第3章直流电机的工作原理及特性.ppt

第三章第三章直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性重点掌握：重点掌握：了解直流电机的基本结构及工作原理；了解直流电机的基本结构及工作原理；掌握直流电动机的机械特性；掌握直流电动机的机械特性；掌握直流电动机启动、调速和制动等各种特性；掌握直流电动机启动、调速和制动等各种特性；掌掌握握实实现现直直流流电电动动机机启启动动、调调速速和和制制动动的的各各种种方方法法以以及及它们的使用场所。它们的使用场所。电机分交流和直流两种。电机分交流和直流两种。直流电机直流电机工作电压或输出的电压为直流；工作电压或输出的电压为直流；交流电机交流电机工作电压为交流。工作电压为交流。直流电机分直流电动机和直流发电机两种。直流电机分直流电动机和直流发电机两种。直流电动机直流电动机将电能转换为机械能；将电能转换为机械能；直流发电机直流发电机将机械能转换为电能。将机械能转换为电能。1.2.一切电机都是以电磁感应定律作为主要依据设计而成的。它的基本功能是实现机电能量的相互转换。直流电机电动机发电机将直流电能转换成机械能。将机械能转换成直流电能。.3.直流电机v 4.直流电机外形5.直流电机的用途及优缺点一、用途作励磁机用作励磁机用一般小于一般小于10万万kW的单机同步发电机要用直流发电机作为励机。的单机同步发电机要用直流发电机作为励机。6.作电源用作电源用:直流发电机将机械能转化为直流电能直流发电机将机械能转化为直流电能 信号传递信号传递:直流测速发电机将机械信号转换为电信号直流测速发电机将机械信号转换为电信号 7.作动力用作动力用:直流电动机将直流电能转化为机械能直流电动机将直流电能转化为机械能；信号传递信号传递-直流伺服电动机将控制信号转换为机械信号。直流伺服电动机将控制信号转换为机械信号。8.二、优缺点v直流发电机的电势波形较好，受电磁干扰的直流发电机的电势波形较好，受电磁干扰的影响小。影响小。v直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。v直流电动机过载能力较强，起动和制动转矩直流电动机过载能力较强，起动和制动转矩较大。较大。v由于存在换向器，其制造复杂，触点之间会由于存在换向器，其制造复杂，触点之间会产生火花腐蚀，制造成本高。产生火花腐蚀，制造成本高。9.31直流电机的基本结构和工作原理直流电机的基本结构和工作原理一、直流电机的基本结构一、直流电机的基本结构直流电机的结构图如图所示：直流电机的结构图如图所示：10.直流电机的主要结构部件直直流流电电机机定子定子转子转子主磁极主磁极换向极换向极机座机座电刷装置电刷装置电枢铁心电枢铁心电枢绕组电枢绕组换向器换向器.11.直流电机的结构图直流电机的结构图剖面图：电枢剖面图：电枢1；主磁极主磁极2；换向；换向 极极4；机座；机座6电枢铁心冲片电枢铁心冲片换向器：换向片换向器：换向片3；连接片连接片4；云母环；云母环212.直流电机的结构部件13.根根据据电电机机的的工工作作原原理理，直直流流电电机机的的组组成成可可分分为为定定子子、转转子子和和换换向器向器三大部分。三大部分。定子部分定子部分主要由定子铁心和绕在上面的励磁绕组两部分组成。主要由定子铁心和绕在上面的励磁绕组两部分组成。转子部分转子部分主要由电枢铁心和电枢绕组两部分组成。主要由电枢铁心和电枢绕组两部分组成。换向器换向器由换向片和电刷组成，电刷固定在定子上，换向片与电由换向片和电刷组成，电刷固定在定子上，换向片与电枢绕组相连，换向片与电刷保持滑动接触。枢绕组相连，换向片与电刷保持滑动接触。14.15.二、基本的工作原理二、基本的工作原理为了讨论直流电机的工作原理，可把复杂的直流电机结构简化为了讨论直流电机的工作原理，可把复杂的直流电机结构简化为电机具有一对主磁极，电枢绕组只是一个线圈，线圈两端分别联为电机具有一对主磁极，电枢绕组只是一个线圈，线圈两端分别联在两个换向片上，换向片上压着电刷在两个换向片上，换向片上压着电刷A和和B。如图所示：如图所示：1主磁极主磁极：励磁绕组上加上直：励磁绕组上加上直流电压，励磁绕组上有励磁电流流电压，励磁绕组上有励磁电流通过，使定子铁心产生固定磁场，通过，使定子铁心产生固定磁场，即即定子的主要作用是产生主磁场定子的主要作用是产生主磁场。16.2电电枢枢绕绕组组：在在固固定定的的磁磁场场中中旋旋转转，主主要要作作用用是是产产生生感感应应电电动动势势或或产产生生机机械械转转矩矩，实实现现能能量量的的转换。转换。3、4换换向向器器：电电刷刷固固定定不不动动，换换向向片片与与电电枢枢绕绕组组一一起起旋旋转转，主主要要作作用用对对发发电电机机而而言言是是将将电电枢枢绕绕组组内内感感应应的的交交流流电电势势转转换换成成电电刷刷间间的的直直流流电电势势。对对电电动动机机而而言言，则则是是将将外外加加的的直直流流电电流流转转换换为为电电枢枢绕绕组组的的交交变变电电流流，并并保保证证每每一一磁磁极极下下，电电枢枢导导体体的的电电流流的的方方向不变，以产生恒定的电磁转矩。向不变，以产生恒定的电磁转矩。3电刷电刷4换向片换向片17.1发发电电机机原原理理：将将机机械械能能转转换换为为电电能能。直直流流发发电电机机工工作作原原理理图图如图所示如图所示：电电枢枢由由原原动动机机驱驱动动而而在在磁磁场场中中旋旋转转，在在电电枢枢线线圈圈的的两两根根有有效效边边ab和和cd（切割磁力线的导体部分）中便感应出电动势（切割磁力线的导体部分）中便感应出电动势e。显然，每一有效边中的电动势是交变的，即在显然，每一有效边中的电动势是交变的，即在N极下是一个方极下是一个方向，当它转到向，当它转到S极下时是另一个方向。但是，由于电刷极下时是另一个方向。但是，由于电刷A总是同与总是同与N极下的有效边相联的换向片接触，而电刷极下的有效边相联的换向片接触，而电刷B总是同与总是同与S极下的有效边极下的有效边相联的换向片接触，因此，在电刷间就出现一个极性不变的电动势相联的换向片接触，因此，在电刷间就出现一个极性不变的电动势或电压，当电刷之间接有负载时，在电动势的作用下就在电路中产或电压，当电刷之间接有负载时，在电动势的作用下就在电路中产生一定方向的电流。生一定方向的电流。18.注意：电刷固定在空间不动，而半圆铜片与导体一起旋转。19.直流发电机原理示意图（1）20.直流发电机原理示意图（2）21.线圈电动势波形tea刷间电动势波形tEa.22.结论：在电枢线圈内的感应电动势及电流都是交流的。通过换向片及电刷的整流作用才变成从外部看的两电刷间的直流电动势。虽然电枢线圈是旋转的且电枢线圈中的电流是交变的，但从空间上看，N极与S极下的电枢电流的方向是不变的。因此，由电枢电流所产生的磁场从空间上看也是一个恒定不变的磁场.电枢线圈中的感应电动势与其电流的方向始终一致。当接上负载时，电枢绕组中就有电流，此电流与磁场相互作用产生电磁力，该电磁力使转轴受到一个力矩，称之为电磁转矩，其方向是与转子的转向相反的，是制动性质。.23.2电电动动机机原原理理：将将电电能能转转换换为为机机械械能能。直直流流电电动动机机工工作作原原理理图图如图所示如图所示：直直流流电电源源接接在在电电刷刷之之间间而而使使电电流流通通入入电电枢枢线线圈圈。电电流流方方向向应应该该是是这这样样的的：N极极下下的的有有效效边边中中的的电电流流总总是是一一个个方方向向，而而S极极下下的的有有效效边边中中的的电电流流总总是是另另一一个个方方向向，这这样样才才能能使使两两个个边边上上受受到到的的电电磁磁力力的的方方向向一一致致，电电枢枢因因而而转转动动。因因此此，当当线线圈圈的的有有效效边边从从N（S）极极下下转转到到S（N）极极下下时时，其其中中电电流流的的方方向向必必须须同同时时改改变变，使使电电磁磁力力的的方方向向不变，即电磁转矩的方向不变而使转子以不变，即电磁转矩的方向不变而使转子以n的转速旋转。的转速旋转。将电刷出线端的负载改成外施直流电源，且将轴上的将电刷出线端的负载改成外施直流电源，且将轴上的原动机卸掉，换成生产机械。原动机卸掉，换成生产机械。24.25.26.结论：虽然外施电压及电流都是直流，但在电枢绕组内部，电虽然外施电压及电流都是直流，但在电枢绕组内部，电枢电流和电枢电动势都是交流。这是通过换向片及电刷的枢电流和电枢电动势都是交流。这是通过换向片及电刷的逆变作用，将外部直流变成内部的交流。逆变作用，将外部直流变成内部的交流。虽然电枢线圈是旋转的且电枢线圈中的电流是交变的，但虽然电枢线圈是旋转的且电枢线圈中的电流是交变的，但从空间上看，由电枢电流所产生的磁场仍是一个恒定不变的从空间上看，由电枢电流所产生的磁场仍是一个恒定不变的磁场。磁场。当电枢旋转时，电枢导体切割磁力线也会感应电动势。其方当电枢旋转时，电枢导体切割磁力线也会感应电动势。其方向与电枢电流的方向始终相反，故称之为向与电枢电流的方向始终相反，故称之为反电势反电势。转子是在电磁转矩的作用下才能旋转，所以电磁转矩的方转子是在电磁转矩的作用下才能旋转，所以电磁转矩的方向是与转子的转向一致，是向是与转子的转向一致，是驱动驱动性质的。此时，电动机从电性质的。此时，电动机从电源输入电能，通过电磁感应转换成机械能从轴上输出而带动源输入电能，通过电磁感应转换成机械能从轴上输出而带动生产机械转动。生产机械转动。.27.对于同一台电机，在不同的外部条件下，即可作发电机运行，也可作电动机运行原理，称为电机的可逆原理。电机的可逆原理，是电机理论中的普遍原理。它不仅适用于直流电机，而且也适用于交流电机。电机的可逆原理28.三、电动势和电磁转矩三、电动势和电磁转矩1.电动势电动势E根据电磁学原理，两电刷间的感应电动势为根据电磁学原理，两电刷间的感应电动势为:式中：式中：E感应电动势（感应电动势（V）；）；对磁极的磁通（对磁极的磁通（Wb）；）；n电枢转速（电枢转速（r/min）；）；Ke与电机结构有关的常数。与电机结构有关的常数。直流发电机中，电动势的方向总是与电流的方向相同，被称为直流发电机中，电动势的方向总是与电流的方向相同，被称为电源电动势。电源电动势。直流电动机中，电动势的方向总是与电流的方向相反，被称为直流电动机中，电动势的方向总是与电流的方向相反，被称为反电动势。反电动势。29.2电磁转矩电磁转矩TM电枢绕组中的电流和磁通相互作用，产生电磁力和电磁转矩，电枢绕组中的电流和磁通相互作用，产生电磁力和电磁转矩，其大小可用如下公式表示：其大小可用如下公式表示：式中：式中：TM电磁转矩（电磁转矩（Nm）；）；对磁极的磁通（对磁极的磁通（Wb）；）；Ia电枢电流（电枢电流（A）；）；Kt与电机结构有关的常数，与电机结构有关的常数，Kt=9.55 Ke30.直流发电机和直流电动机的电磁转矩的作用是不同的。直流发电机和直流电动机的电磁转矩的作用是不同的。发电机的电磁转矩发电机的电磁转矩是阻转矩，它与电枢转动的方向或原动机的是阻转矩，它与电枢转动的方向或原动机的驱动转矩的方向相反。因此，在等速转动时，原动机的转矩驱动转矩的方向相反。因此，在等速转动时，原动机的转矩T1必须必须与发电机的电磁转矩与发电机的电磁转矩TM及空载损耗转矩及空载损耗转矩T0相平衡。相平衡。电动机的电磁转矩电动机的电磁转矩是驱动转矩，它使电枢转动。因此，电动机是驱动转矩，它使电枢转动。因此，电动机的电磁转矩的电磁转矩TM必须与机械负载转矩必须与机械负载转矩TL及空载损耗转矩及空载损耗转矩T0相平衡。相平衡。31.从以上分析可知，直流电机作发电机运行和作电动机运行时，从以上分析可知，直流电机作发电机运行和作电动机运行时，虽然都产生电动势虽然都产生电动势E和电磁转矩和电磁转矩T，但二者的作用正好相反，见表，但二者的作用正好相反，见表电机运行电机运行方式方式E与与I的方的方向向E的作用的作用TM的性质的性质转矩之间的转矩之间的关系关系发电机发电机相同相同电源电动势电源电动势阻转矩阻转矩T1=TM+T0电动机电动机相反相反反电动势反电动势驱动转矩驱动转矩TM=TL+T032.四、直流电动机的分类四、直流电动机的分类直流电动机按定子励磁绕组的励磁方式不同可分为直流电动机按定子励磁绕组的励磁方式不同可分为四类四类：1.他励电动机：励磁绕组由外加电源单独供电，励磁电流的大他励电动机：励磁绕组由外加电源单独供电，励磁电流的大小与电枢两端电压或电枢电流的大小无关。如图（小与电枢两端电压或电枢电流的大小无关。如图（a）所示。）所示。2.并并励励电电动动机机：励励磁磁绕绕组组与与电电枢枢绕绕组组并并联联连连接接，由由外外部部电电源源一一起供电。如图（起供电。如图（b）所示。）所示。3.串串励励电电动动机机：励励磁磁绕绕组组与与电电枢枢绕绕组组并并联联连连接接，由由外外部部电电源源一一起供电。如图（起供电。如图（c）所示）所示4.复复励励电电动动机机：励励磁磁绕绕组组分分为为两两部部分分，一一部部分分与与电电枢枢绕绕组组并并联联连接，另一部分与电枢绕组并联连接。如图（连接，另一部分与电枢绕组并联连接。如图（d）所示）所示33.他励电动机：他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开。励磁线圈与转子电枢的电源分开。并励电动机：并励电动机：励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。串励电动机：串励电动机：励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。复励电动机：复励电动机：励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在 同一电源上。同一电源上。M他励他励UfIfIaUM并励并励UIfM串励串励UM复励复励U34.描述直流发电机运行特性的物理量端电压U电枢电流Ia或输出电流I励磁电流If发电机的运行特性当I=0时，称为空载特性。负载特性 调节特性 外特性.3.2 3.2 直流发电机直流发电机35.3.2.13.2.1他励发电机他励发电机1.1.电原理图电原理图 由于独立由于独立U Uf f,I,If f所以负载电流所以负载电流I I等于电枢电流等于电枢电流IaIaIaIRfIfEGUR+-36.2.2.空载特性空载特性 当发电机空载（当发电机空载（Ia=0Ia=0）及转速（及转速（n n）不变时，输出电势与励磁）不变时，输出电势与励磁电流的关系曲线电流的关系曲线当当I If f 小时直线（不饱和）小时直线（不饱和）I If f 大时，大时，弯曲（开始饱和）弯曲（开始饱和）I If f 更大，更大，平直（饱和，平直（饱和，不变）不变）EEoUoIf37.3.3.外特性曲线外特性曲线 当发电机转速当发电机转速（n n）和励磁和励磁（）不变时，输出电压不变时，输出电压（U U）与负载电流与负载电流(I)(I)之间的关系曲线之间的关系曲线注：注：当当Ia RaIa U=E-IaRaIa RaIa U=E-IaRa调节 R L 使负载电流达 I N 值，同时调节 R f（分压器）使端电压达 U N 此时的 R f 不能再改变。曲线随电流增加下降的原因：（1）电枢电阻压降的存在；（2）电枢反应去磁作用。UIUoUNoIN38.3.2.23.2.2并励发电机并励发电机 1.电原理图：电原理图：由于由于If10（3）软特性）软特性 Tr，前进时速度，前进时速度n 为正。为正。电电车车由由直直流流电电动动机机拖拖动动，机械特性如图所示：机械特性如图所示：87.匀匀速速走走平平路路时时（a点点）：输输出出转转矩矩TM用用来来克克服服负负载载转转矩矩Tr。在在an0段：段：TM与与n的方向相同，故为电动状态。的方向相同，故为电动状态。在在n0b段段：TM与与n的的方方向向相相反反，且且工工作作速速度度大大于于理理想想空空载载转转速速，故电动机工作在反馈制动状态。故电动机工作在反馈制动状态。平路上：平路上：TM=Tr；下坡（缓）：下坡（缓）：TM+Tp=Tr下坡（陡）：下坡（陡）：TM+Tr=Tp88.2电枢电压突然下降时的反馈制动电枢电压突然下降时的反馈制动设设当当电电动动机机的的电电枢枢外外加加电电压压为为U1和和U2，且且U1U2时时的的机机械械特特性性如图所示：如图所示：若若电电动动机机工工作作在在A点点时时将将电电枢枢电电压压突突然然降降低低为为U2，电电动动机机的的机机械械特特性性变变为为曲曲线线2，由由于于机机械械惯惯性性，工工作作点点由由A转转换换到到B点点。此此时时-TM-TLU2，Ia反向，反向，TM反向。反向。89.3在弱磁状态下用增加磁通降速时的反馈制动在弱磁状态下用增加磁通降速时的反馈制动4卷扬机构下放重物时的反馈制动卷扬机构下放重物时的反馈制动在在 第第 3象象 限限，n，E，（U-E），Ia，T，b点点T=0。过过b点点，EU，Ia反反向向，T0，进入反馈制动。，进入反馈制动。90.5电枢电压改变时的反馈制动电枢电压改变时的反馈制动91.二、反接制动二、反接制动反接制动具有如下特点：反接制动具有如下特点：1）电动机的外加电枢电压）电动机的外加电枢电压U与感应电动势与感应电动势E的方向在外界的作的方向在外界的作用下由相反变为相同；用下由相反变为相同；2）电动机的输出转矩）电动机的输出转矩TM与转速与转速n的方向相反。的方向相反。在反接制动中，把在反接制动中，把改变电枢电压改变电枢电压U的方向的方向所产生的反接制动称所产生的反接制动称为为电源反接制动电源反接制动；而把；而把改变电枢电动势改变电枢电动势E的方向的方向所产生的反接制动所产生的反接制动称为称为倒拉反接制动倒拉反接制动。92.1电源反接制动电源反接制动设电动机外加电枢电压的参考方向为图中所示。设电动机外加电枢电压的参考方向为图中所示。当电压的实际方向与参考方向相同时，电动机的机械特性为当电压的实际方向与参考方向相同时，电动机的机械特性为93.当电压的实际方向与参考方向相相反时，电动机的机械特性为当电压的实际方向与参考方向相相反时，电动机的机械特性为其特性曲线分别如图（其特性曲线分别如图（b）中的曲线）中的曲线1和曲线和曲线2所示。所示。94.a点点：当电动机稳速运行在第一象限中特性曲线：当电动机稳速运行在第一象限中特性曲线1的的a点时：点时：bc段：段：n0，Tm0，Tm0电动电动ce段：段：n0，IaEef段：段：|n|n 0|，IaU95.注意注意:由于在反接制动期间，电枢感应电动势和电源电压是串由于在反接制动期间，电枢感应电动势和电源电压是串联相加的，因此，为了限制电枢电流联相加的，因此，为了限制电枢电流，电动机的电枢电路中必须串，电动机的电枢电路中必须串接足够大的限流电阻。接足够大的限流电阻。电源反接制动一般应用在生产机械要求迅速减速、停车和反向电源反接制动一般应用在生产机械要求迅速减速、停车和反向的场合以及要求经常正反转的机械上。的场合以及要求经常正反转的机械上。若只要求准确停车的系统，若只要求准确停车的系统，反接制动不如能耗制动方便。反接制动不如能耗制动方便。96.2倒拉反接制动倒拉反接制动电动机固有机械特性和电枢回路串接电阻和曲线电动机固有机械特性和电枢回路串接电阻和曲线2所示。所示。现电动机驱动位能负载转矩，机械特性如图（现电动机驱动位能负载转矩，机械特性如图（b）中的曲线）中的曲线3所所示。示。97.a点点：重物匀速上升。：重物匀速上升。Tm0，n0，电动机工作在电动状态电动机工作在电动状态。cd段段：Tm0，n0，电动机工作在，电动机工作在电动状态电动状态。由于电动机的输出转矩小于负载转矩，转速沿着曲线由于电动机的输出转矩小于负载转矩，转速沿着曲线2下降。下降。98.db段段：当当转转速速下下降降到到0时时，由由于于电电动动机机的的输输出出转转矩矩TM仍仍然然小小于于负负载载转转矩矩TL，所所以以，在在位位能能负负载载的的作作用用下下，电电动动机机反反向向启启动动，直直到平衡点到平衡点b而稳定运行。电动机匀速下放重物。而稳定运行。电动机匀速下放重物。电动机在电动机在db段：段：Tm0，n0，电动机工作在制动状态。，电动机工作在制动状态。常称这种制动状态为常称这种制动状态为倒拉制动状态。倒拉制动状态。电动机进入倒拉反接制动状态必须有位能负载反拖电动机，同时电枢回路要串入较大的电阻。在此状态中，位能负载转矩是拖动转矩，而电动机的电磁转矩是制动转矩，它抑制重物下放的速度，使之限制在安全范围之内，这种制动方式不能用于停车，只可以用于下放重物。99.反接制动时的能量关系反接制动时的能量关系(1)电压反接制动时电压反接制动时 说明从电源吸收电能说明从电源吸收电能 说明电动机说明电动机从负载吸收机械能使电机处于发电状态，将机械能转从负载吸收机械能使电机处于发电状态，将机械能转化为电能。化为电能。上述两部分能量加在一起消耗在电枢回路的电上述两部分能量加在一起消耗在电枢回路的电阻上。阻上。100.(2)电动势反接制动时电动势反接制动时 说明从电源吸收电能说明从电源吸收电能 说明从负载吸收机械能说明从负载吸收机械能上述两部分能量全部消耗在电枢回路的电阻上，其能上述两部分能量全部消耗在电枢回路的电阻上，其能量关系同电压及制动时一样量关系同电压及制动时一样。101.三、能耗制动三、能耗制动 电阻越小，产生的反向电流越大，制动越快。电阻越小，产生的反向电流越大，制动越快。当切断电源接入电阻后，工作点由当切断电源接入电阻后，工作点由a点转到点转到b点。点。bo段：段：Tm0，能耗制动。，能耗制动。102.反馈制动：反馈制动：nTn0；EUN，UE反接制动：反接制动：nT0；nn0；1、U0,U和和E同向同向;2、Ra,E0能耗制动：能耗制动：nT0；n0=0；U=0103.1.能耗制动实现及机械特性能耗制动实现及机械特性(1)实现方法：实现方法：a.电动状态电动状态 接触器KM1闭合，转矩闭合，转矩T与转速与转速n相同方向，电枢相同方向，电枢电流与反电势方向相反，电流与反电势方向相反，电机运行在电机运行在A点。点。b.能耗制动能耗制动 接触器KM2闭合闭合(电机原电机原运行在运行在A点点)，电枢脱离电源，电枢脱离电源经电阻经电阻R将电枢短接。将电枢短接。104.（2）能耗制动分析）能耗制动分析 U=0,由于电机惯性，由于电机惯性，n0，Ea0，在反电动势在反电动势Ea作用下产生电枢电流作用下产生电枢电流Ia反向，电反向，电动机的转矩也反向。这时动机的转矩也反向。这时IB=-Ea/(R+Ra)。IB与原来的与原来的IA方向相反，方向相反，TB反向，与反向，与n相反相反,转转速下降，当速下降，当n=0，停车。，停车。105.（3）能耗制动特性）能耗制动特性106.（4）特性方程及制动电阻）特性方程及制动电阻 特性是一条过原点的直线，在第二象限，特性是一条过原点的直线，在第二象限，特性斜率取决于能耗制动电阻特性斜率取决于能耗制动电阻 Rad。107.分析分析 Rad越大，特性越斜，越大，特性越斜，Rad越小，特性越越小，特性越平，但平，但Rad不能太小，否则在制动瞬间会产生不能太小，否则在制动瞬间会产生过大的冲击电流，取过大的冲击电流，取IB=(22.5)IN，IB为制动为制动瞬间的电枢电流，设制动瞬间电势为瞬间的电枢电流，设制动瞬间电势为EB，有：有：当制动时转速大于或等于当制动时转速大于或等于nN时，认为时，认为EB与与U近似相等。近似相等。108.2.能耗制动运行能耗制动运行109.3.能耗制动特点能耗制动特点(i)制动时制动时U=0，n0=0，直流电动机脱离电网变成直，直流电动机脱离电网变成直流发电机单独运行，把系统存储的动能，或位能性流发电机单独运行，把系统存储的动能，或位能性负载的位能转变成电能负载的位能转变成电能(EaIa)消耗在电枢电路的总消耗在电枢电路的总电阻上电阻上I2(Ra+Rad).(ii)制动时，制动时，n与与T成正比成正比,所以转速所以转速n下降时，下降时，T也下降，也下降，故低速时制动效果差，为加强制动效果，可减少故低速时制动效果差，为加强制动效果，可减少Rad，以增大制动转矩，以增大制动转矩T，此即多级能耗制动，此即多级能耗制动(iii)实现能耗制动的线路简单可靠，当实现能耗制动的线路简单可靠，当n=0时时T=0,可实可实现准确停车。现准确停车。110.4.应用应用 能耗制动多用于一般生产机械的制能耗制动多用于一般生产机械的制动停车，对于起重机械，能耗制动可使动停车，对于起重机械，能耗制动可使位能性负载的恒低速下放，确保生产安位能性负载的恒低速下放，确保生产安全，对反抗性负载能确保停车全，对反抗性负载能确保停车。111.第四章 机电传动系统的过渡过程v4.1 研究机电传动系统过渡过程的 实际意义v4.2 机电传动系统过渡过程的分析v4.3 机电时间常数v4.4 加快机电传动系统过渡过程的方法112.4.1 研究机电传动系统过渡过程的实际意义v 机电传动系统过渡过程 由一个稳态向另一个稳态过渡的过程（动态过程启动、制动、反转和调速）。v外因 系统转矩平衡关系被破坏。v内因 贮能的惯性元件。（机械惯性、电磁惯性和热惯性）v实际意义 满足生产的需要，必须研究转速、转矩、电流对时间的变化规律才能正确地选择机电传动装置、控制电路等。113.4.2 机电传动系统过渡过程的分析v利用相似三角形原理TMn代入上式得机电时间常数114.v一阶线性常系数非齐次微分方程全解仅考虑机械惯性的过渡过程n、T、I都是按指数规律变化的当积分常数对（4.3）求导，代入运动方程式化简得115.启动1.当t=0、TM=Tst、n=0，加速度最大。30.05n00.95n02.实际上当t=（35）TM=TL n=ns3.令t=代入（4.8）n=0.632ns在数值上等于转速在此时加速直线上升到稳态ns所需时间。116.