附录一直流电动机.ppt
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1、附录一 直流电动机,1. 直流电机的构造,2. 直流电机的基本工作原理,4. 并励电动机的起动与反转,3. 直流电动机的机械特性,5. 并励(他励)电动机的调速,1 直流电机的构造,直流电动机虽然比三相交流异步电动机结构复杂,维修也不便,但由于它的调速性能较好和起动转矩较大,因此,对调速要求较高的生产机械或者需要较大起动转矩的生产机械往往采用直流电动机驱动。,直流电机的优点:,(1) 调速性能好, 调速范围广, 易于平滑调节。 (2) 起动、制动转矩大, 易于快速起动、停车。 (3) 易于控制。,应用:,轧钢机、电气机车、中大型龙门刨床、矿山竖井提升机以及起重设备等调速范围大的大型设备。,1.
2、1 直流电动机的构造,极掌,极心,励磁绕组,机座,转子,直流电动机的磁极和磁路,直流电机由定 子(磁极)、转子 (电枢)和机座等 部分构成。,2. 转子(电枢) 由铁心、绕组(线圈)、换向器组成。,1. 磁极,励磁: 磁极上的线圈通以直流电产生磁通,称为励磁。,用来在电机中产生磁场。,1. 他励电动机 励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电。,1.2 直流电机的分类,直流电机按照励磁方式可分为他励电动机、并励电动机、串励电动机和复励电动机,2. 并励电动机 励磁绕组和电枢绕组并联,由一个直流电源供电。,4. 复励电动机 励磁线圈与转子电枢的联接有串有并,接在同一电源上。,3. 串励电动机 励
3、磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。,2 直流电机的基本工作原理,2 直流电机的基本工作原理,直流电从两电刷之间通入电枢绕组,电枢电流方向如图所示。由于换向片和电源固定联接,无论线圈怎样转动,总是S极有效边的电流方向向里, N极有效边的电流方向向外。电动机电枢绕组通电后中受力(左手定则)按顺时针方向旋转。,电刷,换向片,换向器作用: 将外部直流电 转换成内部的 交流电,以保 持转矩方向不 变。,线圈在磁场中旋转,将在线圈中产生感应电动势。由右手定则,感应电动势的方向与电流的方向相反。,1. 电枢感应电动势,E=EK n,由图可知,电枢感应电动势E与电枢电流或外加电压方向总是相反,所以称反电势。
4、,式中:U 外加电压 Ra 绕组电阻,2. 电枢回路电压平衡式,3. 电磁转矩,单位: (韦伯),Ia (安) ,T (牛顿米),直流电动机电枢绕组中的电流(电枢电流Ia)与磁通相互作用,产生电磁力和电磁转矩,直流电机的电磁转矩公式为,4. 转矩平衡关系,电动机的电磁转矩T为驱动转矩, 它使电枢转动。 在电机运行时,电磁转矩必须和机械负载转矩及空 载损耗转矩相平衡,即,T=KT Ia,当电动机轴上的机械负载发生变化时,通过电动机转速、电动势、电枢电流的变化,电磁转矩将自动调整,以适应负载的变化,保持新的平衡。,转矩平衡过程,例:,设外加电枢电压 U 一定,T=T2 (平衡),此时, 若T2突然
5、增加,则调整过程为,达到新的平衡点(Ia 、 P入) 。,T2 ,n,Ia ,T ,E,3 直流电动机的运行特性,直流电动机在正常运行时,虽然电源电压U和励磁电阻保持不变,但随着励磁方式不同,电动机的转矩、转速和机械特性有很大的区别。,一、并励电动机,1. 转矩特性,由图可求得,由上分析可知:,当电源电压U和励磁回路的电阻Rf一定时, 励 磁电流If和磁通不变,即 = 常数。则,T=KT Ia = KT Ia,即:并励电动机的磁通 = 常数,转矩与电枢电流 成正比。,n,0,T,Ia,2. 转速特性,3 直流电动机的运行特性,由以下公式,求得,n,0,T,Ia,式中:,3 直流电动机的机械特性
6、,求得,3. 机械特性,式中:,n= f (T) 特性曲线,并励电动机在负载变化时, 转速 n 的变化不大硬机械特性(自然特性)。,nN很小,大约为3%8%,3 直流电动机的运行特性,二、串励电动机,1. 转矩特性,当Ia较小时,铁心不饱和,特点:,当Ia较大时,铁心饱和,与并励类似,2. 转速特性,当Ia较小时,,可得,根据,当Ia较大时,铁心饱和,与并励类似,从上式可见,当轻载时串励电动机的转速急剧上升,将导致电动机的损坏,所以串励电动机不允许轻载运行,一般最低负载不小于额定负载的30%,3 直流电动机的机械特性,求得,3. 机械特性,串励电动机在负载变化时, 转速 n 的变化大软机械特性
7、(自然特性)。,适合于拖动启动频繁、负载变化大的负载。,当负载增加时,转速快速下降,当负载减小时,转速快速上升,这样不仅可以确保安全,而且可以提高生产效率。,3 直流电动机的运行特性,三、复励电动机,他的工作特性介于并励和串励之间。如果并励绕组磁通势起主要作用,其工作特性与并励电动机工作特性接近。如果串励绕组磁通势起主要作用,其工作特性与串励电动机工作特性接近。但因为有并励绕组磁通势的存在,磁通不会趋近于零,所以空载或轻载时,仍能正常运行。,例: 有一并励电动机,其额定数据如下:P=22KW, UN=110V, nN=1000r/min, = 0.84, 并已知 Rf= 27.5 ,Ra= 0
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