电机学PPT课件-直流电动机.ppt
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1、 直流电动机了解串励直流电动机的工作特性;了解直流电动机的起动和制动方法。了解串励直流电动机的工作特性;了解直流电动机的起动和制动方法。掌握直流电动机基本方程式和他励直流电动机的工作特性。掌握直流电动机基本方程式和他励直流电动机的工作特性。掌握直流电动机调速方法。掌握直流电动机调速方法。正方向的规定:电枢电动势Ea与电流Ia方向相反 电磁转矩Tem与转速n方向一致(1)电势平衡式电枢回路:励磁回路:EaU他励并励:一、基本方程式 一、基本方程式(2)转矩平衡式(稳态)em 022:输出转矩;0:空载制动转矩(3)功率平衡式方向与n同相电枢电流与主磁磁场场作用作用产产生生电电磁磁转转矩矩驱动电动
2、驱动电动机旋机旋转转,与与n同向同向;电电枢枢绕组绕组感感应电势应电势Ea与与电电流流方向相反,称方向相反,称为为反反电势电势。动态转矩平衡方程式动态转矩平衡方程式机组总负载制动转矩机组总负载制动转矩,亦可用亦可用Tz 表示。表示。J J机组旋转部分的转动惯量;机组旋转部分的转动惯量;惯性转矩惯性转矩 转转子减速,子减速,转转子匀速,子匀速,Tc为驱动转矩为驱动转矩;转转子加速子加速,Tc为制动转矩为制动转矩;稳定运行。稳定运行。Tc正方向:与转速正方向正方向:与转速正方向相反相反为为正正功率平衡式P1:输入电功率;Pem:电磁功率 这是电动机产生的总机械功率产生的总机械功率。电动机的电磁功率
3、是指在能量转换过程中机械能与电能互相转换所对应电动机的电磁功率是指在能量转换过程中机械能与电能互相转换所对应的那部分功率的那部分功率。是电源输入到电动机的电功率并被转换成机械功率输出是电源输入到电动机的电功率并被转换成机械功率输出,Rj=0时 产生电磁转矩产生电磁转矩,使电动机电枢旋转,并拖动机械负载。使电动机电枢旋转,并拖动机械负载。功率平衡式pmec:机械损耗;pFe:铁心损耗;pad:附加损耗并励电动机 并励电动机总损耗 发电机电枢回路内电阻总损耗 p0:空载损耗功率;他励电动机 功率和效率功率和效率功率平衡式:功率平衡式:效率:效率:直流电动机的工作特性直流电动机的工作特性 一、他励电
4、动机的工作特性一、他励电动机的工作特性1、速率特性、速率特性当电动机端电压当电动机端电压电动机转速电动机转速的函数关系的函数关系=常值,励磁电流常值,励磁电流与负载(通常用负载时电枢电流与负载(通常用负载时电枢电流称速率特性。称速率特性。为常值时为常值时,来表征来表征)称电动机的理想空载转速称电动机的理想空载转速 称电动机的实际空载转速实际空载转速 电动机空载时电动机空载时1、速率特性、速率特性他励并励他励并励转速调整率 对于他励并励电动机,通常基本上是一种恒速电动机 一般来说,电枢回路电阻压降的影响较电枢反应一般来说,电枢回路电阻压降的影响较电枢反应的影响为大,故其速率特性曲线略向下倾斜。的
5、影响为大,故其速率特性曲线略向下倾斜。电枢反应去磁作用若在重负载下发生励磁绕组断开,将导致减小,电动机停转,反电势为零,电枢电流非常大,电机过热以致烧毁;1、速率特性、速率特性他励并励他励并励若在轻负载下发生励磁绕组断开,将导致电动机“飞速”,可能损坏电机。并励电动机运行时,励磁绕组不能断路。并励电动机运行时,励磁绕组不能断路。电枢反应去磁作用增大 2、转矩特性、转矩特性他励并励他励并励电动机的电磁转矩与负载电动机的电磁转矩与负载 当电动机端电压的函数关系(通常用负载时电枢电流称转矩特性。=常值,励磁电流为常值时,来表征)4、机械特性、机械特性他励他励电动机的转速与电磁转矩的函数关系电动机的转
6、速与电磁转矩的函数关系称为直流电动机的称为直流电动机的机械特性机械特性。、4、机械特性、机械特性他励他励、或时的机械特性,且电枢回路不串调节电阻,称为自然机械特性自然机械特性或固有固有机械特性机械特性时的机械特性称为称为人工机械特性人工机械特性。4、机械特性、机械特性他励他励、他并励电动机的自然机械特性很接近水平线。这时,因增加而引起的下降并不多。这种特性称为硬特性硬特性。串串电电阻、弱磁人工机械特性阻、弱磁人工机械特性较较自然机械特性自然机械特性变软变软 改变端电压的人工机械特性其硬度不变改变端电压的人工机械特性其硬度不变他励直流电动机的机械特性1)电枢串电阻时的人为特性 保持 不变,只在电
7、枢回路中串入电阻 的人为特性:特点:(特点:(1 1)n n0 0不变,不变,变大;变大;(2 2)R Rj j越大,特性越软。越大,特性越软。Tem他励直流电动机的机械特性2)降低电枢电压时的人为特性 保持 不变,只改变电枢电压 的人为特性:特点:(特点:(1 1)n n0 0 随随 U U 变化变化,不变;不变;(2 2)U U 不同,曲线是一组不同,曲线是一组 平行线。平行线。Tem他励直流电动机的机械特性3)减弱励磁磁通时的人为特性 保持 不变,只增加励磁回路调节电阻 的人为特性:特点:(特点:(1 1)弱磁,)弱磁,n n0 0 增大;增大;(2 2)弱磁,)弱磁,增大增大,特性变软
8、。,特性变软。TK1TK2TemTK二、串励电动机的工作特性二、串励电动机的工作特性Rj=0,If=Ia当当电电机磁路机磁路线线性性时时,较大时,磁路饱和,磁通增加不较大时,磁路饱和,磁通增加不多,下降程度变小多,下降程度变小 双曲双曲线线但但1、串励电动机的串励电动机的速率特性速率特性将导致转速非常高,将导致转速非常高,从而引起危险,俗称从而引起危险,俗称“飞车飞车”。串励电动机在空载或轻载时串励电动机在空载或轻载时 1、串励电动机的串励电动机的速率特性速率特性1、串励电动机的串励电动机的速率特性速率特性串励电动机在空载或轻载时,磁通很小串励电动机在空载或轻载时,磁通很小,电枢必须以非常高的
9、转速才能产生足够的电枢必须以非常高的转速才能产生足够的电势,来与电网电压相平衡。电势,来与电网电压相平衡。因此,串励电动机不允许空载运行。因此,串励电动机不允许空载运行。通常通常规定规定串励电动机与生产机械连接时,不允许采用皮带等容易发生滑脱串励电动机与生产机械连接时,不允许采用皮带等容易发生滑脱的传动机构,应使用齿轮等传动。的传动机构,应使用齿轮等传动。电动电动机机负载负载时时的的转转速速 转速调整率转速调整率 从物理意义上分析从物理意义上分析:2、串励电动机的串励电动机的转矩特性转矩特性 当当电电机磁路机磁路线线性性时时,若磁路高度若磁路高度饱饱和和,则则 基本不变基本不变,在一般情况下,
10、电磁转矩按大于电流一次方的比例增加。在一般情况下,电磁转矩按大于电流一次方的比例增加。串励电动机起动和过载时串励电动机起动和过载时Ia较大较大,电磁转矩较大电磁转矩较大,具有较大的起动转矩具有较大的起动转矩和过载能力和过载能力.当负载减轻时,转速又会自动上升。串励电动机的这些当负载减轻时,转速又会自动上升。串励电动机的这些特点特别适用于电力机车等场合。特点特别适用于电力机车等场合。为了克服空载时发生为了克服空载时发生“飞车飞车”现象,又保持串励电动机的优点,通常采用复励电动机。现象,又保持串励电动机的优点,通常采用复励电动机。3、串励电动机的串励电动机的机械特性机械特性、当电机磁路线性时,3、
11、串励电动机的串励电动机的机械特性机械特性、当当电电机磁路机磁路线线性性时时,这是一条双曲线。可见,当负载转矩增大时,转速下降很快。这是一条双曲线。可见,当负载转矩增大时,转速下降很快。故串励电动机的机械特性很软故串励电动机的机械特性很软当当电电机磁路机磁路饱饱和和时时,转速下降的程度减小,但其机械特性仍较软转速下降的程度减小,但其机械特性仍较软 当电机磁路高度饱和时当电机磁路高度饱和时,机械特性变直线机械特性变直线三、复励电动机的工作特性三、复励电动机的工作特性复励电动机同时具有并励绕组和串励绕组,复励电动机同时具有并励绕组和串励绕组,其工作特性介于并励和串励电动机两者之间。其工作特性介于并励
12、和串励电动机两者之间。为避免运行时产生不稳定现象,通常采用为避免运行时产生不稳定现象,通常采用积复励积复励。并励绕组起主要作用时并励绕组起主要作用时,其工作特性接近于并励电动机。,其工作特性接近于并励电动机。但当电枢反应的去磁作用较强时,仍能获得下降的速率特性,以但当电枢反应的去磁作用较强时,仍能获得下降的速率特性,以保证电动机的稳定运行。此时,称串励绕组为保证电动机的稳定运行。此时,称串励绕组为“稳定绕组稳定绕组”。串联绕组起主要作用时串联绕组起主要作用时,其工作特性接近于串励电动机。其工作特性接近于串励电动机。但空载时不会出现但空载时不会出现“飞车飞车”危险。危险。23.3 23.3 他励
13、直流电动机的起动他励直流电动机的起动 电动机的电动机的起动起动是是指电动机接通电源后,由静止状态加速到稳定运行状指电动机接通电源后,由静止状态加速到稳定运行状态的过程。态的过程。起动瞬间,起动转矩和起动电流分别为起动瞬间,起动转矩和起动电流分别为 为了限制起动电流,他励直流电动机通常采用电枢回路串电阻或降低电为了限制起动电流,他励直流电动机通常采用电枢回路串电阻或降低电枢电压起动。枢电压起动。起动时由于转速起动时由于转速 ,而且电枢电阻,而且电枢电阻 很小,所以起动电流很小,所以起动电流将达很大值。将达很大值。过大的起动电流过大的起动电流将引起电网电压下降、影响电网上其它用户的正常用电;将引起
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