十章直流電機ppt課件

1、 直流電動機雖然比三相交流異步電動機構造復雜直流電動機雖然比三相交流異步電動機構造復雜，維修也不便，但由于它的調(diào)速性能較好和起，維修也不便，但由于它的調(diào)速性能較好和起動轉矩較大，因此，對調(diào)速要求較高的消費機械或動轉矩較大，因此，對調(diào)速要求較高的消費機械或者需求較大起動轉矩的消費機械往往采用直流電動者需求較大起動轉矩的消費機械往往采用直流電動機驅動。機驅動。NSNS 直流電機由直流電機由定定子子( (磁極磁極) )、轉子、轉子( (電樞電樞) )和機座等和機座等部分構成。部分構成。 直流電機按照勵磁方式可分為他勵電動機直流電機按照勵磁方式可分為他勵電動機、并勵電動機、串勵電動機和復勵電動機、并勵

2、電動機、串勵電動機和復勵電動機U UUfIaIaM M+_+_IfIffR stRIaIaU UM M+_IfIffR stR+_I IEUIaIa+_IfIfM M復勵復勵U U+_I IM MIaIaI IU U+S Sb bN Na ac cd d 直流電從兩電刷之間通入電樞繞組，電樞電流直流電從兩電刷之間通入電樞繞組，電樞電流方向如下圖。由于換向片和電源固定聯(lián)接，無論線方向如下圖。由于換向片和電源固定聯(lián)接，無論線圈怎樣轉動，總是圈怎樣轉動，總是S極有效邊的電流方向向里極有效邊的電流方向向里, N極極有效邊的電流方向向外。電動機電樞繞組通電后中有效邊的電流方向向外。電動機電樞繞組通電后中

3、受力受力(左手定那么左手定那么)按順時針方向旋轉。按順時針方向旋轉。U U+U U+電刷電刷換向片換向片U U+I IF FF FT Tn n換向器作用：換向器作用：將外部直流電將外部直流電轉換成內(nèi)部的轉換成內(nèi)部的直流電，以保直流電，以保持轉矩方向不持轉矩方向不變。變。U U+E EE ET Tn nS Sb bN Nd dF FF Fa ac cI II I換向片換向片電刷電刷KE: KE: 與電機構造有關的常數(shù)與電機構造有關的常數(shù)n: n: 電動機轉速電動機轉速 ：磁通：磁通E= KE nU U+E EE ET Tn nS Sb bN Nd dF FF Fa ac cI II I換向片換向

4、片電刷電刷aaaaRInKRIEUE RaRaIaIaE E+ + +U UM M02TTT 設外加電樞電壓設外加電樞電壓 U U 一定，一定，T=T2 (T=T2 (平衡平衡) )，此時，此時，假設假設T2T2忽然添加，那么調(diào)整過程為忽然添加，那么調(diào)整過程為到達新的平衡點到達新的平衡點(Ia (Ia 、 P P入入) ) 。T2 T2 n nIa Ia T T E EnKEE aaaREUI aIKTT aaRIEU 由圖可求得由圖可求得aaREUI ffRUI aafIIII 由上分析可知：由上分析可知： 當電源電壓當電源電壓U和勵磁回路的電阻和勵磁回路的電阻Rf一定時一定時, 勵勵磁電流

5、磁電流If和磁通和磁通不變，即不變，即 = 常數(shù)。那么常數(shù)。那么IaIaU UM M+_IfIffR stR+_I IEnnn 0TKKRnET2a KUnE 0令：令：TKKRKUnETE2a 即：并勵電動機的磁通即：并勵電動機的磁通 = = 常數(shù)，轉矩與電樞電流常數(shù)，轉矩與電樞電流成正比。成正比。 aaaI IT TTEKnKERIEU 由以下公式由以下公式IaIaU UM M+_IfIffR stR+_I IE轉轉速速降降:2aTKKRnET 理理想想空空載載轉轉速速:0KUnE 式中：式中：nnTKKRKUnETE 02an0n0nNnNTNTN改動電樞電壓和電樞回路串電阻可得人工特性

6、曲線改動電樞電壓和電樞回路串電阻可得人工特性曲線動畫動畫n n0 0T T解：解：(1) P2是輸出功率，額定輸入功率為是輸出功率，額定輸入功率為KW19.2684. 02221 PPA2381101019.2631 UPI額定電流額定電流額定勵磁電流額定勵磁電流A45 .27110ff RuI額定電樞電流額定電樞電流A2344238fa III2電樞電路銅損電樞電路銅損W219023404. 02a2aaCu IRPW44045 .272f2ffCu IRP勵磁電路銅損勵磁電路銅損總損失功率總損失功率W4190220002619021 PPP空載損耗功率空載損耗功率W200021904190

7、aCu10 PPPm.N210100022955095502 nPT3額定轉矩額定轉矩4反電動勢反電動勢V6 .10023404. 0110aa IRUENaaNast)2010(IRUI 0 nKEE1. 起動問題：起動問題：(1) 起動電流大起動電流大(2) 起動轉矩大起動轉矩大 起動時，起動轉矩為起動時，起動轉矩為(1020)TN , 呵斥機械沖呵斥機械沖擊，使傳動機構蒙受損壞。擊，使傳動機構蒙受損壞。tasIT NstaNast)5 . 25 . 1 (IRRUI 直流電動機在起動和任務時，勵磁電路一定要直流電動機在起動和任務時，勵磁電路一定要接通接通, ,不能讓它斷開不能讓它斷開,

8、,而且起動時要滿勵磁。否那么而且起動時要滿勵磁。否那么，磁路中只需很少的剩磁，能夠產(chǎn)惹事故：，磁路中只需很少的剩磁，能夠產(chǎn)惹事故：aastNstRIUR aNastst)5 . 25 . 1 (RIRIU (3) (3)假設電機在空載運轉，能夠呵斥飛車，使電機遭假設電機在空載運轉，能夠呵斥飛車，使電機遭受嚴重的機械損傷，而且因電樞電流過大而將繞組受嚴重的機械損傷，而且因電樞電流過大而將繞組燒壞。燒壞。 E E IaIa T T T0 T0 n n 飛車飛車例：串勵的單相手電鉆，利用勵磁電流和電樞電流例：串勵的單相手電鉆，利用勵磁電流和電樞電流兩者的方向同時改動時而轉向不變的原理，采用特兩者的方

9、向同時改動時而轉向不變的原理，采用特別的串勵電動機，使手電鉆用單相交流電源或直流別的串勵電動機，使手電鉆用單相交流電源或直流電源供電均可。電源供電均可。電磁轉矩：電磁轉矩：T=KTT=KT Ia Ia 1. 1. 調(diào)速均勻平滑，可以無級調(diào)速調(diào)速均勻平滑，可以無級調(diào)速( (注：異步機改注：異步機改 變極對數(shù)調(diào)速的方法叫有級調(diào)速變極對數(shù)調(diào)速的方法叫有級調(diào)速) )。 2. 2. 調(diào)速范圍大，調(diào)速比可達調(diào)速范圍大，調(diào)速比可達200 200 以上以上( (調(diào)速比等調(diào)速比等 于最大轉速和最小轉速之比于最大轉速和最小轉速之比, ,因此機械變速因此機械變速 所用的齒輪箱可大大簡化。所用的齒輪箱可大大簡化。由轉

10、速公式由轉速公式: : EKRIUnaa可見直流電機調(diào)速方法有三種?？梢娭绷麟姍C調(diào)速方法有三種。TKKRKUnETE2a 堅持電樞電壓堅持電樞電壓U不變，改動勵磁電流不變，改動勵磁電流If (調(diào)調(diào)Rf)以改動磁通以改動磁通 。由式由式0n 0n0nT Tn nO動畫動畫TKKRKUnETE2a aaaREUI Rf E InIa ET T nKEE aIKTT 由于電動機普通是在額定形狀下運轉的，它的磁路已接近于飽和，所以在一定負載下，通常是減小磁通調(diào)速N，轉速上調(diào)nnN。 電源電壓U堅持恒定時，減小磁通。由于機械慣性，轉速n不立刻發(fā)生變化，于是反電動勢E=kEn減小，電樞電流Ia隨之添加。由

11、于Ia添加的影響超越減小的影響，所以轉距T=KTIa也就添加。假設阻轉距TCTC=T2+T0不變，那么TTC，轉速n上升。隨著n的升高，反電動勢E增大，Ia和T也隨著減小，到T=TC時，電動機維持在較原來較高的轉速運轉。 (1)調(diào)速平滑，可得到無級調(diào)速；但只能向上調(diào)，受調(diào)速平滑，可得到無級調(diào)速；但只能向上調(diào)，受 機械本身強度所限，機械本身強度所限，n不能太高。不能太高。(2) 調(diào)速設備簡單，經(jīng)濟，電流小，便于控制。調(diào)速設備簡單，經(jīng)濟，電流小，便于控制。(3) 機械特性較硬，穩(wěn)定性較好。機械特性較硬，穩(wěn)定性較好。(4) 對專門消費的調(diào)磁電動機對專門消費的調(diào)磁電動機,其調(diào)速幅度可達其調(diào)速幅度可達,

12、 例如例如5302120 r/min及及3101 240 r/min 。(1) 假設調(diào)速后假設調(diào)速后 Ia 堅持不變，電動機在高速運轉時其堅持不變，電動機在高速運轉時其負載轉矩必需減小。負載轉矩必需減小。(2) 這種調(diào)速方法只適用于恒功率調(diào)速這種調(diào)速方法只適用于恒功率調(diào)速(如用于切削機如用于切削機床床)。n0n0n0n0TcTcn0n0n nT T0 0KTnTKKRKUnETE 02a )(a一定一定和和R(1)任務時電壓不允許超越任務時電壓不允許超越UN ，而，而n U, 所以調(diào)速所以調(diào)速 只能向下調(diào)。只能向下調(diào)。(2)機械特性較硬，并且電壓降低后硬度不變，穩(wěn)機械特性較硬，并且電壓降低后硬

13、度不變，穩(wěn) 定性好。定性好。(3)均勻調(diào)理電樞電壓，可得到平滑無級調(diào)速。均勻調(diào)理電樞電壓，可得到平滑無級調(diào)速。(4)調(diào)速幅度較大。調(diào)速幅度較大。U Ia n E Ia 普通電動機都處在額定形狀下運轉，在進展調(diào)壓調(diào)速時，為保證電動機的絕緣，普通是將電動機的電壓下調(diào)UUN，而轉速也下調(diào)nnN。 當磁通堅持恒定時，減小電壓U。由于機械慣性，轉速n不立刻發(fā)生變化，反電動勢E也暫不變化，于是電樞電流Ia減小，轉距T也減小。假設阻轉距TCTC=T2+T0不變，那么TTC，轉速n下降，隨著轉速n的降低，反電動勢E也減小。Ia和T也隨著增大，直到T=TC時，電動機維持在較原來較低的轉速運轉。解解: : 由由T

14、=KT T=KT Ia Ia可知，在堅持負載轉矩和勵磁可知，在堅持負載轉矩和勵磁電電 流不變的條件下，電流也堅持不變。流不變的條件下，電流也堅持不變。8 .537 . 02208 .537 . 0110/aaaa IRUIRUEEKEKEnnEE4 . 0 電樞中串入電阻電樞中串入電阻, ,使使 n n 、 n0 n0不變，即電機的特性曲不變，即電機的特性曲線線變陡變陡( (斜率變大斜率變大) )，在一樣力，在一樣力矩下矩下,n,n。特性曲線如圖。特性曲線如圖。R Ra an nn0n0T TnnTKKRKUnETE 02a特點：特點：(1) 設備簡單，操作方便。設備簡單，操作方便。(2)機械

15、特性軟，穩(wěn)定性差。機械特性軟，穩(wěn)定性差。(3)能量損耗大，只用于小型直流機。能量損耗大，只用于小型直流機。Ra + Ra + R R1.額定功率額定功率PN: 電機軸上輸出的機械功率。電機軸上輸出的機械功率。2.額定電壓額定電壓UN : 額定任務情況下的電樞上加額定任務情況下的電樞上加 的直流電壓。例：的直流電壓。例：110V，220V，440V 3.額定電流額定電流IN : 額定電壓下軸上輸出額定功額定電壓下軸上輸出額定功 率時的電流并勵包括勵磁和電樞電流。率時的電流并勵包括勵磁和電樞電流。 三者關系：三者關系：PN=UNIN ：效率：效率4.額定轉速額定轉速nN: 在在PN , UN ,

16、IN 時的轉速。時的轉速。 直流電機的轉速普通在直流電機的轉速普通在500r/min 以上。特以上。特 殊的直流電機轉速可以做到很低如每分殊的直流電機轉速可以做到很低如每分 鐘幾轉或很高每分鐘鐘幾轉或很高每分鐘3000轉以上。轉以上。(3) 恒功率負載恒功率負載P 一定時，一定時，T和和n 成反比成反比)，要選，要選 軟特性電機拖動。如：電氣機車等。軟特性電機拖動。如：電氣機車等。(1) 恒轉矩的消費機械恒轉矩的消費機械(TL一定，和轉速無關一定，和轉速無關)要選要選 硬特性的電動機，如：金屬加工、起重機械等。硬特性的電動機，如：金屬加工、起重機械等。(2) 通風機械負載，機械負載通風機械負載，機械負載 TL 和轉速和轉速 n 的平方成的平方成正比。這類機械也要選硬特性的電動機拖動。正比。這類機械也要選硬特性的電動機拖動。 直流電機有四個出線端，電樞繞組、勵磁繞組直流電機有四個出線端，電樞繞組、勵磁繞組各兩個，可經(jīng)過標出的字符和繞組電阻的大小各兩個，可經(jīng)過標出的字符和繞組電阻的大小區(qū)別。區(qū)別。電樞繞組的阻值在零點幾歐姆到電樞繞組的阻值在零點幾