电工与电子技术第8章直流电动机

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1、第8章直流电动机8.1直流电机的构造8.2直流电机的基本工作原理8.4并励电动机的起动与反转8.3直流电动机的机械特性8.5并励(他励)电动机的调速第8章直流电动机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，接线图、机械特性;3.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。本章要求8.1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

2、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8.1.1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)、转子(电枢)和机座等部分构成。SN++++N+++++S+++2.转子(电枢)由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。1.磁极永磁式:由永久磁铁做成。励磁式:磁极上绕线圈，线圈中通过直

3、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。电枢铁心：由硅钢片叠装而成。电枢绕组：单个绕组元件组成。用来在电机中产生磁场。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。8.1.2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。UUfIaM+_+_If他励IaUM+_If+_IE并励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。3.串励电动机励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。串励UIa+_IfM复

4、励U+_IMIa8.2直流电机的基本工作原理8.2直流电机的基本工作原理IU–+SbNacd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。U–+U–+电刷换向片U–+IFFTn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。U–+EETnSbNdFFacII换向片电刷线圈在磁场中旋转，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。KE:与电

5、机结构有关的常数n:电动机转速：磁通1.电枢感应电动势E=EKnU–+EETnSbNdFFacII换向片电刷由图可知，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。式中：U—外加电压Ra—绕组电阻2.电枢回路电压平衡式–RaIaE+–+UMKT: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3.电磁转矩单位:(韦伯)，Ia(安)，T(牛顿•米)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

6、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=KTIa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。转矩平衡过程T2:机械负载转矩T0:空载转矩例：设外加电枢电压U一定，T=T2(平衡)，此时，若T2突然增加，则调整过程为达到新的平衡点(Ia、P入)。T2nIaTE8.3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Ia

7、UM+_If+_IE8.3直流电动机的机械特性令：T=KTIa=KTIa即：并励电动机的磁通=常数，转矩与电枢电流成正比。由以下公式求得IaUM+_If+_IE式中：n=f(T)特性曲线n0nNTN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）。改变电枢电压和电枢回路串电阻可得人工特性曲线动画n0Tn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

8、率PaCu,及PO;(3)额定转矩T;(4)反电动势E。解：(1)P2是输出功率，额定输入功率为额定电流额定励磁电流额定电枢电流（2）电枢电路铜损励磁电路铜损总