電機(jī)與電器直流電機(jī)

電機(jī)與電器直流電機(jī)1第1頁，共26頁，2023年，2月20日，星期二4.1.1直流電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)的工作原理4.1直流電機(jī)的工作原理FFU+–NS電刷換向片IIFFFFU+–NS電刷換向片IIEEEE電動(dòng)機(jī)FFFFNSIIIIEEEE+–負(fù)載+–+–發(fā)電機(jī)電源2第2頁，共26頁，2023年，2月20日，星期二4.2直流電機(jī)分類和主要結(jié)構(gòu)和分類3第3頁，共26頁，2023年，2月20日，星期二直流電機(jī)按勵(lì)磁方式磁極上的線圈通以直流電產(chǎn)生磁通，稱為勵(lì)磁。他勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的電源分開；并勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞并聯(lián)到同一電源上；串勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞串聯(lián)接到同一電源上；復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的聯(lián)接有串有并，接在同一電源上。M他勵(lì)UfIfIaUMM他勵(lì)UfIfIaUM并勵(lì)UIfM并勵(lì)UIfM串勵(lì)UMM串勵(lì)UM復(fù)勵(lì)UMM復(fù)勵(lì)U4第4頁，共26頁，2023年，2月20日，星期二2極直流電機(jī)的磁場(chǎng)5第5頁，共26頁，2023年，2月20日，星期二4極直流電機(jī)6第6頁，共26頁，2023年，2月20日，星期二4.3直流電機(jī)電樞電勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩MIa+–+UMMRaIaEa+–+–U7第7頁，共26頁，2023年，2月20日，星期二我們已經(jīng)知道電磁轉(zhuǎn)矩還有一種能夠表達(dá)式：因此，8第8頁，共26頁，2023年，2月20日，星期二1、并（它）勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性：n=f(T)4.4直流電動(dòng)機(jī)9第9頁，共26頁，2023年，2月20日，星期二例4.5.1并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)：PN=10kW，UN=220V，nN=1000r/min，ηN=80%，Ra=0.3Ω，Rf=150Ω，試求:(1)

額定工作下的勵(lì)磁電流If、輸入功率P1、電機(jī)額定電流IN、電樞電流Ia、電樞感應(yīng)電勢(shì)Ea、KeΦ、額定轉(zhuǎn)矩TN

；(2)負(fù)載轉(zhuǎn)矩下降為額定轉(zhuǎn)矩的一半，電機(jī)的轉(zhuǎn)速n。解：（1）勵(lì)磁電流

：輸入功率：額定電流：電樞電流：感應(yīng)電勢(shì)：；

10第10頁，共26頁，2023年，2月20日，星期二由于感應(yīng)電勢(shì)所以額定轉(zhuǎn)矩:（2）負(fù)載轉(zhuǎn)矩下降一半時(shí)，電樞電流也會(huì)下降一半，即此時(shí)的電樞電勢(shì)：此時(shí)電機(jī)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速注意額定轉(zhuǎn)矩<額定電磁轉(zhuǎn)矩11第11頁，共26頁，2023年，2月20日，星期二2、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性：n=f(T)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性（1）軟特性（重載時(shí)磁通飽和，漸變?yōu)橄聝A的直線）。（2）T小時(shí)，轉(zhuǎn)速高；T大時(shí)，轉(zhuǎn)速低，起動(dòng)和過載能力強(qiáng)。（3）牛馬特性。12第12頁，共26頁，2023年，2月20日，星期二例4.5.2串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)：UN=220V，IN=40A，nN=1000r/min，電樞回路總電阻R'a=0.5Ω，假設(shè)磁路不飽和，且Km/Ke=9.55，問:（1）電樞電流Ia=IaN/2時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩是多少？（2）如果電磁轉(zhuǎn)矩保持上述值不變，電壓降低到110V，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電流又各為多少？電樞感應(yīng)電勢(shì)Ea、KeΦ；額定轉(zhuǎn)矩TN

；解：（1）當(dāng)Ia=IaN/2時(shí)，13第13頁，共26頁，2023年，2月20日，星期二此時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速：（2）如果電磁轉(zhuǎn)矩保持上述值不變，電流也保持1/2不變。電壓降到110V時(shí)，電流變?yōu)?/2，所以14第14頁，共26頁，2023年，2月20日，星期二3、不同勵(lì)磁方式電機(jī)特性比較15第15頁，共26頁，2023年，2月20日，星期二4、他（并）勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

調(diào)速方法：電樞回路串電阻、改變電壓、改變勵(lì)磁三種。1）電樞回路串電阻調(diào)速（1）n＜nN；（2）輕載時(shí)調(diào)速效果不明顯；有級(jí)調(diào)速，（3）低速時(shí)特性軟，影響調(diào)速效果；（4）難以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速；（5）電阻上的能耗大，造成效率低。只適用于對(duì)調(diào)速要求不高的中小型電機(jī)。16第16頁，共26頁，2023年，2月20日，星期二2）改變電壓調(diào)速（一般是降壓）

（1）n＜nN；（2）容易實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速；（3）調(diào)速特性好，硬度高；（4）能耗小。廣泛應(yīng)用于對(duì)起制動(dòng)和調(diào)速要求較高的場(chǎng)合。注意：并勵(lì)和復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)由于改變電源電壓的同時(shí)也會(huì)改變磁通大小，所以不適合改變電壓調(diào)速。17第17頁，共26頁，2023年，2月20日，星期二3）改變勵(lì)磁調(diào)速（一般是弱磁調(diào)速）

特點(diǎn)是：（1）n＞nN；（1.2~2倍nN)（2）無級(jí)調(diào)速；（3）最高轉(zhuǎn)速受機(jī)械強(qiáng)度限制，D不大；（4）控制方便，能耗小。應(yīng)當(dāng)注意：直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁回路不能斷開，否則，由于僅有很小的剩磁，可能造成“飛車”事故，或者出現(xiàn)過大的電樞電流而燒壞繞組。18第18頁，共26頁，2023年，2月20日，星期二5、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速1）串電阻調(diào)速：曲線32）降低電源電壓調(diào)速：曲線22）改變勵(lì)磁調(diào)速：減小勵(lì)磁（在勵(lì)磁繞組上并聯(lián)電阻、串聯(lián)繞組改為并聯(lián)）曲線4；增加勵(lì)磁，如并聯(lián)繞組改為串聯(lián)，如曲線5。19第19頁，共26頁，2023年，2月20日，星期二6、直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)它、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)電流電流倍數(shù)等于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)大于起動(dòng)電流倍數(shù)，因此適合重載起動(dòng)。復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)處在上述兩者之間。起動(dòng)方法：直接起動(dòng)、降壓?jiǎn)?dòng)、電樞回路串電阻起動(dòng)。1）直接起動(dòng)電流大，因?yàn)椋簞偲饎?dòng)時(shí)，由于n=0，Ea=0，則電樞電流為：20第20頁，共26頁，2023年，2月20日，星期二2）降壓起動(dòng)并勵(lì)電機(jī)不適合降壓起動(dòng)串勵(lì)電機(jī)適合降壓起動(dòng)21第21頁，共26頁，2023年，2月20日，星期二3）電樞回路串電阻起動(dòng)

22第22頁，共26頁，2023年，2月20日，星期二7、直流電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)的條件：電磁轉(zhuǎn)矩反向。反轉(zhuǎn)方法：電樞電流反向；磁場(chǎng)反向（過程慢，不常采用）。它勵(lì)電動(dòng)機(jī)一般用電樞繞組反接實(shí)現(xiàn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。原因：它勵(lì)電機(jī)的勵(lì)磁繞組電感較大，勵(lì)磁電流反向的過渡過程較長(zhǎng)，反向磁通建立較慢。如果電動(dòng)機(jī)容量大，又對(duì)反轉(zhuǎn)過程所需時(shí)間要求不高，也有采用勵(lì)磁繞組反接的。注意并勵(lì)電機(jī)的反轉(zhuǎn)方法。23第23頁，共26頁，2023年，2月20日，星期二4.5并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)一、并勵(lì)發(fā)電機(jī)的自勵(lì)建壓（1）空載自勵(lì)建壓過程：剩磁產(chǎn)生微弱的剩磁電壓，進(jìn)而產(chǎn)生更大的勵(lì)磁電流，產(chǎn)生更大的磁場(chǎng)，正反饋?zhàn)饔?，電壓建立起來了?/p>

穩(wěn)定工作點(diǎn)24第24頁，共26頁，2023年，2月20日，星期二（2）自勵(lì)條件（a）電機(jī)必須有剩磁。否則，必須先充磁。（b）勵(lì)磁繞組接法與電機(jī)轉(zhuǎn)向正確配合，使勵(lì)磁與剩磁方向一致，這樣才能形成正反饋。（c）勵(lì)磁回路總電阻Rf小于臨界場(chǎng)阻值。Rf大Rf更大Rf不大不小Rf大25第25頁，共26頁，2023