图1-23　他励直流电动机的能耗制动

直流电动机的调速可分别通过电枢回路串电阻、改变电枢电压以及主磁极磁场的方法来实现。

1.电枢回路串电阻调速

电动机带负载运行时，保持电枢电压和磁通为额定值，在电枢回路中串入不同阻值的电阻，使得特性曲线的硬度改变而理想空载转速不变，在相同负载情况下电动机的转速降Δn增大，从而达到调速的目的。

直流电动机的这种调速方法与异步电动机变转差率调速相似，在轻载或空载的情况下调速效果不明显；此外，随着电枢回路所串电阻越大，其特性曲线就越软，转速的稳定性就越差。

2.改变电枢电压的调速

考虑到电机的绝缘强度等因素，改变电压的调速一般只进行降压调速。在主磁通以及电枢回路电阻不变的情况下，降低电枢电压，则特性曲线的硬度不变而理想空载转速下降。因此，随着电枢电压的降低，曲线平行下移。在一定负载下，降低电压即可实现电动机的转速下调。

直流电动机的降压调速可实现平滑的无级调速、调速前后特性曲线硬度不变。它具有调速幅度大、稳定性好等一系列优点。但是需要专用的调压设备，如G-M系统（直流发电机—直流电动机系统）或SCR-M系统（晶闸管—直流电动机调速系统）。

图1-24　直流电动机减弱磁通Φ的调速特性曲线

3.减弱磁通Φ的调速

在电动机的励磁绕组回路中，串入可变电阻，就可减小励磁电流，使主磁极磁通Φ减弱。从机械特性方程式看，Φ减少后，理想空载转速n 0提高了，同时转速降Δn也大为增加。图1-24表示了不同Φ值时的机械特性曲线。因此在一定负载下减弱磁通Φ将使电动机的转速上升。

弱磁调速可使电动机获得高于额定转速的转速，所以一般船舶直流起货机在空钩运行时常利用这种方法来获得高速，以提高生产效率。但是弱磁调速时，机械特性变软，给定转速下的稳定性较差。而且动态电流要比额定电流大。由于换向器和机械强度的限制，转速调节也受到限制。普通电动机在弱磁调速时，转速可达到1.1～1.2n N，但最高不允许超过1.2n N。正由于它的调速范围窄，故一般与额定转速下的降压调速配合使用，以扩大调速范围。例如船舶起货机，重载低速时，用电枢串电阻调速等方法；而要空载高速时，用弱磁调速。

习题与思考

1-1　电力拖动系统运行的稳定性是指什么？而拖动系统稳定运行的条件又是什么？

1-2　为了缩短起动过程，在电动机方面应采取哪些办法？常见船舶上的起货电动机转子为什么要制成又细又长？

1-3　直流电动机采用电阻分级起动时，切换电阻时的电流要稍大于额定电流，为什么？为了使起动平稳，是否分级越多越好？

1-4　在空载和满载起动时，电动机的起动电流及起动转矩是否一样？对于同一交流异步电动机接成Y形（电源电压为380 V）和接成△形（电源电压为220 V），起动时的起动电流及起动转矩是否一样？

1-5　试比较异步电动机变转差率、变极和变频调速的各自的优缺点。(www.daowen.com)

1-6　有一台鼠笼式三相异步电动机，铭牌上标明：额定电压380 V，Y形联接，出厂时绕组用Y形联接，今拟用Y—△换接降压起动，是否可以？为什么？

1-7　电源反接制动和倒拉反接制动的区别是什么？鼠笼式异步电动机能否实现倒拉反接制动？

1-8　异步电动机带一位能性负载运行在电动状态，突然将其中两相电源反接，会出现什么情况，电动机最终稳定运行在何种状态？试予分析。

1-9　一台直流他励直流电动机带一位能性负载运行在倒拉反接制动状态，此时突将电枢电源反接，并切除制动电阻，试问拖动系统将会发生什么情况？电动机最终将稳定运行在何种状态？画出机械特性曲线。

1-10　对恒转矩及恒功率的变极调速，分别应配以何种负载特性比较合理？为什么？

1-11　异步电动机变频调速时，为什么希望在调速过程中保持磁通不变？在过载能力不变的前提下，要维持恒转矩或恒功率的变频调速，各自的条件是什么？

1-12　一台他励直流电动机的数据为：P N=40 kW，U N=220 V，I N=207.5 A，R a=0.067Ω，n N=1 000 r／min，试求：

（1）若直接起动，则起动电流为额定电流的多少倍？

（2）如采用三级起动，起动电流不超过2.5I N，则应串入多大的起动电阻？并估算各级的起动电阻值。

（3）算出各级起动电阻切除时的瞬时转速（每次切换时的电流为1.2I N）。

1-13　一台鼠笼式三相异步电动机的数据为：P N=30 k W，U N=380 V，I N=57.5 A，f 1=50 Hz，p=2，s N=0.02，η=90%，T st／T N=1.2，I st／I N=7，试求：

（1）用Y—△换接降压起动时的起动电流和起动转矩；如负载转矩分别为额定负载转矩的60%和25%时，电动机能否起动？

（2）用自耦变压器降压起动，使电动机起动转矩为额定转矩的85%时，自耦变压器的变比应为多少？此时电动机的起动电流和线路上的起动电流各为多少？

1-14　一台直流他励直流电动机的数据为P N=29 k W，U N=440 V，I N=76 A，n N=1 000 r／min，R a=0.065R N（R N=U N／I N），若忽略空载损耗，试求：

（1）电动机以转速500 r／min吊起T L=0.8T N的负载，求这时串接在电枢电路上的电阻R Z；

（2）用哪几种方法可使负载（T L=0.8T N）以-500 r／min的转速下放？求每种方法电枢电路内的串接电阻值各为多少？

（3）当电动机以500 r／min转速稳定起吊T L=0.8T N的负载时，忽然将电枢反接，并使电流不超过I N，求最后稳定下降时的转速；

（4）电动机在倒拉反接制动下工作，转速n=-600 r／min，电枢电流I a=50 A，求：①电枢电路内所串接电阻值；②电动机轴上的转矩；③电网供给的功率；④从轴上输入的功率；⑤在电枢电路内电阻上消耗的功率。