直流電動機(jī)串電阻起動分析及設(shè)計(jì)(遼寧工程技術(shù)大學(xué)電拖課設(shè),格式完全正確,10分下載即用)

1、遼寧工程技術(shù)大學(xué) 電機(jī)與拖動課程設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 題 目：直流電動機(jī)串電阻起動分析與設(shè)計(jì)院（系、部）： 專 業(yè) 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指 導(dǎo) 教 師： 劉春喜 王繼強(qiáng) 李國華 楊楨 日 期： 電氣工程系課程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)評分模板課程設(shè)計(jì)成績評定表學(xué)期2011/2012第2學(xué)期姓名專業(yè)班級課程名稱 設(shè)計(jì)題目 成績 評分項(xiàng)目優(yōu)良中及格不及格設(shè)計(jì)表現(xiàn)1.設(shè)計(jì)態(tài)度非常認(rèn)真認(rèn)真較認(rèn)真一般不認(rèn)真2.設(shè)計(jì)紀(jì)律嚴(yán)格遵守遵守基本遵守少量違反嚴(yán)重違反3.獨(dú)立工作能力強(qiáng)較強(qiáng)能獨(dú)立設(shè)計(jì)完成基本獨(dú)立設(shè)計(jì)完成不能獨(dú)立設(shè)計(jì)完成4.上交設(shè)計(jì)時(shí)間提早或按時(shí)按時(shí)遲交半天遲交一天遲交一天以上設(shè)計(jì)說明書5.設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)思路清晰，結(jié)構(gòu)方

2、案良好，設(shè)計(jì)參數(shù)選擇正確，條理清楚，內(nèi)容完整，結(jié)果正確設(shè)計(jì)思路清晰，結(jié)構(gòu)方案合理，設(shè)計(jì)參數(shù)選擇正確，條理清楚，內(nèi)容較完整，極少量錯(cuò)誤設(shè)計(jì)思路較清晰，結(jié)構(gòu)方案基本合理，設(shè)計(jì)參數(shù)選擇基本正確，調(diào)理清楚，內(nèi)容基本完整，有少量錯(cuò)誤設(shè)計(jì)思路基本清晰，結(jié)構(gòu)方案基本合理，設(shè)計(jì)參數(shù)選擇基本正確，調(diào)理清楚，內(nèi)容基本完整，有些錯(cuò)誤設(shè)計(jì)思路不清晰，結(jié)構(gòu)方案不合理，關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)選擇有錯(cuò)誤，調(diào)理清楚，內(nèi)容不完整，有明顯錯(cuò)誤6.設(shè)計(jì)書寫、字體、排版規(guī)范、整潔、有條理，排版很好較規(guī)范、整潔、有條理，個(gè)別排版有問題基本規(guī)范、整潔、有條理，個(gè)別排版有問題基本規(guī)范、整潔、有條理，排版有問題較多不規(guī)范、不整潔、無條理，排版有問題很

3、大7.封面、目錄、參考文獻(xiàn)完整較完整基本完整缺項(xiàng)較多不完整圖紙8.繪圖效果很出色較出色一般較差很差9.布局合理、美觀較合理基本合理有些混亂布局混亂10.繪圖工程標(biāo)準(zhǔn)符合標(biāo)準(zhǔn)較符合標(biāo)準(zhǔn)基本符合標(biāo)準(zhǔn)個(gè)別不符合標(biāo)準(zhǔn)完全不符合標(biāo)準(zhǔn)評定說明：不及格標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)內(nèi)容一項(xiàng)否決制，即5為不及格，整個(gè)設(shè)計(jì)不及格，其他4項(xiàng)否決；優(yōu)、良、中、及格標(biāo)準(zhǔn)：以設(shè)計(jì)內(nèi)容為主體，其他項(xiàng)超過三分之一為評定標(biāo)準(zhǔn)，否則評定為下一等級；如優(yōu)秀評定，設(shè)計(jì)內(nèi)容要符合5，其余九項(xiàng)要有4項(xiàng)符合才能評定為優(yōu)，否則評定為良好，以此類推。最終成績： 評定教師簽字：課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目直流電動機(jī)串電阻起動分析與設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)任務(wù)一臺Z4他勵(lì)直流電

4、動機(jī)，PaN=200kW，UaN=440V，IaN =497A，nN =1500r/min，Ra=0.076。采用分級起動，起動電流最大值不超過2IaN，試求各段電阻值，并求切除電阻時(shí)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速和電動勢，并做出機(jī)械特性圖，對起動特性進(jìn)行分析。三、設(shè)計(jì)計(jì)劃電機(jī)與拖動課程設(shè)計(jì)共計(jì)1周內(nèi)完成：1、第12天查資料,熟悉題目；2、第35天方案分析,具體按步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)及整理設(shè)計(jì)說明書；3、第6天準(zhǔn)備答辯；4、第7天答辯。四、設(shè)計(jì)要求1、設(shè)計(jì)工作量為完成設(shè)計(jì)說明書一份；2、設(shè)計(jì)必須根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃按期完成；3、設(shè)計(jì)說明書必須經(jīng)指導(dǎo)教師審查簽字方可答辯。指 導(dǎo) 教師： 劉春喜 王繼強(qiáng) 李國華 楊楨教研室主任： 李

5、洪珠時(shí) 間： 201年月日摘 要此文主要圍繞他勵(lì)直流電動機(jī)電樞回路串電阻分級起動設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析，首先對直流電動機(jī)的基本工作原理以及其基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡單介紹，之后對直流電機(jī)的機(jī)械特性進(jìn)行分析，主要分析了電樞回路串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性、降低電源電壓時(shí)的人為機(jī)械特性以及減弱勵(lì)磁磁通時(shí)的人為機(jī)械特性。對他勵(lì)直流電動機(jī)的降低電樞電壓起動以及增加電樞電阻起動進(jìn)行分辨，最后進(jìn)行電樞回路串電阻啟動過程分析及其計(jì)算，最后設(shè)計(jì)了他勵(lì)直流電動機(jī)電樞回路串電阻分級起動方案。關(guān)鍵詞：他勵(lì)直流電動機(jī) 電樞串電阻啟動 機(jī)械特性目 錄1直流電動機(jī)的基本工作原理12直流電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)12.1定子部分12.2轉(zhuǎn)子部分22.3直

6、流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)23直流電機(jī)的勵(lì)磁方式34直流電動機(jī)特點(diǎn)45直流電機(jī)的機(jī)械特性45.1電樞回路串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性45.2降低電源電壓時(shí)的人為機(jī)械特性45.3減弱勵(lì)磁磁通時(shí)的人為機(jī)械特性56他勵(lì)直流電動機(jī)66.1他勵(lì)直流電動機(jī)的機(jī)械特性66.2機(jī)械特性方程式66.3固有機(jī)械特性與人為機(jī)械特性77他勵(lì)直流電動機(jī)的起動77.1降低電樞電壓起動87.2增加電樞電阻起動87.2.1電樞回路串電阻啟動過程分析87.2.2電樞回路串電阻起動電阻的計(jì)算98他勵(lì)直流電動機(jī)電樞回路串電阻起動設(shè)計(jì)方案10結(jié)論12參考文獻(xiàn)141直流電動機(jī)的基本工作原理導(dǎo)體受力方向由左手定則確定。在第一種情況下，位于N極下的導(dǎo)體受

7、力方向?yàn)閺挠蚁蜃螅挥赟極下的導(dǎo)體受力方向從左到右。導(dǎo)體所受電磁力對軸產(chǎn)生一轉(zhuǎn)矩，這種由于電磁作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱為電磁轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩的方向?yàn)槟鏁r(shí)針。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩大于阻力矩時(shí)，線圈按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)電樞轉(zhuǎn)動到第二個(gè)位置時(shí)，原位于S極下的導(dǎo)體轉(zhuǎn)到N極下，其受力方向變?yōu)閺挠蚁蜃?；而原位于N極下的導(dǎo)體轉(zhuǎn)到S極下，導(dǎo)體受力方向變?yōu)閺淖笙蛴?，該轉(zhuǎn)矩的方向仍為逆時(shí)針方向，線圈在此轉(zhuǎn)矩作用下繼續(xù)按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。這樣雖然導(dǎo)體中流通的電流為交變的，但N極下的導(dǎo)體受力方向和S極下導(dǎo)體的受力方向并未發(fā)生變化，電動機(jī)在此方向不變的轉(zhuǎn)矩作用下轉(zhuǎn)動。1同直流發(fā)電機(jī)相同，實(shí)際的直流電動機(jī)的電樞并非單一線圈，磁極也并非一對。

8、由以上分析可以看出：任何一臺電機(jī)既可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，也可以作為電動機(jī)運(yùn)行，這一性質(zhì)稱為電機(jī)的可逆原理。電機(jī)的可逆原理不僅適用于直流電機(jī)，也適用于交流電機(jī)。電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行方式由外施條件決定，如果電機(jī)轉(zhuǎn)子輸入機(jī)械能，而電樞繞組輸出電能，電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行；如果在電樞繞組中輸入電能，轉(zhuǎn)子輸出機(jī)械能，則電機(jī)作為電動機(jī)運(yùn)行。2 直流電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電動機(jī)和直流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)基本是相同的，即都有可旋轉(zhuǎn)部分和靜止部分?？尚D(zhuǎn)部分稱為轉(zhuǎn)子，靜止部分稱為定子，在定子和轉(zhuǎn)子之間存在著氣隙。2.1定子部分定子的作用，在電磁方面是產(chǎn)生磁場和構(gòu)成磁路，在機(jī)械方面是整個(gè)電機(jī)的支撐。定子由磁極、機(jī)座、換向極、電刷裝置、

9、端蓋和軸承等組成。a.主磁極主磁極的作用是在定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙中建立磁場。主磁極由主磁極鐵芯和放置在鐵芯上的勵(lì)磁繞組構(gòu)成。主磁極鐵芯分成極身和極靴兩部分，極靴的作用是使氣隙磁通密度的空間分布均勻并減小氣隙磁阻，同時(shí)極靴對勵(lì)磁繞組也起支撐作用。為減小渦流損耗，主磁極鐵芯是用1.01.5 mm厚的低碳鋼板沖成一定形狀，用鉚釘把沖片鉚緊，然后再固定在機(jī)座上。主磁極上的線圈是用來產(chǎn)生主磁通的，稱為勵(lì)磁繞組。b.機(jī)座直流電機(jī)的機(jī)座有兩種形式，一種為整體機(jī)座，另一種為疊片機(jī)座。整體機(jī)座是用導(dǎo)磁性能較好的鑄鋼材料制成的，該種機(jī)座能同時(shí)起到導(dǎo)磁和機(jī)械支撐的作用。由于機(jī)座起導(dǎo)磁作用，因此機(jī)座是主磁路的一部分，

10、稱為定子鐵軛。主磁極、換向極及端蓋均固定在機(jī)座上，因此，機(jī)座起到了支撐的作用。一般直流電機(jī)均采用整體機(jī)座。疊片機(jī)座是用薄鋼沖片疊壓成定子鐵軛，再把定子鐵軛固定在一個(gè)專門起支撐作用的機(jī)座里，這樣定子鐵軛和機(jī)座是分開的，機(jī)座只起支撐作用，可用普通鋼板制成。疊片機(jī)座主要用于主磁通變化快、調(diào)速范圍較高的場合。c.換向極安裝在相鄰的兩個(gè)主磁極之間，固定在機(jī)座上，用來改善直流電機(jī)的換向。一般電機(jī)容量超過1 kW時(shí)均應(yīng)安裝換向極。換向極是由換向極鐵芯和換向極繞組組成。換向極鐵芯可根據(jù)要求用整塊鋼制成，也可用1.01.5 mm厚的鋼板疊成，所有的換向極線圈串聯(lián)后稱為換向極繞組，換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)。換向極

11、繞組數(shù)目一般與主磁極數(shù)目相同，但在功率很小的直流電機(jī)中，只裝主磁極數(shù)一半的換向極或不裝換向極。換向極的極性根據(jù)換向要求確定。d.電刷電刷裝置的作用是通過電刷和旋轉(zhuǎn)的換向器表面的滑動接觸，把轉(zhuǎn)動的電樞繞組與外電路聯(lián)結(jié)起來，并與換向器配合，起到整流或逆變的作用。電刷裝置一般由電刷、刷握、刷桿座和壓緊彈簧組成。e.端蓋電機(jī)中的端蓋主要起支撐作用。端蓋固定在機(jī)座上，其上放置軸承支撐直流電機(jī)的轉(zhuǎn)軸，使直流電機(jī)能夠旋轉(zhuǎn)。22.2轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子又稱電樞，是電機(jī)的轉(zhuǎn)動部分，是用來產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部分。它包括電樞鐵芯、換向器、電機(jī)轉(zhuǎn)軸、電樞繞組、軸承和風(fēng)扇等。a.電樞鐵芯電樞鐵

12、芯是主磁路的一部分，同時(shí)用來嵌放電樞繞組。當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，為減小電樞鐵芯中的磁通變化引起的磁滯損耗和渦流損耗，電樞鐵芯用涂有絕緣漆的0.5 mm厚的硅鋼片疊成。電樞鐵芯沖片上沖有放置電樞繞組的電樞槽、軸孔和通風(fēng)口。b.電樞繞組電樞繞組是用絕緣銅線繞制的線圈按一定規(guī)律放置在電樞鐵芯槽內(nèi)，并與換向器聯(lián)結(jié)。電樞繞組是直流電機(jī)的重要組成部分，電機(jī)工作時(shí)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量的轉(zhuǎn)換。c.換向器換向器又稱整流子。對于發(fā)電機(jī)，換向器的作用是把電樞繞組中的交變電動勢轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妱觿菹蛲獠枯敵鲋绷麟妷海粚τ陔妱訖C(jī)，它是把外界供給的直流電流轉(zhuǎn)變?yōu)槔@組中的交變電流以使電機(jī)旋轉(zhuǎn)。換向器是由換向片組

13、合而成的，是直流機(jī)的關(guān)鍵部件，也是最薄弱的部分。換向器采用導(dǎo)電性能好、硬度大、耐磨性能好的紫銅或銅合金制成。換向片的底部做成燕尾形，嵌在含有云母絕緣的V形鋼環(huán)內(nèi)，拼成圓筒形套在鋼套筒上，相鄰的兩換向片間以0.61.2 mm厚的云母片作為絕緣，最后用螺紋壓圈壓緊。換向器固定在轉(zhuǎn)軸的一端。換向片靠近電樞繞組的部分與繞組引出線間焊接。32.3直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)表征電機(jī)額定運(yùn)行情況的各種數(shù)據(jù)稱為額定值。額定值一般標(biāo)注在電機(jī)的銘牌上，所以又稱為銘牌數(shù)據(jù)。它是正確合理使用電機(jī)的依據(jù)。銘牌數(shù)據(jù)主要包括電機(jī)型號、額定功率、額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速和額定勵(lì)磁電流及勵(lì)磁方式等，此外還有電機(jī)的出廠數(shù)據(jù)，如出廠編

14、號、出廠日期等。國產(chǎn)電機(jī)型號一般采用大寫的漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字表示，其格式為：第一部分用大寫的拼音表示產(chǎn)品代號，第二部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表示設(shè)計(jì)序號，第三部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表示機(jī)座代號，第四部分用阿拉伯?dāng)?shù)字表示電樞鐵芯長度代號。電機(jī)銘牌上所標(biāo)的數(shù)據(jù)稱為額定數(shù)據(jù)，具體含義如下：額定功率PN是指在額定條件下電機(jī)所能供給的功率。對于電動機(jī)，額定功率是指電動機(jī)軸上輸出的最大機(jī)械功率；對于發(fā)電機(jī)，額定功率是指電刷間輸出的最大電功率。額定功率的單位為kW。額定電壓UN是指額定工作條件下電機(jī)出線端的平均電壓。對于電動機(jī)，額定電壓是指輸入額定電壓；對于發(fā)電機(jī)，額定電壓是指輸出額定電壓。額定電壓的單位為V。額定電

15、流IN是指電機(jī)在額定電壓下，運(yùn)行于額定功率時(shí)對應(yīng)的電流值。額定電流的單位為A。額定轉(zhuǎn)速指對應(yīng)于額定電流、額定電壓，電機(jī)運(yùn)行于額定功率時(shí)所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。額定勵(lì)磁電流是指對應(yīng)于額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速及額定功率時(shí)的勵(lì)磁電流。額定勵(lì)磁電流的單位為A。勵(lì)磁方式是指直流電機(jī)的勵(lì)磁線圈與其電樞線圈的聯(lián)結(jié)方式。根據(jù)電樞線圈與勵(lì)磁線圈的聯(lián)結(jié)方式不同，直流電機(jī)勵(lì)磁有并勵(lì)、串勵(lì)、他勵(lì)和復(fù)勵(lì)等方式。在電機(jī)的銘牌上還標(biāo)有其他數(shù)據(jù)，如勵(lì)磁電壓、出廠日期、出廠編號等。額定值是選用或使用電機(jī)的主要依據(jù)。電機(jī)在運(yùn)行時(shí)的各種數(shù)據(jù)可能與額定值不同，由負(fù)載大小決定。若電機(jī)的電流正好等于額定值，稱為滿載運(yùn)行；若電機(jī)的電流超過額定值

16、，稱為過載運(yùn)行；若比額定值小得多，稱為輕載運(yùn)行。長期輕載運(yùn)行使電機(jī)的容量不能充分利用。故在選擇電機(jī)時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的要求，盡可能使電機(jī)運(yùn)行在額定值附近。43直流電機(jī)的勵(lì)磁方式由直流電機(jī)的基本工作原理可知，電樞旋轉(zhuǎn)切割氣隙中的磁力線而感應(yīng)電動勢，電樞電流與氣隙中的磁場相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，因而氣隙磁場是電機(jī)進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的媒介。直流電機(jī)的氣隙磁場是在主磁極的勵(lì)磁繞組中通以直流電流建立的。所以直流電機(jī)有兩種基本繞組，即勵(lì)磁繞組和電樞繞組。勵(lì)磁繞組和電樞繞組之間的聯(lián)結(jié)方式稱為勵(lì)磁方式。勵(lì)磁方式不同，電機(jī)的運(yùn)行特性有很大的差異。5直流電機(jī)的勵(lì)磁方式可分為他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)四類。a.他勵(lì)電機(jī)他勵(lì)式

17、直流電動機(jī)的勵(lì)磁繞組和電樞繞組分別由兩個(gè)相互獨(dú)立的電源供電。勵(lì)磁電流If的大小僅決定于勵(lì)磁電源的電壓和勵(lì)磁回路的電阻，而與電機(jī)的電樞電壓及負(fù)載基本無關(guān)。b.并勵(lì)電機(jī)并勵(lì)式直流電動機(jī)的勵(lì)磁繞組和電樞繞組并聯(lián)，由同一電源供電。勵(lì)磁電流一般為額定電流的5%，要產(chǎn)生足夠大的磁通需要有較多的匝數(shù)，所以并勵(lì)繞組匝數(shù)多，導(dǎo)線較細(xì)。并勵(lì)式直流電動機(jī)一般用于恒壓系統(tǒng)。中小型直流電動機(jī)多為并勵(lì)式。c.串勵(lì)電機(jī)串勵(lì)式直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)。勵(lì)磁電流與電樞電流相同，數(shù)值較大，因此，串勵(lì)繞組匝數(shù)很少，導(dǎo)線較粗。串勵(lì)式直流電動機(jī)具有很大的起動轉(zhuǎn)矩，但其機(jī)械特性很軟，且空載時(shí)有極高的轉(zhuǎn)速。串勵(lì)式直流電動機(jī)不準(zhǔn)空載

18、或輕載運(yùn)行。串勵(lì)式直流電動機(jī)常用于要求起動轉(zhuǎn)矩很大且轉(zhuǎn)速允許有較大變化的負(fù)載等。d.復(fù)勵(lì)電機(jī)復(fù)勵(lì)電機(jī)的主磁極由兩個(gè)勵(lì)磁繞組組成:一個(gè)與電樞繞組串聯(lián)，稱為串勵(lì)繞組；另一個(gè)為他磁（或并勵(lì)）繞組。通常他磁（或并勵(lì)）繞組起主要作用，串勵(lì)繞組起輔助作用。若串勵(lì)繞組和他勵(lì)（或并勵(lì)）繞組的磁動勢方向相同，稱為積復(fù)勵(lì)；該型電機(jī)多用于要求起動轉(zhuǎn)矩較大，轉(zhuǎn)速變化不大的負(fù)載。由于積復(fù)勵(lì)式直流電動機(jī)在兩個(gè)不同旋轉(zhuǎn)方向上的轉(zhuǎn)速和運(yùn)行特性不同，因此不能用于可逆驅(qū)動系統(tǒng)中。若串勵(lì)繞組和并勵(lì)（或他勵(lì)）繞組的磁動勢方向相反，稱為差復(fù)勵(lì)；差復(fù)勵(lì)式直流電動機(jī)一般用于起動轉(zhuǎn)矩小，而要求轉(zhuǎn)速平穩(wěn)的小型恒壓驅(qū)動系統(tǒng)中。這種勵(lì)磁方式的直流

19、電動機(jī)也不能用于可逆驅(qū)動系統(tǒng)中。4直流電動機(jī)特點(diǎn)a.調(diào)速性能好。所謂“調(diào)速性能”，是指電動機(jī)在一定負(fù)載的條件下，根據(jù)需要，人為地改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。直流電動機(jī)可以在重負(fù)載條件下，實(shí)現(xiàn)均勻、平滑的無級調(diào)速，而且調(diào)速范圍較寬。 b.起動力矩大?？梢跃鶆蚨?jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。因此，凡是在重負(fù)載下起動或要求均勻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的機(jī)械，例如大型可逆軋鋼機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、電力機(jī)車、電車等，都用直流電動機(jī)拖動。65直流電機(jī)的機(jī)械特性因?yàn)殡姌须娮韬苄?，特性斜率很小，通常額定轉(zhuǎn)速降只有額定轉(zhuǎn)速的百分之幾到百分之十幾，所以他勵(lì)直流電動機(jī)的固有機(jī)械特性是硬特性，人為機(jī)械特性可用改變電動機(jī)參數(shù)的方法獲得，他勵(lì)直流電動機(jī)有電樞回路串電

20、阻、降低電樞電壓和減弱勵(lì)磁磁通三種人為機(jī)械特性。5.1電樞回路串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性保持=，=不變，只在電樞回路中串入電阻時(shí)的人為特性為（1）與固有機(jī)械特性相比，電樞回路串電阻時(shí)人為特性的理想空載轉(zhuǎn)速不變，但斜率隨串聯(lián)電阻的增大而增大，所以特性變軟。改變的大小，可以得到一簇通過理想空載點(diǎn)，并具有不同斜率的人為特性。75.2降低電源電壓時(shí)的人為機(jī)械特性保持=，=不變，只改變電樞電壓時(shí)的人為特性為（2）由于電動機(jī)的工作電壓以額定電壓為上限，因此改變電時(shí)，只能在低于額定電壓的范圍內(nèi)變化，與固有特性比較，降低電壓時(shí)人為特性的斜率不變，但理想空載轉(zhuǎn)速隨電壓的降低而正比減小。因此，降低電壓時(shí)的人為特性是位

21、于固有特性下方，且與固有特性平行的一組直線。85.3減弱勵(lì)磁磁通時(shí)的人為機(jī)械特性改變勵(lì)磁回路調(diào)節(jié)電阻就可以改變勵(lì)磁電流，進(jìn)而改變勵(lì)磁磁通。由于電動機(jī)額定運(yùn)行時(shí)磁路已經(jīng)開始飽和，即使再成倍增加勵(lì)磁電流，磁通也不會有明顯增加，何況由于勵(lì)磁繞組發(fā)熱條件的限制，勵(lì)磁電流也不允許大幅度地增加，因此，只能在額定值以下調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，即只能減弱勵(lì)磁磁通。保持=（=0），=不變，只減弱磁通時(shí)的人為特性為 （3）對應(yīng)的轉(zhuǎn)速特性為（4）在電樞回路串電阻和降低電壓的人為特性中，因?yàn)?不變，所以它們的機(jī)械特性曲線也代表了轉(zhuǎn)速特性曲線。但是，在討論減弱勵(lì)磁磁通的人為特性時(shí)，因?yàn)榇磐ㄊ莻€(gè)變量，所以兩條直線是不同的。當(dāng)時(shí)，堵

22、轉(zhuǎn)電流為常數(shù)，而隨的減小而增大，因此，人為特性是一組通過橫坐標(biāo)點(diǎn)的直線。改變磁通可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不太大時(shí)，磁通減小使轉(zhuǎn)速升高；當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩特別大時(shí)，減弱磁通才會使轉(zhuǎn)速下降。然而，這時(shí)的電樞電流已經(jīng)過大，電動機(jī)不允許在這樣大的電流下工作。因此，實(shí)際運(yùn)行條件下，可以認(rèn)為磁通越小，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速越高。96他勵(lì)直流電動機(jī)他勵(lì)直流電動機(jī)由勵(lì)磁繞組和電樞繞組分別由兩個(gè)獨(dú)立的直流電源供電。在勵(lì)磁電壓的作用下，勵(lì)磁繞組中通過勵(lì)磁電流，從而產(chǎn)生主磁極磁通。在電樞電壓的作用下，電樞繞組中通過電樞電流。電樞電流與磁場相互作用產(chǎn)生機(jī)械以某一轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，切割磁感線產(chǎn)生電動勢。電動勢的方向與電樞電流的方向相反。

23、6.1他勵(lì)直流電動機(jī)的機(jī)械特性他勵(lì)直流電動機(jī)的機(jī)械特性定義為：直流電動機(jī)的電樞電壓為常數(shù)，勵(lì)磁電流為常數(shù)，電樞回路電阻+為常數(shù)時(shí)，電動機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系，即。6.2機(jī)械特性方程式電樞感應(yīng)電動勢：電磁轉(zhuǎn)矩：電樞電路電壓平衡方程： 電動機(jī)轉(zhuǎn)速特性方程：由電磁轉(zhuǎn)矩方程可得到，代入轉(zhuǎn)速特性方程式中，就得到電動機(jī)機(jī)械特性方程式：（5）式中：。若，均為常數(shù)，機(jī)械特性是一條向下傾斜的直線。（6）由式（6）可知，越大，越大，機(jī)械特性曲線越斜，稱之為軟特性；反之將小、小的特性稱硬特性。106.3固有機(jī)械特性與人為機(jī)械特性當(dāng)電樞上加額定電壓、氣隙每極磁通為額定磁通、電樞回路不串任何電阻時(shí)的機(jī)械特

24、性稱為他勵(lì)直流電動機(jī)的固有機(jī)械特性。人為地改變電動機(jī)的參數(shù)，如改變電壓、改變磁電流（即改變磁通）、電樞回路串電阻所得到的機(jī)械特性稱為人為機(jī)械特性。電樞回路串電阻使斜率增大，特性曲線變軟，但理想空載轉(zhuǎn)速不變，所以人為機(jī)械特性為一簇經(jīng)過理想空載轉(zhuǎn)速點(diǎn)的放射性直線，變電壓時(shí)的人為特性是一組平行直線。7他勵(lì)直流電動機(jī)的起動把帶有負(fù)載的電動機(jī)從靜止起動到某一穩(wěn)定速度的過程稱為起動過程。電動機(jī)起動時(shí)，必須保證有磁場（即先通勵(lì)磁電流），而后加電樞電壓。由于直流電動機(jī)帶動生產(chǎn)機(jī)械起動，因此根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，對起動過程會有不同的要求。例如，對于無軌電車的直流電動機(jī)拖動系統(tǒng)，起動時(shí)要求平穩(wěn)慢速的起動，因

25、為起動過快會使乘客感到不舒服。而對于一般的生產(chǎn)機(jī)械的拖動系統(tǒng)則要求有足夠的啟動轉(zhuǎn)矩，這樣可以縮短啟動時(shí)間，從而提高生產(chǎn)效率。直流電動機(jī)剛與電源接通的瞬間，轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)起來時(shí)，他勵(lì)和串勵(lì)電動機(jī)的電樞電流以及并勵(lì)和復(fù)勵(lì)電動機(jī)的輸入電流稱為起動電流，這時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩稱為起動轉(zhuǎn)矩。他勵(lì)電動機(jī)在起動的瞬間，轉(zhuǎn)速,電動勢，由式（7）可知，起動電流 （8）在額定電壓下直接啟動時(shí)，由于很小，很大，一般可達(dá)到電樞電流額定值的1020倍這樣大的電流是換向所不允許的。同時(shí)由于（）可知，起動轉(zhuǎn)矩也能達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的1020，這樣大的轉(zhuǎn)矩會使電動機(jī)和它所拖動的生產(chǎn)機(jī)械遭受突然的巨大沖擊，以至損壞傳動機(jī)構(gòu)，因電樞繞組導(dǎo)線細(xì)、電

26、樞電阻大、轉(zhuǎn)動慣量有比較小、可以直接起動外，一般的直流電動機(jī)是不允許采用直接啟動的。7.1降低電樞電壓起動這種方法的基本思想是：在起動瞬間，反電動勢很小，使外加電壓很低，這樣可以防止產(chǎn)生過大的起動電流。地道電動機(jī)轉(zhuǎn)速生高后，反電動勢增大，電流降壓，這樣在逐步增加電樞兩端的外加電壓直到電動機(jī)達(dá)到要求的轉(zhuǎn)速。若采用手工調(diào)節(jié)電壓時(shí)，不能升的太快，否則電流還會發(fā)生較大的沖級。為了保證限制電樞電流，手工調(diào)節(jié)必須小心地進(jìn)行。在自動化的系統(tǒng)中，電壓的調(diào)節(jié)機(jī)電流的限制靠一些自動實(shí)現(xiàn)，比較方便。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是起穩(wěn)，起動過程中能量損耗小，易于實(shí)現(xiàn)自動化。缺點(diǎn)是初期投資打。這種方法適用于電動機(jī)的直流電源是可調(diào)的。

27、7.2增加電樞電阻起動額定功率較小的電機(jī)可以采用在電樞電路內(nèi)串聯(lián)起動變阻器的方法起動。啟動前先把啟動變阻器調(diào)到最大值不變。再接通電源，電動機(jī)開始起動。隨著轉(zhuǎn)速的升高，逐漸減小起動變阻器的電阻，知道全部切除。額定功率較大的電動機(jī)一般采用分級起動的方法一級保證起動過程中既有比較大的起動轉(zhuǎn)矩，有使起動電流不超過允許值。7.2.1電樞回路串電阻啟動過程分析電樞回路串電阻啟動方法比較簡單，經(jīng)濟(jì)和可靠，同時(shí)可做到平滑快速起動。缺點(diǎn)就是起動條件非常嚴(yán)格。降壓啟動平穩(wěn)，啟動過程能量損耗小，容易實(shí)現(xiàn)自動化。降壓啟動的缺點(diǎn)就是初期投資大，啟動設(shè)備復(fù)雜，要求有單獨(dú)的可調(diào)壓直流電源。當(dāng)電動機(jī)已有磁場時(shí)，給電樞電路加電

28、源電壓,電樞串入全部附加電阻,電樞回路總電阻為。假設(shè)為電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩；為由負(fù)載作用所產(chǎn)生的阻轉(zhuǎn)矩；為電動機(jī)轉(zhuǎn)矩克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩后所產(chǎn)生的動態(tài)轉(zhuǎn)矩這是啟動電流為 （9）與起動電流所對應(yīng)的起動轉(zhuǎn)矩為根據(jù)電力拖動系統(tǒng)的基本運(yùn)動方程式 （10）由于起動轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動機(jī)受到加速轉(zhuǎn)矩的作用，轉(zhuǎn)速由零逐漸上升，電動機(jī)開始起動。切除后，電樞回路總電阻為。這時(shí)電動機(jī)對應(yīng)于由電阻所確定的人為機(jī)械特性。在切除起動電阻的瞬間，由于慣性電動機(jī)的轉(zhuǎn)速不變，仍為，其反電動勢亦不變。因此，電樞電流突增，其相應(yīng)的電動機(jī)轉(zhuǎn)矩也突增。適當(dāng)?shù)剡x擇所切除的電阻值，使切除后的電樞電流剛好等于，所對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩為。又有，又切除一切起動電阻。同理，電樞電流又由突增到，相應(yīng)的電動機(jī)轉(zhuǎn)矩由突增到。，沿固有特性加速到點(diǎn)，電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，起動過程結(jié)束。在分級起動過程中，各級的最大電流 (或相應(yīng)的最大轉(zhuǎn)矩)及切換電流 (或與之相應(yīng)的切