第五章-直流电机1.ppt

本章要求 例：已知他励电动机的 PN=2.2KW, UN=220V ,IaN=12.4A Ra=0.5? , nN=1500r/min。 求： （1）ＭL=0.5ＭN 时, n=? （2）? =0.8 ? N 时, n=? 解：（1） ＭL=0.5ＭN 时 （2）? =0.8 ? N 时 §5.4 直流电机的基本方程式 一、直流发电机的基本方程式 U：输出电压 Ra:电枢回路总电阻 在发电机运行时，原动机拖动转矩M1必须和制动性质的电磁转矩M和空载损耗的阻转矩M0相平衡，即 M1： 拖动转矩 M0 ：空载转矩 原动机输给发电机的机械功率 电磁功率 空载损耗功率 原动机输给发电机的机械功率 发电机给负载的电功率 直流发电机的基本方程式归纳如下： 二、直流电动机的基本方程式 1、直流电机的可逆原理 设一台他励直流发电机，在直流电网上并联运行，电网电压不变： 如果发电机的励磁保持不变，仅改变P1，使P1=0，则M1=0： 电机转速逐渐下降； 当转速下降为n0，使 Ia=0，P2=0，发电机不再向电网输出电功率；M=0，在M0作用下转速继续下降。 当转速下降到n n0,则EaU,Ia改变方向为负值,电机的工作状态发生质的变化:即由原来向电网发出电功率,变为由电网吸收电功率P20;PM0,吸收的电功率变为机械功率输出;电磁转矩变为负值,由制动转矩变为驱动转矩;直流电机由发电机变为电动机. 二者的区别: 直流电机既可作发电机运行，也可做电动机运行，这就是直流电机的可逆原理，虽然都产生电动势、电磁转矩，但二者作用截然相反。 发电机运行 E、Ia相同 Ｍ阻转矩 电动机 E、Ia相反 Ｍ驱动转矩 在电动机运行时，电磁转矩M必须和制动负载转矩M2和空载损耗的阻转矩M0相平衡。 2、直流电动机的基本方程式 从电网输入电功率 输出的机械功率 1 直流电动机的基本方程式归纳如下： 5.6 直流电动机的运行特性 直流电机正常运行时，电源电压U和励磁电阻Rf保持不变时，电动机的转矩、转速和机械特性称为运行特性；励磁方式不同，运行特性差别很大。 一、并励电动机 1、转矩特性M=f（Ia） 2、转速特性n=f（Ia） 并励电动机的转速变化率通常仅为3%~8%，具有硬的机械特性。 3、机械特性n=f（M） M 由于在负载Ｉa增大时，磁通变化较小，可以认为Ｍ正比于Ｉa，所以将Ｉa轴换成Ｍ轴即得机械特性；当 M?时n? ， 转速 n 的变化不大，属硬机械特性。 注意：使用并励电动机时，励磁回路不可断开。 二、串励电动机 特点：励磁电流和电枢电流是同一电流， 1、转矩特性M=f（Ia） 2、转速特性n=f（Ia） 当负载较小时： 负载电流较大时： 注意： 串励电动机不允许轻载，更不允许空载运行 3、机械特性n=f（M） 当负载电流较小时： 负载电流较大时： 随转矩的增大，n 下降得很快，这种特性属软机械特性。 串励电动机的两大优点： 1、起动转矩大，过载能力强。负载增加时，转速急剧降低，负载减少时，转速迅速上升，可以确保安全，提高生产效率。 2、电动机的输出功率比较稳定，电动机不仅不会过载；而且不会引起电网电压的波动。 §5.7 直流电动机的起动 起动初始瞬间，n=0，所以E=0 而Ia=（U-E）/Ra=U/Ra很大 1）破坏换向，火花大； 2）电枢绝缘破坏，烧断绕组； 3）供电电源电压波动 4）起动转矩过大，引起冲击。 所以，对直流电动机的起动要求：在保证起动转矩足够大的前提下，尽量减小起动电流。 起动方法：全压起动、电枢回路串电阻起动和降压起动。 一 全压起动 只有小容量电机才采用全压起动，因为Ra较大，Iast不会很大；转动惯量小，转速上升快。 起动电流很大，可达额定电流的10%~20%。 二 降压起动 起动时，降低电源电压，随n上升，Ea上升，将电源电压逐步升到额定值，使电动机达到ne。 优点：不会对电网运行产生影响，效率高。 缺点：必须有专用电源设备，eg可控硅整流电源。 三 电枢回路串电阻起动 人为特性： 起动时，起动电阻放最大值处，随n上升，把它逐段切除。 串入起动电阻的大小决定了Ist、Mst的大小。 Istm=（1.8~2.5)Ie 下图为并励电动机三级起动的电路和机械特性: 良好的起动必须保证:每级起动电阻上有相同的最大起动电流和相同的切换电流. 切除电阻时,仍然存在机械\电流冲击. §5.8 直流电动机的调速 与异步电动机相比，直流电动机结构复杂，价 格高，维护不方便，但它的最大优点是调速性能