直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理.ppt

第二節(jié)直流電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)及主要系列 第三節(jié)直流電機(jī)的電樞繞組 本章主要討論直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 討論直流電機(jī)的磁場分布 感應(yīng)電動(dòng)勢 電磁轉(zhuǎn)矩 電樞反應(yīng)及影響 換向及改善換向方法 從應(yīng)用角度分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性和直流電動(dòng)機(jī)的工作特性 第四節(jié)直流電機(jī)的磁場 第五節(jié)直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電動(dòng)勢的計(jì)算 第六節(jié)直流電機(jī)的換向 第七節(jié)直流發(fā)電機(jī) 第一節(jié)直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu) 第一章直流電機(jī) 第八節(jié)直流電動(dòng)機(jī) 第一節(jié)直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu) 一 直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu) 二 直流電機(jī)的工作原理 一 直流發(fā)電機(jī)工作原理 直流發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械 右圖為直流發(fā)電機(jī)的物理模型 N S為定子磁極 abcd是固定在可旋轉(zhuǎn)導(dǎo)磁圓柱體上的線圈 線圈連同導(dǎo)磁圓柱體稱為電機(jī)的轉(zhuǎn)子或電樞 線圈的首末端a d連接到兩個(gè)相互絕緣并可隨線圈一同旋轉(zhuǎn)的換向片上 轉(zhuǎn)子線圈與外電路的連接是通過放置在換向片上固定不動(dòng)的電刷進(jìn)行的 當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)同 線圈abcd將感應(yīng)電動(dòng)勢 如右圖 導(dǎo)體ab在N極下 a點(diǎn)高電位 b點(diǎn)低電位 導(dǎo)體cd在S極下 c點(diǎn)高電位 d點(diǎn)低電位 電刷A極性為正 電刷B極性為負(fù) 當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)后 如右圖 導(dǎo)體ab在S極下 a點(diǎn)低電位 b點(diǎn)高電位 導(dǎo)體cd在N極下 c點(diǎn)低電位 d點(diǎn)高電位 電刷A極性仍為正 電刷B極性仍為負(fù) 與電刷A接觸的導(dǎo)體總是位于N極下 與電刷B接觸的導(dǎo)體總是位于S極下 電刷A的極性總是正的 電刷B的極性總是負(fù)的 在電刷A B兩端可獲得直流電動(dòng)勢 實(shí)際直流發(fā)電機(jī)的電樞是根據(jù)實(shí)際需要有多個(gè)線圈 線圈分布在電樞鐵心表面的不同位置 按照一定的規(guī)律連接起來 構(gòu)成電機(jī)的電樞繞組 磁極也是根據(jù)需要N S極交替旋轉(zhuǎn)多對 二 直流電動(dòng)機(jī)工作原理 直流電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械 把電刷A B接到直流電源上 電刷A接正極 電刷B接負(fù)極 此時(shí)電樞線圈中將電流流過 在磁場作用下 N極性下導(dǎo)體ab受力方向從右向左 S極下導(dǎo)體cd受力方向從左向右 該電磁力形成逆時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩 當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時(shí) 電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn) 當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)到右圖所示位置時(shí) 原N極性下導(dǎo)體ab轉(zhuǎn)到S極下 受力方向從左向右 原S極下導(dǎo)體cd轉(zhuǎn)到N極下 受力方向從右向左 該電磁力形成逆時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩 線圈在該電磁力形成的電磁轉(zhuǎn)矩作用下繼續(xù)逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn) 與直流發(fā)電機(jī)相同 實(shí)際的直流電動(dòng)機(jī)的電樞并非單一線圈 磁極也并非一對 直流電動(dòng)機(jī)的工作原理示意圖 三 直流電機(jī)的可逆原理 一臺電機(jī)既可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行 又可作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行 這就是直流電機(jī)的可逆原理 從上述直流電機(jī)的工作原理來看 一臺直流電機(jī)若在電刷兩端加上直流電壓 輸入電能 即可拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械 將電能變?yōu)闄C(jī)械能而成為電動(dòng)機(jī) 反之若用原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)電樞旋轉(zhuǎn) 輸入機(jī)械能 就可在電刷兩端得到一個(gè)直流電動(dòng)勢作為電源 將機(jī)械能變?yōu)殡娔芏蔀榘l(fā)電機(jī) 第二節(jié)直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)及主要系列 一 直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù) 電機(jī)銘牌上還標(biāo)有其它數(shù)據(jù) 如勵(lì)磁電壓 出廠日期 出廠編號等 電機(jī)運(yùn)行時(shí) 所有物理量與額定值相同 電機(jī)運(yùn)行于額定狀態(tài) 電機(jī)的運(yùn)行電流小于額定電流 欠載運(yùn)行 運(yùn)行電流大于額定電流 過載運(yùn)行 長期欠載運(yùn)行將造成電機(jī)浪費(fèi) 而長期過載運(yùn)行會縮短電機(jī)的使用壽命 電機(jī)最好運(yùn)行于額定狀態(tài)或額定狀態(tài)附近 此時(shí)電機(jī)的運(yùn)行效率 工作性能等比較好 二 直流電機(jī)系列 所謂系列電機(jī)就是在應(yīng)用范圍 結(jié)構(gòu)形式 性能水平和生產(chǎn)工藝等方面有共同性 功率按一定比例遞增 并成批生產(chǎn)的一系列電機(jī) 我國目前生產(chǎn)的直流電機(jī)的主要系列有 Z3系列 為一般用途的小型直流電機(jī)系列 ZF和ZD系列 為一般用途的中型直流電機(jī)系列 ZZJ系列 為起重 冶金用直流電動(dòng)機(jī)系列 此外還有ZQ直流牽引電動(dòng)機(jī)系列及Z H和ZF H船用電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)系列等 第三節(jié)直流電機(jī)的電樞繞組 一 直流電機(jī)電樞繞組的一般介紹 元件 構(gòu)成繞組的線圈稱為繞組元件 分單匝和多匝兩種 元件的首末端 每一個(gè)元件均引出兩根線與換向片相連 其中一根稱為首端 另一根稱為末端 極距 相鄰兩個(gè)主磁極軸線沿電樞表面之間的距離 用表示 疊繞組 指串聯(lián)的兩個(gè)元件總是后一個(gè)元件的端接部分緊疊在前一個(gè)元件端接部分 整個(gè)繞組成折疊式前進(jìn) 波繞組 指把相隔約為一對極距的同極性磁場下的相應(yīng)元件串聯(lián)起來 象波浪式的前進(jìn) 第一節(jié)距 一個(gè)元件的兩個(gè)有效邊在電樞表面跨過的距離 第二節(jié)距 連至同一換向片上的兩個(gè)元件中第一個(gè)元件的下層邊與第二個(gè)元件的上層邊間的距離 合成節(jié)距 連接同一換向片上的兩個(gè)元件對應(yīng)邊之間的距離 單疊繞組 單波繞組 換向節(jié)距 同一元件首末端連接的換向片之間的距離 二 直流電機(jī)電樞繞組的基本形式 一 單疊繞組 單疊繞組的特點(diǎn)是相鄰元件 線圈 相互疊壓 合成節(jié)距與換向節(jié)距均為1 即 單疊繞組的展開圖是把放在鐵心槽里 構(gòu)成繞組的所有元件取出來畫在一張圖里 展示元件相互間的電氣連接關(guān)系及主磁極 換向片 電刷間的相對位置關(guān)系 單疊繞組的展開圖 根據(jù)單疊繞組的展開圖可以得到繞組的并聯(lián)支路電路圖 單疊繞組的的特點(diǎn) 1 同一主磁極下的元件串聯(lián)成一條支路 主磁極數(shù)與支路數(shù)相同 2 電刷數(shù)等于主磁極數(shù) 電刷位置應(yīng)使感應(yīng)電動(dòng)勢最大 電刷間電動(dòng)勢等于并聯(lián)支路電動(dòng)勢 3 電樞電流等于各支路電流之和 二 單波繞組 單波繞組的特點(diǎn)是合成節(jié)距與換向節(jié)距相等 展開圖如下圖所示 兩個(gè)串聯(lián)元件放在同極磁極下 空間位置相距約兩個(gè)極距 沿圓周向一個(gè)方向繞一周后 其末尾所邊的換向片落在與起始的換向片相鄰的位置 單波繞組的并聯(lián)支路圖 單波繞組的特點(diǎn) 1 同極下各元件串聯(lián)起來組成一條支路 支路對數(shù)為1 與磁極對數(shù)無關(guān) 2 當(dāng)元件的幾何形狀對稱時(shí) 電刷在換向器表面上的位置對準(zhǔn)主磁極中心線 支路電動(dòng)勢最大 3 電刷數(shù)等于磁極數(shù) 4 電樞電動(dòng)勢等于支路感應(yīng)電動(dòng)勢 5 電樞電流等于兩條支路電流之和 第四節(jié)直流電機(jī)的磁場 直流電機(jī)中除主極磁場外 當(dāng)電樞繞組中有電流流過時(shí) 還將會產(chǎn)生電樞磁場 電樞磁場與主磁場的合成便形成了電機(jī)中的氣隙磁場 它直接影響電樞電動(dòng)勢和電磁轉(zhuǎn)矩的大小 要了解氣隙磁場的情況 就要先分析清楚主磁場和電樞磁場的特性 一 直流電機(jī)的空載磁場 直流電機(jī)的空載是指電樞電流等于零或者很小 電樞磁動(dòng)勢也很小 且可以不計(jì)其影響的一種運(yùn)行狀態(tài) 此時(shí)電機(jī)無負(fù)載 發(fā)電機(jī)不輸出電功率 電動(dòng)機(jī)不輸出機(jī)械功率 所以直流電機(jī)空載時(shí)的氣隙磁場可認(rèn)為就是主磁場 即由勵(lì)磁磁動(dòng)勢單獨(dú)建立的磁場 當(dāng)勵(lì)磁繞組通入勵(lì)磁電流 各主磁極極性依次呈現(xiàn)為N極和S極 由于電機(jī)磁路結(jié)構(gòu)對稱 不論極數(shù)多少 每對極的磁路是相同的 因此只要分析一對極的磁路情況就可以了 圖1 23直流電機(jī)空載時(shí)的磁場分布示意圖 從圖中看出 由N極出來的磁通 大部分經(jīng)過氣隙和電樞齒 再經(jīng)過電樞磁軛到另一部分的電樞齒 又通過氣隙進(jìn)入S極 再經(jīng)過定子磁軛回到原來出發(fā)的N極 成為閉合回路 圖1 23是一臺四極直流電機(jī)空載時(shí)的磁場分布示意圖 一對極的情形 電樞旋轉(zhuǎn)時(shí) 能在電樞繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢 或者產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 把這部分磁通稱為主磁通 用 表示 此外還有一小部分磁通不進(jìn)入電樞而直接經(jīng)過相鄰的磁極或定子磁軛形成閉合回路 這部分磁通僅與勵(lì)磁繞組相匝鏈 稱為漏磁通 用 表示 N S 這部分磁通同時(shí)匝鏈著勵(lì)磁繞組和電樞繞組 主磁通磁路的氣隙較小 磁導(dǎo)較大 漏磁通磁路的氣隙較大 磁導(dǎo)較小 而作用在這兩條磁路的磁動(dòng)勢是相同的 直流電機(jī)中 主磁通是主要的 它能在電樞繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢或產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 而漏磁通不與電樞繞組相匝鏈 沒有這個(gè)作用 它只是增加主磁極磁路的飽和程度 因此 可只分析主磁通 當(dāng)勵(lì)磁繞組的串聯(lián)匝數(shù)為 流過電流 每極的勵(lì)磁磁動(dòng)勢為 所以漏磁通在數(shù)量上比主磁通要小得多 大約是主磁通的 15 20 左右 空載時(shí) 勵(lì)磁磁動(dòng)勢主要消耗在氣隙上 當(dāng)忽略鐵磁材料的磁阻時(shí) 主磁極下氣隙磁通密度的分布就取決于氣隙的大小和形狀 若不考慮鐵磁材料和齒槽的影響 在極靴下 氣隙小且均勻 氣隙中沿電樞表面上各點(diǎn)磁通密度較大且基本為常數(shù) 在極靴范圍外 氣隙明顯增大 磁通密度顯著減小 在磁極之間的幾何中性線處 氣隙磁通密度為零 如圖1 24 a 所示 空載時(shí)的氣隙磁通密度為一平頂波 如圖1 24 b 所示 空載時(shí)主磁極磁通的分布情況 如圖1 24 c 所示 圖1 24 b 圖1 24 c 在直流電機(jī)中 為了感應(yīng)電動(dòng)勢或產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 氣隙里要有一定數(shù)量的主磁通 也就是需要有一定的勵(lì)磁磁動(dòng)勢Ff 勵(lì)磁磁動(dòng)勢變化時(shí) 主磁通也隨之改變 我們把空載時(shí)主磁通 與勵(lì)磁磁動(dòng)勢Ff或勵(lì)磁電流If的關(guān)系曲線稱為直流電機(jī)的磁化曲線 如圖1 25所示 它表明了電機(jī)磁路的特性 圖1 25直流電機(jī)的磁化曲線 當(dāng)磁通較小時(shí) 鐵磁部分沒有飽和 磁壓降很小 整個(gè)磁路的磁動(dòng)勢幾乎全部消耗在氣隙上 而氣隙的導(dǎo)磁系數(shù)是一個(gè)常數(shù) 因此曲線近似為一直線 圖中0A段 當(dāng)磁通增大時(shí) 曲線逐漸彎曲 很大時(shí) 呈飽和特性 為了經(jīng)濟(jì) 合理地利用材料 一般直流電機(jī)額定運(yùn)行時(shí) 額定磁通設(shè)定在圖中A點(diǎn) 膝部 即在磁化特性曲線開始進(jìn)入飽和區(qū)的位置 直流電機(jī)帶上負(fù)載后 電樞繞組中有電流 電樞電流產(chǎn)生的磁動(dòng)勢稱為電樞磁動(dòng)勢 它的出現(xiàn)使電機(jī)的磁場發(fā)生變化 圖1 26 a 為一臺電刷放在幾何中性線的兩極直流電機(jī)的電樞磁場分布情況 假設(shè)勵(lì)磁電流為零 只有電樞電流 由圖可見電樞磁動(dòng)勢產(chǎn)生的氣隙磁場在空間的分布情況 電樞磁動(dòng)勢為交軸磁動(dòng)勢 二 直流電機(jī)負(fù)載時(shí)的磁場及電樞反應(yīng) 從對電樞繞組的分析可知 不論什么型式的繞組 其各支路中的電流是通過電刷引入或引出的 在同一支路內(nèi)元件中電流方向是相同的 而在同一電刷兩側(cè)的元件中 電流方向總是相反的 因此 電刷是電樞表面導(dǎo)體中電流方向的分界線 圖1 26 a 電樞磁場 如果認(rèn)為直流電機(jī)電樞上有無窮多整距元件分布 則電樞磁動(dòng)勢在氣隙圓周方向空間分布呈三角波 如右圖所示 由于主磁極下氣隙長度基本不變 而兩個(gè)主磁極之間 氣隙長度增加得很快 致使電樞磁動(dòng)勢產(chǎn)生的氣隙磁通密度為對稱的馬鞍型 如圖中所示 圖1 26 b 電樞磁動(dòng)勢和磁場的分布 當(dāng)勵(lì)磁繞組中有勵(lì)磁電流 電機(jī)帶上負(fù)載后 電樞繞組中就有電流流過 它將產(chǎn)生一個(gè)電樞磁動(dòng)勢 因此 氣隙中的磁場是勵(lì)磁磁動(dòng)勢和電樞磁動(dòng)勢共同作用的結(jié)果 通常把負(fù)載時(shí)電樞磁動(dòng)勢對主磁場的影響稱為電樞反應(yīng) 電樞反應(yīng)對直流電機(jī)的運(yùn)行性能影響很大 顯然 電樞反應(yīng)將與電刷的位置有關(guān) 下面將以直流發(fā)電機(jī)為例 分別討論不同電刷位置時(shí)的電樞反應(yīng) 1 電刷在幾何中性線上時(shí)的電樞反應(yīng) 在電樞磁動(dòng)勢的作用下 當(dāng)電刷在幾何中性線上時(shí) 將主磁場分布和電樞磁場分布疊加 可得到負(fù)載后電機(jī)的磁場分布情況 如圖1 27 a 所示 圖1 27 a 交軸電樞反應(yīng)磁場分布 若電樞上半部分電流方向?yàn)榱鞒黾埫?則電樞下半部分電流方向?yàn)榱魅爰埫?其電樞磁場磁力線分布如圖示 此時(shí)電樞磁場的軸線與電刷軸線重合 并與主極軸線垂直 這時(shí)的電樞磁動(dòng)勢稱為交軸電樞磁動(dòng)勢 它對主磁場的影響稱為交軸電樞反應(yīng) 如果主極極性如圖所示 把主磁場與電樞磁場合成 將合成磁場與主磁場比較 可看出電樞磁動(dòng)勢將對主磁場產(chǎn)生很大的影響 即電樞反應(yīng) N S 電樞磁場磁通密度分布曲線Bax 主磁場的磁通密度分布曲線Box 兩條曲線逐點(diǎn)疊加后得到負(fù)載時(shí)氣隙磁場的磁通密度分布曲線B x 圖1 27 b 交軸電樞反應(yīng)磁通密度分布曲線 下面通過磁通密度分布曲線說明電樞反應(yīng)的作用 如圖1 27 b 所示 比較B x和Box兩條曲線 得出電樞反應(yīng)的性質(zhì) 磁場為零的位置由空載時(shí)在幾何中性線逆轉(zhuǎn)向移動(dòng)了一個(gè)角度 說明物理中性線與幾何中性線不再重合 圖1 27 b 交軸電樞反應(yīng)磁通密度分布曲線 每一磁極下 主磁場一半被削弱 另一半被加強(qiáng) 幾何中性線 物理中性線 1 使氣隙磁場發(fā)生畸變 圖1 27 a 交軸電樞反應(yīng)磁場分布 物理中性線是指電機(jī)中N極與S極的分界線 此處磁場為零 幾何中性線是指電氣結(jié)構(gòu)上兩磁極的中線 2 對主磁場起去磁作用 磁路不飽和時(shí) 主磁場被削弱的數(shù)量等于加強(qiáng)的數(shù)量 因此每極下的磁通量與空載時(shí)相同 但是電機(jī)正常運(yùn)行于磁化曲線的膝部 主磁極增磁部分因磁密增加使飽和程度提高 鐵心磁阻增大 增加的磁通會少些 因此負(fù)載時(shí)合成磁場每極磁通比空載時(shí)每極磁通略有減少 這就是電樞反應(yīng)的去磁作用 圖1 27 b 交軸電樞反應(yīng)磁通密度分布曲線 2 電刷不在幾何中性線時(shí)的電樞反應(yīng) 如圖1 28所示 圖1 28電刷不在幾何中性線上的電樞反應(yīng) N S 假設(shè)電刷從幾何中性線順電樞轉(zhuǎn)向移動(dòng) 角度 因?yàn)殡娝⑹请姌斜砻鎸?dǎo)體電流方向的分界線 故電樞磁動(dòng)勢軸線也隨之移動(dòng) 角 這時(shí)電樞磁動(dòng)勢可分解為兩個(gè)相互垂直的分量 交軸電樞磁動(dòng)勢Faq和直軸電樞磁動(dòng)勢Fad Faq Fad 交軸電樞反應(yīng)的性質(zhì)在前面作了分析 直軸電樞反應(yīng)若Fad和主磁場方向相同 起增磁作用 相反則起去磁作用 n 必須說明 為了使電樞反應(yīng)能起增磁作用而移動(dòng)電刷 從換向的角度看 都是不允許的 上述分析是以發(fā)電機(jī)為例說明的 對電動(dòng)機(jī)而言 若保持主磁場的極性和電樞電流的方向不變 則可看出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向?qū)⑴c發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)向相反 其電樞反應(yīng)比較如下 第五節(jié)直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電動(dòng)勢的計(jì)算 一 電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 產(chǎn)生 電樞繞組中有電樞電流流過時(shí) 在磁場內(nèi)受電磁力的作用 該力與電樞鐵心半徑之積稱為電磁轉(zhuǎn)矩 大小 可見 制造好的直流電機(jī)其電磁轉(zhuǎn)矩與每極磁通及電樞電流成正比 性質(zhì) 發(fā)電機(jī) 制動(dòng) 與轉(zhuǎn)速方向相反 電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng) 與轉(zhuǎn)速方向相同 二 電樞感應(yīng)電動(dòng)勢的計(jì)算 產(chǎn)生 電樞旋轉(zhuǎn)時(shí) 主磁場在電樞繞組中感應(yīng)的電動(dòng)勢簡稱為電樞電動(dòng)勢 大小 可見 直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢與電機(jī)結(jié)構(gòu) 每極磁通及轉(zhuǎn)速有關(guān) 性質(zhì) 發(fā)電機(jī) 電源電勢 與電樞電流同方向 電動(dòng)機(jī) 反電勢 與電樞電流反方向 第六節(jié)直流電機(jī)的換向 一 換向概述 直流電機(jī)的某一個(gè)元件經(jīng)過電刷 從一條支路換到另一條支路時(shí) 元件里的電流方向改變 即換向 為了分析方便假定換向片的寬度等于電刷的寬度 電刷與換向片1接觸時(shí) 元件1中的電流方向如圖所示 大小為 電樞移到電刷與換向片2接觸時(shí) 元件1的被短路 電流被分流 電刷僅與換向片2接觸時(shí) 元件1中的電流方向如圖所示 大小為 元件從開始換向到換向終了所經(jīng)歷的時(shí)間 稱為換向周期 換向周期通常只有千分之幾秒 直流電機(jī)在運(yùn)行中 電樞繞組每個(gè)元件在經(jīng)過電刷時(shí)都要經(jīng)歷換向過程 換向問題很復(fù)雜 換向不良會在電刷與換向片之間產(chǎn)生火花 當(dāng)火花超過一定程度 就會燒壞電刷和換向器 使電機(jī)不能正常工作 產(chǎn)生火花的原因很多 除了電磁原因外 還有機(jī)械的原因 此外換向過程還伴隨著電化學(xué)和電熱學(xué)等現(xiàn)象 二 換向的電磁理論 一 換向元件中的電動(dòng)勢 1 電抗電動(dòng)勢ex由自感電動(dòng)勢和互感電動(dòng)勢合成 自感電動(dòng)勢和互感電動(dòng)勢 換向元件 線圈 在換向過程中電流改變而產(chǎn)生的 根據(jù)楞次定律 電抗電動(dòng)勢的作用是阻止電流變化的 其方向總是阻礙換向的 即與換向前的電流方向相同 2 旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢er 是由于換向元件切割換向區(qū)域內(nèi)的磁場而感應(yīng)的電動(dòng)勢 方向取決于換向極磁場的極性 為了改善換向 換向極磁動(dòng)勢總是與極下電樞磁動(dòng)勢的方向相反 因此換向元件中的總電動(dòng)勢為 e ex er 二 換向元件中的電流變化規(guī)律 設(shè)兩相鄰的換向片與電刷的接觸電阻分別是和 元件自身的電阻為 流過的電流為 元件與換向片間的連線電阻為 元件在換向時(shí)的回路方程 忽略元件電阻和元件與換向片間的連線電阻 并設(shè)電刷與換向片的接觸總電阻為 則可推導(dǎo)出換向元件中的電流變化規(guī)律為 1 直線換向 當(dāng) e 0時(shí) 電流i與時(shí)間t呈線性關(guān)系 2 延遲換向 當(dāng) e 0時(shí) 換向元件電流隨時(shí)間不是線性變化 出現(xiàn)電流延遲現(xiàn)象 3 超越換向 當(dāng) e 0時(shí) 換向元件電流隨時(shí)間不是線性變化 出現(xiàn)電流超前現(xiàn)象 三 改善換向的方法 除了直線換向外 延遲和超越換向時(shí)的合成電動(dòng)勢不為零 換向元件中產(chǎn)生附加換向電流 附加換向電流足夠大時(shí)會在電刷下產(chǎn)生火花 還有機(jī)械和化學(xué)方面的因素也能引起換向不良產(chǎn)生火花 改善換向一般采用以下方法 第七節(jié)直流發(fā)電機(jī) 一 直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式 供給勵(lì)磁繞組電流的方式稱為勵(lì)磁方式 分為他勵(lì)和自勵(lì)兩大類 自勵(lì)方式又分并勵(lì) 串勵(lì)和復(fù)勵(lì)三種方式 1 他勵(lì) 直流電機(jī)的勵(lì)磁電流由其它直流電源單獨(dú)供給 他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的電樞電流和負(fù)載電流相同 即 2 并勵(lì) 發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián) 且滿足 3 串勵(lì) 勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián) 滿足 4 復(fù)勵(lì) 并勵(lì)和串勵(lì)兩種勵(lì)磁方式的結(jié)合 電機(jī)有兩個(gè)勵(lì)磁繞組 一個(gè)與電樞繞組串聯(lián) 一個(gè)與電樞繞組并聯(lián) 二 直流發(fā)電機(jī)的基本方程式 如圖規(guī)定各物理量的參考方向 一 電動(dòng)勢平衡方程式 從方程式可見 直流發(fā)電機(jī)滿足 二 轉(zhuǎn)矩平衡方程式 發(fā)電機(jī)軸上有三個(gè)轉(zhuǎn)矩 原動(dòng)機(jī)輸入給的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 電磁轉(zhuǎn)矩和機(jī)械摩擦及鐵損引起的空載轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)矩平衡方程為 三 功率平衡方程式 原動(dòng)機(jī)輸入給發(fā)電機(jī)的機(jī)械功率 電磁功率 電磁功率一方面代表電動(dòng)勢為的電源輸出電流時(shí)發(fā)出的電功率 一方面又代表轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)克服電磁轉(zhuǎn)矩所消耗的機(jī)械功率 電樞回路電阻及電刷與換向器表面接觸電阻上的銅損耗 輸出的電功率 自勵(lì)發(fā)電機(jī)中還應(yīng)減去勵(lì)磁損耗 三 他勵(lì)發(fā)電機(jī)的特性 一 空載特性 定義 當(dāng) 時(shí) 空載時(shí) 空載特性實(shí)質(zhì)上就是 所以空載特性曲線的形狀與空載磁化特性曲線相同 直流發(fā)電機(jī)的空載特性是非線性的的 上升與下降的過程是不相同的 實(shí)際中通常取平均特性曲線作為空載特性曲線 二 外特性 定義 當(dāng) 時(shí) 由曲線可見 負(fù)載電流增大時(shí) 端電壓有所下降 根據(jù)可知端電壓下降有兩個(gè)原因 1 在勵(lì)磁電流一定情況下 負(fù)載電流增大 電樞反應(yīng)的去磁作用使每極磁通量減少 使電動(dòng)勢減少 2 電樞回路上的電阻壓降隨負(fù)載電流增大而增加 使端電壓下降 三 調(diào)節(jié)特性 定義 當(dāng) 時(shí) 由曲線可見 在負(fù)載電流變化時(shí) 若保持端電壓不變 必須改變勵(lì)磁電流 補(bǔ)償電樞反應(yīng)及電樞回路電阻壓降對對輸出端電壓的影響 四 并勵(lì)發(fā)電機(jī) 并勵(lì)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁是由發(fā)電機(jī)本身的端電壓提供的 而端電壓是在勵(lì)磁電流作用下建立的 這一點(diǎn)與他勵(lì)發(fā)電機(jī)不同 并勵(lì)發(fā)電機(jī)建立電壓的過程稱為自勵(lì)過程 滿足建壓的條件稱為自勵(lì)條件 一 自勵(lì)過程 曲線1為空載特性曲線 曲線2為勵(lì)磁回路總電阻特性曲線 也稱場阻線 原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí) 如果主磁極有剩磁 則電樞繞組切割剩磁通感應(yīng)電動(dòng)勢 在電動(dòng)勢作用下勵(lì)磁回路產(chǎn)生 如果勵(lì)磁繞組和電樞繞組連接正確 勵(lì)磁電流產(chǎn)生與剩磁方向相同的磁通 使主磁路磁通增加 電動(dòng)勢增大 增加 如此不斷增長 直到勵(lì)磁繞組兩端的電壓與相等 達(dá)到穩(wěn)定的平衡工作點(diǎn)A 增大 場阻線變?yōu)榍€3時(shí) 稱為臨界電阻 若再增加勵(lì)磁回路電阻 發(fā)電機(jī)將不能自勵(lì) 可見 并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件有 二 運(yùn)行特性 并勵(lì)發(fā)電機(jī)的空載特性和調(diào)節(jié)特性與他勵(lì)發(fā)電機(jī)并無多大區(qū)別 下面只分析并勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性 并勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性與他勵(lì)發(fā)電機(jī)相似 也是一條下降曲線 對并勵(lì)發(fā)電機(jī) 除了像他勵(lì)發(fā)電機(jī)存在的電樞反應(yīng)去磁作用和電樞回路上的電阻壓降使端電壓下降外 還有第三個(gè)原因 由于上述兩個(gè)原因使端電壓下降 引起勵(lì)磁電流減小 端電壓進(jìn)一步下降 第八節(jié)直流電動(dòng)機(jī) 一 直流電動(dòng)機(jī)按勵(lì)磁方式分類 直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流都是外電源供給的 和直流發(fā)電機(jī)相似 勵(lì)磁方式不同也會使直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能產(chǎn)生很大差異 按照勵(lì)磁方式的不同 直流電動(dòng)機(jī)可分為他勵(lì) 并勵(lì) 串勵(lì) 復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī) 二 直流電動(dòng)機(jī)的基本方程式 規(guī)定各物理量的參考方向如圖 電動(dòng)機(jī)的基本方程如下 三 他勵(lì) 并勵(lì) 直流電動(dòng)機(jī)的工作特性 1 轉(zhuǎn)速調(diào)整特性 定義 當(dāng) 時(shí) 由方程式可得 忽略電樞反應(yīng)的去磁作用 轉(zhuǎn)速與負(fù)載電流按線性關(guān)系變化 2 轉(zhuǎn)矩特性 定義 當(dāng) 時(shí) 轉(zhuǎn)矩表達(dá)式 考慮電樞反應(yīng)的作用 轉(zhuǎn)矩上升的速度比電流上升的慢 3 效率特性 定義 當(dāng) 時(shí) 由方程式可得 空載損耗為不變損耗 不隨負(fù)載電流變化 當(dāng)負(fù)載電流較小時(shí)效率較低 輸入功率大部分消耗在空載損耗上 負(fù)載電流增大 效率也增大 輸入的功率大部分消耗在機(jī)械負(fù)載上 但當(dāng)負(fù)載電流增大到一定程度時(shí)銅損快速增大此時(shí)效率又變小 四 串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性 當(dāng)負(fù)載電流較小時(shí) 電機(jī)磁路不飽和 每極氣隙磁通與勵(lì)磁電流呈線性關(guān)系 即 轉(zhuǎn)速特性 當(dāng)負(fù)載電流為零時(shí) 電機(jī)轉(zhuǎn)速趨于無窮大 所以串勵(lì)電動(dòng)機(jī)不宜輕載或空載運(yùn)行 轉(zhuǎn)矩特性 當(dāng)負(fù)載電流較大時(shí) 磁路飽和 串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性與他勵(lì)電動(dòng)機(jī)相同 第一節(jié)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué) 第二節(jié)生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性 第三節(jié)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 本章主要介紹電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程 負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 起動(dòng) 調(diào)速 制動(dòng)等方法和物理過程 第四節(jié)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 第五節(jié)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電氣制動(dòng) 第七節(jié)串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 第二章直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 第六節(jié)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 第一節(jié)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué) 一 運(yùn)動(dòng)方程式 電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式描述了系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)取決于作用在原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的各種轉(zhuǎn)矩 根據(jù)如圖給出的系統(tǒng) 忽略空載轉(zhuǎn)矩 可寫出拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式 其中為系統(tǒng)的慣性轉(zhuǎn)矩 運(yùn)動(dòng)方程的實(shí)用形式 系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的三種狀態(tài) 1 當(dāng)或時(shí) 系統(tǒng)處于靜止或恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行狀態(tài) 即處于穩(wěn)態(tài) 2 當(dāng)或時(shí) 系統(tǒng)處于加速運(yùn)行狀態(tài) 即處于動(dòng)態(tài) 3 當(dāng)或時(shí) 系統(tǒng)處于減速運(yùn)行狀態(tài) 即處于動(dòng)態(tài) 常把或稱為動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩 把稱為靜負(fù)載轉(zhuǎn)矩 二 運(yùn)動(dòng)方程式中轉(zhuǎn)矩正 負(fù)號的規(guī)定 首先確定電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檗D(zhuǎn)速的正方向 然后規(guī)定 1 電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的正方向相同時(shí)為正 相反時(shí)為負(fù) 2 負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的正方向相同時(shí)為負(fù) 相反時(shí)為正 3 慣性轉(zhuǎn)矩的大小和正負(fù)號由和的代數(shù)和決定 第二節(jié)生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性 負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性 就是負(fù)載的機(jī)械特性 簡稱負(fù)載特性 一 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性是指生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速無關(guān)的特性 分反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載兩種 1 反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 2 位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 二 恒功率負(fù)載 恒功率負(fù)載特點(diǎn)是 負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積為一常數(shù) 即與成反比 特性曲線為一條雙曲線 三 通風(fēng)機(jī)負(fù)載 負(fù)載的轉(zhuǎn)矩基本上與轉(zhuǎn)速的平方成正比 負(fù)載特性為一條拋物線 第三節(jié)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 一 機(jī)械特性方程式 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)在電樞電壓 勵(lì)磁電流 電樞回路電阻為恒值的條件下 即電動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí) 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系 由電機(jī)的電路原理圖可得機(jī)械特性的表達(dá)式 稱為理想空載轉(zhuǎn)速 實(shí)際空載轉(zhuǎn)速 二 固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性 當(dāng)時(shí)的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性 由于電樞電阻很小 特性曲線斜率很小 所以固有機(jī)械特性是硬特性 當(dāng)改變或或得到的機(jī)械特性稱為人為機(jī)械特性 一 電樞串接電阻時(shí)的人為機(jī)械特性 保持不變 只在電樞回路中串入電阻的人為特性 特點(diǎn) 1 不變 變大 2 越大 特性越軟 二 改變電樞電壓時(shí)的人為機(jī)械特性 保持不變 只改變電樞電壓時(shí)的人為特性 特點(diǎn) 1 隨變化 不變 2 不同 曲線是一組平行線 三 減弱磁通時(shí)的人為機(jī)械特性 保持不變 只改變勵(lì)磁回路調(diào)節(jié)電阻的人為特性 特點(diǎn) 1 弱磁 增大 2 弱磁 增大 三 機(jī)械特性的繪制 一 固有特性的繪制 已知 求兩點(diǎn) 1 理想空載點(diǎn)和額定運(yùn)行 具體步驟 1 估算 2 計(jì)算 3 計(jì)算理想空載點(diǎn) 4 計(jì)算額定工作點(diǎn) 二 人為特性的繪制 在固有機(jī)械特性方程的基礎(chǔ)上 根據(jù)人為特性所對應(yīng)的參數(shù)或或變化 重新計(jì)算和 然后得到人為機(jī)械特性方程式 四 電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件 處于某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的電力拖動(dòng)系統(tǒng) 由于受到某種擾動(dòng) 導(dǎo)致系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化而離開原來的平衡狀態(tài) 如果系統(tǒng)能在新的條件下達(dá)到新的平衡狀態(tài) 或者當(dāng)擾動(dòng)消失后系統(tǒng)回到原來的轉(zhuǎn)速下繼續(xù)運(yùn)行 則系統(tǒng)是穩(wěn)定的 否則系統(tǒng)是不穩(wěn)定的 在點(diǎn) 系統(tǒng)平衡 擾動(dòng)使轉(zhuǎn)速有微小增量 轉(zhuǎn)速由上升到 擾動(dòng)消失 系統(tǒng)減速 回到點(diǎn)運(yùn)行 擾動(dòng)使轉(zhuǎn)速有微小下降 由下降到 擾動(dòng)消失 系統(tǒng)加速 回到點(diǎn)運(yùn)行 在點(diǎn) 系統(tǒng)平衡 擾動(dòng)使轉(zhuǎn)速有微小增量 轉(zhuǎn)速由上升到 系統(tǒng)加速 即使擾動(dòng)消失 也不能回到點(diǎn)運(yùn)行 擾動(dòng)使轉(zhuǎn)速有微小下降 由下降到 系統(tǒng)減速 即使擾動(dòng)消失 也不能回到點(diǎn)運(yùn)行 電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的充分必要條件是 1 必要條件 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性必須有交點(diǎn) 即存在 第四節(jié)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)接通電源后 由靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過程 起動(dòng)瞬間 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流分別為 起動(dòng)時(shí)由于轉(zhuǎn)速為零 電樞電動(dòng)勢為零 而且電樞電阻很小 所以起動(dòng)電流將達(dá)很大值 過大的起動(dòng)電流將引起電網(wǎng)電壓下降 影響電網(wǎng)上其它用戶的正常用電 使電動(dòng)機(jī)的換向惡化 同時(shí)過大的沖擊轉(zhuǎn)矩會損壞電樞繞組和傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 一般直流電動(dòng)機(jī)不允許直接起動(dòng) 為了限制起動(dòng)電流 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)通常采用電樞回路串電阻或降低電樞電壓起動(dòng) 一 電樞電路串電阻起動(dòng) 一 起動(dòng)特性 以三級電阻起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)為例 二 起動(dòng)電阻計(jì)算 設(shè)對應(yīng)轉(zhuǎn)速n1 n2 n3時(shí)電勢分別為Ea1 Ea2 Ea3 則有 b點(diǎn) c點(diǎn) d點(diǎn) e點(diǎn) f點(diǎn) g點(diǎn) 比較以上各式得 在已知起動(dòng)電流比 和電樞電阻前提下 經(jīng)推導(dǎo)可得各級串聯(lián)電阻為 計(jì)算各級起動(dòng)電阻的步驟 1 估算或查出電樞電阻 2 根據(jù)過載倍數(shù)選取最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的最大電流 3 選取起動(dòng)級數(shù) 6 計(jì)算各級起動(dòng)電阻 二 降壓起動(dòng) 當(dāng)直流電源電壓可調(diào)時(shí) 可采用降壓方法起動(dòng) 起動(dòng)時(shí) 以較低的電源電壓起動(dòng)電動(dòng)機(jī) 起動(dòng)電流隨電源電壓的降低而正比減小 隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的上升 反電動(dòng)勢逐漸增大 再逐漸提高電源電壓 使起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩保持在一定的數(shù)值上 保證按需要的加速度升速 降壓起動(dòng)需專用電源 設(shè)備投資較大 但它起動(dòng)平穩(wěn) 起動(dòng)過程能量損耗小 因此得到廣泛應(yīng)用 第五節(jié)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電氣制動(dòng) 當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)速方向相同時(shí) 電機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)機(jī)狀態(tài) 當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反時(shí) 電機(jī)運(yùn)行于制動(dòng)狀態(tài) 一 能耗制動(dòng) 電動(dòng)狀態(tài) 如圖所示 將開關(guān)S投向制動(dòng)電阻上即實(shí)現(xiàn)制動(dòng) 由于慣性 電樞保持原來方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn) 電動(dòng)勢方向不變 由產(chǎn)生的電樞電流的方向與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的方向相反 對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩與方向相反 為制動(dòng)性質(zhì) 電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài) 制動(dòng)運(yùn)行時(shí) 電機(jī)靠生產(chǎn)機(jī)械的慣性力的拖動(dòng)而發(fā)電 將生產(chǎn)機(jī)械儲存的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能 消耗在電阻上 直到電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng) 能耗制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性為 電動(dòng)機(jī)狀態(tài)工作點(diǎn) 制動(dòng)瞬間工作點(diǎn) 制動(dòng)過程工作段 電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)反抗性負(fù)載 電機(jī)停轉(zhuǎn) 若電動(dòng)機(jī)帶位能性負(fù)載 穩(wěn)定工作點(diǎn) 改變制動(dòng)電阻的大小可以改變能耗制動(dòng)特性曲線的斜率 從而可以改變制動(dòng)轉(zhuǎn)矩及下放負(fù)載的穩(wěn)定速度 越小 特性曲線的斜率越小 起始制動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大 而下放負(fù)載的速度越小 制動(dòng)電阻越小 制動(dòng)電流越大 選擇制動(dòng)電阻的原則是 其中為制動(dòng)瞬間的電樞電動(dòng)勢 能耗制動(dòng)操作簡單 但隨著轉(zhuǎn)速下降 電動(dòng)勢減小 制動(dòng)電流和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩也隨著減小 制動(dòng)效果變差 若為了盡快停轉(zhuǎn)電機(jī) 可在轉(zhuǎn)速下降到一定程度時(shí) 切除一部分制動(dòng)電阻 增大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 二 反接制動(dòng) 一 電樞反接制動(dòng) 電樞反接制動(dòng)時(shí)接線如圖所示 開關(guān)S投向 電動(dòng) 側(cè)時(shí) 電樞接正極電壓 電機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài) 進(jìn)行制動(dòng)時(shí) 開關(guān)投向 制動(dòng) 側(cè) 電樞回路串入制動(dòng)電阻后 接上極性相反的電源電壓 電樞回路內(nèi)產(chǎn)生反向電流 反向的電樞電流產(chǎn)生反向的電磁轉(zhuǎn)矩 從而產(chǎn)生很強(qiáng)的制動(dòng)作用 電壓反接制動(dòng) 電樞反接制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性為 曲線如圖中所示 工作點(diǎn)變化為 制動(dòng)過程中 均為負(fù) 而 為正 表明電機(jī)從電源吸收電功率 表明電機(jī)從軸上吸收機(jī)械功率 表明軸上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌谢芈冯姽β?可見 反接制動(dòng)時(shí) 從電源輸入的電功率和從軸上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變成的電功率一起消耗在電樞回路電阻上 二 倒拉反接制動(dòng) 倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)只適用于位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 在電樞回路中串聯(lián)一個(gè)較大的電阻 即可實(shí)現(xiàn)制動(dòng) 正向電動(dòng)狀態(tài)提升重物 A點(diǎn) 電樞回路串入較大電阻后特性曲線 負(fù)載作用下電機(jī)反向旋轉(zhuǎn) 下放重物 電機(jī)以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速下放重物D點(diǎn) 工作點(diǎn)由A B C D CD段為制動(dòng)段 倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性方程就是電動(dòng)狀態(tài)時(shí)電樞串電阻時(shí)的人為特性方程 由于串入電阻很大 有 倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性曲線就是電動(dòng)狀態(tài)時(shí)電樞串電阻時(shí)的人為特性在第四象限的部分 倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)時(shí)的能量關(guān)系和電樞反接制動(dòng)時(shí)相同 三 回饋制動(dòng) 電動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行的電動(dòng)機(jī) 在某種條件下會出現(xiàn)情況 此時(shí) 反向 反向 由驅(qū)動(dòng)變?yōu)橹苿?dòng) 從能量方向看 電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài) 回饋制動(dòng)狀態(tài) 回饋制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性方程與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)相同 穩(wěn)定運(yùn)行有兩種情況 當(dāng)電車下坡時(shí) 運(yùn)行轉(zhuǎn)速可能超過理想空載轉(zhuǎn)速 進(jìn)入第二象限 電壓反接制動(dòng)帶位能性負(fù)載進(jìn)入第四象限 發(fā)生在動(dòng)態(tài)過程中的回饋制動(dòng)過程有以下兩種情況 1 降壓調(diào)速時(shí)產(chǎn)生的回饋制動(dòng) 2 增磁調(diào)速時(shí)產(chǎn)生的回饋制動(dòng) 回饋制動(dòng)時(shí)由于有功率回饋到電網(wǎng) 因此與能耗和反接制動(dòng)相比 回饋制動(dòng)是比較經(jīng)濟(jì)的 第六節(jié)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)速可以采用機(jī)械調(diào) 電氣調(diào)速或二者配合調(diào)速 通過改變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)速比進(jìn)行調(diào)速的方法稱為機(jī)械調(diào)速 通過改變電動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行調(diào)速的方法稱為電氣調(diào)速 改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù)就是人為地改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 使工作點(diǎn)發(fā)生變化 轉(zhuǎn)速發(fā)生變化 調(diào)速前后 電動(dòng)機(jī)工作在不同的機(jī)械特性上 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為 電氣調(diào)速方法 1 調(diào)壓調(diào)速 2 電樞串電阻調(diào)速 3 調(diào)磁調(diào)速 一 調(diào)速指標(biāo) 一 調(diào)速范圍 二 靜差率 相對穩(wěn)定性 指負(fù)載變化時(shí) 轉(zhuǎn)速變化的程度 轉(zhuǎn)速變化小 穩(wěn)定性好 越小 相對穩(wěn)定性越好 與機(jī)械特性硬度和n0有關(guān) D與 相互制約 越小 D越小 相對穩(wěn)定性越好 在保證一定的 指標(biāo)的前提下 要擴(kuò)大D 須減少 n 即提高機(jī)械特性的硬度 三 調(diào)速的平滑性 在一定的調(diào)速范圍內(nèi) 調(diào)速的級數(shù)越多 調(diào)速越平滑 相鄰兩級轉(zhuǎn)速之比 為平滑系數(shù) 越接近1 平滑性越好 當(dāng)時(shí) 稱為無級調(diào)速 即轉(zhuǎn)速可以連續(xù)調(diào)節(jié) 調(diào)速不連續(xù)時(shí) 級數(shù)有限 稱為有級調(diào)速 四 調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性 主要指調(diào)速設(shè)備的投資 運(yùn)行效率及維修費(fèi)用等 二 電樞電路串電阻調(diào)速 未串電阻時(shí)的工作點(diǎn) 串電阻后 工作點(diǎn)由A A B 調(diào)速過程中電流和轉(zhuǎn)速的變化情況 調(diào)速過程電流變化曲線 調(diào)速前 后電流不變 調(diào)速過程轉(zhuǎn)速變化曲線 結(jié)論 帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí) 串電阻越大 轉(zhuǎn)速越低 優(yōu)點(diǎn) 電樞串電阻調(diào)速設(shè)備簡單 操作方便 缺點(diǎn) 1 由于電阻只能分段調(diào)節(jié)