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。
%100%100%
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
9550
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
m a xm a 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：
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。
%100%100%
00
0
n
n
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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
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N
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NN n
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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。
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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。
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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
nN A
0
A’
Bn1
Ra+Rs1n
2
Ra+RS2
C
RS1>RS2
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n1
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IaN
ian
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n
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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
0n
n
NU
TL
Nn
A
1U
01n A
’
B
1n
NUUU 12
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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
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2?
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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
Tn
P
CICTT NNTem
1
9550
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
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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?
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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
LT
T
T
LP
P n
T
LT
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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 。
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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
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 。
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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
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T
m i nnn 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） 。
D
1
NL
L
LL
LN
P
D
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nT
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9 5 5 09 5 5 0
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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
m a xm a 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
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P
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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。
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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
)()( m a xm a x nnLnn TT
n
maxn
LT
T
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。
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。
