第四章 直流電機

1、船舶電機與電氣控制系統(tǒng)船舶電機與電氣控制系統(tǒng)機電系機電系 電氣教研室電氣教研室電力拖動電力拖動思考題思考題電力拖動電力拖動本章要求：本章要求：(demand)1.掌握直流電機的結(jié)構(gòu)。掌握直流電機的結(jié)構(gòu)。2.會分析直流發(fā)電機和電動機的工作原理。會分析直流發(fā)電機和電動機的工作原理。3.掌握直流電機的勵磁方式。掌握直流電機的勵磁方式。4.掌握直流發(fā)電機的起壓條件。掌握直流發(fā)電機的起壓條件。5.掌握直流電動機的機械特性。掌握直流電動機的機械特性。電力拖動電力拖動 主要內(nèi)容主要內(nèi)容：(content) 直流電機的結(jié)構(gòu)直流電機的結(jié)構(gòu)主要掌握：主要掌握：定子機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)定子機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) 直流電機的銘牌數(shù)據(jù)直流電

2、機的銘牌數(shù)據(jù) 主要掌握：主要掌握：電壓、電流、容量等參數(shù)電壓、電流、容量等參數(shù) 直流電機的勵磁方式直流電機的勵磁方式 主要掌握：主要掌握： 串勵、并勵、復(fù)勵串勵、并勵、復(fù)勵電力拖動電力拖動NSNS 直流電機由定直流電機由定子子(磁極磁極,機座、電機座、電刷刷),轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子(電樞電樞、換向器、換向器)構(gòu)成。構(gòu)成。電力拖動電力拖動 由鐵心、繞組（線圈）、換向器組成。由鐵心、繞組（線圈）、換向器組成。由永久磁鐵做成。由永久磁鐵做成。磁極上繞線圈，線圈中通過直流電，磁極上繞線圈，線圈中通過直流電，形成電磁鐵。形成電磁鐵。磁極上的線圈通以直流電產(chǎn)生磁通，稱磁極上的線圈通以直流電產(chǎn)生磁通，稱 為勵磁。為勵磁

3、。 直流電機的構(gòu)造直流電機的構(gòu)造一、一、定子主要部件定子主要部件1 1主磁極：主磁極：主極鐵心由薄鋼板沖片疊成，其上套有勵磁繞組，通入直流勵磁電流產(chǎn)生主磁場。2 2換向極：換向極：鐵心由整塊鋼制成，尺寸比主極??；與主磁極相間分布。換向極用于改善換向，以減少因電磁原因而引起的電刷下的火花。換向極繞組與電樞電路串聯(lián)，換向極磁場與交軸電樞反應(yīng)磁場方向相反。它不僅用來抵消電樞反應(yīng)磁場，而且使處于換向的繞組切割換向極磁場以產(chǎn)生可抵消電流換向引起的感應(yīng)電動勢，達到減少換向火花的目的。圖 4-2-1 直流電機解體圖3 3機座：機座：是直流電機的固定支撐和防護的部件，又是磁路的一部分。有磁通經(jīng)過的部分稱為磁軛

4、。機座通常是由鑄鋼制成或由鋼板卷焊而成。4電刷裝置電刷裝置：主要有刷架、刷桿、刷握、炭刷及壓緊彈簧等組成。為減少由機械原因而引起的電火花，炭刷插在刷握中應(yīng)， 而且隨著炭刷的磨短應(yīng)及時調(diào)整壓緊彈簧，以保持與換向器適當(dāng)?shù)慕佑|壓力。2 2電樞繞組：電樞繞組：各繞組線圈的兩個出線端按一定的規(guī)律焊接到換向器片上，形成一閉合回路。 1 1電樞鐵心：電樞鐵心：由硅鋼片疊成，固定在轉(zhuǎn)子支架或轉(zhuǎn)軸上。鐵心圓周上均勻分布的槽內(nèi)嵌放電樞繞組。電樞鐵心是磁路的一部分， 二、轉(zhuǎn)子主要部件二、轉(zhuǎn)子主要部件3 3換向器：換向器：換向器的作用是將電樞線圈中的交流變?yōu)橹绷骰蛳喾础?由許多楔形銅片（換向片）疊成圓筒形，片間用云母

5、絕緣。換向器片放置在套筒上；用壓圈固定，壓圈本身又用螺帽固緊。換向器裝在軸上。電樞線圈的出線端就焊接在換向器片端部的升高片的小槽中。電力拖動電力拖動一、構(gòu)造一、構(gòu)造(structure)電力拖動電力拖動基本構(gòu)造：定、轉(zhuǎn)子基本構(gòu)造：定、轉(zhuǎn)子 stator and rotor 電刷、換向器作用：電刷、換向器作用： 起機械起機械整流器作用整流器作用 。后續(xù)基本原理中進一。后續(xù)基本原理中進一步介紹（元件交流，電刷兩端直步介紹（元件交流，電刷兩端直流）。流）。注意：注意：各部件的作用各部件的作用。電力拖動電力拖動結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)細說細說電力拖動電力拖動二、主要銘牌數(shù)據(jù)二、主要銘牌數(shù)據(jù)(main nameplat

6、e data)1.1.額定容量額定容量capabilitycapability（KWKW）: :是指額定狀態(tài)下是指額定狀態(tài)下, 發(fā)電機輸出的電功率發(fā)電機輸出的電功率Pn=UnIn, 或電動機軸上輸出或電動機軸上輸出的機械功率的機械功率Pn=UnIn n;2.2.額定電壓額定電壓（V voltage） ：端電壓端電壓Un; 3.3.額定電流額定電流（A ampere） ：發(fā)電機輸出的或電動發(fā)電機輸出的或電動機輸入的額定電流機輸入的額定電流In; 4.4.額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN (rotate speed)：額定狀態(tài)下的額定狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速;電力拖動電力拖動他勵電動機他勵電動機separately

7、excited ：勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的電源分開。勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的電源分開。并勵電動機并勵電動機shunt-wound motor ：勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞并聯(lián)到勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞并聯(lián)到 同一電源上。同一電源上。串勵電動機串勵電動機series wound motor ：勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞串聯(lián)接勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞串聯(lián)接 到同一電源上。到同一電源上。復(fù)勵電動機復(fù)勵電動機compound-wound motor ：勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的 聯(lián)接有串有并，接在同一電源上。聯(lián)接有串有并，接在同一電源上。M他勵他勵UfIfIaUM并勵并勵UIfM串勵串勵UM復(fù)勵復(fù)勵U三、直流電機的勵磁方式

8、三、直流電機的勵磁方式Excitation Mode 電力拖動電力拖動 主要內(nèi)容主要內(nèi)容： content 直流發(fā)電機及電動機的工作原理直流發(fā)電機及電動機的工作原理 主要掌握：主要掌握：區(qū)分電動機與發(fā)電機原理區(qū)分電動機與發(fā)電機原理 直流電機電動勢與電磁轉(zhuǎn)矩直流電機電動勢與電磁轉(zhuǎn)矩 主要掌握：主要掌握：區(qū)分發(fā)電機與電動機的轉(zhuǎn)矩與電動勢區(qū)分發(fā)電機與電動機的轉(zhuǎn)矩與電動勢 直流電機的電刷位置直流電機的電刷位置主要掌握：主要掌握： 電刷在那個位置產(chǎn)生的火花最小電刷在那個位置產(chǎn)生的火花最小 電力拖動電力拖動一、工作原理一、工作原理 （work principle） 直流電源直流電源Electric sou

9、rce電刷電刷brush換向器換向器commutator線圈線圈windinga.電動機電動機motor電動機的電磁轉(zhuǎn)矩電動機的電磁轉(zhuǎn)矩是是驅(qū)動轉(zhuǎn)矩驅(qū)動轉(zhuǎn)矩. 在旋在旋轉(zhuǎn)的過程中轉(zhuǎn)的過程中, 電樞電樞線圈也切割磁場而線圈也切割磁場而產(chǎn)生電動勢產(chǎn)生電動勢, 該電該電動勢的方向總是與動勢的方向總是與電流方向相反電流方向相反, 故故稱為稱為反電動勢反電動勢.電力拖動電力拖動b.發(fā)電機發(fā)電機generators 電樞繞組在原動機的拖動電樞繞組在原動機的拖動下逆時針方向旋轉(zhuǎn)下逆時針方向旋轉(zhuǎn) 發(fā)電機的電動勢發(fā)電機的電動勢(electromotive force)為為電源電源電動勢電動勢。電樞中有電流以后。

10、電樞中有電流以后, 電流與磁場相作用產(chǎn)生電磁電流與磁場相作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩。 方向與轉(zhuǎn)動方向相反方向與轉(zhuǎn)動方向相反, 故稱故稱反轉(zhuǎn)矩（阻轉(zhuǎn)矩反轉(zhuǎn)矩（阻轉(zhuǎn)矩counter torque ） 。在在線圈內(nèi)部線圈內(nèi)部是一個方向不斷改變的是一個方向不斷改變的交變電動勢交變電動勢，而而電刷之間電刷之間的電動勢則是的電動勢則是方向不變的直流方向不變的直流。電力拖動電力拖動 在在線圈內(nèi)部線圈內(nèi)部(inside)是一個方向不斷改變的是一個方向不斷改變的交變電動勢交變電動勢，而，而電電刷之間刷之間的電動勢則是的電動勢則是方向不變的直流方向不變的直流。電力拖動電力拖動電力拖動電力拖動 電樞通入電流后，產(chǎn)生電磁

11、轉(zhuǎn)矩，使電機在磁場中轉(zhuǎn)電樞通入電流后，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電機在磁場中轉(zhuǎn)動起來。通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，又會在線圈中產(chǎn)生動起來。通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，又會在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢（用感應(yīng)電動勢（用E表示）。表示）。二、恒定二、恒定(invariablenes)的電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩的電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩FFU+NS電刷電刷換向片換向片IIEEKE:與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)稱為電勢常數(shù)的常數(shù)稱為電勢常數(shù)nKEeKT:與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)常數(shù), 稱為轉(zhuǎn)矩常數(shù)稱為轉(zhuǎn)矩常數(shù)Torque constantaTIKT電力拖動電力拖動位置不正確，產(chǎn)生位置不正確，產(chǎn)生增磁性電樞反應(yīng)增磁性電樞反應(yīng)電刷

12、在電刷在“幾何中幾何中心線心線”上上三、電刷的正確位置三、電刷的正確位置 right position 電刷的位置正確與否電刷的位置正確與否, 將影響到正負電刷間的電動勢將影響到正負電刷間的電動勢E, 從從而影響到而影響到發(fā)電機的電壓發(fā)電機的電壓和和電動機的轉(zhuǎn)速電動機的轉(zhuǎn)速; 同時電刷的位置也影同時電刷的位置也影響到電刷下的響到電刷下的火花火花。確定電刷正確位置的原則是確定電刷正確位置的原則是: 使正負電刷間能獲得最大電動勢。使正負電刷間能獲得最大電動勢。位置不正確，產(chǎn)生位置不正確，產(chǎn)生去磁性電樞反應(yīng)去磁性電樞反應(yīng)電力拖動電力拖動 主要內(nèi)容主要內(nèi)容： content 直流發(fā)電機的空載特性直流發(fā)

13、電機的空載特性 主要掌握：主要掌握：區(qū)分電動機與發(fā)電機原理區(qū)分電動機與發(fā)電機原理 自勵自勵直流發(fā)電機的起壓直流發(fā)電機的起壓 主要掌握：主要掌握：起壓條件起壓條件 直流發(fā)電機的外特性及電壓變化律直流發(fā)電機的外特性及電壓變化律主要掌握：主要掌握： 電壓與電流的關(guān)系電壓與電流的關(guān)系電力拖動電力拖動因為因為E=Ken, 而而與與If之間為磁化曲線關(guān)系之間為磁化曲線關(guān)系, 所以空載特性所以空載特性曲線與磁化曲線相似。曲線與磁化曲線相似。一一. 空載特性空載特性noload characteristics（1） 剩磁剩磁(remanence)電壓電壓Er：勵磁電流等于零時的開路電壓勵磁電流等于零時的開路電

14、壓, 約為約為額定電壓的額定電壓的25。當(dāng)發(fā)電機空載當(dāng)發(fā)電機空載(I=0)及保持額定轉(zhuǎn)速不變時及保持額定轉(zhuǎn)速不變時, 電樞電動勢電樞電動勢(或空或空載電壓載電壓U0)與勵磁電流與勵磁電流If之間的關(guān)系之間的關(guān)系E=f(If)。EEr0If（2） 正常工作在正常工作在彎曲彎曲(blend) 段段（3）調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)If 可以調(diào)節(jié)發(fā)電機可以調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓電壓電力拖動電力拖動二二 .自勵發(fā)電機的起壓自勵發(fā)電機的起壓(voltage build-up)自勵發(fā)電機的自勵自勵發(fā)電機的自勵(self-excitation)起壓過程起壓過程(靠靠剩磁剩磁建立電壓建立電壓)EE = f（If）Er0IfE = IfR

15、f以并勵為例：以并勵為例：非線性的空載特性曲線非線性的空載特性曲線(E=f(If)與線性的場阻線與線性的場阻線(Rf=E/If)的交點即為自勵的穩(wěn)定電壓的交點即為自勵的穩(wěn)定電壓(stable voltage)。電力拖動電力拖動EE = f（If）Er0IfE = IfRf分析起壓過程分析起壓過程(process)：剩磁通剩磁通剩磁電動勢剩磁電動勢fI勵磁電流勵磁電流fIE勵磁磁場勵磁磁場剩磁磁場剩磁磁場磁場方向一致磁場方向一致穩(wěn)定在穩(wěn)定在A點點A3.勵磁電路的電阻要適當(dāng)勵磁電路的電阻要適當(dāng)。自勵發(fā)電機的自勵起壓條件自勵發(fā)電機的自勵起壓條件(voltage build up condition)

16、:1.發(fā)電機要有剩磁；發(fā)電機要有剩磁；2.勵磁電流磁場與剩磁場方向相同；勵磁電流磁場與剩磁場方向相同；4.轉(zhuǎn)速要適當(dāng)轉(zhuǎn)速要適當(dāng)。電力拖動電力拖動三三.外特性外特性external characteristic 在保持并勵總電阻和額定轉(zhuǎn)速不變的條件下在保持并勵總電阻和額定轉(zhuǎn)速不變的條件下, 發(fā)電機的有載端電壓與負載電流之間的關(guān)系發(fā)電機的有載端電壓與負載電流之間的關(guān)系U=f(I)。直流發(fā)電機電樞直流發(fā)電機電樞(armature)電路的電壓平衡方程電路的電壓平衡方程(equation)為為UEI Raa電力拖動電力拖動a.他勵發(fā)電機他勵發(fā)電機(separately excited generator

17、) 電樞電流電樞電流Ia等于負等于負載電流載電流Ib.并勵發(fā)電機并勵發(fā)電機(shunt wound generator )IIIaf電樞電流電樞電流只有電樞電阻引起端電壓的微小變化只有電樞電阻引起端電壓的微小變化電樞電阻引起端電壓的下降將進電樞電阻引起端電壓的下降將進一步引起并勵電流及感應(yīng)電動勢一步引起并勵電流及感應(yīng)電動勢的減小的減小, 電動勢的減小電動勢的減小, 又使電壓又使電壓進一步下降進一步下降電力拖動電力拖動3.復(fù)勵發(fā)電機復(fù)勵發(fā)電機compound generator IIIaf電樞電流電樞電流armature current復(fù)勵發(fā)電機主磁極上的串勵繞組的勵磁電流可以是負載電流復(fù)勵發(fā)電

18、機主磁極上的串勵繞組的勵磁電流可以是負載電流(短短復(fù)勵復(fù)勵)或電樞電流或電樞電流(長復(fù)勵長復(fù)勵), 復(fù)勵發(fā)電機又分為復(fù)勵發(fā)電機又分為積復(fù)勵發(fā)電機積復(fù)勵發(fā)電機和和差差復(fù)勵發(fā)電機復(fù)勵發(fā)電機。電力拖動電力拖動 積復(fù)勵積復(fù)勵cumulative compound excitation ：串勵與并勵磁場方向一致的復(fù)勵發(fā)電機稱為積復(fù)串勵與并勵磁場方向一致的復(fù)勵發(fā)電機稱為積復(fù)勵發(fā)電機勵發(fā)電機 差復(fù)勵差復(fù)勵differential compound ：串勵與并勵磁場方相反的復(fù)勵發(fā)電機稱為差復(fù)串勵與并勵磁場方相反的復(fù)勵發(fā)電機稱為差復(fù)勵發(fā)電機。勵發(fā)電機。根據(jù)串勵繞組對端電壓的補償程度又分為根據(jù)串勵繞組對端電壓的補

19、償程度又分為平復(fù)勵、平復(fù)勵、欠復(fù)勵和過復(fù)勵發(fā)電機。欠復(fù)勵和過復(fù)勵發(fā)電機。當(dāng)供電線路較長時，一般采用過復(fù)勵。當(dāng)供電線路較長時，一般采用過復(fù)勵。船上采用平復(fù)勵。船上采用平復(fù)勵。電力拖動電力拖動直流發(fā)電機從空載到滿載端電壓變化的程度用直流發(fā)電機從空載到滿載端電壓變化的程度用電壓變化率表示電壓變化率表示, 即即uUUUnn% 0100%過復(fù)勵的過復(fù)勵的u 0;電力拖動電力拖動四四.轉(zhuǎn)矩和功率的平衡轉(zhuǎn)矩和功率的平衡(balance)當(dāng)發(fā)電機穩(wěn)定運行時當(dāng)發(fā)電機穩(wěn)定運行時, 發(fā)電機機械轉(zhuǎn)矩發(fā)電機機械轉(zhuǎn)矩 T1= T + T0 電磁阻轉(zhuǎn)矩電磁阻轉(zhuǎn)矩空載轉(zhuǎn)矩空載轉(zhuǎn)矩機械功率機械功率 mechanism powe

20、r P1= Pe + P0發(fā)電機的效率發(fā)電機的效率(efficiency): PP/1電力拖動電力拖動 主要內(nèi)容主要內(nèi)容： content 直流電動機的構(gòu)造直流電動機的構(gòu)造 主要掌握：主要掌握：結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 直流電動機的分類直流電動機的分類主要掌握：主要掌握：他勵、并勵、串勵、復(fù)勵他勵、并勵、串勵、復(fù)勵 直流電動機的工作原理直流電動機的工作原理主要掌握：主要掌握： 工作原理工作原理電力拖動電力拖動 直流電動機雖然比三相交流異步電動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜直流電動機雖然比三相交流異步電動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修也不便，但由于它的調(diào)速性能較好和起，維修也不便，但由于它的調(diào)速性能較好和起動轉(zhuǎn)矩較大，因此，對調(diào)速要求較高的生產(chǎn)

21、機械或動轉(zhuǎn)矩較大，因此，對調(diào)速要求較高的生產(chǎn)機械或者需要較大起動轉(zhuǎn)矩的生產(chǎn)機械往往采用直流電動者需要較大起動轉(zhuǎn)矩的生產(chǎn)機械往往采用直流電動機驅(qū)動。機驅(qū)動。電力拖動電力拖動 ) 直流電機按照勵磁方式可分為他勵電動機直流電機按照勵磁方式可分為他勵電動機、并勵電動機、串勵電動機和復(fù)勵電動機、并勵電動機、串勵電動機和復(fù)勵電動機 UUfIaM+_+_IffR stRIaUM+_IffR stR+_IE電力拖動電力拖動UIa+_IfM復(fù)勵復(fù)勵U+_IMIa電力拖動電力拖動電力拖動電力拖動IU+SbNacd 直流電從兩電刷之間通入電樞繞組，電樞電流直流電從兩電刷之間通入電樞繞組，電樞電流方向方向如圖所示。由

22、于換向片和電源固定聯(lián)接，無論如圖所示。由于換向片和電源固定聯(lián)接，無論線圈怎樣轉(zhuǎn)動，總是線圈怎樣轉(zhuǎn)動，總是S極有效邊的電流方向向里極有效邊的電流方向向里, N極有效邊的電流方向向外。電動機電極有效邊的電流方向向外。電動機電樞樞繞組通電繞組通電后中受力后中受力(左手定則左手定則)按順時針方向旋轉(zhuǎn)按順時針方向旋轉(zhuǎn)。U+U+電刷電刷brush換向換向 片片commutatorU+IFFTn換向器作用：換向器作用：將外部直流電將外部直流電轉(zhuǎn)換成內(nèi)部的轉(zhuǎn)換成內(nèi)部的交流電，以保交流電，以保持轉(zhuǎn)矩方向不持轉(zhuǎn)矩方向不變。變。電力拖動電力拖動U+EETnSbNdFFacII換向片換向片電刷電刷brush KE:

23、與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)n: 電動機轉(zhuǎn)速電動機轉(zhuǎn)速 ：磁通磁通magnetic fluxE=EK n電力拖動電力拖動U+EETnSbNdFFacII換向片換向片電刷電刷aaaaRInKRIEUE RaIaE+UM電力拖動電力拖動電力拖動電力拖動02TTT 設(shè)外加電樞電壓設(shè)外加電樞電壓 U 一定，一定，T=T2 (平衡平衡)，此時，此時，若，若T2突然增加，則調(diào)整過程為突然增加，則調(diào)整過程為達到新的平衡點達到新的平衡點(Ia 、 P入入 ) 。T2 n Ia T E nKEE aaaREUI aIKTT 電力拖動電力拖動雖然電源電壓雖然電源電壓U和和勵磁電阻保持不變，但隨著勵磁方

24、式不同，電勵磁電阻保持不變，但隨著勵磁方式不同，電動機的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和機械特性有很大的區(qū)別。動機的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和機械特性有很大的區(qū)別。)f(ITa一、并勵電動機一、并勵電動機shunt wound motor1. 轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩特性IaUM+_IffR stR+_IEaaRIEU 由圖可求得由圖可求得aaREUI ffRUI aafIIII 電力拖動電力拖動aaRIEU aaREUI ffRUI aafIIII 由上分析由上分析(analysis)可知：可知： 當(dāng)電源電壓當(dāng)電源電壓U和勵磁回路的電阻和勵磁回路的電阻Rf一定時一定時, 勵勵磁電流磁電流If和磁通和磁通則則即：并勵電動機的磁通即：并勵電

25、動機的磁通 n0T)f(ITa)f(Ina2. 轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速特性電力拖動電力拖動aEaEIKRKUnaaaI IT TTEKnKERIEU 由以下公式由以下公式(formula)n0T)f(ITa理理想想空空載載轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速:0KUnE式中：式中：n0)f(Ina電力拖動電力拖動nnn 0TKKRnET2a TKKRKUnETE2a aI IT TTKIaUM+_IffR stR+_IEf(T)n3. 機械特性機械特性aEaEIKRKUn電力拖動電力拖動轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速降降:2aTKKRnET 理理想想空空載載轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速:0KUnE 式中：式中：nnTKKRKUnETE 02an0nNTNn0T100%nn

26、nnNN0N電力拖動電力拖動)f(ITa二、串勵電動機二、串勵電動機(Serially Excited Motor )1. 轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩特性當(dāng)當(dāng)Ia較小時，鐵心不飽和較小時，鐵心不飽和UIa+_IfMfaII 特點：特點：)af(IaKI 2aTaTIKIKT當(dāng)當(dāng)Ia較大時，鐵心飽和較大時，鐵心飽和aTIKT 與并勵類似與并勵類似電力拖動電力拖動)f(Ina2. 轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速特性當(dāng)當(dāng)Ia較小時，較小時，aKI aEaEIKRKUnKKRKIKUnEaaE當(dāng)當(dāng)Ia較大時，鐵心飽和較大時，鐵心飽和 與并勵類似與并勵類似從上式可見，當(dāng)輕載時串勵電動機的轉(zhuǎn)速從上式可見，當(dāng)輕載時串勵電動機的轉(zhuǎn)速急劇上升

27、，將導(dǎo)致電動機的損壞，所以串急劇上升，將導(dǎo)致電動機的損壞，所以串勵電動機不允許輕載運行，一般最低負載勵電動機不允許輕載運行，一般最低負載不小于額定負載的不小于額定負載的30%n0T)f(Ina電力拖動電力拖動bTaUnf(T)n3. 機械特性機械特性2aTaTIKIKTKKRKIKUnEaaE電力拖動電力拖動三、復(fù)勵電動機三、復(fù)勵電動機(compound-wound motor )復(fù)勵復(fù)勵U+_IMIa 他勵的工作特性介于并他勵的工作特性介于并勵和串勵之間。如果并勵繞勵和串勵之間。如果并勵繞組磁通勢起主要作用，其工組磁通勢起主要作用，其工作特性與并勵電動機工作特作特性與并勵電動機工作特性接近。

28、如果串勵繞組磁通性接近。如果串勵繞組磁通勢起主要作用，其工作特性勢起主要作用，其工作特性與串勵電動機工作特性接近。與串勵電動機工作特性接近。但因為有并勵繞組磁通勢的但因為有并勵繞組磁通勢的存在，磁通存在，磁通 不會趨近于零，不會趨近于零，所以空載或輕載時，仍能正所以空載或輕載時，仍能正常運行。常運行。電力拖動電力拖動TKKRKUnETE2ann0Tn0nT00n 0n0nTnOHuman mechanical characteristic of the shunt excitation gereators 電力拖動電力拖動太大會使換向器產(chǎn)生嚴重的火花太大會使換向器產(chǎn)生嚴重的火花, ,燒壞換向器

29、；燒壞換向器；NaaNast)2010(IRUI 0 nKEE1. 起動問題：起動問題：(1) 起動電流大起動電流大(2) 起動轉(zhuǎn)矩大起動轉(zhuǎn)矩大 起動時，起動轉(zhuǎn)矩為起動時，起動轉(zhuǎn)矩為(1020)TN , 造成機械沖造成機械沖擊，使傳動機構(gòu)遭受損壞。擊，使傳動機構(gòu)遭受損壞。tasIT Start and Reverse 電力拖動電力拖動NstaNast)5 . 25 . 1 (IRRUI aastNstRIUR nn0TnnTKKRKUnETE 02aTLT2T1此啟動方法，啟動設(shè)備簡此啟動方法，啟動設(shè)備簡單，操作方便，但啟動能單，操作方便，但啟動能耗大。耗大。電力拖動電力拖動 直流電動機在起動

30、和工作時，勵磁電路一定要直流電動機在起動和工作時，勵磁電路一定要接通接通, ,不能讓它斷開不能讓它斷開, ,而且起動時要滿勵磁。否則，而且起動時要滿勵磁。否則，磁路中只有很少的剩磁，可能產(chǎn)生事故：磁路中只有很少的剩磁，可能產(chǎn)生事故：aNstR2IU目前基本采用可控硅整流目前基本采用可控硅整流電源作為調(diào)壓電源。此啟電源作為調(diào)壓電源。此啟動方法，啟動電流小，啟動方法，啟動電流小，啟動平穩(wěn)，啟動能耗小。動平穩(wěn)，啟動能耗小。TLT2n0nT0T1電力拖動電力拖動 (3)如果電機在空載運行，可能造成飛車，使電機遭如果電機在空載運行，可能造成飛車，使電機遭受嚴重的機械損傷，而且因電受嚴重的機械損傷，而且因

31、電電流過大而將繞組電流過大而將繞組燒壞。燒壞。電力拖動電力拖動 電磁轉(zhuǎn)矩：電磁轉(zhuǎn)矩：電力拖動電力拖動與異步電動機相比，雖然結(jié)與異步電動機相比，雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格高，維護也不方便，但在調(diào)速性能上構(gòu)復(fù)雜，價格高，維護也不方便，但在調(diào)速性能上由其獨特的優(yōu)點。由其獨特的優(yōu)點。 1. 調(diào)速均勻平滑，可以無級調(diào)速調(diào)速均勻平滑，可以無級調(diào)速 2. 調(diào)速范圍大，調(diào)速比可達調(diào)速范圍大，調(diào)速比可達D=810 以上以上 3.3.調(diào)速靜差率調(diào)速靜差率 小。小。由轉(zhuǎn)速公式由轉(zhuǎn)速公式: EKRIUnaa可見直流電機調(diào)速方法有三種?？梢娭绷麟姍C調(diào)速方法有三種。shunt wound (Separately excited

32、) generator speed regulation 電力拖動電力拖動 TKKRKUnETE2a 保持電樞電壓保持電樞電壓U不變，減小勵磁電流不變，減小勵磁電流If (調(diào)調(diào)Rf)以減以減小磁通小磁通 。由式由式0n 0n0nTnOaaaREUI Rf E I n Ia E T nKEE 在高于在高于n的轉(zhuǎn)速下運行的轉(zhuǎn)速下運行電力拖動電力拖動nCnKRIU1EaanCInCKIKT2a1TaTTnP (1)調(diào)速平滑，可得到無級調(diào)速；但只能向上調(diào)，受調(diào)速平滑，可得到無級調(diào)速；但只能向上調(diào)，受 機械本身強度所限，機械本身強度所限，n不能太高。不能太高。(2) 調(diào)速設(shè)備簡單，經(jīng)濟，電流小，便于控制

33、。調(diào)速設(shè)備簡單，經(jīng)濟，電流小，便于控制。(3) 機械特性較硬，穩(wěn)定性較好。機械特性較硬，穩(wěn)定性較好。(4) 對專門生產(chǎn)的調(diào)磁電動機對專門生產(chǎn)的調(diào)磁電動機, ,其其D D可達可達, 一般一般D=2電力拖動電力拖動n0n0Tcn0nT0KTnTKKRKUnETE 02a )(a一一定定和和R(1)工作時電壓不允許超過工作時電壓不允許超過 ，而，而, 所以調(diào)速所以調(diào)速 只能向下調(diào)只能向下調(diào)。(2)機械特性較硬，并且電壓降低后硬度不變，穩(wěn)機械特性較硬，并且電壓降低后硬度不變，穩(wěn) 定性好。定性好。電力拖動電力拖動(4)均勻調(diào)節(jié)電樞電壓，可得到平滑無級調(diào)速。均勻調(diào)節(jié)電樞電壓，可得到平滑無級調(diào)速。(5)調(diào)速

34、范圍較大。一般調(diào)速范圍較大。一般D=8D=810U Ia n E Ia (3)屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。電力拖動電力拖動nn0TnnTKKRRKUn02ETaE特點：特點：(1) 設(shè)備簡單，操作方便。設(shè)備簡單，操作方便。(2)機械特性軟，穩(wěn)定性差。機械特性軟，穩(wěn)定性差。(4)能量損耗大，只用于小型直流機。能量損耗大，只用于小型直流機。TL(3)調(diào)速范圍較小，一般調(diào)速范圍較小，一般D=22.5電力拖動電力拖動 串勵電動機的啟動方法與他勵電動機一樣，串勵電動機的啟動方法與他勵電動機一樣，采用電樞串電阻和降壓啟動。采用電樞串電阻和降壓啟動。2aTaTIKIKT但但啟動轉(zhuǎn)矩較大啟動轉(zhuǎn)矩較大 串勵電動機的調(diào)速方法與他勵電動機一樣，串勵電動機的調(diào)速方法與他勵電動機一樣，采用電樞串電阻和降壓啟動和弱磁調(diào)速。其原理采用電樞串電阻和降壓啟動和弱磁調(diào)速。其原理與他勵電動機相同。與他勵電動機相同。 串勵電動機由于理想空載轉(zhuǎn)速無窮大，所以沒串勵電動機由于理想空載轉(zhuǎn)速無窮大，所以沒有回饋制動運行狀態(tài)，只能進行能耗和反接制動。有回饋制動運行狀態(tài)，只能進行能耗