《航空电机学》课件第4章航空直流电动机

1、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=Ia +If，Ia=If I=Ia=IfI=Ia +IfI=Ia ，If 与Ia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Ia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

2、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

3、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

4、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？154.2.2 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

5、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(nRa+R)调速过程19基速向下调速如果TL不变， Ia= TL / CT 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

6、如果TL不变， Ia= TL / CT ，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=UN，电枢回路不串电阻，TL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 PM= UN Ia Ia2 Ra，即 Ia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： Ia2 Ra，Ia越大损耗越大， IN是长期运行时的Ia值；实际运行时希望Ia = IN ，取决于负载；恒转矩调速方式（恒磁通）： Ia= IN不变时，即使n变

7、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）： Ia= IN不变时，若n变化，T变化但PM=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=TN调速时，最高转速与最低转速之比 其中： nmax受电动机的换向和机械强度的限制； nmin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!

8、=0.2531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nmin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1012，最大1.22, 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

9、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URa+ Rcn=CeCT Ce 2TemnTTLon0-n0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