第七八九章换向、发热、冷却和直流控制电机.

1、讲解作业第3章-第5章第七章 航空直流电机的换向1、定义：旋转的电旋转的电枢绕组元件从一枢绕组元件从一个支路经过电刷个支路经过电刷进入另一个支路，进入另一个支路，其中电流方向的其中电流方向的变 化 过 程 。变 化 过 程 。2、换向过程：电磁、电磁、机械、电化学、机械、电化学、电热相互影响。电热相互影响。 单叠绕组电路图单叠绕组电路图一、换向概述3、影响航空电机换向的因素线负荷大、转速高且变化范围大线负荷大、转速高且变化范围大环境恶劣、振动大环境恶劣、振动大4、换向不良的直接后果：火花电刷和换向器损坏电刷和换向器损坏产生电磁波和无线电干扰产生电磁波和无线电干扰限制航空电机容量增加限制航空电机

2、容量增加二、换向的电磁理论1、换向元件中的电势、换向元件中的电势 (1) (1) 电抗电势电抗电势 影响因素：漏电感、电流和转速影响因素：漏电感、电流和转速 方向：阻止换向电流的变化，与换向前元件的电方向：阻止换向电流的变化，与换向前元件的电 流方向相同。流方向相同。dtdiLerre方向：与换向前元件的电流方向相同。方向：与换向前元件的电流方向相同。ke(2) (2) 切割电势切割电势aaqyaqvlBWe 2交轴电枢反应电势交轴电枢反应电势解决方法：安装换向极，产生一个与电枢反应的交解决方法：安装换向极，产生一个与电枢反应的交轴磁势轴磁势 相反的磁势，并且在数值上比相反的磁势，并且在数值上

3、比 大大 值。值。 在换向区域产生磁感应强度在换向区域产生磁感应强度 ，换向元件，换向元件切割切割 产生的电势产生的电势 应该抵消应该抵消 ，即即2、换向电流的变化规律、换向电流的变化规律kFaqFkBreaqFkFkB0kreeeakykvlBWe 22211iriressiiiiiiaa21换向电流的变化规律换向电流的变化规律(1) 直线换直线换向向(2) 延迟换向延迟换向(3) 超越换向超越换向2121ssakrreiTti0e0e0e21ssjjsijjass22121ssjj 没有明显火花没有明显火花后刷边产生火花后刷边产生火花221criL前刷边产生火花前刷边产生火花三、产生火花的

4、其他主要原因1、电磁原因、电磁原因解决方法：2、机械原因：换向器偏心、凸片和变形，换向器、机械原因：换向器偏心、凸片和变形，换向器表面光洁度及与电刷研磨配合不良，电刷在刷盒表面光洁度及与电刷研磨配合不良，电刷在刷盒中的装配质量不好、电刷上的压力不合适等引起中的装配质量不好、电刷上的压力不合适等引起的机械摩擦。的机械摩擦。解决方法：改进电机制造工艺改进电机制造工艺 双燕尾结构，经常保养双燕尾结构，经常保养和检修。和检修。3、电化学原因：氧化亚铜薄膜的动平衡被破坏、电化学原因：氧化亚铜薄膜的动平衡被破坏 加速了电刷的磨损。加速了电刷的磨损。 解决方法： 采用高性能的电刷采用高性能的电刷 金属金属石

5、墨石墨 炭炭石墨石墨0e 四、改善换向的方法 (1) 减小电抗电势减小电抗电势 的方法：的方法： 减少元件的匝数，降低电枢圆周速度，减小电枢有效减少元件的匝数，降低电枢圆周速度，减小电枢有效长度，减小槽漏磁导，降低线负荷，减少换向元件之长度，减小槽漏磁导，降低线负荷，减少换向元件之间的互感。间的互感。 (2) 控制控制 的方案有：的方案有： 安装换向极安装换向极 移动电刷位置移动电刷位置0kreeedtdiLerrke方法1：安装换向极 在两主极之间的在两主极之间的几何中线几何中线位置安装换向磁极。换位置安装换向磁极。换向磁极绕组和电枢绕组串联，流过的是电枢电流向磁极绕组和电枢绕组串联，流过的

6、是电枢电流 ，是因为电势是因为电势 和磁势和磁势 均与均与 的大小成比例变化，这的大小成比例变化，这样一来可保证在任何负载情况样一来可保证在任何负载情况下都有良好的换向。下都有良好的换向。 （判断方向）（判断方向） 全数换向极全数换向极 半数换向极半数换向极reaqFaIaI方法2：移动电刷位置 调整电刷在磁场中的位调整电刷在磁场中的位置，总是能够找到适当大小置，总是能够找到适当大小的的 ，以使，以使 抵消抵消 。 发电机顺转向移动发电机顺转向移动电刷电刷 电动机逆转向移动电动机逆转向移动电刷电刷缺陷：电刷移动的合理位置电刷移动的合理位置与负载大小有关，即一定的与负载大小有关，即一定的位置只能

7、在某一负载下得到位置只能在某一负载下得到较好的换向效果。较好的换向效果。kerekB五、补偿绕组1、功能：补偿电枢反应，避免环火，改善换向条件补偿电枢反应，避免环火，改善换向条件2、使用：装在主极极靴的槽内，并与电枢绕组串联，装在主极极靴的槽内，并与电枢绕组串联， 使补偿绕组的磁势与电枢反应磁势大小相等方向相使补偿绕组的磁势与电枢反应磁势大小相等方向相 反。反。小 结1、换向的电磁理论 电抗电势电抗电势 切割电势切割电势 直线换向直线换向 延迟换向延迟换向 超越换向超越换向2、改善换向的方法 安装换向极安装换向极 移动电刷位置：与负载大小有关。移动电刷位置：与负载大小有关。3、补偿绕组：改善换

8、向，避免环火 作业：作业：P73 7-47-9第八章 航空直流电机的发热与冷却铁耗铁耗 ：磁滞与涡流磁滞与涡流(2) 铜耗铜耗 ：(3) 机械损耗：机械磨擦（轴承、电刷、空气机械损耗：机械磨擦（轴承、电刷、空气) )(4) 杂散损耗：杂散损耗：2P12FecumPPppppp 1PffSaaacurIUIrIp22)2(NPp%1输入功率输入功率输出功率输出功率1.12?PP2.损耗：损耗：Fepcup第八章 航空直流电机的发热与冷却电机效率降低电机效率降低 损耗损耗 3. 损耗的影响损耗的影响:影响绝缘寿命影响绝缘寿命妨碍电机安全妨碍电机安全4. 温升温升=?(1) 电机的工作方式电机的工作

9、方式(2) 损耗大小损耗大小(3) 电机冷却效果电机冷却效果热能热能电机温升增加电机温升增加一、电机的工作制与发热曲线1、连续工作制2、短时工作制3、断续周期工作制TtTtee0)1（连续连续断续周期断续周期短时短时连续连续假设：电机是表面散热均匀，内部没有温差假设：电机是表面散热均匀，内部没有温差 的均质等温物体。的均质等温物体。2 2、绝缘材料温度等级、绝缘材料温度等级 绝缘等级绝缘等级 A A级级 E E级级 B B级级 F F级级 H H级级 N N级级 C C级级 极限温度（极限温度（） 105 120 130 155 180 200 220 105 120 130 155 180

10、200 220 二、电机的绝缘材料二、电机的绝缘材料1 1、电机的温度受其所采用的绝缘材料的允许温度限制。、电机的温度受其所采用的绝缘材料的允许温度限制。(1) (1) 自然冷却自然冷却(2) (2) 自通风冷却自通风冷却(3) (3) 强迫通风冷却强迫通风冷却(4) (4) 油冷、水冷、氢冷和蒸发冷却等油冷、水冷、氢冷和蒸发冷却等三、电机的冷却三、电机的冷却1 1、改善电机的冷却条件的作用：、改善电机的冷却条件的作用： (1) (1) 提高电机容提高电机容量；量；(2) (2) 减轻重量减轻重量；(3) (3) 延长寿命。延长寿命。2 2、冷却方式、冷却方式 ： 第九章 直流控制电机1、控制

11、电机：在自动控制系统中作为放大、执行、检在自动控制系统中作为放大、执行、检 测、解算等元件来使用的一些性能比较测、解算等元件来使用的一些性能比较 特殊的电机。特殊的电机。2、分类： (1) (1) 直流伺服电动机直流伺服电动机 (2) (2) 直流测速发电机直流测速发电机 (3) (3) 直流力矩电动机直流力矩电动机2 2、主要要求：、主要要求： (1) (1) 具有线性的机械特性，具有能够准确反映控制具有线性的机械特性，具有能够准确反映控制 信号的数值和极性的控制特性；信号的数值和极性的控制特性； (2) (2) 具有良好的起动和调速性能，反应快，灵敏度具有良好的起动和调速性能，反应快，灵敏

12、度 高。高。3 3、结构特点：盘型（图、结构特点：盘型（图9-19-1）、杯型（图）、杯型（图9-29-2）1 1、直流伺服电动机：、直流伺服电动机： 也称执行电动机。将输入的直流电压信号转换为也称执行电动机。将输入的直流电压信号转换为 轴上的角位移或角速度。轴上的角位移或角速度。 一、直流伺服电动机一、直流伺服电动机机械特性4 4、机械特性和控制特性：、机械特性和控制特性：控制特性2aa aaaemeeeTUI rUrnTCCC C一、直流伺服电动机一、直流伺服电动机始动电压始动电压失灵区失灵区5 5、动态性能、动态性能 机电时间常数机电时间常数 越小，则角速度变化速率越大，机械过渡过程越小

13、，则角速度变化速率越大，机械过渡过程越短，或谓响应越快。越短，或谓响应越快。 伺服电动机以机电时间常数伺服电动机以机电时间常数 为动态性能的主要为动态性能的主要指标。指标。22TaMCJrTMTMT二、直流测速发电机1 1、直流测速发电机：直流测速发电机： 将转速变换为直流电压，在自动控制系统中可以将转速变换为直流电压，在自动控制系统中可以作为测量元件、阻尼元件、解算元件。作为测量元件、阻尼元件、解算元件。(1) 基本结构和工作原理：与普通直流发电机相同。基本结构和工作原理：与普通直流发电机相同。(2) 励磁方法：他励式和永磁式。励磁方法：他励式和永磁式。(3) 特点：特点： 与交流测速发电机相比，直流测速发电机具有灵与交流测速发电机相比，直流测速发电机具有灵敏度高、线件误差小等优点，缺点是结构复杂、存在敏度高、线件误差小等优点，缺点是结构复杂、存在不灵敏区。不灵敏区。二、直流测速发电机2、输出特性、输出特性nRrCULae13、线性误差 (1) (1) 线性误差的原因 温度变化温度变化 电枢反应电枢反应 接触电阻变化接触电阻变化 (2) (2) 减小线性误差的方法 温度补偿电路温度补偿电路 加大气隙加大气隙 采用金属电刷采用金属电刷 加大负载电阻加大