机械电子学-电机（8-10章）

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1、第八章直流电动机与交流电动机相比，直流电动机的结构复杂，使用和维护不如交流异步机方便，而且要使用直流电源。直流电机的优点：（1）调速性能好:调速范围广，调速比可达200，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、无轨电车、中大型龙门刨床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。（3）家庭：电动缝纫机、电动自行车、电动玩具NS············NS直流电动机的构造极掌极心励磁绕组机座转子直流电动机的磁极和磁路直流电机由定子(磁极)、

2、转子(电枢)和机座等部分构成。8.1直流电机概述1.转子（又称电枢）由铁芯、绕组（线圈）、换向器组成。2.定子定子的分类：永磁式：由永久磁铁做成。励磁式：磁极上绕线圈，然后在线圈中通过直流电，形成电磁铁。励磁的定义：磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称为励磁。8.1直流电机概述根据励磁线圈和转子绕组的联接关系，励磁式的直流电机又可细分为：他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开。并励电动机：励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。串励电动机：励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。复励电动机：励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同

3、一电源上。M他励UfIfIaUM并励UIfM串励UM复励U8.1直流电机概述工作原理U+–NS电刷集电环直流电源电刷集电环线圈II8.1直流电机概述观看工作过程演示8.1直流电机概述汽车用起动机由直流电动机、传动机构、控制装置三部分组成。8.2直流电机调速1.调速均匀平滑，可以无级调速(注：交流异步电机改变极对数调速的方法叫有级调速)。2.调速范围大，调速比可达200以上(调速比等于最大转速和最小转速之比）,因此机械变速所用的齿轮箱可大大简化。主要优点：由转速公式:可见直流电机调速方法有三种。8.2直流电机调速可见：在U一定

4、的情况下，改变可改变转速n。改变磁通调速保持电枢电压U不变，改变励磁电流If(调Rf)以改变磁通。由式RfIfn一般只采用减少励磁电流(减弱磁通)的方法调速,即：改变磁通调速的方法：减小磁通，n只能上调。改变时的机械特性如图。TLTn（减小）Rf增加O(1)调速平滑，可得到无级调速；但只能向上调，受机械本身强度所限，n不能太高。(2)调速设备简单，经济，电流小，便于控制。(3)机械特性较硬，稳定性较好。(4)对专门生产的调磁电动机,其调速幅度可达３~４,例如530~2120r/min及310~124

5、0r/min。减小调速的特点：(1)若调速后Ia保持不变，电动机在高速运转时其负载转矩必须减小。(2)这种调速方法只适用于恒功率调速(如用于切削机床)。使用调磁调速时应注意：8.2直流电机调速8.2直流电机调速改变电压调速由转速公式知：调电压U，n0变化，但斜率不变，所以调速特性是一组平行曲线。n0"n0'电压降低Tc特性曲线n0nT0(3)均匀调节电枢电压，可得到平滑无级调速。(4)调速幅度较大。调速过程:保持If为额定,减小电枢电压。UIaTT=TC稳定nEIaT改变电压调速需要用电压可以调节的专用设备，

6、投资费用较高。近年来已普遍采用晶闸管整流电源对电动机进行调压和调磁，以改变它的转速。8.2直流电机调速改变电压调速的特点:(1)工作时电压不允许超过UN，而nU,所以调速只能向下调。(2)机械特性较硬，并且电压降低后硬度不变，稳定性好。电枢回路串电阻调速电枢中串入电阻,使n、n0不变，即电机的特性曲线变陡(斜率变大)，在相同力矩下,n。特性曲线如图。电枢回路串电阻调速需在电枢中串入专用电阻，电阻增大则转速下降，因此n只能下调。特点：(1)设备简单，操作方便。(2)机械特性软，稳定性差。(3)能量损耗大，只用于小型直流

7、机。Rann0TRa+R电阻增大8.2直流电机调速一、直流电动机的起动1、对起动性能的要求：Tst足够大Ist尽量小（小于允许值）8.3直流电机的起动和制动直流电动机不允许在额定电压UN下直接起动。8.3直流电机的起动和制动Iast太大会使换向器产生严重的火花,烧坏换向器；起动时,n=02.起动问题：(1)起动电流大(2)起动转矩大起动时，起动转矩为(10~20)TN,造成机械冲击，使传动机构遭受损坏。一般Iast限制在(1.5~2.5)IN。(1)电枢串电阻起动法(2)降压起动法：直流电动机在起动和工作时，励磁电路一定要

8、接通,不能让它断开,而且起动时要满励磁。否则，磁路中只有很少的剩磁，可能产生事故：在满磁下将Rst置最大处，逐渐减小Rst使n升高。最大起动电压Ust为3.起动方法8.3直流电机的起动和制动4.注意事项(1)如果电动机是静止的，由于转矩太小(T=KTIa),电机将不能起动，这时反电动势为