电机与电器直流电机

1、电机与电器直流电机第1页，共26页，2022年，5月20日，5点26分，星期五14.1.1 直流电动机、发电机的工作原理4.1 直流电机的工作原理FFU+NS电刷换向片IIFFFFU+NS电刷换向片IIEEEE电动机FFFFNSIIIIEEEE+负载+发电机电源第2页，共26页，2022年，5月20日，5点26分，星期五24.2 直流电机分类和主要结构和分类第3页，共26页，2022年，5月20日，5点26分，星期五3直流电机按励磁方式 磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称为励磁。他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开；并励电动机：励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上；串励电动机：励磁线圈与转子

2、电枢串联接到同一电源上；复励电动机：励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同一电源上。M他励UfIfIaUMM他励UfIfIaUM并励UIfM并励UIfM串励UMM串励UM复励UMM复励U第4页，共26页，2022年，5月20日，5点26分，星期五42极直流电机的磁场第5页，共26页，2022年，5月20日，5点26分，星期五5 4极直流电机第6页，共26页，2022年，5月20日，5点26分，星期五64.3 直流电机电枢电势和电磁转矩MIa+UMMRaIaEa+U第7页，共26页，2022年，5月20日，5点26分，星期五7我们已经知道电磁转矩还有一种能够表达式：因此，第8页，共26页，20

3、22年，5月20日，5点26分，星期五81、并（它）励电动机的机械特性：n=f(T)4.4 直流电动机第9页，共26页，2022年，5月20日，5点26分，星期五9 并励直流电动机：PN=10kW，UN=220V，nN=1000r/min， N=80%，Ra=0.3，Rf=150，试求: (1)额定工作下的励磁电流If、输入功率P1、电机额定电流IN、 电枢电流Ia、电枢感应电势Ea、Ke、额定转矩TN ； (2)负载转矩下降为额定转矩的一半，电机的转速n。解：（1）励磁电流 ： 输入功率： 额定电流： 电枢电流： 感应电势：； 第10页，共26页，2022年，5月20日，5点26分，星期五1

4、0 由于感应电势 所以 额定转矩:（2）负载转矩下降一半时，电枢电流也会下降一半，即 此时的电枢电势： 此时电机对应的转速注意额定转矩额定电磁转矩第11页，共26页，2022年，5月20日，5点26分，星期五112、串励电动机的机械特性：n=f(T)串励电动机的机械特性（1）软特性（重载时磁通饱和，渐变为下倾的直线）。（2）T小时，转速高；T大时，转速低，起动和过载能力强。（3）牛马特性。第12页，共26页，2022年，5月20日，5点26分，星期五12例4.5.2 串励直流电动机：UN=220V， IN=40A， nN=1000r/min， 电枢回路总电阻Ra=0.5，假设磁路不饱和，且Km

5、/Ke=9.55，问: （1）电枢电流Ia =IaN/2时，电动机的转速和电磁转矩是多少？ （2）如果电磁转矩保持上述值不变，电压降低到110V，电动机的转速和电流又各为多少？电枢感应电势Ea、Ke；额定转矩TN ；解：（1） 当Ia =IaN/2时，第13页，共26页，2022年，5月20日，5点26分，星期五13 此时， 电机转速：（2）如果电磁转矩保持上述值不变，电流也保持1/2不变。电压降到110V时，电流变为1/2，所以第14页，共26页，2022年，5月20日，5点26分，星期五143、不同励磁方式电机特性比较第15页，共26页，2022年，5月20日，5点26分，星期五154、他

6、（并）励直流电动机的调速 调速方法：电枢回路串电阻、改变电压、改变励磁三种。1）电枢回路串电阻调速 （1）nnN； （2）轻载时调速效果不明显；有级调速， （3）低速时特性软，影响调速效果； （4）难以实现无级调速； （5）电阻上的能耗大，造成效率低。只适用于对调速要求不高的中小型电机。 第16页，共26页，2022年，5月20日，5点26分，星期五162）改变电压调速（一般是降压） （1） nnN； （2）容易实现无级调速； （3）调速特性好，硬度高； （4）能耗小。广泛应用于对起制动和调速 要求较高的场合。注意：并励和复励电动机由于改变电源电压的同时也会改变磁通大小，所以不适合改变电压调速

7、。第17页，共26页，2022年，5月20日，5点26分，星期五173）改变励磁调速（一般是弱磁调速） 特点是： （1） nnN；（1.22倍nN) （2）无级调速； （3）最高转速受机械强度限制，D不大； （4）控制方便，能耗小。 应当注意：直流电动机运行时，励磁回 路不能断开，否则，由于仅有很小的剩 磁，可能造成“飞车”事故，或者出现过 大的电枢电流而烧坏绕组。第18页，共26页，2022年，5月20日，5点26分，星期五185、串励电动机的调速1）串电阻调速：曲线32）降低电源电压调速：曲线22）改变励磁调速：减小励磁（在励磁绕组上并联电阻、串联绕组改为并联）曲线4；增加励磁，如并联绕组

8、改为串联，如曲线5。 第19页，共26页，2022年，5月20日，5点26分，星期五196、 直流电动机的起动它、并励电动机起动时电流电流倍数等于起动转矩倍数。串励电动机起动转矩倍数大于起动电流倍数，因此适合重载起动。复励电动机处在上述两者之间。起动方法：直接起动、降压启动、电枢回路串电阻起动。1）直接起动电流大，因为：刚起动时，由于n=0，Ea=0，则电枢电流为：第20页，共26页，2022年，5月20日，5点26分，星期五202）降压起动并励电机不适合降压起动串励电机适合降压起动第21页，共26页，2022年，5月20日，5点26分，星期五213）电枢回路串电阻起动 第22页，共26页，2

9、022年，5月20日，5点26分，星期五227、直流电动机的反转 反转的条件：电磁转矩反向。 反转方法：电枢电流反向；磁场反向（过程慢，不常采用）。它励电动机一般用电枢绕组反接实现电机反转。原因：它励电机的励磁绕组电感较大，励磁电流反向的过渡过程较长，反向磁通建立较慢。如果电动机容量大，又对反转过程所需时间要求不高，也有采用励磁绕组反接的。注意并励电机的反转方法。第23页，共26页，2022年，5月20日，5点26分，星期五234.5 并励直流发电机一、并励发电机的自励建压（1）空载自励建压过程：剩磁产生微弱的剩磁电压，进而产生更大的励磁电流，产生更大的磁场，正反馈作用，电压建立起来了。 稳定工作点第24页，共26页，2022年，5月20日，5点26分，星期五24（2）自励条件 （a）电机必须有剩磁。否则，必须先充磁。 （b）励磁绕组接法与电机转向正确配合，使励磁与剩磁方向一致，这样才能形成正反馈。（c）励磁回路总电阻Rf小于临界场阻值。Rf大Rf更大Rf不大不小Rf大第25页，共26页，2022年，5月20日，5点26分，星期五25二、并励发电机的外