机电传动控制3直流电机.ppt

第三章 直流电机的工作原理及特性 要求掌握直流电机的基本工作原理及特性 掌握直流电动机启动、调速和制动的各种方法及各种优缺点和应用场所。 工作原理 组成结构 机械特性 启动特性 调速特性 制动特性 直流电机的基本原理 直流电机的组成 直流电机的组成 1、电枢：线圈绕组 2、主磁极：产生磁场，由铁芯和励磁线圈组成，也可是永久磁铁。 3、励磁绕组：通以励磁电流 直流电机各部分的功能 直流电动机 直流电动机的基本原理 电磁转矩：电枢绕组中的电流与励磁磁通?相互作用，产生电磁力和电磁转矩。 T=Kt?Ia： 反电动势：电枢在磁场中转动时，线圈中要产生感应电动势，其方向与电流或外加电压的方向总是相反。 E=Ke?n ?为励磁磁通 Ke、 Kt为常数 Kt ＝9.55 Ke 直流发电机 直流发电机的基本原理 直流发电机工作原理 E=Ke?n：电源电动势 T=Kt?Ia：电磁转矩—阻转矩 ?为励磁磁通 Ke、 Kt为常数 Kt＝9.55 Ke 电动状态和发电状态的区别 能量转换方式 电磁转矩作用 电动势的作用 E与I的方向不同 分析电机特性的三个基本方程式 转矩方程式 电势方程式 电压平衡方程式 直流电机的结构与励磁方式 等效电路图 他励发电机 他励发电机的特性 他励发电机的特性 并励发电机 并励发电机的特性 并励发电机的特性 他励电动机 他励电动机的机械特性 机械特性硬度 为了衡量电动机转速随负载变化的情况，即机械特性的平直度引入机械特性硬度： 一、固有机械特性 固有机械特性：自然特性，指额定条件下（额定电压和额定磁通）下和电枢电路内不外接任何电阻时的机械特性。 一、固有机械特性 一、固有机械特性 例题 一台他励直流电动机，额定功率PN=5.5KW ，额定电压UN=220V ，额定电流IN=31A，额定转速nN=1500rpm，若忽略损耗，认为额定运行时的电磁转矩近似等于额定输出转矩，试绘出这台电动机近似的固有机械特性曲线。 问题 直流他励电动机怎样才能反转？ 他励直流电动机怎样才能反转？ 1、改变外加电压的极性 2、改变励磁电流方向 二、人为机械特性 定义：指电枢电压、磁通不为额定值，或电枢电路中接有外加电阻时的机械特性。 二、人为机械特性----电枢回路串电阻 二、人为机械特性——改变电枢电压 二、人为机械特性——改变励磁磁通 二、人为机械特性——改变励磁磁通 一般情况下，电动机额定负载转矩TL比Tst(启动转矩或堵转转矩)小得多，故减弱磁通会使电动机转速升高。只有当负载特别重或磁通?特别小时，如再减弱? ，转速反而下降。 串励电动机的机械特性 串励电动机的机械特性 串励电动机的机械特性 串励电动机怎样才能反转？ 3.4 直流他励电动机的启动特性 他励电动机的串电阻启动 他励电动机的串电阻启动 例题 一台直流他励电动机，其额定数据为：PN=17kW，UN=220V，IN=91A，nN=1500rpm，Ra=0.22 欧，试求： 1）额定转矩？ 2）直接启动时的启动电流？ 3）如果要使启动电流不超过额定电流的2倍，求启动电阻为多少欧？此时启动转矩为多少？ 4）如果采用降压启动，启动电流仍限制为额定电流的2倍，电源电压应为多少？ 3.5直流他励电动机的调速特性 1、他励电动机的电枢回路串电阻调速 2、他励电动机的调压调速 3、改变磁通调速 3、改变磁通调速 例题 一台直流他励电动机，其额定数据为：PN=2.2kW，UN=220V，IN=12.4A，nN=1500rpm，Ra=1.7 欧，如果这台电动机在额定转矩下运行，试求： 1）电动机的电枢电压降至180V时，电动机的转速为多少？ 2）励磁电流If=0.8IfN(即磁通?=0.8?N)时，电动机的转速为多少？ 3）电枢回路中串入附加电阻Rad=2欧时，电动机的转速为多少？ 3.6 直流他励电动机的制动特性 1．制动与启动 启动：施电于电动机使电动机速度从静止加速到某一稳定转速的一种运动状态； 制动：使电动机速度从某一稳定转速开始减速到停止或是限制位能负载下降速度的一种运行状态。 制动与自然停车的区别？？？ 几个基本的概念 电动机有两种停止运转方式： 2．制动与自然停车 1）自然停车：电动机脱离电网，靠很小的摩擦阻转矩消耗机械能使转速慢慢下降直到转速为零而停车。这种停车过程需时较长，不能满足生产机械快速、准确停车的要求； 2）制动：外加阻力转矩，使电动机迅速停车。为了提高生产效率，保证产品质量，需要加快停车过程，实现准确停车等，要求电动机运行在制动状态，常简称为电动机的制动。 几个基本的概念 就能量转换观点看，电动机有两种运转状态。 3．电动机的两种运转状态 电动状态：电动机输出转矩的作用方向与转速的方向相同。 此时电动机输出