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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 航空直流电动机,分类：,他励、并励、串励、复励,特点：,调速范围宽广，调速特性平滑；,过载能力较强，起动和制动转矩较大；,由于存在换向器，其制造复杂，价格较高。,I=I,a,+,I,f,，,I,a,=I,f,I=I,a,=I,f,I=I,a,+,I,f,I=I,a,，,I,f,与,I,a,无关,复励直流电动机,串励直流电动机,并励直流电动机,他励直流电动机,第四章 航空直流电动机,直流电机的可逆原理,直流电动机的机械特性,直流电动机的起动,直流电动机的调速,直流电动机的电磁制动,直流电机基本电磁关系,机械量,电气量,直流电机的可逆原理,发电机：,、 方向相同， 、 方向相反,空载损耗,I,a,改变方向电动机,、 方向相反,、 方向相同,原动机功率下降转速下降,4-1,直流电动机的机械特性,定义,一、并励直流电动机的机械特性,自然（固有）机械特性（额定）,硬特性！,考虑电枢反应去磁,理想空载转速,实际空载转速,忽略电枢反应去磁，为直线方程,：斜率,6,改变电枢回路所串电阻的人为机械特性,改变电枢两端电压的人为机械特性,改变磁通的人为机械特性,人为机械特性,二、串励直流电动机的机械特性,磁路不饱和时,磁路不饱和时，机械特性为一双曲线。,磁路饱和时，,近乎常值，机械特性趋于线性。,串励直流电动机不允许空载或很轻负载下运动。（机械和换向）,过载能力强：,负载增加后，电机的转速会自动降低，使输出功率 变化不大，电动机能承受较大的负载转矩，但从电源获取的电功率不大。,起动性能好：,如不计饱和影响，起动转矩 与起动电流的平方成正比。而在并励直流电动机中，起动转矩与电流的一次方成比例。因此，起动困难的地方采用串励直流电动机。,三、复励直流电动机的机械特性,1,为并励特性,2,为串励特性,3,为并励为主的复励特性,4,为串励为主的复励特性,5,差复励：,串励磁势与并励的,方向相反，其运行,是不稳定的。,积复励,串励磁势与并励的方向相同,当扰动时，能运行在新的运行点，当扰动消除还能回到原运行点。,运行稳定性判据,4-2,直流电动机的起动、调速、制动,起动要求,起动转矩 要大,起动电流 应限制在允许范围,起动设备简单，控制操作方便,起动方法,直接起动（小型电机）,并励,串励,提前励磁,起动性能好,4-2-1,直流电动机的起动,电枢回路串电阻限流起动,随着转速升高，反电动势不断增大，起动电流继续减小，同时起动转矩也在减小，所以为了在整个起动过程中保持一定的起动转矩，加速电动机的起动过程，采用将起动电阻一段一段逐步切除，最后电动机进入稳态运行。（可采用手动操作或接触器控制）,13,降压起动,对于他励直流电动机，可以采用专门设备降低电枢回路的电压以减小起动电流。,串电阻起动设备简单，投资小，但起动电阻上要消耗能量；,电枢降压起动设备投资较大，但起动过程节能。,注意,串励式直流电动机绝对不允许在空载下起动？,为什么降压起动不适合于并励直流电动机？,15,4.2.2,他励直流电动机的调速,他励直流电动机,调速方法,调速性能,调速：,调节转速，即根据生产工艺的要求人为调节转速,机械调速：,改变传动机构速比的改变速度方法；,电气调速：,改变电动机的参数而改变系统的运行转速,16,调速方法,改变电枢回路所串电阻的调速,改变电枢两端电压的调速,改变磁通的调速,17,一,.,电枢串电阻调速,接线图,18,电枢串电阻调速分析,电枢串电阻的机械特性的变化,调速的过程分析,转速的变化,电枢电流的变化,电磁转矩的变化,感应电势的变化,调速的计算,(,n,R,a,+R,),调速过程,19,基速向下调速,如果,T,L,不变，,I,a,= T,L,/ C,T,不变,所串电阻越大，机械特性越软，稳定性差,所串电阻,R,损耗的电能多，经济性差,R,功率较大，不易连续调节，有级调速,恒转矩调速,调速特点,磁通恒定的调速方法，电流不变，转矩不变,20,二,.,降低电源电压调速,接线图,21,调速过程,22,基速向下调速,如果,T,L,不变，,I,a,= T,L,/ C,T,，不变,降压后的机械特性硬度不变，稳定性好,调速范围较大无级调速,需要专用的直流调压电源,恒转矩调速,调速特点,23,三,.,弱磁调速,U=U,N,，电枢回路不串电阻，,T,L,不过分大时，降低,，,n,上升,接线图,24,调速过程,25,基速向上调速,若拖动恒功率负载，则,P,M,= U,N,I,a, I,a,2,R,a,，即,I,a,恒定,机械特性硬度变化不大，稳定性较好,调速范围较小,无级调速,损耗较小,恒功率调速，弱磁调速,调速特点,26,恒转矩调速与恒功率调速,电枢损耗：,I,a,2,R,a,，,I,a,越大损耗越大，,I,N,是长期运行时的,I,a,值；,实际运行时希望,I,a,= I,N,，取决于负载；,恒转矩调速方式（恒磁通）：,I,a,= I,N,不变时，即使,n,变化，,T,也不变，例如：电枢串电阻、降电枢电压调速,恒功率调速方式（弱磁）：,I,a,= I,N,不变时，若,n,变化，,T,变化但,P,M,=T,不变，例如：弱磁调速,27,匹配：,恒转矩调速方式拖动恒转矩负载；,恒功率调速方式拖动恒功率负载；,28,调速的性能指标,调速范围,调速的相对稳定性,调速的平滑性,调速的经济性,29,调速性能指标,调速范围,D,：,在,T=T,N,调速时，最高转速与最低转速之比,其中：,n,max,受电动机的换向和机械强度的限制；,n,min,受生产机械相对稳定性的要求（即静差率要求）的限制,静差率（转速变化率）,：电动机由理想空载到额定负载时转速的变化率。,30,静差率及调速范围的分析,生产工艺对,有一定的要求！,D,只有在一定的,下才有意义,!,=0.25,31,调速性能指标,D,与,的关系：,D,与,相互制约，,D,只有在一定的,下才有意义，采用同一种方法调速时，,越大,n,min,越小，,D,越大；,一定时采用不同方法调速时，,D,也不相同，在,一定时，要提高,D,只有提高机械特性的硬度；,一定则降低电源电压调速比串电阻调速的,D,大；,调速的平滑系数,调速的经济性,主要考虑：投入、维修费、效率,32,调速方法,电枢串电阻,降电源电压,减弱磁通,调速方向,50%,的调速范围,一定,D,内的转速稳定性,负载能力,调速平滑性,设备初投资,电能损耗,性能比较,基速以下,基速以下,基速以上,约,2,约,10,12,，最大,1.2,2,最小,差,好,一般,恒转矩,恒转矩,恒功率,有级,无级,无级,少,多,少,多,少,少,调速方法,电枢串电阻，用以改变电枢端电压；,改变磁通。两种方法：电枢两端并联电阻，使电枢分,流，励磁电流增大，转速降低；励磁绕组两端并联电,阻，使励磁分流，转速增大。,四、串励直流电动机调速,一、能耗制动,机械特性,能量关系,动能 电能 热能,优缺点,优：,操作简单,缺：低速制动力小,4-2-3,直流电动机的电磁制动,二、反馈制动,产生原因：,电源电压突然下降或者转速升高,能量关系：,优缺点：,优：节能,缺：只有特殊场合才能使用,反馈发电制动,动能,电源,热能,电能,三、反接制动,能量关系,动能,电能,优缺点,优：制动效果好。,缺：接近停转时必须断开电源，否则反转,反接制动,热能,37,他励电动机四象限机械特性,U,R,a,+ R,c,n=,C,e,C,T,C,e,2,T,em,n,T,T,L,o,n,0,-n,0,电动运行,能耗制动运行,倒拉反转运行,回馈制动运行,能耗制动,电压反接制动,反向电动运行,反向,回馈制动运行,航空直流起动发电机,航空直流起动发电机起动,涡轮喷气发动机,四级起动,第一级：接入起动电阻,限流,起动。 、 合，,A,、,B,合,降压,第二级：切除起动电阻,机组,加速。,C,合,增压,第三级：两组电瓶串联供电，,继续加速。 、 开，,合,增压,第四级：切除并励绕组，成串,联电动机运行。,弱磁,小结,一、,基本电磁关系,电压、转矩、功率,二、运行特性,1,、机械特性,2,、工作特性,三、应用,1,、起动,2,、调速,3,、制动,作业,4-9,，,10,，,11,，,12,，,14,，,15,，,17,。,
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