章直流電機(jī)的工作原理及特性演示文稿

章直流電機(jī)的工作原理及特性演示文稿當(dāng)前1頁(yè)，總共34頁(yè)。3.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)：定子、轉(zhuǎn)子。定子作用：產(chǎn)生主磁場(chǎng)和在機(jī)械上支撐電機(jī)。轉(zhuǎn)子作用：產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)或產(chǎn)生機(jī)械轉(zhuǎn)矩以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)子——電樞：轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、繞組、換向器、風(fēng)扇定子：機(jī)座、主磁極、換向極、端蓋、軸承、電刷當(dāng)前2頁(yè)，總共34頁(yè)。當(dāng)前3頁(yè)，總共34頁(yè)。主磁極的作用是產(chǎn)生恒定、有一定空間分布形狀的氣隙磁通密度。由主磁極鐵心和放置在鐵心上的勵(lì)磁繞組構(gòu)成。鐵心由極身和極靴組成，極靴使氣隙磁通密度分布均勻。對(duì)勵(lì)磁繞組支撐。換向極即附加極，改善直流電動(dòng)機(jī)換向，1KW以上電機(jī)均按裝。直流電機(jī)機(jī)座有整體機(jī)座、疊片式機(jī)座。電樞鐵心是主磁路的一部分，同時(shí)支撐電樞繞組。電樞繞組是直流電機(jī)的重要組成部分。由絕緣導(dǎo)體繞制而成。每一個(gè)線圈稱為一個(gè)元件，多個(gè)元件有規(guī)律地連接在一起形成電樞繞組。槽內(nèi)直線部分稱為元件有效部分，槽兩端把有效部分連接起來的部分稱為端接部分。當(dāng)前4頁(yè)，總共34頁(yè)。換向器又稱為整流子，對(duì)于發(fā)電機(jī)其作用是將電樞繞組的交流電變成外部的直流電。對(duì)于電動(dòng)機(jī)是將外部的直流換成電樞繞組中的交流電。換向片由導(dǎo)電性好、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狀，嵌在有云母絕緣的V形鋼環(huán)內(nèi)，換向片間以0.6～1.2mm的云母作為絕緣，以螺栓壓緊。電刷裝置把電機(jī)電樞中的電流與外部靜止電路相連或把外部電源與電機(jī)電樞相連。當(dāng)前5頁(yè)，總共34頁(yè)。3.1.2直流電機(jī)的基本工作原理直流電機(jī)分為直流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)兩大類。一、直流發(fā)電機(jī)的工作原理右手定則當(dāng)前6頁(yè)，總共34頁(yè)。當(dāng)有原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，abcd中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，每邊導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為當(dāng)前7頁(yè)，總共34頁(yè)。直流電機(jī)做電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。左手定則。通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用，形成力矩，旋轉(zhuǎn)，同時(shí)切割磁場(chǎng)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，與外加電源方向相反，故稱為反電勢(shì)。當(dāng)前8頁(yè)，總共34頁(yè)。直流電機(jī)電樞繞組中的電流與磁通φ作用，產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩。電機(jī)運(yùn)行方式E與Ia的方向E的作用T的性質(zhì)轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系發(fā)電機(jī)相同電源電動(dòng)勢(shì)阻轉(zhuǎn)矩T1=T+T0電動(dòng)機(jī)相反反電動(dòng)勢(shì)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T=TL+T0當(dāng)前9頁(yè)，總共34頁(yè)。3.2直流發(fā)電機(jī)按勵(lì)磁方式分為：他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)。當(dāng)前10頁(yè)，總共34頁(yè)。3.2.1他勵(lì)發(fā)電機(jī)EU0EItoR當(dāng)前11頁(yè)，總共34頁(yè)。外特性：當(dāng)轉(zhuǎn)速n、勵(lì)磁電流If為常數(shù)時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出電壓和負(fù)載電流之間的關(guān)系稱為外特性。電壓調(diào)整率

發(fā)電機(jī)端電壓隨負(fù)載電流的增大而減小的程度當(dāng)前12頁(yè)，總共34頁(yè)。3.2.2并勵(lì)發(fā)電機(jī)并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)自勵(lì)的三個(gè)條件1電機(jī)必須有剩磁2勵(lì)磁繞組并聯(lián)到電樞的極性必須正確(加強(qiáng)原來的剩磁）3勵(lì)磁回路中的總電阻必須小于該轉(zhuǎn)速下的臨界電阻當(dāng)前13頁(yè)，總共34頁(yè)。復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)RR’f如右圖所示為復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)原理圖復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)的端電壓隨負(fù)載電流增大，下降趨勢(shì)比并勵(lì)發(fā)電機(jī)弱，原因是復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)隨負(fù)載電流增大時(shí)，由于串勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁通也將增大，補(bǔ)償了并勵(lì)繞組由于端電壓下降而導(dǎo)致的磁通的下降。當(dāng)前14頁(yè)，總共34頁(yè)。3.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性按勵(lì)磁方式：他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)。3.3.1他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性當(dāng)前15頁(yè)，總共34頁(yè)。1.固有機(jī)械特性當(dāng)前16頁(yè)，總共34頁(yè)。一、固有特性的求取當(dāng)前17頁(yè)，總共34頁(yè)。2.人為機(jī)械特性當(dāng)前18頁(yè)，總共34頁(yè)。3.3.2串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的顯著特點(diǎn)是勵(lì)磁電流即是電樞電流。其機(jī)械特性與他勵(lì)電動(dòng)機(jī)有差別。分兩段考慮：第一段：電動(dòng)機(jī)負(fù)載較輕，因此電樞電流較小，可以近似認(rèn)為每極磁通Φ與電樞電流Ia成正比。即Φ=CIa。當(dāng)前19頁(yè)，總共34頁(yè)。第二段：當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載較大時(shí)，磁路趨于飽和，可以近似認(rèn)為Φ=常數(shù)，此時(shí)機(jī)械特性曲線近似于一條直線。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)負(fù)載大小對(duì)轉(zhuǎn)速影響較大，啟動(dòng)電流很大從而導(dǎo)致起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。適合于起重運(yùn)輸機(jī)械等。不允許空載運(yùn)行。不可以簡(jiǎn)單改變電樞電壓極性方法來改變轉(zhuǎn)速反向，只單獨(dú)改變電樞或者勵(lì)磁電壓極性可以改變轉(zhuǎn)速反向。當(dāng)前20頁(yè)，總共34頁(yè)。3.3.3復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性具有他勵(lì)和串勵(lì)兩個(gè)勵(lì)磁繞組。積復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)，即串勵(lì)和他勵(lì)繞組所產(chǎn)生的磁通方向是相同的。因?yàn)榫哂写畡?lì)和他勵(lì)兩個(gè)繞組，所以復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性介于串勵(lì)電動(dòng)機(jī)和他勵(lì)電動(dòng)機(jī)之間。當(dāng)前21頁(yè)，總共34頁(yè)。3.4直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的方法：⑴降壓?jiǎn)?dòng)。⑵電樞回路串電阻啟動(dòng)。當(dāng)前22頁(yè)，總共34頁(yè)。當(dāng)前23頁(yè)，總共34頁(yè)。3.5直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性速度變化：是在某條機(jī)械特性上，由于負(fù)載變化而導(dǎo)致的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化。速度調(diào)節(jié)：在某一特定負(fù)載下，靠人為改變機(jī)械特性參數(shù)而實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)前24頁(yè)，總共34頁(yè)。從上式可知，調(diào)速的方法有三種：⑴改變電動(dòng)機(jī)電樞電壓的方法。（額定電壓以下范圍⑵改變電樞回路的電阻。⑶改變勵(lì)磁磁通的方法。（弱磁）當(dāng)前25頁(yè)，總共34頁(yè)。3.5.1改變電樞電路外串電阻Rad優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速方法簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：機(jī)械特性軟，穩(wěn)定度低。調(diào)速范圍受負(fù)載大小影響。實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速困難，能量消耗在電阻上。當(dāng)前26頁(yè)，總共34頁(yè)。3.5.2改變電動(dòng)機(jī)電樞供電電壓U調(diào)壓調(diào)速的特點(diǎn)：⑴可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速；⑵調(diào)速特性與固有特性相平行，機(jī)械特性硬度不變，調(diào)速的穩(wěn)定度較高，調(diào)速范圍較大；⑶調(diào)速時(shí)，因電樞電流與電壓無關(guān)，且Φ=ΦN，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩T=KtΦNIa不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。⑷可以通過調(diào)節(jié)電樞電壓來啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，不需其它啟動(dòng)設(shè)備。當(dāng)前27頁(yè)，總共34頁(yè)。3.5.3改變電動(dòng)機(jī)主磁通Φ弱磁調(diào)速的特點(diǎn)：⑴可以平滑無級(jí)調(diào)速，只能弱磁（？），即在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)速。⑵調(diào)速特性較軟，且受電動(dòng)機(jī)換向等條件限制。普通他勵(lì)電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速不得超過額定轉(zhuǎn)速的1.2倍。⑶調(diào)速時(shí)維持電樞電壓U和電樞電流Ia不變，即功率P=UIa不變，屬于恒功率調(diào)速，該方法適合于恒功率負(fù)載調(diào)速。當(dāng)前28頁(yè)，總共34頁(yè)。3.6直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性制動(dòng)：是使電動(dòng)機(jī)從某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速開始減速到停止或者是限制位能負(fù)載下降速度的一種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。自然停車：電動(dòng)機(jī)脫離電網(wǎng)，靠很小的摩擦阻轉(zhuǎn)矩消耗機(jī)械能，使轉(zhuǎn)速慢慢下降到零。電動(dòng)狀態(tài)的特點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速方向相同。電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)狀態(tài)：電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速方向相反。電動(dòng)機(jī)的兩種制動(dòng)狀態(tài)：⑴卷?yè)P(yáng)機(jī)下放重物時(shí)為限制位能性負(fù)載的下降速度，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不變，保持重物穩(wěn)速下降，屬于穩(wěn)定的制動(dòng)狀態(tài)。⑵降速或者停車制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是變化的，屬于過渡的制動(dòng)狀態(tài)。共同點(diǎn)：電磁轉(zhuǎn)矩與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速方向相反。區(qū)別：轉(zhuǎn)速是否穩(wěn)定。當(dāng)前29頁(yè)，總共34頁(yè)。制動(dòng)的三種形式：反饋制動(dòng)、反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)。3.6.1反饋制動(dòng)

電動(dòng)機(jī)原來運(yùn)行在第一相限，即正向電動(dòng)狀態(tài)，在外部條件作用下，實(shí)際轉(zhuǎn)速大于理想空載轉(zhuǎn)速n0時(shí)，電動(dòng)機(jī)即運(yùn)行于反饋制動(dòng)狀態(tài)。電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，反饋制動(dòng)狀態(tài)多的機(jī)械特性是第一相限中電動(dòng)狀態(tài)多的機(jī)械特性在第二相限中的延伸。

電動(dòng)機(jī)電樞電壓突然降低使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低的過程中，也會(huì)出現(xiàn)反饋制動(dòng)狀態(tài)。同理在弱磁狀態(tài)下，用增加磁通Φ在方法降速時(shí)，也能產(chǎn)生反饋制動(dòng)過程。當(dāng)前30頁(yè)，總共34頁(yè)。卷?yè)P(yáng)機(jī)下放重物時(shí)所產(chǎn)生的反饋制動(dòng)過程。當(dāng)前31頁(yè)，總共34頁(yè)。3.6.2反接制動(dòng)1.電源反接制動(dòng)當(dāng)前32頁(yè)，總共34頁(yè)。2.倒拉反接制動(dòng)倒拉反轉(zhuǎn)的反接制動(dòng)狀態(tài)的機(jī)械特性是第一象限的