直流電機(jī)的工作原理及特性.ppt

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直流發(fā)電機(jī)3 3直流電動機(jī)的機(jī)械特性3 4直流他勵電動機(jī)的啟動特性3 5直流他勵電動機(jī)的調(diào)速特性3 6直流他勵電動機(jī)的制動特性 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 1 1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 換向器 定子 轉(zhuǎn)子 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 1 1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 定子剖面圖 主磁極 換向極 磁極數(shù) 主磁極的個數(shù)磁極對數(shù) 磁極數(shù) 2 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 1 1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖 轉(zhuǎn)子 換向片 轉(zhuǎn)軸 電樞線圈 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 1 1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)子硅鋼沖片圖 電樞鐵芯硅鋼沖片 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 1 1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 換向器圖 電刷 換向片 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 1 2直流電機(jī)的工作原理 有關(guān)磁場的幾個物理量1 磁感應(yīng)強(qiáng)度B 磁場強(qiáng)弱和方向 N S N S N N S S 電流方向 右手螺旋法則 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 1 2直流電機(jī)的工作原理 有關(guān)磁場的幾個物理量 2 鐵磁材料的磁化曲線 鐵 鎳 鈷及它們的合金 磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場強(qiáng)度鐵磁材料導(dǎo)磁系數(shù)真空中的導(dǎo)磁系數(shù) 非鐵磁材料 鐵磁材料 鐵磁材料有磁滯現(xiàn)象 磁滯損耗 渦流損耗 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 1 2直流電機(jī)的工作原理 有關(guān)磁場的幾個物理量3 右手定則左手定則 B 磁感應(yīng)強(qiáng)度v 速度方向e 感應(yīng)電勢 I 電流方向f 電磁力方向 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 1 2直流電機(jī)的工作原理 有關(guān)磁場的幾個物理量4 電路磁路電流I磁通 電動勢E磁通勢F電壓降U IR磁壓降電阻R磁阻Rm歐姆定律磁路歐姆定律 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 1 2直流電機(jī)的工作原理 N S n e i Ke 電勢常數(shù) pN 60a Kt 轉(zhuǎn)矩常數(shù) pN 2 a 9 55Ke 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 2直流發(fā)電機(jī) 他勵 并勵 串勵 復(fù)勵 勵磁方式 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 2 1他勵發(fā)電機(jī) 當(dāng)發(fā)電機(jī)空載時 Ia 0 空載特性 電壓平衡方程 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 2 1他勵發(fā)電機(jī) 他勵發(fā)電機(jī)的外特性 電壓變化率 大約為5 10 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 2 2并勵發(fā)電機(jī) 電壓平衡方程 并勵發(fā)電機(jī)工作的條件 1 要有剩磁 2 勵磁電流產(chǎn)生的磁場方向和剩磁方向相同 3 Rf 不能太大 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 2 2并勵發(fā)電機(jī) U0 并勵發(fā)電機(jī)自勵和外特性 If 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 2 3復(fù)勵發(fā)電機(jī) 主勵磁 補(bǔ)償繞組 I U U0 IN 復(fù)勵發(fā)電機(jī)外特性 過復(fù)勵平復(fù)勵欠復(fù)勵 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 3直流電動機(jī)的機(jī)械特性 3 3 1他勵電動機(jī)的機(jī)械特性電壓平衡方程 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 3 1他勵電動機(jī)的機(jī)械特性 n f T T0 n0 理想空載轉(zhuǎn)速 T 0 n 速度降 nn0 TdT 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 3 1他勵電動機(jī)的機(jī)械特性 當(dāng)n 0時 3 13 式為 堵轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)電流機(jī)械特性硬度 他勵電動機(jī)的機(jī)械特性 硬特性 10 軟特性 10 絕對硬特性 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 3 1他勵電動機(jī)的機(jī)械特性 1 固有機(jī)械特性n f T 由求 1 估算電樞電阻Ra 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 3 1他勵電動機(jī)的機(jī)械特性 2 計算額定條件下反電勢 3 求理想空載轉(zhuǎn)速 4 求額定轉(zhuǎn)矩 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 3 1他勵電動機(jī)的機(jī)械特性 2 人為機(jī)械特性 改變U Rad 1 串接電阻Rad 串接電阻后1 n0不變 2 K鈄率變大即機(jī)械特性變軟 n 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 3 1他勵電動機(jī)的機(jī)械特性 2 人為機(jī)械特性 改變U Rad 1 改變n0 減小 2 鈄率k不變機(jī)械特性硬度不變 1 n0增加2 鈄率變大 特性變軟 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 3 2串勵電動機(jī)的機(jī)械特性 代入 3 13 得 軟特性 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 3 3復(fù)勵電動機(jī)的機(jī)械特性 具有他勵和串勵電動機(jī)的性質(zhì) 他勵磁通 es 70 總磁通串勵磁通 s 30 總磁通 他勵 復(fù)勵 串勵 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性電動機(jī)的機(jī)械特性例題 例3 1一臺他勵直流電動機(jī)在穩(wěn)態(tài)下運(yùn)行時 電樞反電勢E E1 如負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL 常數(shù) 外加電壓和電樞電路中的電阻均不變 問減弱勵磁使轉(zhuǎn)速上升到新的穩(wěn)態(tài)值后 電樞反電勢將如何變化 是大于 小于還是等于E1 解兩個已知條件 一個是負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL 常數(shù) 一個是從一個穩(wěn)態(tài)到另一個穩(wěn)態(tài) 而不涉及瞬態(tài)過程 電樞反電勢是穩(wěn)態(tài)值 注意 從不能判斷E是如何變化的 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性電動機(jī)的機(jī)械特性例題 例3 2一臺他勵直流電動機(jī) 功率PN 5 5KW UN 220V IN 31A nN 1500r min 忽略損耗 認(rèn)為額定運(yùn)行時的電磁轉(zhuǎn)矩近似等于輸出轉(zhuǎn)矩 試?yán)L制電機(jī)近似的固有機(jī)械特性 解 n f TL 是一條直線 故只要兩點(diǎn) 理想空載點(diǎn) 0 n0 TN nN 1 估算Ra 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性電動機(jī)的機(jī)械特性例題 2 求n0 3 求TN 也可求 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 4直流他勵電動機(jī)的啟動特性 啟動時n 0E 0啟動電流 啟動電流不得大于 1 5 2 額定電流 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 4直流他勵電動機(jī)的啟動特性 多段啟動電阻啟動的他勵電動機(jī) 原則T1 I1 2TN2 T2 I2 基本相同 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 5直流他勵電動機(jī)的調(diào)速特性 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 速度變化 由于負(fù)載發(fā)生變化而引起電動機(jī)轉(zhuǎn)速改變 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 5直流他勵電動機(jī)的調(diào)速特性 3 5 1電樞電路外串電阻Rad 缺點(diǎn)1 機(jī)械特性變軟 穩(wěn)定性差 2 輕載時調(diào)速范圍不大 3 無級調(diào)速困難 電阻上消耗大量電能 4 啟動電阻不能用來調(diào)速 適用于起重機(jī) 卷揚(yáng)機(jī) 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 5直流他勵電動機(jī)的調(diào)速特性 3 5 2改變電壓調(diào)速 特點(diǎn)1 連續(xù)平滑調(diào)速 在nN以下調(diào)速 2 機(jī)械特性硬度不變 3 調(diào)速時電流不變 轉(zhuǎn)矩不變 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 4 利用降壓啟動電機(jī)而不用其他設(shè)備 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 5直流他勵電動機(jī)的調(diào)速特性 3 5 2改變電壓調(diào)速 調(diào)節(jié)特性n f U 始動電壓 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 5直流他勵電動機(jī)的調(diào)速特性 3 5 3改變主磁通 特點(diǎn) 1 只能在n0以上進(jìn)無級調(diào)速 2 機(jī)械特性變軟 調(diào)速范圍不大 3 恒功率調(diào)速 P UIa 通常同調(diào)壓調(diào)速配合使用 n0以下用調(diào)壓 n0以上用調(diào)磁通的方法 注意 輕載時產(chǎn)生飛車事故 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 6直流他勵電動機(jī)的制動特性 制動 是從穩(wěn)定轉(zhuǎn)速開始減速到停止或者限制位能負(fù)載下降速度的一種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài) 電動狀態(tài) 電動機(jī)發(fā)出的T和n方向相同 制動狀態(tài) 發(fā)電狀態(tài) 轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n方向相反 穩(wěn)定的制動狀態(tài) n C 過渡的制動狀態(tài) n是變化的 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 6 1反饋制動 特點(diǎn) n n0Ia Ia TM TM 電動機(jī)變成發(fā)電機(jī)機(jī)械能變成電能向電源饋送稱為反饋 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 6 1反饋制動 降壓調(diào)速過程中的反饋制動 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 6 1反饋制動 調(diào)磁通調(diào)速過程中的反饋制動 n3 n01 注意 反饋制動只在調(diào)磁降速過程中產(chǎn)生 Rf n 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 6 1反饋制動 下放重物時的反饋制動過程 下放電動狀態(tài) 下放制動狀態(tài) 提升電動狀態(tài) a點(diǎn) b點(diǎn)n E Ia TM 制動矩 B點(diǎn) C點(diǎn) n n0Ia Ia TM TM與n反方向制動改變Rad改變下降的nRad太大n很高不安全 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 6 2反接制動 1 電源反接制動 注意 反接時U與E相加 電流很大用Rad限流應(yīng)用 快停 經(jīng)常正反轉(zhuǎn) 反接電動 正向電動 反接制動 位能負(fù)載時制動 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 6 2反接制動 2 倒拉反接制動 串接Rad改變斜率法 注意 這里T沒有反向選用不同的Rad可改變下放速度但不能太小 交叉點(diǎn)必須在四象限 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 6 3能耗制動 U 0串接Rad 位能負(fù)載制動狀態(tài)優(yōu)點(diǎn) 運(yùn)行速度穩(wěn)定不會出現(xiàn)倒拉制動那樣因計算不準(zhǔn)而引起不降反而上升的事故 反抗矩負(fù)載制動優(yōu)點(diǎn) 不會出現(xiàn)反向起動的危險 注意 Rad不能太小I Imax 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性3 6 3能耗制動 正常接線可有三種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)反轉(zhuǎn) 接線方法不同四象限對應(yīng)反轉(zhuǎn)狀態(tài) 正轉(zhuǎn)狀態(tài) 正常接線可有三種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)正轉(zhuǎn) 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性小結(jié) 重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn) 機(jī)械特性是分析啟動 調(diào)速和制動特性的依據(jù) 所以機(jī)械特性是電動機(jī)內(nèi)容的重中之重 他勵直流電動機(jī)的啟動特性 他勵直流電動機(jī)的調(diào)壓調(diào)速特性難點(diǎn)本章較難理解的內(nèi)容是電流 電勢的換向過程和電動機(jī)的制動過程 電動機(jī)在各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下電磁轉(zhuǎn)矩TM 負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL 轉(zhuǎn)速n 電樞電流Ia和電勢E等符號的確定 第三章直流電機(jī)的工作原理及特性習(xí)題 3 83 15 第四章機(jī)電傳動系統(tǒng)的過渡過程 4 1研究機(jī)電傳動系統(tǒng)過渡過程的實(shí)際意義4 2機(jī)電傳動系統(tǒng)過渡過程的分析4 3機(jī)電時間常數(shù)4 4加快機(jī)電傳動系統(tǒng)過渡過程的方法 第四章機(jī)電傳動系統(tǒng)的過渡過程4 1研究機(jī)電傳動系統(tǒng)過渡過程的實(shí)際意義 機(jī)電傳動系統(tǒng)過渡過程 由一個穩(wěn)態(tài)向另一個穩(wěn)態(tài)過渡的過程 動態(tài)過程 啟動 制動 反轉(zhuǎn)和調(diào)速 外因 系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系被破壞 內(nèi)因 貯能的慣性元件 機(jī)械慣性 電磁慣性和熱慣性 實(shí)際意義 滿足生產(chǎn)的需要 必須研究轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)矩 電流對時間的變化規(guī)律才能正確地選擇機(jī)電傳動裝置 控制電路等 第四章機(jī)電傳動系統(tǒng)的過渡過程4 2機(jī)電傳動系統(tǒng)過渡過程的分析 利用相似三角形原理 代入上式得 機(jī)電時間常數(shù) 第四章機(jī)電傳動系統(tǒng)的過渡過程4 2機(jī)電傳動系統(tǒng)