直流電機(jī)的工作原理及特性課件

第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.2直流電動機(jī)的機(jī)械特性3.3直流他勵電動機(jī)的啟動特性3.4直流他勵電動機(jī)的調(diào)速特性3.5直流他勵電動機(jī)的制動特性3.6串勵直流電動機(jī)機(jī)電傳動控制第三章直流電機(jī)的工作原理及特性機(jī)電傳動控制1

3.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

一、直流電機(jī)的工作原理

3.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理2磁極數(shù)－主磁極的個數(shù)磁極對數(shù)=磁極數(shù)/2

二、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1.定子剖面圖磁極數(shù)－主磁極的個數(shù)二、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)32.轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)子換向片轉(zhuǎn)軸電樞線圈2.轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)子換向片轉(zhuǎn)軸電樞線圈43.轉(zhuǎn)子硅鋼沖片電樞鐵芯硅鋼沖片3.轉(zhuǎn)子硅鋼沖片電樞鐵芯硅鋼沖片54.換向器圖電刷換向片4.換向器圖電刷換向片6

5.

總體結(jié)構(gòu)

7三、電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動勢電磁轉(zhuǎn)矩感應(yīng)電動勢四、直流電動機(jī)分類按勵磁方式分為：他勵、并勵、串勵和復(fù)勵

三、電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動勢

8

3.2直流電動機(jī)的機(jī)械特性

3.2.1

他勵電動機(jī)的機(jī)械特性1.他勵電動機(jī)的電路原理3.2直流電動機(jī)的機(jī)械特性

3.2.192.他勵電動機(jī)電樞回路中的電壓平衡方程式:3.他勵電動機(jī)的機(jī)械特性:n0：理想空載轉(zhuǎn)速2.他勵電動機(jī)電樞回路中3.他勵電動機(jī)的機(jī)械特性:n0：理想104.機(jī)械特性硬度與機(jī)械特性曲線☆☆☆當(dāng)n=0時，為電機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩4.機(jī)械特性硬度與機(jī)械特性曲線☆☆☆當(dāng)n=0時，為電機(jī)11電動機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)機(jī)械特性曲線電動機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)機(jī)械特性曲線125.他勵電動機(jī)的人為機(jī)械特性固有機(jī)械特性獲得人為機(jī)械特性的方法只有3種（改變U、φ、Rad）：☆電樞回路中串接電阻Rad☆改變電樞電壓U☆改變磁通φ（1）電樞回路中串接電阻

Rad的人為機(jī)械特性特點(diǎn)：特性曲線變軟，Rad、?n越大、特性越軟5.他勵電動機(jī)的人為機(jī)械特性獲得人為機(jī)械特性的方法只有3種（13直流電機(jī)的工作原理及特性課件14圖3-18（b）圖3-18（b）15（2）改變電樞電壓U的人為機(jī)械特性條件：特點(diǎn)：特性硬度不變、?n不變、U降低、n0變小。（2）改變電樞電壓U的人為機(jī)械特性特點(diǎn)：特性硬度不變、?n不16直流電機(jī)的工作原理及特性課件17（3）改變磁通φ時的人為機(jī)械特性條件：特點(diǎn)：特性硬度變軟，n0變大，?n變大、起動力矩Tst變小。注意：Φ=0時，理論上n→∞，實(shí)際上n上升到超過機(jī)械強(qiáng)度容許的值，發(fā)生“飛車”。他勵直流電動機(jī)運(yùn)行中，決不允許勵磁電路短開或If=0。措施：1）起動前先加勵磁；2）設(shè)置“失磁”保護(hù)。（3）改變磁通φ時的人為機(jī)械特性特點(diǎn)：特性硬度變軟，n0變大18直流電機(jī)的工作原理及特性課件193.3

直流他勵電動機(jī)的起動特性1.他勵電動機(jī)的起動要求（1）起動前n=0，E=0，Ra很小，若直接起動，電流Ist很大。（2）起動要求：

☆起動轉(zhuǎn)矩足夠大，能夠在短時間起動（3）直流他勵電動機(jī)不允許直接起動的原因☆起動電流不能太大☆起動設(shè)備簡單、可靠、操作方便3.3直流他勵電動機(jī)的起動特性1.他勵電動機(jī)的起動要求202.直流他勵電動機(jī)的起動方法（1）降壓起動☆原理：起動時：起動后：（2）電樞回路外串起動電阻的起動

☆原理；電樞電路外串起動電阻Rst來限制起動電流2.直流他勵電動機(jī)的起動方法起動時：（2）電樞回路外串起動21☆外串一段起動電阻的電路☆外串一段起動電阻的電路22☆外串一段起動電阻的起動特性與過程☆外串一段起動電阻的起動特性與過程23☆外串3段起動電阻的起動特性與過程調(diào)整電阻可實(shí)現(xiàn)：1.各段T1(I1)≤2TN2.各段T2(I2)相同3.T1與T2設(shè)置為：☆外串3段起動電阻的起動特性與過程調(diào)整電阻可實(shí)現(xiàn)：24☆外串3段起動電阻的電路圖3-24（b）☆外串3段起動電阻的電路圖3-24（b）253.4直流他勵電動機(jī)的調(diào)速特性一、速度調(diào)節(jié)與速度變化☆速度調(diào)節(jié)：

在一定的負(fù)載下，人為改變參數(shù)，達(dá)到改變電動機(jī)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速?！钏俣茸兓河捎谪?fù)載發(fā)生變化而引起電動機(jī)轉(zhuǎn)速改變。3.4直流他勵電動機(jī)的調(diào)速特性26☆速度調(diào)節(jié)曲線☆速度調(diào)節(jié)曲線27☆速度變化曲線☆速度變化曲線28二、調(diào)速方法：☆改變電動機(jī)電樞電路外串電阻Rad調(diào)速☆改變電動機(jī)電樞電壓U調(diào)速☆改變電動機(jī)主磁通φ調(diào)速二、調(diào)速方法：☆改變電動機(jī)電樞電路外串電阻Rad調(diào)速291.改變電樞電路外串電阻Rad調(diào)速

2.調(diào)速的特點(diǎn)●機(jī)械特性較軟，穩(wěn)定性較差；●不能實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速；●耗能大，在調(diào)速電阻Rad要消耗電能；1.改變電樞電路外串電阻Rad調(diào)速2.調(diào)速的特點(diǎn)302.改變電樞電壓調(diào)速2.改變電樞電壓調(diào)速31調(diào)速的過程

調(diào)速的過程32調(diào)速的特點(diǎn)

：（1）連續(xù)平滑調(diào)速，實(shí)現(xiàn)nN以下調(diào)速；

（2）機(jī)械特性硬度不變；

（3）降壓調(diào)速裝置也可用于起動電機(jī)，可省去起動設(shè)備。調(diào)速的特點(diǎn)：333.改變主磁通φ調(diào)速3.改變主磁通φ調(diào)速34調(diào)速的范圍調(diào)速的特點(diǎn)（1）能實(shí)現(xiàn)在nN以上的弱磁無級調(diào)速；（2）機(jī)械特性變軟，調(diào)速范圍不大，nmax<1.2nN

；（3）在調(diào)速中U與Ia保持不變，為恒功率調(diào)速（P=UIa）（4）通常同調(diào)壓調(diào)速配合使用，nN以下用調(diào)壓調(diào)速，nN以上用減弱磁通的調(diào)速方法）。調(diào)速的范圍調(diào)速的特點(diǎn)351.制動概念與作用：制動轉(zhuǎn)矩的概念：與旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩。制動運(yùn)行的作用：使電力拖動系統(tǒng)快速減速、停車或勻速下降重物。2.電機(jī)的運(yùn)動狀態(tài)：電動狀態(tài)：電動機(jī)產(chǎn)生的的電磁轉(zhuǎn)矩T和旋轉(zhuǎn)方向n相同，電磁轉(zhuǎn)矩T是動力矩；電動狀態(tài)是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能；由于電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)，電動狀態(tài)位于第一、第三象限。制動狀態(tài)：電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n方向相反，電磁轉(zhuǎn)矩T是阻力矩；在制動狀態(tài)時，電動機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，它將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苋肯牡艋虼蟛糠只仞伣o電網(wǎng)；制動狀態(tài)位于第二、第四象限。3.5直流他勵電動機(jī)的制動特性1.制動概念與作用：3.5直流他勵電動機(jī)的制動特性363.電動與制動狀態(tài)圖示電動狀態(tài)制動狀態(tài)3.電動與制動狀態(tài)圖示電動狀態(tài)制動狀態(tài)37

一、反饋制動1.位能負(fù)載產(chǎn)生的反饋制動一、反饋制動1.位能負(fù)載產(chǎn)生的反饋制動382.電樞電壓突然降低的反饋制動2.電樞電壓突然降低的反饋制動393.卷揚(yáng)機(jī)下放重物時的反饋制動3.卷揚(yáng)機(jī)下放重物時的反饋制動40卷揚(yáng)機(jī)下放重物時反饋制動特性曲線卷揚(yáng)機(jī)下放重物時反饋制動特性曲線41二、反接制動1.電源反接制動

電源反接制動原理注意:電樞電壓反向瞬間,電樞電流很大，所以電樞回路應(yīng)接入限流電阻Rad；低速時電樞電流仍較大，所以轉(zhuǎn)矩較大，速度為零時應(yīng)切斷電源，否則電機(jī)反轉(zhuǎn)。二、反接制動1.電源反接制動電源反接制動原理注意:42電源反接制動原理圖示電源反接制動原理圖示43電源反接制動機(jī)械特性電源反接制動機(jī)械特性442.倒拉反接制動（1）倒拉反接制動產(chǎn)生的條件他勵電動機(jī)拖動位能性負(fù)載，電樞回路串入較大的限流電阻Rad，特性曲線由1變?yōu)?；

（2）倒拉反接制動原理（3）倒拉反接制動過程2.倒拉反接制動（3）倒拉反接制動過程45倒拉反接制動原理圖示倒拉反接制動原理圖示46倒拉反接制動機(jī)械特性曲線倒拉反接制動機(jī)械特性曲線47三、能耗制動1.能耗制動產(chǎn)生的條件切除電源(U=0串接)，電樞回路串入限流電阻Rad

（Rad>0

）2.能耗制動的原理3.能耗制動的過程三、能耗制動1.能耗制動產(chǎn)生的條件3.能耗制動的過程484.能耗制動的原理圖示4.能耗制動的原理圖示495.能耗制動的機(jī)械特性曲線5.能耗制動的機(jī)械特性曲線506.他勵直流電動機(jī)各種運(yùn)動狀態(tài)下的機(jī)械特性曲線6.他勵直流電動機(jī)各種運(yùn)動狀態(tài)下的機(jī)械特性曲線51