第9章直流电动机(ppt 44)

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,*,海南风光,第15讲,第9章,直流电动机,第9章,直,直流电,动,动机,9.1 概,述,述,9,.2 工,作,作原理,9,.3 电,枢,枢电动势及,电,电压平衡关,系,系,9,.4 电,磁,磁转矩,9,.5 机,械,械特性,9,.6 直,流,流电动机的,调,调速,9,.7 直,流,流电动机的,使,使用和额定,值,值,9,.1,概,概述,与异步电动,机,机相比，直,流,流电动机的,结,结构复杂，,使,使用和维护,不,不如异步机,方,方便，而且,要,要使用直流,电,电源。,直流电机的优点：,（1）调速性能好:调速范围广，易于平滑调节。,（2）起动、制动转矩大，易于快速起动、停车。,（3）易于控制。,应用：,（1）轧钢机、电气机车、无轨电车、中大型龙门刨床等调速范围大的大型设备。,（2）用蓄电池做电源的地方，如汽车、拖拉机等。,（3）家庭：电动缝纫机、电动自行车、电动玩具,9,.2 工,作,作原理,一、,工,工作原理,U,+,N,S,电刷,换向片,直流电源,电刷,换向器,线圈,I,I,注意：换向片和电,源,源固定联接,，,，线圈无论,怎,怎样转动，,总,总是上半边,的,的电流向里,，,，下半边的,电,电流向外。,电,电刷压在换,向,向片上。,由左手定则,，,，通电线圈,在,在磁场的作,用,用下，,使线圈逆时,针,针旋转。,F,F,U,+,N,S,电刷,换向片,I,I,F,F,U,+,N,S,电刷,换向片,I,I,E,E,由右手定则,，,，线圈在磁,场,场中旋转，,将,将在线圈中,产,产生感应电,动,动势，感应,电,电动势的方,向,向与电流的,方,方向相反。,直流发电机,用右手定则,判,判,感应电动势Ea的方向,U,+,N,S,E,E,I,a,电枢绕组,电阻Ra,感应电动势,输出电压,二、,直,直流电机的,构,构成,直流电机由,定,定子、转子,和,和机座等部,分,分构成。,机座,磁极,励磁,绕组,转子,励磁式直,流,流电动机,结,结构,1.转,子,子（又称电,枢,枢）,由铁芯、,绕,绕组（线,圈,圈）、换,向,向器组成,。,。,2.定,子,子,定子的分,类,类：,永磁式：由永久磁铁做成。,励磁式：磁极上绕线圈，然后在线圈中,通过直流电，形成电磁铁。,励磁的定,义,义：磁极上的,线,线圈通以,直,直流电,产生磁通,，,，称为励,磁,磁。,根据励磁,线,线圈和转,子,子绕组的,联,联接关系,，,，励磁式,的,的,直流电机,又,又可细分,为,为：,他励电动,机,机：励磁线圈,与,与转子电,枢,枢的电源,分,分开。,并励电动,机,机：励磁线圈,与,与转子电,枢,枢并联到,同,同一电源,上,上。,串励电动,机,机：励磁线圈,与,与转子电,枢,枢串联接,到,到同一电,源,源上。,复励电动,机,机：励磁线圈,与,与转子电,枢,枢的联接,有,有串有并,，,，接在,同一电源,上,上。,M,他励,U,f,I,f,I,a,U,M,并励,U,I,f,M,串励,U,M,复励,U,9.3,电,电枢电动,势,势及电压,平,平衡关系,电枢通入,电,电流后，,产,产生电磁,转,转矩，使,电,电机在磁,场,场中转动,起,起来。通,电,电线圈在,磁,磁场中转,动,动，又会,在,在线圈中,产,产生感应,电,电动势（,用,用,E,表示）。,一、电,枢,枢中的感,应,应电动势,F,F,U,+,N,S,电刷,换向片,I,I,E,E,根据右手,定,定则知，,E,和原通入,的,的电流方,向,向相反，,其,其大小为,：,：,K,E,：与电机结构有关的常数,n,：电动机转速,：磁通,单位：,（韦伯）,，,，,n,（转/每,分,分），,E,（伏）,F,F,U,+,N,S,电刷,换向片,I,I,E,E,二、,电,电枢绕组,中,中电压的,平,平衡关系,因为,E,与通入的,电,电流方向,相,相反，所,以,以叫反电,势,势。,U,：外加电压,R,a,:绕组电阻,M,R,a,I,a,E,+,+,U,以上两公式反映的概念：,(1)电枢反电动势的大小和磁通、转速成正比，若想,改变,E,，只能改变,或,n,。,(2)若忽略绕组中的电阻,R,a,，则 ，,可见，当外加电压一定时，电机转速和磁通成反,比，通过改变,可调速。,9,.4 电,磁,磁转矩,K,T,：与线圈的结构有关的常数,（与线圈大小，磁极的对数等有关）,：线圈所处位置的磁通,I,a,：电枢绕组中的电流,一、电磁,转,转矩,单位：,（韦伯）,，,，,I,a,（安培）,，,，,T,（牛顿,米,米）,由转矩公,式,式可知：,(1)产,生,生转矩的,条,条件：必,须,须有励磁,磁,磁通和电,枢,枢电流。,(2)改,变,变电机旋,转,转的方向,：,：改变电,枢,枢电流的,方,方向或者,改变磁通,的,的方向。,二、,转,转矩平,衡,衡关系,电磁转矩,T,为驱动转,矩,矩，在电,机,机运行时,，,，必须和,外,外,加负载和,空,空载损耗,的,的阻转矩,相,相平衡，,即,即,T,L,：负载转矩,T,0,：空载转矩,转矩平衡,过,过程：当负载转,矩,矩（,T,L,）发生变,化,化时，,通过电机,转,转速、电,动,动势、电,枢,枢电流的,变,变化，电,磁,磁,转矩自动,调,调整，以,实,实现新的,平,平衡。,例：,设外加电,枢,枢电压,U,一定，,T,=,T,L,+T,0,(平衡),，,，这时，,若,T,L,突然增加,，,，则调整,过,过程为：,与原平衡,点,点相比，,新,新的平衡,点,点：,I,a,、,P,入,T,L,n,E,I,a,T,最后达到新的平衡点。,机械特性,指,指的是电,机,机的电磁,转,转矩和转,速,速间的关,系,系，下边,以,以他励和,串,串励电机,为,为例说明,。,。,他励电动,机,机和并励,电,电动机的,特,特性一样,。,。,9.5,机,机械特性,一、他,励,励电动机,的,的机械特,性,性,即：,其中,，,M,他励,U,f,I,f,I,a,U,n,0,：,理想空载,转,转速,即,T,=0,时的转速,。,。（实际,工,工作时,由,由于有空,载,载损耗，,电,电机的,T,不会为0,。,。）,当,T,时,n,，但由于,他,他励电动,机,机的电枢,电,电阻,R,a,很小，,所以在负,载,载变化时,，,，转速,n,的变化不,大,大,，属硬机,械,械,特性。,根据,n,-,T,公式,画出特性,曲,曲线,n,0,n,N,T,N,T,n,n,其中,，,串励的特,点,点：励磁,线,线圈的电,流,流和电枢,线,线圈的电,流,流相同。,二、串,励,励电动机,的,的机械特,性,性,设磁通和,电,电流成正,比,比，即,=K,I,a,则,据此公式,做,做出,T-n,曲线,n,T,M,串励,U,I,a,(1),T,=0,时，在理,想,想情况下,，,，,n,。但,实际上负,载转矩不,会,会为 0,，,，不会工,作,作在,T,=0,的状态，,但空载时,T,很小，,n,很高。串,励,励不允许,空,空载,运行，以,防,防转速过,高,高。,串励特性,：,：,(2),随,随转矩的,增,增大，,n,下降得很,快,快，这种,特,特性属,软机械特,性,性。,n,T,(2),恒,恒功率负,载,载（,P,一定时，,T,和,n,成反比）,，,，,要选软特,性,性电机拖,动,动。如：,电,电气机车,等,等。,直流电动,机,机特性类,型,型的选择:,(1),恒,恒转矩的,生,生产机械(,T,L,一定，和,转,转速无关,）,）要,选硬特性,的,的电动机,，,，如：,金,金属加工,、,、起重机,械等。,9,.6 直,流,流电动机,的,的调速,与,异,异,步,步,电,电,动,动,机,机,相,相,比,比,，,，,直,直,流,流,电,电,动,动,机,机,结,结,构,构,复,复,杂,杂,，,，,价,价,格,高,高,，,，,维,维,护,护,不,不,方,方,便,便,，,，,但,但,它,它,的,的,最,最,大,大,优,优,点,点,是,是,调,调,速,速,性,性,能,能,好,好,。,。,下,面,面,以,以,他,他,励,励,电,电,动,动,机,机,为,为,例,例,说,说,明,明,直,直,流,流,电,电,动,动,机,机,的,的,调,调,速,速,方,方,法,法,。,。,（1,）,）,调,调,速,速,均,均,匀,匀,平,平,滑,滑,，,，,可,可,以,以,无,无,级,级,调,调,速,速,。,。,（2,）,）,调,调,速,速,范,范,围,围,大,大,，,，,调,调,速,速,比,比,可,可,达,达200,（,（,他,他,励,励,式,式,）,）,以,以,上,上,（,调,调,速,速,比,比,等,等,于,于,最,最,大,大,转,转,速,速,和,和,最,最,小,小,转,转,速,速,之,之,比,比,）,）,。,。,直,流,流,电,电,动,动,机,机,调,调,速,速,的,的,主,主,要,要,优,优,点,点,是,是,：,：,由,该,该,式,式,可,可,知,知,，,，,n,和,有,关,关,，,，,在,在,U,一,定,定,的,的,情,情,况,下,下,，,，,改,改,变,变,可,改,改,变,变,n,。,在,在,励,励,磁,磁,回,回,路,路,中,中,串,串,上,电,电,阻,阻,R,f,，,改,改,变,变,R,f,大,小,小,调,调,节,节,励,励,磁,磁,电,电,流,流,，,，,从,从,而,而,改,变,变,的,大,大,小,小,。,。,一,、,、,改,改,变,变,磁,磁,通,通,（,（,调,调,磁,磁,）,）,1.,原,原,理,理,其中,，,M,他励,U,f,I,f,I,a,U,其,中,中,：,：,=K,I,f,R,f,I,f,n,，,但在额定情,况,况下，,已接,近饱和，,I,f,再加大，对,影响,不,不大,，,，所,以,以这,种,种增,加,加,磁通,的,的办,法,法一,般,般不,用,用。,R,f,I,f,n,，,，,减弱,磁,磁通,是,是常,用,用的,调,调速,方,方,法。,I,f,的调,节,节有,两,两种,情,情况,：,：,概念,：,：改变,磁,磁通,调,调速,的,的方,法,法,减小,磁,磁通,，,，,n,只能,上,上调,。,。,其中,，,2.,特,特性,的,的变,化,化,所以：磁通减小以后特性上移，而且斜率增加。,，,因为：,（,减小,）,T,L,R,f,增,加,T,n,其中,，,调速,过,过程:,U,一定,则,R,f,E,I,a,T,n,I,a,E,暂时,T,T,L,其中,，,最后达到新的平衡,T,=,T,L,（1,）,）调,速,速平,滑,滑，,可,可做,到,到无,级,级调,速,速，,但,但只,能,能向,上,上调,，,，,受机,械,械本,身,身强,度,度所,限,限，,n,不能,太,太高,。,。,（2,）,）调,的,的是,励,励磁,电,电流,（,（该,电,电流,比,比电,枢,枢电,流,流小,得,得多,）,），,调节,控,控制,方,方便,。,。,3.,减小,调速,的,的特,点,点：,二、,改,改变,电,电枢,电,电压,调,调速,由转,速,速特,性,性方,程,程知,：,：,调电,枢,枢电,压,压,U,，,n,0,变化,，,，斜,率,率不,变,变，,所以,调,调速,特,特性,是,是一,组平,行,行曲,线,线。,1.,特,特性,曲,曲线,n,n,0,n,0,n,0,电压降低,T,其中,，,2.,改,改变,电,电枢,电,电压,调,调速,的,的特,点,点,（1,）,）工,作,作时,电,电枢,电,电压,一,一定,，,，电,压,压调,节,节时,，,，不,允,允许,超,超,过,U,N,，,而,而,n,U,，,所以,调,调速,只,只能,向,向下,调,调,。,（2,）,）可,得,得到,平,平滑,、,、无,级,级调,速,速。,（3,）,）调,速,速幅,度,度较,大,大。,M,U,f,I,f,I,a,U,变压,整流,220V,整流,调压,220V,U,f,=110V,固定,U=0110V,可调,改变,电,电枢,电,电压,调,调速,方,方案,举,举例,：,：,例：已知,他