1
他励直流电动机的调速
Speed-regulation of separately
excited motor
2
他励直流电动机的调速
电力拖动系统的调速, 1)机械调速 ; 2)电气调速
他励电动机的转速公式：
?
???
e
saa
C
RRIUn )(
电气调速方法,1）调压调速；
2）电枢回路串电阻调速；
3）调磁调速 。
3
他励直流电动机的调速
调速指标,
1、调速范围 D：
m i n
m a x
n
nD ?
2、静差率（相对稳定性） δ%,指负载变化时，
转速变化的程度，转速变化小，稳定性好。
%1 0 0%1 0 0%
00
0 ??????
n
n
n
nn NN?
δ%越小,相对稳定性越好 ；
δ%与机械特性硬度和 n0有关 。
4
他励直流电动机的调速
D与 δ%相互制约,
)1(
m a xm a x
m i n0
m a x
m i n
m a x
?
?
?
??
?
??
?
?
??
??
N
N
NN n
n
n
n
n
nn
n
n
n
D
δ 越小,D越小，相对稳定性越好；
在保证一定的 δ 指标的前提下，要扩大 D，
须减少 Δn,即提高机械特性的硬度。
5
他励直流电动机的调速
3、调速的平滑性,
在一定的调速范围内，调速的级数越多，调速
越平滑。相邻两级转速之比，为平滑系数,
1?
?
i
i
n
n?
?
越接近 1，平滑性越好，当 时，称
为无级调速，即转速可以连续调节。调速不
连续时，级数有限，称为有级调速。
1??
4、调速的经济性, 主要指调速的投资、运行
效率及维修费用等。
6
他励直流电动机的调速
1、电枢回路串电阻调速
n
TemTL
Ra
n0
nN A
0
A’
Bn1
Ra+Rs1n
2
Ra+RS2
C
RS1>RS2
tt=0
n1
nN
IaN
ian
ia
n
7
他励直流电动机的调速
优点,电枢串电阻调速设备简单，操作方便。
缺点：
2）低速时特性曲线斜率大，静差率大，所以转速的相对稳定性差；
3）轻载时调速范围小，额定负载时调速范
围一般为 D≦ 2；
4）损耗大，效率低，不经济。对恒转矩
负载，调速前、后因增通不变而使 Tem和 Ia不变，
输入功率不变，输出功率却随转速的下降而下
降，减少的部分被串联电阻消耗了。
1）由于电阻只能分段调节，所以调速的
平滑性差；
8
他励直流电动机的调速
2、降低电压调速
Tem
0n
n
NU
TL
Nn
A
1U
01n A
’
B
1n
NUUU ?? 12
2U
02n
2n
C
降压调速
过程与电枢串
电阻调速过程
相似，调速过
程中转速和电
枢电流（或转
矩）随时间变
化的曲线也相
似 。
9
他励直流电动机的调速
优点, 1） 电源电压能够平滑调节，可实现无
级调速。
2） 调速前后的机械特性的斜率不变，硬
度较高，负载变化时稳定性好 。
3） 无论轻载还是负载，调速范围相同，
一般可达 D=2.5~12。
4） 电能损耗较小 。
缺点, 需要一套电压可连续调节的直流电源 。
10
他励直流电动机的调速
3、减弱磁通调速
01n
1?
A’
1n B
N?
Tem
n
TL
0n
ANn
2?
02n
2n C
tt=0
n
aNI
n
Nn
1n
1aI
ai
ai
11
他励直流电动机的调速
优点, 由于在电流较小的励磁回路中进行调节，因而
控制方便，能量损耗小，设备简单，调速平滑性好。
弱磁升速后电枢电流增大，电动机的输入功率增大，
但由于转速升高，输出功率也增大，电动机的效率
基本不变，因此经济性是比较好。
缺点,机械特性的斜率变大，特性变软；
转速的升高受到电动机换向能力和机械强度的限制，
升速范围不可能很大，一般 D≤2；
为了扩大调速范围，通常把降压和弱磁两种调速方
法结合起来，在额定转速以上，采用弱磁调速，在额定
转速以下采用降压 调速。
12
他励直流电动机的调速
调速方式与负载类型的配合
容许输出,指电动机在某一转速下长期可靠工作时所能输
出的最大转矩和功率。
充分利用,指在一定的转速下电动机的实际输出转矩和
功率达到它的容许值，即电枢 电流达到额定值。
当电动机调速时，在不同的转速下，
电枢电流能否总保持为额定值，即电动机
能否在不同转速下都得到充分利用，这个
问题与 调速方式 和 负载类型 的配合有关。
13
他励直流电动机的调速
以电机在不同转速都能得到充分利用为条件，他
励直流电动机的调速可分为 恒转矩调速 和 恒功率调速 。
nC
Tn
P
CICTT NNTem
1
9 5 5 0
??
????
电动机的容许输出功率与转速成正比，而容许输
出转矩为恒值 ----恒转矩调速 。
电枢串电阻调速和降压调速时，磁通 保持
不变，若在不同转速下保持电流 不变，即电机
得到充分利用，容许输出转矩和功率分别为：
N???
Na II ?
14
他励直流电动机的调速
955095509550
22
2
Cn
n
CTn
P
n
C
nC
RIU
CICTT
e
aNN
TNTem
???
?
?
????
电动机的容许输出转矩与转速成反比，而容许输
出功率为恒值 ----恒功率调速 。
弱磁调速时，磁通 是变化的，在不同转速下
若保持电流 不变，即电机得到充分利用，容
许输出转矩和功率分别为：
?
Na II ?
15
他励直流电动机的调速
上述容许输出转矩和功率与转速的关系为：
maxn
Nn
minn
n
T P
T P 恒功率调速
T
P 恒转矩调速
以 为界，
分两个区域,
为恒转
矩调速区 ；
为恒功
率调速区
Nn
Nnn ?
Nnn ?
16
他励直流电动机的调速
1、恒转矩负载配恒转矩调速
和 均为常数,
和 均与转速 成正
比，只要选择电动机
的 与 相等，在任
何转速下均有：
LT
LT
T
T
LP
P n
T
LT
T
n
NaLL IITTPP ???
电机既满足了负载要求，
又得到了充分利用。
这是一种理想的配合，转速
是从额定转速向下调，所以
额定转速为系统的最高转速 。
17
他励直流电动机的调速
2、恒功率负载配恒功率调速
和 均为常数，
和 均与 成反比，只
要选择 与 相等，
在任何转速下均有：
LT
LP
T
P
LP P
n
NaLL IITTPP ???
电机既满足了负载要求，
又得到了充分利用。
T
n
LT
T
这是一种理想的配合，转速
是从额定转速向上调，所以
额定转速为系统的最低转速 。
18
他励直流电动机的调速
3、恒转矩负载配恒功率调速
负载转矩
CT L ?
n
T 1?
电动机容许输出转矩
只有在最高转速时才有,
NaLL IITTPP ???电机得到了充分利用。
NaLL IITTPP ???
在低于最高转速时：
电机未被充分利用。
T
n
LT
maxn
minn
T
m i nnn N ?
19
他励直流电动机的调速
可以证明,
在最低转速时，电动机的实际输出功率（负载功率）
只是电动机额定功率的 （ D为调速范围） 。
D
1
NL
L
LL
LN
P
D
P
DP
nT
n
nnT
PP
1
9 5 5 09 5 5 0
m i n
m i n
m i n
m i n
m a xm a x
m a x
?
????
显然，这种配合将造成电动机容量的浪费。
20
他励直流电动机的调速
4、恒功率负载配恒转矩调速
负载转矩 CT ?
n
T L 1?
电动机容许输出转矩
只有在最低转速时才有：
NaLL IITTPP ???电机得到了充分利用。
NaLL IITTPP ???
在高于最低转速时：
电机未被充分利用。
T
T
n
maxn
minn
LT
ma xma x LNN TTnn ??
21
他励直流电动机的调速
可以证明,
这种配合，电动机的实际输出功率（恒定的负载功
率）只是电动机额定功率的 （ D为调速范围） 。
D
1
NL
L
LLNN
N
P
D
P
DP
nT
n
nnTnT
P
1
9 5 5 09 5 5 09 5 5 0
m i nm a x
m i n
m a xm a xm a x
?
????
显然，这种配合将造成电动机容量的浪费。
22
他励直流电动机的调速
5、风机型负载与两种调速方式的配合
由于负载转矩随转速的升高而增大，为了使电动机在最
高转速时（所需的转矩最大）能满足负载的需要，应使
)()( m a xm a x nnLnn TT ?? ?
n
maxn
LT
T
T
T
只有在最高转速时，电
动机才被充分利用。恒
转矩调速方式所造成的
电动机容量浪费比恒功
率调速方式小一些。
23
他励直流电动机的调速
根据以上五种情况分析可得：
1） 电枢串电阻调速和降压调速方式属于恒转
矩调速，适用于恒转矩负载 。
2） 弱磁调速属于恒功率调速方式，适用于恒
功率负载 。
3） 对于泵与风机类负载，三种调速方式都不
十分合适，但采用电枢串电阻和降压调速比弱
磁调速合适一些。
他励直流电动机的调速
Speed-regulation of separately
excited motor
2
他励直流电动机的调速
电力拖动系统的调速, 1)机械调速 ; 2)电气调速
他励电动机的转速公式：
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C
RRIUn )(
电气调速方法,1）调压调速；
2）电枢回路串电阻调速；
3）调磁调速 。
3
他励直流电动机的调速
调速指标,
1、调速范围 D：
m i n
m a x
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nD ?
2、静差率（相对稳定性） δ%,指负载变化时，
转速变化的程度，转速变化小，稳定性好。
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δ%越小,相对稳定性越好 ；
δ%与机械特性硬度和 n0有关 。
4
他励直流电动机的调速
D与 δ%相互制约,
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在保证一定的 δ 指标的前提下，要扩大 D，
须减少 Δn,即提高机械特性的硬度。
5
他励直流电动机的调速
3、调速的平滑性,
在一定的调速范围内，调速的级数越多，调速
越平滑。相邻两级转速之比，为平滑系数,
1?
?
i
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越接近 1，平滑性越好，当 时，称
为无级调速，即转速可以连续调节。调速不
连续时，级数有限，称为有级调速。
1??
4、调速的经济性, 主要指调速的投资、运行
效率及维修费用等。
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他励直流电动机的调速
1、电枢回路串电阻调速
n
TemTL
Ra
n0
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Bn1
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2
Ra+RS2
C
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他励直流电动机的调速
优点,电枢串电阻调速设备简单，操作方便。
缺点：
2）低速时特性曲线斜率大，静差率大，所以转速的相对稳定性差；
3）轻载时调速范围小，额定负载时调速范
围一般为 D≦ 2；
4）损耗大，效率低，不经济。对恒转矩
负载，调速前、后因增通不变而使 Tem和 Ia不变，
输入功率不变，输出功率却随转速的下降而下
降，减少的部分被串联电阻消耗了。
1）由于电阻只能分段调节，所以调速的
平滑性差；
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他励直流电动机的调速
2、降低电压调速
Tem
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n
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降压调速
过程与电枢串
电阻调速过程
相似，调速过
程中转速和电
枢电流（或转
矩）随时间变
化的曲线也相
似 。
9
他励直流电动机的调速
优点, 1） 电源电压能够平滑调节，可实现无
级调速。
2） 调速前后的机械特性的斜率不变，硬
度较高，负载变化时稳定性好 。
3） 无论轻载还是负载，调速范围相同，
一般可达 D=2.5~12。
4） 电能损耗较小 。
缺点, 需要一套电压可连续调节的直流电源 。
10
他励直流电动机的调速
3、减弱磁通调速
01n
1?
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他励直流电动机的调速
优点, 由于在电流较小的励磁回路中进行调节，因而
控制方便，能量损耗小，设备简单，调速平滑性好。
弱磁升速后电枢电流增大，电动机的输入功率增大，
但由于转速升高，输出功率也增大，电动机的效率
基本不变，因此经济性是比较好。
缺点,机械特性的斜率变大，特性变软；
转速的升高受到电动机换向能力和机械强度的限制，
升速范围不可能很大，一般 D≤2；
为了扩大调速范围，通常把降压和弱磁两种调速方
法结合起来，在额定转速以上，采用弱磁调速，在额定
转速以下采用降压 调速。
12
他励直流电动机的调速
调速方式与负载类型的配合
容许输出,指电动机在某一转速下长期可靠工作时所能输
出的最大转矩和功率。
充分利用,指在一定的转速下电动机的实际输出转矩和
功率达到它的容许值，即电枢 电流达到额定值。
当电动机调速时，在不同的转速下，
电枢电流能否总保持为额定值，即电动机
能否在不同转速下都得到充分利用，这个
问题与 调速方式 和 负载类型 的配合有关。
13
他励直流电动机的调速
以电机在不同转速都能得到充分利用为条件，他
励直流电动机的调速可分为 恒转矩调速 和 恒功率调速 。
nC
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1
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电动机的容许输出功率与转速成正比，而容许输
出转矩为恒值 ----恒转矩调速 。
电枢串电阻调速和降压调速时，磁通 保持
不变，若在不同转速下保持电流 不变，即电机
得到充分利用，容许输出转矩和功率分别为：
N???
Na II ?
14
他励直流电动机的调速
955095509550
22
2
Cn
n
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电动机的容许输出转矩与转速成反比，而容许输
出功率为恒值 ----恒功率调速 。
弱磁调速时，磁通 是变化的，在不同转速下
若保持电流 不变，即电机得到充分利用，容
许输出转矩和功率分别为：
?
Na II ?
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他励直流电动机的调速
上述容许输出转矩和功率与转速的关系为：
maxn
Nn
minn
n
T P
T P 恒功率调速
T
P 恒转矩调速
以 为界，
分两个区域,
为恒转
矩调速区 ；
为恒功
率调速区
Nn
Nnn ?
Nnn ?
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他励直流电动机的调速
1、恒转矩负载配恒转矩调速
和 均为常数,
和 均与转速 成正
比，只要选择电动机
的 与 相等，在任
何转速下均有：
LT
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NaLL IITTPP ???
电机既满足了负载要求，
又得到了充分利用。
这是一种理想的配合，转速
是从额定转速向下调，所以
额定转速为系统的最高转速 。
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他励直流电动机的调速
2、恒功率负载配恒功率调速
和 均为常数，
和 均与 成反比，只
要选择 与 相等，
在任何转速下均有：
LT
LP
T
P
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NaLL IITTPP ???
电机既满足了负载要求，
又得到了充分利用。
T
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这是一种理想的配合，转速
是从额定转速向上调，所以
额定转速为系统的最低转速 。
18
他励直流电动机的调速
3、恒转矩负载配恒功率调速
负载转矩
CT L ?
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T 1?
电动机容许输出转矩
只有在最高转速时才有,
NaLL IITTPP ???电机得到了充分利用。
NaLL IITTPP ???
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电机未被充分利用。
T
n
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他励直流电动机的调速
可以证明,
在最低转速时，电动机的实际输出功率（负载功率）
只是电动机额定功率的 （ D为调速范围） 。
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1
NL
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显然，这种配合将造成电动机容量的浪费。
20
他励直流电动机的调速
4、恒功率负载配恒转矩调速
负载转矩 CT ?
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T L 1?
电动机容许输出转矩
只有在最低转速时才有：
NaLL IITTPP ???电机得到了充分利用。
NaLL IITTPP ???
在高于最低转速时：
电机未被充分利用。
T
T
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ma xma x LNN TTnn ??
21
他励直流电动机的调速
可以证明,
这种配合，电动机的实际输出功率（恒定的负载功
率）只是电动机额定功率的 （ D为调速范围） 。
D
1
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显然，这种配合将造成电动机容量的浪费。
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他励直流电动机的调速
5、风机型负载与两种调速方式的配合
由于负载转矩随转速的升高而增大，为了使电动机在最
高转速时（所需的转矩最大）能满足负载的需要，应使
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T
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只有在最高转速时，电
动机才被充分利用。恒
转矩调速方式所造成的
电动机容量浪费比恒功
率调速方式小一些。
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他励直流电动机的调速
根据以上五种情况分析可得：
1） 电枢串电阻调速和降压调速方式属于恒转
矩调速，适用于恒转矩负载 。
2） 弱磁调速属于恒功率调速方式，适用于恒
功率负载 。
3） 对于泵与风机类负载，三种调速方式都不
十分合适，但采用电枢串电阻和降压调速比弱
磁调速合适一些。
