第1章电动机的工作原理与特性.ppt

第1章 电动机的工作原理及特性 掌握直流电动机的电势方程式，转矩方程式和电压平衡方程式；三相异步电动机的同步转速和转差率的概念; 掌握电动机的机械特性，特别是人工机械特性； 掌握电动机起动，制动，调速的各种方法和应用场所； 了解用机械特性来分析电动机运行状态的方法; 了解常用控制电机的应用场合. 1.1直流电机的工作原理及特性 直流电机的结构图 2.直流电机的基本工作原理 简化为一对磁极,一个线圈 2.直流电机的基本方程式 1)感应电势E 2)电磁转矩T 3.直流电动机的机械特性 1.他激和并激直流电动机的机械特性 1)原理电路图 1)直流电动机机械特性方程式 直流电动机电枢电压平衡方程式 机械特性曲线n=f(T) 4.固有(自然)机械特性和人工机械特性 1)他激直流电动机的自然机械特性(正转) 在额定电压,额定磁通,电枢电路内不外接电阻时的机械特性即为自然机械特性. 2)自然机械特性曲线的作法 已知电动机的PN,UN,IN,nN,由公式可计算出Ra, Ke , 3)举例 (1)一台Z2-51型直流他激电动机,已知额定功率5.5kW,额定电压220V,额定电流31A,额定转速1500r/min,忽略损耗,求自然机械特性. 解:分析 只要求出理想空载点和额定运行点,就可绘出机械特性. 4)电动机人工机械特性(三种) (1)电枢回路串附加电阻Rad的人工机械特性 在自然机械特性方程式中,用(Rad+Ra)代替Ra,得到串电阻的人工机械特性方程式: (2)改变电枢电压的人工机械特性 U改变,但转速降不变 .因此,变电枢电压的人工机械特性是一簇与自然机械特性平行的特性曲线. 只允许在额定电压以下调节. 在后面的自动调速系统学习中有广泛的应用. (3)改变磁通的人工机械特性 从机械特性方程可知,改变磁通时,电动机的理想空载转速和转速降落都会随磁通的变化而变化. 磁通只能在额定值以下调节,理想空载转速和转速降落都要增大-------弱磁增速. 使用中,要防止电动机过载,更要防止飞车,因此,直流他激电动机设有失磁保护. 串激直流电动机的机械特性 1)特点:电枢电流就是激磁电流. 2)机械特性分析: 第一段,电动机轻载时,机械特性具有双曲线的形状,理想空载转速趋近无穷大. 第二段,电动机负载较重时,磁路趋于饱和,机械特性近似一条直线. 3)注意事项: 直流串激电动机不允许空载运行----飞车事故. 4 直流他激电动机的起动特性 直流他激电动机的起动电流是额定电流的(10-20)倍,不允许直接起动.限制其起动电流的方法有两种. 1.降压起动: 组成SCR-M自动调速系统的起动环节.是后面学习的一个重点. 2.电枢电路串外接电阻起动 右图为具有三段起动电阻的他激电动机电路原理图和起动特性, 其起动特性就是前面刚刚学习过的一种人工机械特性. 5.直流他激电动机的制动特性 直流他激电动机的工作状态分为电动状态和制动状态,如右图所示. 图中,(a)为电动状态; (b)为制动状态. 1)特点:电动机的转矩T与转速n方向相反,电机处于发电工作状态. 2)制动形式:稳定的制动状态; 过渡的制动状态. 3)制动方法有3种: 反馈制动; 反接制动; 能耗制动. 1.反馈制动 1)实现条件:外部作用使电动机的转速n大于其理想空载转速no.如,电车下坡,起重机下放重物. 2)机械特性:正转时,是第一象限的机械特性在第二象限内的延伸,如右图所示. 2.反接制动 1)实现条件:电枢电压或电枢电势反向. 2)分类: (1)电源反接制动.改变电枢电压U的方向所产生的制动. 机械特性方程式为; (2)倒拉反接制动.改变电枢电势方向所产生的制动. 如:起重机的重物下降时,电枢反转,电势反向.此时,位能负载转矩TL使重物下放,电动机转矩TM反对重物下放-----制动. 特点:适当选择电枢电路中的附加电阻,可以得到低的转速,保证安全; 转速稳定性较差. 制动特性如右图所示.是第一象限在第四象限的延伸或第三象限在第二象限的延伸. 3.能耗制动 1)实现条件:将电枢电压突然降为零,串一外接电阻使电枢短接.此时电动机继续旋转产生的转矩T与n反向-----制动. 2)特点:制动时的机械能转变为电能使外接电阻发热而消耗,称之为“能耗”; 稳定性好,电动机不可能反向起动. 3)应用:要