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第二章直流电动机课件1本讲稿第一页，共十五页直流电动机的分类 直流电动机的励磁电流和电枢电流都由外电源供给，按励磁绕组与电枢绕组的连接方式不同，可分为以下四类：他励直流电动机：励磁绕组和电枢绕组由各自的电源供电并励直流电动机：励磁绕组与电枢绕组并联到同一电源上串联电动机：励磁绕组与电枢绕组串联到同一电源上，复励电动机：励磁绕组一部分与电磁绕组并联，另一部分与之串联，接到同一电源上。本讲稿第二页，共十五页直流电动机的基本方程式直流电动机的基本方程式 右图为并励直流电动机示意图，当接通直流电源，一方面励磁电流 建立主磁极磁场，另一方面电枢电流 又与磁场相互作用而产生电 磁转矩 ，驱动电枢沿 方向以转速 旋转。负载转矩 与 方向相反。电枢旋转时产生的电动势 称作反电动势,与 方向相反。本讲稿第三页，共十五页直流电动机的基本方程式直流电动机的基本方程式电压平衡方程式根据右图，用基尔霍夫电压定律，可得电压平衡方程式：电枢绕组及电刷与换电枢绕组及电刷与换向器的接触电阻向器的接触电阻判定直流电动机电动判定直流电动机电动运行的依据运行的依据本讲稿第四页，共十五页直流电动机的基本方程式直流电动机的基本方程式功率平衡方程式并励电动机能量流程图电网输给电电网输给电动机的功率动机的功率并励电动机并励电动机总损耗总损耗电动机轴上的机电动机轴上的机械功率械功率本讲稿第五页，共十五页直流电动机的基本方程式直流电动机的基本方程式转矩平衡方程式电磁转矩，与电磁转矩，与n方向相同，起方向相同，起拖动作用拖动作用空载阻（制动）转空载阻（制动）转矩，与矩，与n方向相反，方向相反，起制动作用起制动作用电动机轴上电动机轴上的输出转矩的输出转矩负载转矩，与负载转矩，与n方向相反，起制方向相反，起制动作用动作用本讲稿第六页，共十五页直流并（他）励电动机的工作特性直流并（他）励电动机的工作特性 当直流并励电动机外加电压 是常数，励磁电流 是常数，电枢回路不外串电阻时，转速 ，转矩 、效率 分别与输出功率 之间的关系，称为工作特性。转速特性：转矩特性：效率特性：可变损耗可变损耗不变损耗不变损耗电动机电动机达到最达到最高效率高效率本讲稿第七页，共十五页恒转矩负载特性负载的转矩特性，就是负载的机械特性，简称负载特性。恒转矩负载特性是指生产机械的负载转矩 与转速 无关的特性。分反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载两种。1.1.反抗性恒转矩负载反抗性恒转矩负载T TL Ln2.2.位能性恒转矩负载位能性恒转矩负载T TL Ln 生产机械的负载转矩特性生产机械的负载转矩特性本讲稿第八页，共十五页恒功率负载特性 恒功率负载特点是：负载转矩与转速的乘积为一常数，即 与 成反比，特性曲线为一条双曲线。T TL Ln泵与风机类负载特性T TL Ln理想的通理想的通风机特性风机特性实际通风实际通风机特性机特性TL0 负载的转矩 基本上与转速 的平方成正比。负载特性为一条抛物线。本讲稿第九页，共十五页 直流电动机的机械特性是指电动机在电枢电压、励磁电流、电枢回路电阻为恒值的条件下，即电动机处于稳态运行时，电动机的转速与电磁转矩之间的关系：直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性电动机机械特性方程式已知电动势平衡方程式为：电枢回路电枢回路总电阻总电阻将 分别代入上式得：理想空载转理想空载转速速直线方程的斜直线方程的斜率率带负载后的带负载后的转速降转速降越大，机械特性越软越大，机械特性越软本讲稿第十页，共十五页固有机械特性 当并励电动机，且电枢回路不外串电阻，时，其方程为：称为固有机械特性。固有机械特性曲线的特点：J对于任何一台直流电动机，只有一条固有机械特性曲线；J由于电枢回路无外串电阻，很小，则 很小，那么 很小因此，它是一条微微下降的直线固有机械特性曲线属于硬特性。并励电动机固有机械特性曲线本讲稿第十一页，共十五页人为机械特性机械特性方程机械特性方程 将机械特性方程中的 ，三个参数中，保持两个参数不变，人为地改变其中一个参数所得到的机械特性，称为人为机械特性。电枢回路串电阻 的人为机械特性特点：增大或减小，不变。越大，越大，越大，特性越软，稳定性越差。越大，电枢电流流过 产生的损耗越大。并励电动机 的人为机械特性本讲稿第十二页，共十五页他励电动机不同电压的人为机械特性改变电源电压的人为机械特性 将的值调至零，且将并励改为他励当，由于电动机受绝缘强度的限制，电枢电压一般以额定电压为上限从往下进行降压，其特性方程式为：特点：理想空载转速 与电源电压成正比。不变，不变，特性曲线互相平行。当 时，降低电压，可使电动机转速 降低。将 的值调至零，且将并励改为他励。当 ，由于电动机受绝缘强度的限制，电枢电压以额定电压为上限从 往下进行降压，其机械特性方程为本讲稿第十三页，共十五页 一般 下降，上升，由于受机械强调的限制，磁通不能下降太多。并励电动机不同磁通的人为机械特性减弱磁通的人为机械特性 将的值调至零，且将并励改为他励当，由于电动机受绝缘强度的限制，电枢电压一般以额定电压为上限从往下进行降压，其特性方程式为：特点：理想空载转速 与磁通 成反比。磁通 下降，上升且 与 成反比，曲线变软。当 ，改变磁通 ，由于设计电动机磁路已接近饱和，因此一般磁通从 开始减弱。通过调节 上升、下降，使 降下来。机械特性方程为：本讲稿第十四页，共十五页直流电动机的正、反转许多生产机械都要求电动机能正、反转，如龙门刨床工作台的往复运动。直流电动机的转向由转矩决定，而 ，因此改变转矩的方法有两种：保持电枢绕组两端电压极性（方向）不变，将励磁绕组反接（即改变 方向，达到改变 的方向）。此种方法较少采用，因为在并励电动此种方法较少采用，因为在并励电动机中，励磁绕组匝数多，电感大，在机中，励磁绕组匝数多，电感大，在励磁绕组反接时会产生较大的自感电励磁绕组反接时会产生较大的自感电动势，易将励磁绕组和电器设备击穿。动势，易将励磁绕组和电器设备击穿。同时建立反向磁通较慢，拖延了反转同时建立反向磁通较慢，拖延了反转的时间。的时间。实际常采用电枢反接来实现直流电机的反转。正转KM1闭合，KM2断开；反转时KM2闭合，KM1断开，励磁电流 方向始终不变。同时改变 ，的方向，电动机转向将维持不变。本讲稿第十五页，共十五页