《电工电子学》课件第七章电动机要点.ppt

三相异步电动机的结构 三相异步电动机的结构 基本工作原理 直流电机的用途 直流电机的特点 直流发电机的电势波形较好，对电磁干扰的影响小。 直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。直流电动机过载能力较强，热动和制动转矩较大。 由于存在换向器，其制造复杂，价格较高 直流电机的基本结构总结 直流电机的原理和结构 定子和转子 直流电机电枢绕组结构 直流电机电刷和换向器结构 直流电机电刷结构 励磁方式 直流发电机 1 直流发电机的工作原理 （2）直流发电机运行时的几点结论 2 直流电动机的工作原理 （2）直流电动机运行时的几点结论 直流电机的铭牌数据 电枢线圈内电势、电流方向是交流电； 电刷间为直流电势。线圈中感应电势与电流方向一致； 从空间看， 电枢电流产生的磁场在空间上是恒定不变的磁场； 产生的电磁转矩M与转子转向相反， 是制动性质； （1）、换流过程 a b c d a b c d d c a b 电流正方向：dcba 转矩方向：顺时针 电势方向：abcd 电流正方向：dcba 转矩方向： 电势方向： 电流正方向：abcd 转矩方向：顺时针 电势方向：dcba 外施电压、电流是直流， 电枢线圈内电流是交流； 线圈中感应电势与电流方向相反； 线圈是旋转的，电枢电流是交变的。 电枢电流产生的磁场在空间上是恒定不变的； 产生的电磁转矩M与转子转向相同， 是驱动性质； 1）电枢电动势及电压平衡关系 电枢通入电流后，产生电磁转矩，使电机在磁场中转动起来。通电线圈在磁场中转动，又会在线圈中产生感应电动势（用E表示）。 1. 电枢中的感应电动势 F F U + – N S 电刷 换向片 I I E E 根据右手定则知，E和原通入的电流方向相反，其大小为： KE：与电机结构有关的常数 n：电动机转速 ? ：磁通 单位： ? （韦伯），n（转/每分），E（伏） F F U + – N S 电刷 换向片 I I E E 2. 电枢绕组中电压的平衡关系 因为E与通入的电流方向相反，所以叫反电势。 U：外加电压 Ra:绕组电阻 M Ra Ia E + – + – U 以上两公式反映的概念： (1)电枢反电动势的大小和磁通、转速成正比，若想 改变E，只能改变? 或 n。 (2)若忽略绕组中的电阻Ra，则 ， 可见，当外加电压一定时，电机转速和磁通成反 比，通过改变? 可调速。 2）电磁转矩和转矩的平衡公式 KT：与线圈的结构有关的常数 （与线圈大小，磁极的对数等有关） ? ：线圈所处位置的磁通 Ia：电枢绕组中的电流 1.电磁转矩 单位： ? （韦伯），Ia（安培），T（牛顿?米） 由转矩公式可知： (1)产生转矩的条件：必须有励磁磁通和电枢电流。 (2)改变电机旋转的方向：改变电枢电流的方向或者 改变磁通的方向。 2. 转矩平衡关系 电磁转矩T为驱动转矩，在电机运行时，必须和外 加负载和空载损耗的阻转矩相平衡，即 TL： 负载转矩 T0 ：空载转矩 转矩平衡过程：当负载转矩（TL）发生变化时， 通过电机转速、电动势、电枢电流的变化，电磁 转矩自动调整，以实现新的平衡。 例： 设外加电枢电压 U 一定，T=TL+ T0(平衡)，这时， 若TL突然增加，则调整过程为： 与原平衡点相比，新的平衡点：Ia ?、 P入? TL ? n? E? Ia ? T ? 最后达到新的平衡点。 机械特性指的是电机的电磁转矩和转速间的关系，下边以他励和串励电机为例说明。 他励电动机和并励电动机的特性一样。 3.机械特性 1. 他励电动机的机械特性 即： 其中 ， M 他励 Uf If Ia U n0： 理想空载转速,即T=0时的转速。（实际工作时,由于有空载损耗，电机的T不会为0。） 当 T?时n? ，但由于他励电动机的电枢电阻Ra很小， 所以在负载变化时， 转速 n 的变化不大，属硬机械 特性。 根据 n-T 公式 画出特性曲线 n0 nN TN T n ? n 其中 ， 串励的特点：励磁线圈的电流和电枢线圈的电流相同。 2. 串励电动机的机械特性 设磁通和电流成正比，即 ? =K? Ia ,则 据此公式做出 T-n 曲线 n T M 串励 U Ia (1) T=0时，在理想情况下，n??。但实际上负 载转矩不会为 0，不会工作在 T=0 的状态， 但空载时 T 很小，n 很高。串励不允许空载 运行，以防转速过高。 串励特性： (2) 随转矩的增大，n 下降得很快，这种特性属 软机械特性。 n T (2) 恒功率负载（