直流电机的工作原理及特性课件

第三章直流电机的工作原理及特性3.1直流电机的基本结构和工作原理3.2直流电动机的机械特性3.3直流他励电动机的启动特性3.4直流他励电动机的调速特性3.5直流他励电动机的制动特性3.6串励直流电动机机电传动控制第三章直流电机的工作原理及特性机电传动控制1

3.1直流电机的基本结构和工作原理

一、直流电机的工作原理

3.1直流电机的基本结构和工作原理2磁极数－主磁极的个数磁极对数=磁极数/2

二、直流电机的基本结构1.定子剖面图磁极数－主磁极的个数二、直流电机的基本结构32.转子结构图转子换向片转轴电枢线圈2.转子结构图转子换向片转轴电枢线圈43.转子硅钢冲片电枢铁芯硅钢冲片3.转子硅钢冲片电枢铁芯硅钢冲片54.换向器图电刷换向片4.换向器图电刷换向片6

5.

总体结构

7三、电磁转矩和感应电动势电磁转矩感应电动势四、直流电动机分类按励磁方式分为：他励、并励、串励和复励

三、电磁转矩和感应电动势

8

3.2直流电动机的机械特性

3.2.1

他励电动机的机械特性1.他励电动机的电路原理3.2直流电动机的机械特性

3.2.192.他励电动机电枢回路中的电压平衡方程式:3.他励电动机的机械特性:n0：理想空载转速2.他励电动机电枢回路中3.他励电动机的机械特性:n0：理想104.机械特性硬度与机械特性曲线☆☆☆当n=0时，为电机堵转转矩4.机械特性硬度与机械特性曲线☆☆☆当n=0时，为电机11电动机正转与反转机械特性曲线电动机正转与反转机械特性曲线125.他励电动机的人为机械特性固有机械特性获得人为机械特性的方法只有3种（改变U、φ、Rad）：☆电枢回路中串接电阻Rad☆改变电枢电压U☆改变磁通φ（1）电枢回路中串接电阻

Rad的人为机械特性特点：特性曲线变软，Rad、∆n越大、特性越软5.他励电动机的人为机械特性获得人为机械特性的方法只有3种（13直流电机的工作原理及特性课件14图3-18（b）图3-18（b）15（2）改变电枢电压U的人为机械特性条件：特点：特性硬度不变、∆n不变、U降低、n0变小。（2）改变电枢电压U的人为机械特性特点：特性硬度不变、∆n不16直流电机的工作原理及特性课件17（3）改变磁通φ时的人为机械特性条件：特点：特性硬度变软，n0变大，∆n变大、起动力矩Tst变小。注意：Φ=0时，理论上n→∞，实际上n上升到超过机械强度容许的值，发生“飞车”。他励直流电动机运行中，决不允许励磁电路短开或If=0。措施：1）起动前先加励磁；2）设置“失磁”保护。（3）改变磁通φ时的人为机械特性特点：特性硬度变软，n0变大18直流电机的工作原理及特性课件193.3

直流他励电动机的起动特性1.他励电动机的起动要求（1）起动前n=0，E=0，Ra很小，若直接起动，电流Ist很大。（2）起动要求：

☆起动转矩足够大，能够在短时间起动（3）直流他励电动机不允许直接起动的原因☆起动电流不能太大☆起动设备简单、可靠、操作方便3.3直流他励电动机的起动特性1.他励电动机的起动要求202.直流他励电动机的起动方法（1）降压起动☆原理：起动时：起动后：（2）电枢回路外串起动电阻的起动

☆原理；电枢电路外串起动电阻Rst来限制起动电流2.直流他励电动机的起动方法起动时：（2）电枢回路外串起动21☆外串一段起动电阻的电路☆外串一段起动电阻的电路22☆外串一段起动电阻的起动特性与过程☆外串一段起动电阻的起动特性与过程23☆外串3段起动电阻的起动特性与过程调整电阻可实现：1.各段T1(I1)≤2TN2.各段T2(I2)相同3.T1与T2设置为：☆外串3段起动电阻的起动特性与过程调整电阻可实现：24☆外串3段起动电阻的电路图3-24（b）☆外串3段起动电阻的电路图3-24（b）253.4直流他励电动机的调速特性一、速度调节与速度变化☆速度调节：

在一定的负载下，人为改变参数，达到改变电动机稳定转速。☆速度变化：由于负载发生变化而引起电动机转速改变。3.4直流他励电动机的调速特性26☆速度调节曲线☆速度调节曲线27☆速度变化曲线☆速度变化曲线28二、调速方法：☆改变电动机电枢电路外串电阻Rad调速☆改变电动机电枢电压U调速☆改变电动机主磁通φ调速二、调速方法：☆改变电动机电枢电路外串电阻Rad调速291.改变电枢电路外串电阻Rad调速

2.调速的特点●机械特性较软，稳定性较差；●不能实现无级调速；●耗能大，在调速电阻Rad要消耗电能；1.改变电枢电路外串电阻Rad调速2.调速的特点302.改变电枢电压调速2.改变电枢电压调速31调速的过程

调速的过程32调速的特点

：（1）连续平滑调速，实现nN以下调速；

（2）机械特性硬度不变；

（3）降压调速装置也可用于起动电机，可省去起动设备。调速的特点：333.改变主磁通φ调速3.改变主磁通φ调速34调速的范围调速的特点（1）能实现在nN以上的弱磁无级调速；（2）机械特性变软，调速范围不大，nmax<1.2nN

；（3）在调速中U与Ia保持不变，为恒功率调速（P=UIa）（4）通常同调压调速配合使用，nN以下用调压调速，nN以上用减弱磁通的调速方法）。调速的范围调速的特点351.制动概念与作用：制动转矩的概念：与旋转方向相反的转矩为制动转矩。制动运行的作用：使电力拖动系统快速减速、停车或匀速下降重物。2.电机的运动状态：电动状态：电动机产生的的电磁转矩T和旋转方向n相同，电磁转矩T是动力矩；电动状态是将电能转变为机械能；由于电机的正、反转，电动状态位于第一、第三象限。制动状态：电磁转矩T与转速n方向相反，电磁转矩T是阻力矩；在制动状态时，电动机工作在发电状态，它将机械能转变为电能全部消耗掉或大部分回馈给电网；制动状态位于第二、第四象限。3.5直流他励电动机的制动特性1.制动概念与作用：3.5直流他励电动机的制动特性363.电动与制动状态图示电动状态制动状态3.电动与制动状态图示电动状态制动状态37

一、反馈制动1.位能负载产生的反馈制动一、反馈制动1.位能负载产生的反馈制动382.电枢电压突然降低的反馈制动2.电枢电压突然降低的反馈制动393.卷扬机下放重物时的反馈制动3.卷扬机下放重物时的反馈制动40卷扬机下放重物时反馈制动特性曲线卷扬机下放重物时反馈制动特性曲线41二、反接制动1.电源反接制动

电源反接制动原理注意:电枢电压反向瞬间,电枢电流很大，所以电枢回路应接入限流电阻Rad；低速时电枢电流仍较大，所以转矩较大，速度为零时应切断电源，否则电机反转。二、反接制动1.电源反接制动电源反接制动原理注意:42电源反接制动原理图示电源反接制动原理图示43电源反接制动机械特性电源反接制动机械特性442.倒拉反接制动（1）倒拉反接制动产生的条件他励电动机拖动位能性负载，电枢回路串入较大的限流电阻Rad，特性曲线由1变为2；

（2）倒拉反接制动原理（3）倒拉反接制动过程2.倒拉反接制动（3）倒拉反接制动过程45倒拉反接制动原理图示倒拉反接制动原理图示46倒拉反接制动机械特性曲线倒拉反接制动机械特性曲线47三、能耗制动1.能耗制动产生的条件切除电源(U=0串接)，电枢回路串入限流电阻Rad

（Rad>0

）2.能耗制动的原理3.能耗制动的过程三、能耗制动1.能耗制动产生的条件3.能耗制动的过程484.能耗制动的原理图示4.能耗制动的原理图示495.能耗制动的机械特性曲线5.能耗制动的机械特性曲线506.他励直流电动机各种运动状态下的机械特性曲线6.他励直流电动机各种运动状态下的机械特性曲线51