电机学第四章课件.ppt

最初瞬间，n未变 Ia的增大远大于磁通Ф的减小 动态过程 新稳态 注意: （1）Rf 增大（Φ减小）的最初瞬间 由于惯性n未变，Ea 减小， Ia 增大 （2）新的稳态 4.8.3 改变电枢回路电阻调速 电枢端电压 U 和励磁电流 磁通Φ 保持额定不变 稳态分析 调速前稳态: 调速后稳态: 恒转矩负载: 注意: （1）在Rp 增大的最初瞬间 （2）新的稳态下 动态过程 4.9 直流电动机的制动 制动－－电机产生反向电磁转矩 使转速迅速降低或停机 能耗制动 energy consumption brake 反接制动 reversely connection brake 回馈制动 energy feedback brake 4.9.1 能耗制动 电路接线 制动过程分析 需要双刀双掷开关 接触器或继电器 将电枢从电源断开，接向电阻 电机作发电机运行 Ia 反向， T 反向，起制动作用 电机的机械能消耗在电阻 R上 R越小，T越大，制动越快！ 操作方法： 特点： 4.9.2 反接制动 改变电枢电压的极性 Ia 反向，T反向，电机转速快速下降 必须接入外电阻限制电枢电流 Ia 为制动停机，n 0时， 必须去除反接电压 4.9.3 回馈制动 能量回馈到电源！！ 1 电机电枢接直流电源 负载使转速升高 2 改变电枢电压调速 电枢电压降低很多，使Ua Ea 电枢旋转，线圈经过电刷，从一个极下转到另一个极下（从一条支路进入另一条支路） 线圈中电流改变方向的过程－－换向过程 4.10 直流电机中的换向 1 什么是直流电机的换向? 2 换向过程分析 正在换向 电流 +i 线圈在左边支路 电流 -ia 线圈在右边支路 电流 +ia → 换向前位置 线圈 1 – 上层导体在 1槽，下层导体在7槽，接在换向片 8 7. 线圈 7 – 上层导体在 7槽，下层导体在1槽，接在换向片 2 1. ← 1 7 线圈正经历换向的位置 线圈1－－被左边电刷短路 线圈7－－被右边电刷短路 3 线性换向和延迟换向 线性换向－－线圈电流随时间按线性规律变化 －－理想情况，电流平稳过渡 延迟换向－－电流过0点滞后于线性换向 －－离开电刷时线圈电流跳变 线性换向 延迟换向 延迟太多－－在后刷端引起火花！ 更严重 －－环火！！ 1 . 电感电势 eL－－ 重要因素之一 自感电势（电流变化） 互感电势（同槽其它线圈） －－ 电抗电势（Reactance voltage） 2 . 电枢反应电势ev－－重要因素之二 换向线圈切割电枢磁场产生电势 旋转电势－－电枢反应电势ev 电枢电流－－交轴电枢反应磁场 eL、ev与换向前电流同向 －－阻碍电流换向 －－使电流换向时刻延迟!! 4 延迟换向产生的原因 换向火花蚀损换向器和电刷 严重时会烧毁换向器的铜换向片和碳刷 5 换向极或间极 换向好坏取决于电枢mmf和气隙合成磁场波形 换向极－－窄小的换向极，放置在主极之间 －－绕组中流过电枢电流 －－引入适当的磁场抵消电枢磁场 －－换向极区域净磁通≈0或者增强换向 引起火花的机械原因： ①电刷的跳跃 ②换向器表面粗糙、非均匀磨损 PERMANENT-MAGNET DC MACHINES * * 第4章 直流电动机 1、起（启）动特性（STARTING） 2、工作（运行）特性 （OPERATION CHARACTERISTICS） 3、机械特性 （TORQUE-SPEED CHARACTERISTICS） 4、调速特性（SPEED CONTROL） 5、制动特性（BRAKING） 6、直流电机的换向（COMMUTATION） 4.1 直流电动机的起动 起动：突加电压 转速从0上升到所需要转速的过程 －－过渡（瞬变、暂态、动态）过程 Transient Dynamical 电路、机械两个方面 过渡过程的分析方法 写出电机的动态方程 求解微分方程得出通解 根据初始条件确定常数 得出解析表达式 解析法： 直流电动机：空载、加额定励磁 突然施加电枢电压 不考虑电枢反应 解析法 写出电机的动态方程（电路、机械运动） 转化为状态方程 采用数值方法（例如龙格库塔法） 借助于计算工具（计算机），编写程序 求出变量的数值 数值法： 直流他励电动机突加电压起动过程的分析 电路动态方程： 机械运动方程： 忽略电路电感的影响 其解为 数值法 电路动态方程： 机械运动方程： 标准格式： 状态变量： 状态方程： 四阶龙格库塔法： 其中 根据初始条件 ，求得数值解 起动性能： 最初起动转矩Tst和最初起动电流Ist（Iast） 1、起动方法（3个） 1 额定电压下直接起动 最初