5第5篇直流电机课案.ppt

因为 , ,所以 ,即当负载越重，转速越高时， 越大。据右手定则可以判定，无论是发电机或电动机状态， 的方向总是与换向前元件中电流方向相同，即与方向相同，也是阻碍换向的。 3）电刷下产生火花的电磁原因： 在换向元件中存在着两个方向相同的电动势 + ，因此在换向元件中，会产生附加的换向电流 ， 由 所建立的电磁能量 要释放出来。当这部分能量足够大时，它将以火花的形式从后刷边放出，使维持连续，这就是电刷下产生火花的电磁原因。此外还有机械及电化学方面的原因。 火花使电刷及换向器表面损坏，严重时将使电机不能正常运行。 三、改善换向的方法： 从产生火花的电磁原因出发，减少换向元件的电抗电动势和电枢反应电动势，就可以有效地改善换向。目前最有效的办法是装换向极。 对换向极的要求是： （1）换向极应装在几何中性线处； （2）换向极的极性应使所产生的方向与电枢反应磁动势的方向相反。 （3）由于 是随负载的大小及转速而变化的，为使换向电动势 在任何负载下都能抵消 ，要求 。根据 ，需要 ，所以换向极绕组必须与电枢绕组串联，而且换向极磁路应不饱和。 一般，容量为1kW以上的直流电机都装有换向极。 19.5 直流电机的起动、制动与调速 一、直流电动机的起动： 起动：电机接上电源从静止状态转动起来 到达稳态运行，这就是电动机的起 动过程 起动条件：1、起动转矩要足够大， 2、起动电流不要太大， 注意：因为在起动时，n=0,反电动势Ea=0 所以，起动电流为： 可见，这种方法下的起动电流很大，因此，除了小容量的电动机可采用直接加电压起动的方法外，一般直流电动机都不采用这种方法。 1、直流电动机的起动方法： 1）电枢回路串电阻起动： 由相关公式可知： 我们在电枢回路中串入电阻 ，可减小起动电流，当起动转矩大于负载转矩，电动机开始转动，此时 ，则 可见，随着转速的升高，反电动势不断增大，起动电流继续减小，但是，同时起动转矩也在减小，所以为了在整个起动过程中保持一定的起动转矩 ，加速电动机的起动过程，我们采用将起动电阻一段一段逐步切除，最后电动机进入稳态运行，此时，起动电阻应被完全切除。 2）他励直流电动机降低电枢电压起动： 从最原始的公式，我们可以看出，除了增大电阻外，还可以通过减小电枢电压来减小起动电流： 这种方法在起动过程中不会有大量的能量消耗。串励与复励直流电动机的起动方法基本上与并励直流电动机一样，采用串电阻的方法以减小起动电流。但特别值得注意的是串励电动机绝对不允许在空载下起动，否则电机的转速将达到危险的高速，电机会因此而损坏。 ? 2、直流电动机的制动： 在生产过程中，经常需要采取一些措施使电动机尽快停转，或者限制势能性负载在某一转速下稳定运转，这就是电动机的制动问题。实现制动既可以采用机械的方法，也可以采用电气的方法。我们重点来看一下电气制动方法： 1）、能耗制动： 能耗制动过程：如图 在制动时，将闸刀合向下方，很明显，此时，电动机的电能不在供向电网，而是在电阻上以电阻压降的形式进行消耗，这样一来使的电机的转速迅速下降。这时电机实际处于发电机运行状态，将转动部分的动能转换成电能消耗在电阻和电枢回路的电阻上，所以称为能耗制动。 机械特性分析： ，这时电动机的机械特性方程式为 是一条过原点的直线，如图 在由运行点到停转的制动过程中，转速并非稳定在某一数值，而是一直在变化中，因此称为能耗制动过程。 结果分析：这种方法所串入的电阻越小，耗制动开始瞬间的制动转矩和电枢电流就越大，而电流太大，会造成换向上的困难，因此能耗制动过程中电枢电流有个上限，即电动机允许的最大电流。由可以计算出能耗制动过程电枢回路中串入制动电阻的最小值： 这种制动方法在转速较高时制动作用较大，随着转速下降，制动作用也随之减小，在低速时可配合使用机械制动装置，使系统迅速停转。 2）能耗制动运行： 他励直流电动机拖动势能性负载运行， 在达到上述零点时（电磁转矩为零），由于负载转矩不为零，结果，在负载转矩的作用下，电机开始反转，如图 随着转速的升高， 均诼渐增大，最后和负载转 矩相等时稳定运行，这种 过程叫做能耗制动运行。 2、电压反接制动： 反接制动过程分析：如图所示，电压反接制动是将正在正向运行的他励直流电动机电枢回路的电压突然反接，电枢电流也将反向，主磁通不变，则电磁转矩反向，产生制动转矩。 机械特性分析； 反接前?： 反接后? ： 所以： 因此反