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文檔簡介
電機原理及拖動河北工程大學
信息與電氣工程學院
劉增環(huán)3/26/20241第一章直流電機原理1.直流電機的用途、結(jié)構(gòu)、基本工作原理2.直流電機的空載磁場3.直流電機的電樞繞組4.直流電機的電樞反應(yīng)5.直流電機電樞電勢與電磁力矩6.直流發(fā)電機7.直流電動機8.直流電機換向3/26/20242直流電機的用途電源勵磁機測速伺服3/26/20243直流電機的結(jié)構(gòu)(P6圖1-4)3/26/20244直流電機截面圖(P6圖1-4)3/26/20245直流電機主磁極3/26/20246換向極換向極是安裝在兩相鄰主磁極之間的一個小磁極,它的作用是改善直流電機的換向情況,使電機運行時不產(chǎn)生有害的火花。3/26/20247電刷裝置(P7圖1-6)電刷裝置——電刷裝置是電樞電路的引出(或引入)裝置3/26/20248換向器在直流發(fā)電機中,換向器起整流作用,在直流電動機中,換向器起逆變作用3/26/20249直流電機電樞截面3/26/202410電樞繞組是直流電機的電路部分,也是感生電動勢,產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩進行機電能量轉(zhuǎn)換的部分槽楔3/26/202411直流電機主要結(jié)構(gòu)主磁極換向磁極電刷裝置機座端蓋定子轉(zhuǎn)子電樞鐵心電樞繞組換向器轉(zhuǎn)軸軸承結(jié)構(gòu)視頻3/26/202412直流電機基本工作原理3/26/202413直流發(fā)電機原理原理視頻3/26/202414發(fā)電機電勢波形3/26/202415把電刷A、B接到直流電源上,電刷A接正極,電刷B接負極。此時電樞線圈中將電流流過,如圖。在磁場作用下,N極性下導(dǎo)體ab受力方向從右向左,S極下導(dǎo)體cd受力方向從左向右。該電磁力形成逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。當電磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時,電機轉(zhuǎn)子逆時針方向旋轉(zhuǎn)。直流電動機原理原理視頻3/26/202416直流電機的銘牌數(shù)據(jù)
3/26/202417直流電機的銘牌數(shù)據(jù)額定條件下電機所能提供的功率指電刷間輸出的額定電功率發(fā)電機指軸上輸出的機械功率電動機在額定電壓下,運行于額定功率時對應(yīng)的電流在額定電壓、額定電流下,運行于額定功率時對應(yīng)的轉(zhuǎn)速在額定工況下,電機出線端的平均電壓是指輸出額定電壓發(fā)電機是指輸入額定電壓電動機3/26/202418直流電機的銘牌數(shù)據(jù)此外,電機銘牌上還標有其它數(shù)據(jù),如勵磁電壓、出廠日期、出廠編號等。對應(yīng)于額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速及額定功率時的勵磁電流指直流電機的勵磁線圈與電樞線圈的連接方式勵磁方式3/26/2024191-2直流電機的空載磁場空載:直流電機的空載磁場是由流過勵磁繞組的電流If產(chǎn)生的,它是直流電機中的主要磁場。3/26/2024202極電機磁路中的磁通分布極軸線:磁極平分線幾何中性線:相臨兩磁極極軸線的平分線。物理中性線:氣隙磁密由正到負過零的分界線。主磁通:走主磁路的磁通漏磁通:走漏磁路的磁通3/26/2024214極電機磁路中的磁通分布NSSN幾何中性線極軸線極距主磁通漏磁通3/26/2024221.直流電機磁路N極鐵芯-氣隙-電樞齒-電樞軛-相鄰S極電樞齒-氣隙-S極鐵芯-定子軛-回到N極.構(gòu)成閉合路徑3/26/202423分析主磁路主磁路的分段:全電流定律簡化:(1-1)(1-2)3/26/202424分析主磁路氣隙電樞齒電樞軛主磁極定子軛封閉回路中包含Nf匝線圈的2倍(1-3)前面圖中封閉回路總磁勢各段磁壓降為:即3/26/202425分析主磁路這個關(guān)系即直流電機的磁化曲線121.11~1.35飽和系數(shù):
:氣隙磁勢
ac:總磁勢
:鐵心飽和引起磁勢增加
3/26/2024262.氣隙磁通密度分布波形當勵磁電流不變時:平均磁通密度
:極距
:鐵心長度每極磁通與平均磁密的關(guān)系:3/26/202427線圈電勢與刷間電勢e,Bπ2πωtαeπ2πωt氣隙磁密與線圈電勢刷間電勢空載時的氣隙磁通密度為一平頂波3/26/2024281-3直流電機的電樞繞組電樞繞組:直流電機的電磁感應(yīng)的關(guān)鍵部件之一,是直流電機的電路部分,亦是實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的樞紐。因為重要,故稱為電樞繞組。電樞繞組的構(gòu)成,應(yīng)能產(chǎn)生足夠的感應(yīng)電動勢,并允許通過一定量的電樞電流,從而產(chǎn)生所需的電磁轉(zhuǎn)矩和電磁功率。此外還要節(jié)省有色金屬和絕緣材料,結(jié)構(gòu)簡單,運行可靠。3/26/202429電樞繞組形式直流電機繞組電樞繞組3/26/2024301.相關(guān)技術(shù)術(shù)語及繞組元件極軸線,幾何中線極距:相鄰極軸線沿電樞表面的圓弧距離,通常用槽數(shù)表示,如:極距=電樞槽數(shù)/極數(shù)3/26/202431繞組元件元件:構(gòu)成繞組的線圈稱為繞組元件,分單匝和多匝兩種。單匝多匝有效邊3/26/202432元件的首末端:每一個元件均引出兩根線與換向片相連,其中一根稱為首端,另一根稱為末端。首端末端3/26/202433繞組節(jié)距y=y1-y2=1第一節(jié)距y1第二節(jié)距y2合成節(jié)距y:換向節(jié)距yk:yk=y(tǒng)=13/26/202434第一節(jié)距y1必須是整數(shù)3/26/2024352.單疊繞組單迭:單疊繞組的特點是相鄰元件(線圈)相互疊壓,合成節(jié)距與換向節(jié)距均為1,后面元件的首端緊迭在前一元件的末端。特點:槽數(shù)Z、元件數(shù)S和換向片數(shù)K三者相同y=yk=13/26/202436單迭繞組展開圖例:一臺電機P=2,Z=S=K=16合成節(jié)距=換向節(jié)距y=y(tǒng)k=1第一元件末端與第二元件的首端連接第一節(jié)距:3/26/202437單迭繞組展開圖1123456789101112131416152345678910111213141615+-++--運動方向NSNSττττ159.13在幾何中線上同一磁極元件串聯(lián)3/26/202438繞組的并聯(lián)支路電路圖a=p=b單疊繞組輸出電勢:一條支路電勢輸出電流:2a條支路電流和3/26/202439繞組小結(jié)直流電機的電樞繞組形成閉合回路。回路中合成電勢為零、環(huán)流為零。并聯(lián)支路成對出現(xiàn),并聯(lián)支路對數(shù)=極對數(shù)。電樞電勢(即刷間電勢)=支路電勢。電樞電流=各支路電流之和。即:。電刷成對出現(xiàn)(單疊繞組中,刷對數(shù)=極對數(shù))。為了得到最大的直流電勢,電刷總是與位于幾何中線上的導(dǎo)體相接3/26/2024401-4直流電機的電樞反應(yīng)直流電機負載后,電樞繞組有電流通過,該電流建立的磁場簡稱電樞磁場,電樞磁場對主磁場的影響就稱為電樞反應(yīng)。
當電機帶上負載后,電機的氣隙磁場由主磁場和電樞兩個磁場共同決定。電樞磁場的出現(xiàn),使氣隙磁場發(fā)生畸變,即電樞反應(yīng)。各支路電流都是通過電刷引入或引出,因此電刷是電樞表面上電流分布的分界線。電樞磁勢的軸線總是與電刷軸線相重合。3/26/202441電樞磁動勢與電樞磁場右圖為一臺電刷放在幾何中性線的兩極直流電機的電樞磁場分布情況。假設(shè)勵磁電流為零,只有電樞電流。由圖可見電樞磁動勢產(chǎn)生的氣隙磁場在空間的分布情況,電樞磁動勢為交軸磁動勢。電樞NS分界線磁勢為零3/26/202442交軸磁動勢在空間的分布引入電樞線負荷的概念:導(dǎo)體總數(shù)N;導(dǎo)體電流ia;電樞直徑為D,則線負荷在原點O左右x處取磁力線閉合回路,應(yīng)用全電流定律有整個回路的磁壓降近似為兩個氣隙上磁勢:電樞磁動勢為零3/26/202443電樞磁動勢、磁通密度空間分布沿電樞徑向展開3/26/202444直流電機負載時的磁場主極磁場電樞磁場合成磁場3/26/2024451、當電刷在幾何中性線上時將主磁場分布和電樞磁場分布疊加,得到的負載電機磁場分布情況如圖。3/26/202446合成磁勢曲線主磁場的磁通密度分布曲線電樞磁場磁通密度分布曲線不飽和兩條曲線逐點疊加后得到負載時氣隙磁場的磁通密度分布曲線物理中性線偏離幾何中性線飽和時磁阻不為常數(shù)不能簡單疊加3/26/202447這時電樞磁動勢可以分解為兩個垂直分量:交軸電樞磁動勢和直軸電樞磁動勢。如圖(a)(b)所示。2.當電刷不在幾何中性線上時電刷從幾何中性線偏移角,電樞磁動勢軸線也隨之移動角,如圖(a)(b)所示。3/26/202448交軸磁勢和直軸磁勢3/26/202449分析直流電動機電刷移位NN逆向移刷順向移刷3/26/202450電刷偏移對主磁場的作用電刷順轉(zhuǎn)向偏移電刷逆轉(zhuǎn)向偏移發(fā)電機交軸和直軸去磁直軸助磁電動機直軸助磁交軸和直軸去磁3/26/202451以直流電機為例思考電樞反應(yīng)什么時候只有交軸電樞反應(yīng)?什么時候既有交軸又有直軸電樞反應(yīng)?什么情況下直軸電樞反應(yīng)是去(助)磁的?3/26/2024521-5.電樞電勢與電磁轉(zhuǎn)矩電樞電勢:電樞旋轉(zhuǎn)時,主磁場在電樞繞組中感應(yīng)的電動勢簡稱為電樞電動勢。其值為直流電機正、負電刷之間的感應(yīng)電勢,即每個支路里的感應(yīng)電勢。計算:求出一根導(dǎo)體在一個極距范圍內(nèi)切割氣隙磁密的平均感應(yīng)電勢,乘上一個支路里總的導(dǎo)體數(shù)。3/26/202453電樞電勢一根導(dǎo)體在一個極距范圍內(nèi)平均感應(yīng)電勢:Bav:平均磁密;l:導(dǎo)體長度;v:電樞旋轉(zhuǎn)線速度n:電樞旋轉(zhuǎn)速度(r/min):每極磁通3/26/202454電樞電勢)(電動勢常數(shù)為電機的結(jié)構(gòu)常數(shù)其中每條支路導(dǎo)體數(shù)(每極下導(dǎo)體數(shù)),總導(dǎo)體數(shù)N常數(shù)3/26/202455電樞電勢性質(zhì):
發(fā)電機——電源電勢(與電樞電流同方向);
電動機——反電勢(與電樞電流反方向).(1-18)NN3/26/202456電磁轉(zhuǎn)矩電樞繞組中有電樞電流流過時,在磁場內(nèi)受電磁力的作用,該力與電樞鐵心半徑之積稱為電磁轉(zhuǎn)矩。一根導(dǎo)體的平均電磁力:作用在電樞上的總電磁力:3/26/202457大小:為電機的轉(zhuǎn)矩常數(shù)其中電磁轉(zhuǎn)矩(1-20)3/26/202458電勢常數(shù)Ce和轉(zhuǎn)矩常數(shù)CT取決于電機結(jié)構(gòu)。它們的關(guān)系為:電磁轉(zhuǎn)矩性質(zhì):發(fā)電機——制動(與轉(zhuǎn)速方向相反);電動機——驅(qū)動(與轉(zhuǎn)速方向相同)。(1-21)3/26/202459電磁功率直流電機中機械能轉(zhuǎn)換為電能或電能轉(zhuǎn)換為機械能的那部分功率,是由于電和磁的相互作用產(chǎn)生的。3/26/202460電磁功率直流發(fā)電機:原動機克服電磁轉(zhuǎn)矩的制動作用所做的機械功率等于通過電磁感應(yīng)作用在電樞回路所得到的電功率。直流電動機:從電源吸收的電功率,通過電磁感應(yīng)作用,轉(zhuǎn)換成軸上的機械功率;從發(fā)電機的角度看:電磁功率是轉(zhuǎn)換成電功率的那部分輸入機械功率從電動機的角度看:電磁功率是轉(zhuǎn)換成機械功率的那部分輸入電功率。3/26/2024611-6直流發(fā)電機他勵:勵磁電源由其他獨立直流電源提供按勵磁方式分類并勵發(fā)電機串勵發(fā)電機復(fù)勵發(fā)電機自勵:用發(fā)電機本身發(fā)出的電給勵磁繞組供電供給勵磁繞組電流的方式稱為勵磁方式。分為他勵和自勵兩大類,自勵方式又分并勵、串勵和復(fù)勵三種方式。3/26/2024621-6直流發(fā)電機1、他勵:直流電機的勵磁電流由其它直流電源單獨供給。如圖所示。他勵直流發(fā)電機的電樞電流和負載電流相同,即:3/26/2024632、并勵:發(fā)電機的勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)。3、串勵:勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)。滿足。3/26/2024644、復(fù)勵:并勵和串勵兩種勵磁方式的結(jié)合。電機有兩個勵磁繞組,一個與電樞繞組串聯(lián),一個與電樞繞組并聯(lián)。長分接法短分接法3/26/2024652直流發(fā)電機的基本方程規(guī)定各物理量的參考方向如圖(一)電壓平衡方程式為電樞回路總電阻,為正負電刷與換向器表面的接觸壓降。則電動勢平衡方程為:電樞電動勢:從方程式可見,直流發(fā)電機(1-22)+-3/26/202466直流發(fā)電機軸上有三個轉(zhuǎn)矩:原動機輸入的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩(二)電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩平衡方程電磁轉(zhuǎn)矩:SN(1-23)機械摩擦及鐵損引起的空載轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩平衡方程為:3/26/202467原動機輸入給發(fā)電機的機械功率電磁功率是轉(zhuǎn)換成電功率的那部分機械功率機械摩擦損耗鐵損耗附加損耗??蛰d損耗包括:輸入直流發(fā)電機后扣除空載損耗,其余為電磁功率將(1-23)式兩邊同乘旋轉(zhuǎn)角速度:(三)功率平衡方程式3/26/202468(三)功率平衡方程式將(1-22)式兩邊同乘電樞電流:電磁功率是轉(zhuǎn)換出的總功率,他與輸出功率之間還差電樞回路的電阻銅損耗。3/26/202469如果是自勵發(fā)電機,還應(yīng)減去勵磁功率他勵直流發(fā)電機功率流程圖3/26/2024703.直流發(fā)電機運行特性直流發(fā)電機的四個基本物理量:U、I、If、n。(n由原動機拖動,保持不變)運行特性:在U、I、If之間,保證其中一個量不變,另外兩個物理量之間的函數(shù)關(guān)系。(他勵電機負載電流=電樞電流)(1)n=常數(shù),I=0,Uo=f(If);空載特性(2)n=常數(shù),If=常數(shù),U=f(I);外特性(3)n=常數(shù),U=常數(shù),If=f(I);調(diào)節(jié)特性3/26/202471一、空載特性定義:當、時,
直流發(fā)電機的空載特性是非線性的的,上升與下降的過程是不相同的。實際中通常取平均特性曲線作為空載特性曲線??蛰d時,。由于,因此空載特性實質(zhì)上就是。由于正比于,所以空載特性曲線的形狀與空載磁化特性曲線相同。3/26/202472空載特性Uo=f(If)空載特性可以通過實驗的手段得到。UfGAVr平均空載特性曲線3/26/202473定義:當、時,
外特性曲線由曲線可見,負載電流增大時,端電壓有所下降。他勵并勵二、外特性3/26/202474二、外特性根據(jù)以下公式可知,發(fā)電機端電壓下降有兩個原因:一是在勵磁電流一定情況下,負載電流增大,電樞反應(yīng)的去磁作用使每極磁通量減少,使電動勢減少;另一個原因是電樞回路上的電阻壓降隨負載電流增大而增加,使端電壓下降。3/26/202475電壓調(diào)整率(電壓變化率)從空載到負載,電壓下降的程度由電壓變化率來表示。U0是空載時的端電壓,一般他勵直流發(fā)電機的電壓變化率約為5%~10%。3/26/202476IIf三、調(diào)節(jié)特性轉(zhuǎn)速一定,負載電流變化時,為維持他勵直流發(fā)電機的端電壓不變,需要調(diào)節(jié)勵磁電流。負載電流增大,勵磁電流也增大。INIfN定義:當、時,
特性曲線如圖所示3/26/202477并勵直流發(fā)電機的自勵4.并勵直流發(fā)電機原動機帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)時,如果主磁極有剩磁,則電樞繞組切割剩磁通感應(yīng)電動勢。在電動勢作用下勵磁回路產(chǎn)生。如果勵磁繞組和電樞繞組連接正確,產(chǎn)生與剩磁方向相同的磁通,使主磁路磁通增加,電動勢增大,增加。如此不斷增長,直到勵磁繞組兩端電壓與相等時,達到穩(wěn)定的平衡工作點A。3/26/202478自勵過程曲線1為空載特性曲線,曲線2為勵磁回路總電阻特性曲線,也稱場阻線。它的斜率就是增大,場阻線變?yōu)榍€4時,稱為臨界電阻,與空載特性直線部分重合電機沒有穩(wěn)定運行點。若再增加勵磁回路電阻,場阻線變?yōu)榍€3時,它可以在很低的穩(wěn)定點上運行(見書上B點),不能建立正常輸出電壓,發(fā)電機將不能自勵。在建立正常電壓過程中勵磁電流在上升:3423/26/202479IfU并勵直流發(fā)電機自勵的特征發(fā)電機自勵時的穩(wěn)定點為勵磁回路場阻線與空載特性的交點。電機的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化,空載特性曲線改變,穩(wěn)定工作點也改變。不同的轉(zhuǎn)速,具有不同的臨界電阻3/26/202480并勵直流發(fā)電機自勵的條件(1)電機的主磁路有剩磁,可通過“充磁”獲得(3)勵磁回路的總電阻小于該轉(zhuǎn)速下的臨界電阻(2)并聯(lián)在電樞繞組兩端的勵磁繞組極性要正確,使勵磁電流產(chǎn)生的磁場方向與剩磁方向一致3/26/202481并勵發(fā)電機的空載特性與一般電機的空載特性一樣,也是磁化曲線。但是由于勵磁電壓不能反向,所以它的空載特性曲線只在第一象限。并勵發(fā)電機的空載特性3/26/202482外特性和調(diào)整特性并勵發(fā)電機的外特性U=f(I)與他勵相比,下降更快。因為除了有他勵電機的兩個下降因素外,還因為電壓下降會導(dǎo)致勵磁電流的降低,在電壓下降較大時勵磁電流明顯減小磁路退出飽和,外特性出現(xiàn)“拐點”(見書圖中1-27)所以并勵電機外特性有以下特點:(1)負載增大時,端電壓下降較快;(2)外特性有拐彎現(xiàn)象;調(diào)整特性與他勵發(fā)電機相似。3/26/202483直流發(fā)電機的小結(jié)(1)三個平衡式,以及E>U的發(fā)電狀態(tài)判據(jù)。(2)發(fā)電機的勵磁方式:(3)不同勵磁方式對工作特性的影響。3/26/202484直流電動機完成的是電能向機械能的轉(zhuǎn)換。與直流發(fā)電機相同,直流電動機的勵磁方式可以是他勵、并勵、串勵和復(fù)勵。本節(jié)以他勵直流電動機為例,推導(dǎo)直流電動機的基本方程式。1-7直流電動機3/26/202485一臺電機既可作為發(fā)電機運行,又可作為電動機運行,這就是直流電機的可逆原理。以他勵電機為例,一臺他勵直流發(fā)電機并聯(lián)于直流電網(wǎng)上運行,保持不變,減少原動機的輸出功率,發(fā)電機的轉(zhuǎn)速下降。當下降到一定程度時,使得,此時,發(fā)電機輸出的電功率,原動機輸入的機械功率僅僅用來補償電機的空載損耗po
。1、直流電機的可逆原理3/26/202486保持發(fā)電機的不變,繼續(xù)降低原動機的,將有,反向,這時電網(wǎng)向電機輸入電功率,電機進入電動狀態(tài)運行。同理,上述的物理過程也可以反過來,使電機從電動機狀態(tài)轉(zhuǎn)變到發(fā)電機狀態(tài)。3/26/202487TEa>UEa=UEa<U電動機3/26/202488T1Ea>UEa=UEa<U3/26/202489第1章直流電機2直流電動機的基本方程按電動機慣例規(guī)定各物理量的參考方向如圖。在外加電壓作用下,電樞順電壓U的方向流過電流,電流在磁場中受力產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,電樞在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)體切割主磁場產(chǎn)生一個與電流方向相反的電動勢電壓平衡方程式:(1-31)T23/26/202490電動機轉(zhuǎn)矩平衡方程式直流電機通電后,電樞電流磁場中受力產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩在克服了機組摩檫阻轉(zhuǎn)矩T0后,轉(zhuǎn)換為輸出的機械轉(zhuǎn)矩T2拖動生產(chǎn)機械作功。當生產(chǎn)機械負載轉(zhuǎn)矩與輸出轉(zhuǎn)矩T2相等時,電機達到穩(wěn)定平衡有:(1-32)3/26/202491功率平衡方程式將式(1-31)兩邊同乘Ia:將式(1-32)兩邊同乘角速度:3/26/202492直流電動機功率流程圖3/26/2024933、直流電動機的特性工作特性,是指在U=UN,If=IfN時,轉(zhuǎn)速n、電磁轉(zhuǎn)矩T和效率隨輸出功率P2而變化的關(guān)系。運行特性轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)矩特性效率特性機械特性電壓、勵磁、轉(zhuǎn)子電樞回路總電阻均為常數(shù)的情況下,電機轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線。分為自然機械特性和人工機械特性。3/26/202494
直流電動機的工作特性1、轉(zhuǎn)速特性定義:當、時,由電壓平衡方程式可得:
忽略電樞反應(yīng)的去磁作用,轉(zhuǎn)速與負載電流按線性關(guān)系變化。如圖紅線所示。3/26/202495
直流電動機的工作特性2、轉(zhuǎn)矩特性定義:當、時,轉(zhuǎn)矩表達式
考慮電樞反應(yīng)的作用,轉(zhuǎn)矩上升的速度比電流上升的慢。如圖所示。3/26/2024963、效率特性定義:當、時,由方程式可得空載損耗為不變損耗,不隨負載電流變化,當負載電流較小時效率較低,輸入功率大部分消耗在空載損耗上;負載電流增大,效率也增大,輸入的功率大部分消耗在機械負載上;但當負載電流增大到一定程度時銅損快速增大此時效率又變小。如圖所示。3/26/202497四、串勵直流電動機的工作特性串勵直流電動機的勵磁繞組與電樞繞組是串聯(lián)的,因此勵磁電流隨著負載變化。這是串勵電機的主要特點。串勵電機的機械特性很軟,當負載電流較小時,電機磁路不飽和,每極氣隙磁通與勵磁電流呈線性關(guān)系。即:關(guān)系式3/26/202498轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)矩特性當負載電流較大時,磁路飽和,串勵電動機的工作特性與他勵電動機相同。曲線如圖所示。當負載電流為零時,電機轉(zhuǎn)速趨于無窮大,所以串勵電動機不宜輕載或空載運行。3/26/202499串勵直流電動機的機械特性當磁路不飽和時,轉(zhuǎn)矩與電流平方成正比;當磁路飽和時的機械特性與他勵電動機的特性曲線一致。因此串勵電動機的機械特性與轉(zhuǎn)速特性有相同的形狀。3/26/2024100復(fù)勵電動機的機械特性介于并勵和串勵的機械特性曲線之間,兼有并勵和串勵電動機的優(yōu)點。串勵復(fù)勵并勵3/26/2024101直流電動機的小結(jié)(1)三個平衡式,以U>E和T與n方向一致為的電動狀態(tài)判據(jù)。(2)不同勵磁方式對工作特性的影響(特性軟硬度不同)。(3)電動機的機械特性方程式3/26/20241028.直流電機換向直流電機的某一個元件經(jīng)過電刷,從一條支路換到另一條支路時,元件里的電流方向改變,即換向。元件從開始換向到換向終了所經(jīng)歷的時間,稱為換向周期換向周期通常只有千分之幾秒。直流電機在運行中,電樞繞組每個元件在經(jīng)過電刷時都要經(jīng)歷換向過程。假定換向片的寬度等于電刷的寬度換向周期Tk:3/26/2024103電樞移到電刷與換向片1、2接觸面積相同時,元件1的被短路沒有電流。電刷僅與換向片1接觸時,元件1中的電流方向如圖所示。電刷僅與換向片2接觸時,元件1中的電流方向如圖所示。一、換向過程元件112a2iaiaiai3/26/2024104二、換向的電磁理論自感電動勢和互感電動勢:換向元件在換向過程中電流改變而產(chǎn)生的電抗電勢根據(jù)楞次定律,電抗電勢的方向阻止換向電流的變化,因此的方向必與換向前的元件電流的方向一致。(1)換向元件中的電動勢3/26/2024105(1)換向元件中的電動勢切割電動勢:(旋轉(zhuǎn)電勢)在幾何中性線處,由于電樞反應(yīng)在存在,電樞反應(yīng)磁密不為零,在換向元件中感應(yīng)切割電動勢。NSner
據(jù)右手定則,的方向總是與換向前元件中的電流方向相同,與
方向一致,也是阻礙換向的。Φaea3/26/2024106換向電動勢:在幾何中性線處,換向元件在換向磁場中感應(yīng)的電動勢。換向電動勢是幫助換向的。換向元件中的合成電動勢為:自感電動勢、互感電動勢和切割電動勢是阻礙換向的。(1)換向元件中的電動勢3/26/2024107(2)換向元件中的電流設(shè)兩相鄰的換向片與電刷的接觸電阻分別是和,元件自身的電阻為,流過元件的電流為,元件與換向片間的連線電阻,元件在換向時的回路方程:忽略元件電阻和元件與換向片間的連線電阻,并設(shè)電刷與換向片的接觸總電阻為,則可推導(dǎo)出換向元件中的電流變化規(guī)律二、換向的電磁理論3/26/2024108三、直線換向、延遲換向與超越換向1.直線換向當時換向元件電流隨時間線性變化。當時換向元件電流隨時間不再是線性變化,出現(xiàn)電流延遲現(xiàn)象。2.延遲換
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