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直流电机课件

来源:鸿运,鸿运游戏,鸿运电子游戏发布时间:2020/01/15点击数:

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  直流电机课件_工学_高等教育_教育专区。第1章 直流电动机 1.1 1.2 直流电机的构造 直流电机的基本工作原理 1.3 1.4 直流电动机的机械特性 并励电动机的起动与反转 1.5 并励(他励)电动机的调速 第1章 直流电动

  第1章 直流电动机 1.1 1.2 直流电机的构造 直流电机的基本工作原理 1.3 1.4 直流电动机的机械特性 并励电动机的起动与反转 1.5 并励(他励)电动机的调速 第1章 直流电动机 本章要求 1. 了解直流电动机的基本构造和工作原理; 2. 掌握他励(并励)和串励直流电动机的电 压与电流的关系式,接线. 搞清他励(并励)和串励直流电动机的起 动、反转和调速的基本原理和基本方法。 1.1 直流电机的构造 直流电动机虽然比三相交流异步电动机结构复杂 ,维修也不便,但由于它的调速性能较好和起 动转矩较大,因此,对调速要求较高的生产机械或 者需要较大起动转矩的生产机械往往采用直流电动 机驱动。 直流电机的优点: (1)调速性能好, 调速范围广,易于平滑调节。 (2)起动、制动转矩大, 易于快速起动、停车。 (3) 易于控制。 应用: (1)轧钢机、电气机车、中大型龙门刨床、矿山竖井 提升机以及起重设备等调速范围大的大型设备。 (2) 用蓄电池做电源的地方,如汽车、拖拉机等 1.1.1 直流电动机的构造 极掌 直流电机由定 子(磁极)、转子 (电枢)和机座等 部分构成。 转子 N + + + 极心 励磁绕组 机座 S + + + 直流电动机的磁极和磁路 + + + S N + + + 1. 磁极 用来在电机中产生磁场。 永磁式:由永久磁铁做成。 励磁式:磁极上绕线圈,线圈中通过直流电,形 成电磁铁。 励磁:磁极上的线圈通以直流电产生磁通,称为 励磁。 2. 转子(电枢) 由铁心、绕组(线圈)、换向器组成。 电枢铁心:由硅钢片叠装而成。 电枢绕组:单个绕组元件组成。 1.1.2 直流电机的分类 直流电机按照励磁方式可分为他励电动机、 并励电动机、串励电动机和复励电动机 1. 他励电动机 励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电。 I + + Uf _ If Rf? M Ia Rst U If _ + E M _ + Ia U _ Rst 他励 并励 2. 并励电动机 励磁绕组和电枢绕组并联,由一个直流电源供电。 Rf? 3. 串励电动机 励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。 If + Ia + M I Ia M U _ U _ 串励 复励 4. 复励电动机 励磁线圈与转子电枢的联接有串有并,接在 同一电源上。 1.2 直流电机的基本工作原理 1.2 直流电机的基本工作原理 换向器作用: 将外部直流电 转换成内部的 直流电,以保 持转矩方向不 变。 电刷 b N a I F I 换向片 F d T n c S – U + 直流电从两电刷之间通入电枢绕组,电枢电流 方向如图所示。由于换向片和电源固定联接,无论 线圈怎样转动,总是S极有效边的电流方向向里, N 极有效边的电流方向向外。电动机电枢绕组通电后 中受力(左手定则)按顺时针方向旋转。 电刷 b N a c S I F I E F E d T n – U + 线圈在磁场中旋转,将在线圈中产生感应电动 势。由右手定则,感应电动势的方向与电流的方向 相反。 1. 电枢感应电动势 KE: 与电机结构有关的常数 E=KE? n n: 电动机转速 ? :磁通 换向片 电刷 b N a c S I F I E F E d T n – U + 由图可知,电枢感应电动势E与电枢电流或 外加电压方向总是相反,所以称反电势。 Ia Ra 2. 电枢回路电压平衡式 + + U ? E ? I R ? K Φn ? I R a a E 换向片 a a 式中:U — 外加电压 Ra — 绕组电阻 U – M – E 3. 电磁转矩 直流电动机电枢绕组中的电流(电枢电流Ia)与磁 通? 相互作用,产生电磁力和电磁转矩,直流电机的 电磁转矩公式为 T=KT ? Ia KT: 与电机结构有关的常数 ? : 线圈所处位置的磁通 Ia:电枢绕组中的电流 单位: ? (韦伯),Ia (安) ,T (牛顿?米) 4. 转矩平衡关系 电动机的电磁转矩T为驱动转矩, 它使电枢转动。 在电机运行时,电磁转矩必须和机械负载转矩及空 载损耗转矩相平衡,即 T ? T2 ? T0 转矩平衡过程 当电动机轴上的机械负载发生变化时,通过电 动机转速、电动势、电枢电流的变化,电磁转矩将 自动调整,以适应负载的变化,保持新的平衡。 设外加电枢电压 U 一定,T=T2 (平衡),此时 例: , 若T2突然增加,则调整过程为 E ? K E Φn E? T2 ? n? T2: 机械负载转矩 T0: 空载转矩 T? T ? KT ΦIa Ia ? U ? Ea Ia ? Ra 达到新的平衡点(Ia ?、 P入?) 。 1.3 直流电动机的机械特性 特点: 励磁绕组与电枢并联 由图可求得 U ? E ? I a Ra U If ? Rf I + E M _ + U?E Ia ? Ra If Rf? Ia U _ Rst I ? Ia ? If ? Ia 由上分析可知: 当电源电压U和励磁回路的电阻Rf一定时, 励 磁电流If和磁通?不变,即? = 常数。则 1.3 直流电动机的机械特性 I T=KT ?Ia = K Ia 即:并励电动机的磁通 ? = 常数,转矩与电枢电流 成正比。 由以下公式 If Rf? + E M _ + Ia U _ Rst U ? E ? I a Ra 求得 Ra U E ? K EΦ n n? ? T 2 K EΦ KT K EΦ T ? K TΦ I a Ra U ?n ? T n0 ? 令: 2 KT K EΦ K EΦ n ? n0 ? ?n Ra U n? ? T ? n0 ? ?n 2 K EΦ KT K EΦ U :理想空载转速 式中:n0 ? K EΦ Ra ?n ? T : 转速降 2 KT K EΦ n0 n n= f (T) 特性曲线 动画 n N ?n 并励电动机在负载变化 时, 转速 n 的变化不大— 硬机械特性(自然特性)。 0 TN T 改变电枢电压和电枢回路串电阻可得人工特性曲线 例: 有一并励电动机,其额定数据如下:P2=22KW, UN=110V, nN=1000r/min, ? = 0.84, 并已知 Rf= 27.5? ,Ra= 0.04? , 试求: (1) 额定电流I , 额定 电枢电流Ia及额定励磁电流If ; (2) 损耗功率?PaCu , 及?PO ; (3) 额定转矩T; (4) 反电动势E。 解:(1) P2是输出功。