1).电源电压降落,的回馈制动 如图2-37所示:他励磁直流电动 机电压降低过程中回馈制动的 机械特性，固有机械特性运行 于A点，U=UN，转速为Na,
37、 突然电压由UN降低到U1，人为 机械特性下移。理想空载转速 N0降落为n01。由于电压降低 瞬间，转速不能突变，依然为 Na,工作点由A点移到B点。这时 nB=nA n01，使EaU1。Ia反向 向电网回馈电能，又使转矩T反向 为-TB，转速方向不变，因而进 入回馈状态运行。,由于-TBTL,转速下降,工作点沿着人为机械特性很快下降，达到C点 时，n=n01回馈制动结束。回馈制动特性为BC段曲线。在这个过程中输入电动机的机械功率是由负载的动能的减少提供的。工作点下降到C点后T=0TL，转速继续下降，nn01,EaU1,Ia,T恢复正向。则电动机恢复为正向电动运行，随着转速的下降，转矩从0不断增加直至工作点达到D 点，T=TL，进入降压后的稳定运行。回馈制动的特点：能量消耗少，适合放下重物体而不能应用于停车。他励磁电动机弱磁调速时，为降低转速而增加磁通的运行中，由于的突然增加使n下降，也可出现回馈制动。与以上情况相似。,
