[工学]电机学第三版第二章 直流电机.ppt

第二章 直流电机 2.1 概述 气隙磁场分布曲线和导体和线圈中的电动势波形 多个导体和线圈中的电动势波形 某多线圈电枢绕组的电动势波形 工作原理总结 能量转换过程 直流电机的主要结构部件 直流电机总体结构 主磁极 换向极 机 座 电枢铁芯及绕组 电枢绕组在槽中的绝缘情况 换向器 电刷装置 直流电机的额定值 2.2 直流电机的电枢绕组 直流电机绕组元件 电枢绕组元件在槽内的放置 电枢绕组在槽内的放置 单叠绕组的连接 单叠绕组－展开图 单叠绕组的电路图 电刷放置 单波绕组的连接 绕组展开图 电路图 2.3 直流电机的磁场 各种励磁方式的接线图 直流电机空载磁场 主磁极 无齿电枢表面的气隙磁密分布 磁化曲线 直流电机的电枢磁场 电刷在几何中性线上时的电枢磁场 电刷偏离几何中性线的电枢磁场 电枢反应 交轴电枢反应 交轴电枢反应对气隙磁场的影响 直轴电枢反应 感应电动势 电磁转矩 电动势常数与转矩常数的关系 2.4 直流发电机的基本特性 功率平衡方程 2. 功率平衡方程 功率流程图 他励直流发电机的运行特性 并励发电机的自励条件 并励、复励发电机的外特性 2.5 直流电动机的基本特性 功率平衡方程 2. 功率平衡方程 功率流程图 并励电动机工作特性 一、并励电动机 速率、转矩、效率特性 1.速率特性 串励电动机 二、串励电动机 三、复励电动机 机械特性 2.6 直流电力传动 稳定运行条件 稳定运行条件 直流电动机的启动 降压启动 直流电动机的调速 工作条件： 保持励磁 ? = ?N ； 保持电压 U =UN ； 调节过程： 增加电阻 Ra ? R? R ? ?n ?，n0不变； 调速特性： 转速下降，机械特性曲线变软。 直流电动机的调速 工作条件： 保持电压 U =UN ； 保持电阻 R = R a ； 调节过程： 减小励磁 ?N ? ?? ? ? ? n ?， n0 ? 直流电动机的调速 直流电动机的制动 反接制动 回馈制动 2.6 直流电机的换向 换向元件中的感应电动势 电刷下产生火花的电磁原因 改善换向的方法 （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。 对并励电动机 对串励电动机 并励电动机的机械特性 串励电动机的机械特性 转子运动方程 一.运动方程与转动惯量 其中 定义飞轮矩 多轴旋转系统的折算 原则： 1 折算前后功率不变 2 折算前后动能不变 二.稳定运行条件 典型负载的机械特性 1－风机型 2－直线型 3－恒转矩型 4－恒功率型 (a) 稳定运行 (b)不稳定运行 电力拖动机组稳定运行条件 1.直接启动 2.电枢回路串电阻启动 直流启动过程中的电 枢电流与转速曲线 并励电动机串电阻启动 过程(三级切除) 降压启动是通过降低端电压来限制启动电流的一种启动方式。降压启动对抑制启动电流最有效，能量消耗也比较少，但需要专用调压直流电源，投资较大。近代已广泛采用可控硅整流电源，无论是调节性能还是经济性能都已经很理想，因此，降压启动有越来越多的应用，尤其是大容量直流电动机和各类直流电力电子传动系统。 3.降压启动 1.电枢回路串电阻调速 2.改变励磁电流调速 若不计磁路饱和，忽略电枢反应和电枢回路电阻的影响，还可得出 调速特性： 转速上升，机械特性曲线变软。 3.改变端电压调速 工作条件： 保持励磁 ? = ?N ； 保持电阻 R = Ra 调节过程： 改变电压 UN ? U? U? ?n ?， n0 ? 调速特性： 转速下降，机械特性曲线平行下移。 n n0 O I IL UN U 1 U 2 U 3 nN n1 n2 n3 调压调速特性曲线 1.能耗制动 并励电动机能耗制动接线图 2.反接制动 反接制动的优点是能很快地使机组停转，但缺点是电流过大，其数值几乎是直接启动电流的两倍（额定电流的30倍以上），对电机冲击太大，有必要加以限制，为此，反接时电枢回路中串入了足够大的电阻 ，使 电枢电流 应注意的是，当转速接近零值时，应及时把电源断开，否则电机将反转运行起来。 并励电动机反接制动接线图 3.回馈制动 以串励电动机为例，当串励电动机