單元六_直流電動(dòng)機(jī)

1、 直流電動(dòng)機(jī)雖然比三相交流異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜直流電動(dòng)機(jī)雖然比三相交流異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修也不便，但由于它的調(diào)速性能較好和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，維修也不便，但由于它的調(diào)速性能較好和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，因此，對(duì)較大，因此，對(duì)調(diào)速要求較高調(diào)速要求較高的生產(chǎn)機(jī)械或者需要的生產(chǎn)機(jī)械或者需要較較大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的生產(chǎn)機(jī)械往往采用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。的生產(chǎn)機(jī)械往往采用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。 直流電機(jī)由直流電機(jī)由定子定子(磁極磁極)、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子(電樞電樞)和機(jī)座等部和機(jī)座等部分構(gòu)成。分構(gòu)成。1-端蓋端蓋 2-電刷和刷架電刷和刷架 3-勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組 4-磁磁極鐵心極鐵心 5-機(jī)殼機(jī)殼 6-電樞電樞 7-后端蓋后端蓋 1.1.主磁

2、極主磁極2.2.換向磁極換向磁極3.3.機(jī)座機(jī)座 由鐵心、繞組、換向器組成。由鐵心、繞組、換向器組成。 IU+SbNacdU+U+電刷電刷換向片換向片U+IFFTn 1.1.轉(zhuǎn)動(dòng)原理轉(zhuǎn)動(dòng)原理： CE: 與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)n: 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 ：磁通磁通U+EETnSbNdFFacII換向片換向片電刷電刷 aaaaRInCRIEUERaIaE+UM 02TTT 6.2.1.分類：分類：直流電機(jī)按直流電機(jī)按照勵(lì)磁方式可分為他勵(lì)電照勵(lì)磁方式可分為他勵(lì)電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)、串勵(lì)動(dòng)機(jī)、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)。UaUfIaM+_+_IffRaRIa

3、UM+_IffRaR+_IE UIa+_IfM復(fù)勵(lì)復(fù)勵(lì)U+_IMIa 轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，稱為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，稱為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性( )nf T即：1.1.他勵(lì)（并勵(lì)）電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性他勵(lì)（并勵(lì)）電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性UaUfIaM+_+_IffRaRIaUM+_IffRaR+_IE由以下公式由以下公式a2CC CETERUnTaaCCETUEI REanT TI IIaUM+_IffRaR+_IEUaUfIaM+_+_IffRaRnnn 0a2TEC CRnT0CEUn令：令：a2TE:C CRnT轉(zhuǎn)速降0E:CUn理理想想空空載載轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速式中：式中：n0nNTNn

4、0Ta2CCCETERUnT 改變電樞電壓和電樞回路串電阻可得人工特性曲線改變電樞電壓和電樞回路串電阻可得人工特性曲線 自動(dòng)調(diào)節(jié)：當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)：當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)自動(dòng)調(diào)整輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，使它穩(wěn)定運(yùn)行自動(dòng)調(diào)整輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，使它穩(wěn)定運(yùn)行: n應(yīng)用：硬特性，應(yīng)用：硬特性，T變化時(shí)，變化時(shí)，n變化不大，適合于變化不大，適合于恒轉(zhuǎn)速類機(jī)械，如金屬切削機(jī)床，龍門刨床，恒轉(zhuǎn)速類機(jī)械，如金屬切削機(jī)床，龍門刨床，大型車床和冶金機(jī)械，可設(shè)計(jì)成平滑調(diào)速，用大型車床和冶金機(jī)械，可設(shè)計(jì)成平滑調(diào)速，用于軋鋼機(jī)，造紙機(jī)等。于軋鋼機(jī)，造紙機(jī)等。nT負(fù)載增加負(fù)載增加 2.2.串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的

5、機(jī)械特性串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性由由aaafaUI RI REaC ITaTCIaEECnafEEERRUUnC CTC TC CC C 串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線OTnnNTN特點(diǎn)：特點(diǎn)：(1) n(1) n減小減小T T增大，能穩(wěn)定運(yùn)行增大，能穩(wěn)定運(yùn)行(2) (2) ，不允許空載運(yùn)，不允許空載運(yùn)行，以免造成行，以免造成“飛車飛車”，與機(jī)，與機(jī)械負(fù)載須可靠連接。械負(fù)載須可靠連接。(3)(3)額定狀態(tài)附近，曲線斜率額定狀態(tài)附近，曲線斜率大，大，n n變化明顯，特性軟。變化明顯，特性軟。(3)(3)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大: : 過(guò)載能力強(qiáng)過(guò)載能力強(qiáng): : 0n s tT2TaaT

6、CICI 在電樞回路串入不同阻值的電阻，可得人工特性曲在電樞回路串入不同阻值的電阻，可得人工特性曲線如圖：線如圖： 應(yīng)用：軟特性，轉(zhuǎn)速隨負(fù)載變化應(yīng)用：軟特性，轉(zhuǎn)速隨負(fù)載變化明顯，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過(guò)載能力大，明顯，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過(guò)載能力大，可用于頻繁起動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械，在可用于頻繁起動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械，在汽車、電車、起重機(jī)、升降機(jī)等汽車、電車、起重機(jī)、升降機(jī)等方面得到廣泛應(yīng)用。汽車起動(dòng)機(jī)方面得到廣泛應(yīng)用。汽車起動(dòng)機(jī)采用直流串勵(lì)起動(dòng)機(jī)。采用直流串勵(lì)起動(dòng)機(jī)。 3.3.復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性n工作特性介于并勵(lì)和串勵(lì)電動(dòng)機(jī)之間，當(dāng)并勵(lì)繞工作特性介于并勵(lì)和串勵(lì)電動(dòng)機(jī)之間，當(dāng)并勵(lì)繞組磁場(chǎng)起主導(dǎo)作用時(shí)，機(jī)械特性

7、接近并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，組磁場(chǎng)起主導(dǎo)作用時(shí)，機(jī)械特性接近并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，反之接近串勵(lì)電動(dòng)機(jī)。機(jī)械特性如圖：反之接近串勵(lì)電動(dòng)機(jī)。機(jī)械特性如圖： 特點(diǎn)及應(yīng)用：特點(diǎn)及應(yīng)用：n并勵(lì)為主：轉(zhuǎn)矩大，但轉(zhuǎn)速變化不大，并勵(lì)為主：轉(zhuǎn)矩大，但轉(zhuǎn)速變化不大，主要用于沖床、刨床、印刷機(jī)等。主要用于沖床、刨床、印刷機(jī)等。n串勵(lì)為主：與串勵(lì)特點(diǎn)接近，沒(méi)有串勵(lì)為主：與串勵(lì)特點(diǎn)接近，沒(méi)有“飛飛車車”危險(xiǎn)，常用于吊車、電梯中。危險(xiǎn)，常用于吊車、電梯中。 6.2.3 6.2.3 額定轉(zhuǎn)矩和額定功率額定轉(zhuǎn)矩和額定功率n電動(dòng)機(jī)損耗的功率電動(dòng)機(jī)損耗的功率= =輸入電功率輸入電功率- -輸出機(jī)輸出機(jī)械功率。械功率。n電動(dòng)機(jī)銘牌上給出的電動(dòng)機(jī)銘牌上給

8、出的PN是指電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期是指電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行所容許的輸出機(jī)械功率。連續(xù)運(yùn)行所容許的輸出機(jī)械功率。TN與與PN的關(guān)系為：的關(guān)系為：9550NNNPTn單位：?jiǎn)挝唬篜NKw nNr/min TNN.m 6.2.4 6.2.4 轉(zhuǎn)矩和功率的自動(dòng)平衡：轉(zhuǎn)矩和功率的自動(dòng)平衡：n電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)：電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)：LTT2PP吸電自動(dòng)平衡過(guò)程：自動(dòng)平衡過(guò)程：LT n aE aI T 2P P吸電可見(jiàn)：反電動(dòng)勢(shì)可見(jiàn)：反電動(dòng)勢(shì)Ea在轉(zhuǎn)矩和功率的自動(dòng)在轉(zhuǎn)矩和功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)中起著重要的作用調(diào)節(jié)中起著重要的作用 直流電動(dòng)機(jī)在汽車電器中的應(yīng)用直流電動(dòng)機(jī)在汽車電器中的應(yīng)用n汽車起動(dòng)機(jī)汽車起動(dòng)機(jī)n刮水電動(dòng)機(jī)刮水電動(dòng)機(jī)n空

9、調(diào)用鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)空調(diào)用鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)n電動(dòng)車窗電動(dòng)機(jī)電動(dòng)車窗電動(dòng)機(jī)n電動(dòng)門鎖電動(dòng)機(jī)電動(dòng)門鎖電動(dòng)機(jī) 有一并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，其額定功率有一并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，其額定功率PN=18KW, UN=220V, nN=1500r/min, = 85%, 并已知并已知Rf=50 ，Ra= 0.2 , 試求試求:額定電樞電流額定電樞電流Ia及及額定勵(lì)磁額定勵(lì)磁電流電流If ; 額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩TN及額定運(yùn)轉(zhuǎn)下的及額定運(yùn)轉(zhuǎn)下的 反電動(dòng)勢(shì)反電動(dòng)勢(shì)EN。解：解： PN是輸出功率，額定輸入功率為是輸出功率，額定輸入功率為11821.20.85NPPKW3121.21096.4 A220NPIU額定電流為額定電流為額定勵(lì)磁電流額定勵(lì)磁電流

10、UIRNfNf220= 4.4 A50額定電樞電流額定電樞電流aNfN96.44.492 AIII 1895509550114.6N.m1500NNNPTn額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩反電動(dòng)勢(shì)反電動(dòng)勢(shì)a a220 0.2 92201.6VNNNEUR I 思考與練習(xí)思考與練習(xí)：n1.直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式可分為？直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式可分為？n2.判斷：直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子是由判斷：直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子是由 電樞鐵心電樞鐵心 、 繞組、繞組、換向器換向器 、 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸 和和 風(fēng)扇風(fēng)扇 等部分組成，是進(jìn)行等部分組成，是進(jìn)行 能量能量轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 的重要部分。的重要部分。n3.判斷：串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流的判斷：串勵(lì)

11、直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流的平方成正比。平方成正比。 n4.直流電機(jī)的換向極的作用？直流電機(jī)的換向極的作用？n5.當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)換向極繞組接反時(shí)，會(huì)引起什么現(xiàn)當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)換向極繞組接反時(shí)，會(huì)引起什么現(xiàn)象？象？n6.直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的主要部分是（直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的主要部分是（ ）（A） 電樞電樞 （B）主磁極）主磁極 （C）換向極）換向極 （D）電）電刷刷n7.（ ）是直流電機(jī)特有的裝置？）是直流電機(jī)特有的裝置？ 6.3 6.3 直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和反轉(zhuǎn)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和反轉(zhuǎn)n6.3.1 起動(dòng)起動(dòng) 直流電動(dòng)機(jī)從接通電源開(kāi)始，轉(zhuǎn)子由靜止到穩(wěn)直流電動(dòng)機(jī)從接通電源開(kāi)始，轉(zhuǎn)子由靜止到穩(wěn)定運(yùn)行的過(guò)程稱

12、為起動(dòng)。定運(yùn)行的過(guò)程稱為起動(dòng)。 1.起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 起動(dòng)瞬間的電流稱起動(dòng)電流，用起動(dòng)瞬間的電流稱起動(dòng)電流，用Ist表示，對(duì)應(yīng)表示，對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩稱為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，用的電磁轉(zhuǎn)矩稱為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，用Tst表示。表示。 2.起動(dòng)要求起動(dòng)要求 Tst 足夠大，足夠大，Ist要小，要小，tst要短。要短。 3.起動(dòng)方法起動(dòng)方法 (1)降低電樞電壓起動(dòng)降低電樞電壓起動(dòng)-適于他勵(lì)適于他勵(lì) (2)電樞電路串聯(lián)起動(dòng)電阻電樞電路串聯(lián)起動(dòng)電阻-適于并勵(lì)、串適于并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)。勵(lì)和復(fù)勵(lì)。aaaaCCETEUUEI RIRaT TI In = 0 n6.3.2 6.3.2 調(diào)速調(diào)速 用人為的方法使電動(dòng)機(jī)在同樣的負(fù)載下得用人為的方法使電動(dòng)機(jī)在同樣的負(fù)載下得到不同的轉(zhuǎn)速，叫做調(diào)速。到不同的轉(zhuǎn)速，叫做調(diào)速。aaCEUEI REnCaaEUI Rn得：得：由：由：調(diào)速方法：調(diào)速方法：(1)電樞回路串聯(lián)電阻調(diào)速電樞回路串聯(lián)電阻調(diào)速(2)改變電壓調(diào)速改變電壓