电机与电气控制（第2版)第二章.ppt

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1、第2章直流电动机内容提要:直流电动机不同励磁方式的特点。直流并（他）励电动机能量转换过程中的三大平衡关系。直流电动机的工作特性、机械特性的特点。直流电动机实现正、反转的方法。直流串励电动机的特点和使用中的注意事项。2.1直流电动机的分类2.1直流电动机的分类直流电动机的励磁电流与电枢绕组电流一样，均由外电源供给，根据励磁绕组与电枢绕组的连接方式不同，可分为四类:1．直流他励电动机2．直流并励电动机3．直流串励电动机4．直流复励电动机图2.1直流电动机按励磁方式分类的接线图2.2直流电动机的基本方程式直流电动机的基本方程式是指直流电动机稳定运行时，电路系统的电压平衡方程式；机械系统的转矩平衡方

2、程式；能量转换过程中的功率平衡方程式。2.2直流电动机的基本方程式2.2.1电压平衡方程式根椐图2.2用基尔霍夫电压定律，可得电压U的平衡方程式：（2-4）式中，Ea——电枢绕组直流电阻及电刷与换向器的接触电阻之和；U——外加电源电压。由上式可见，直流电动机中Ea＜U，这是判定直流电机电动运行状态的依据(注意：若电机为发电机运行，则Ea＞U，U=Ea-IaRa)2.2直流电动机的基本方程式2.2.2功率平衡方程式1．并励电动机能量流程图2.2直流电动机的基本方程式2.2.2功率平衡方程式2．并励电动机功率平衡方程式式中，——并励电动机总损耗；——机械损耗，指轴与轴承之间，电刷与换向器之间，旋

3、转电枢与空气之间产生的损耗；——空载损耗。2.2直流电动机的基本方程式2.2.3转矩平衡方程式（1）电枢电流与磁场相互作用产生的电磁转矩T，T与转速n方向相同，起拖动作用。（2）电动机空载阻转矩T0，T0与转速n方向相反，T0起制动作用。（3）电动机轴上的输出转矩T2，其值与电动机轴上拖动的生产机械负载转矩TL相平衡，即T2=TL，TL与n方向相反，TL起制动作用。它们之间的关系为：2.3直流并（他）励电动机的工作特性2.3.1转速特性在并励电动机中，当负载（TL）增加时，P2↑→P1↑→Ia↑，此时影响电动机转速的因素有：（1）电枢绕组压降随之增加，从式（2-10）可见，n趋于下降。（2）

4、与此同时，电枢反应的去磁作用,使n趋于上升。2.3直流并（他）励电动机的工作特性2.3.2转矩特性若n不变，那么，，即为过原点的一条直线。但实际中，当负载增加，P2增加，n略为下降，故为一条略为上翘的曲线。在T2曲线上加上T0，便得曲线，如图2.4曲线2所示。2.3直流并（他）励电动机的工作特性2.3.3效率特性根椐直流电动机能流图2.3所示，可得出直流电动机的效率：式中，铁耗PFe和机械损耗Pj分别与电机外加电压U和转速n有关，未带负载就已经存在了，二者之和称为空载损耗P0，而与电流无关，在电机正常工作时，n及U变化不大，所以空载损耗又称不变损耗，P0=Pfe+Pj2.4生产机械的负载转矩

5、特性1．恒转矩负载（1）反抗性恒转矩负载。（2）位能性恒转矩负载。2．恒功率负载3．通风机负载2.5直流电动机的机械特性2.5.1电动机机械特性方程式2.5直流电动机的机械特性2.5.2固有机械特性（1）对于任何一台直流电动机，只有唯一的一条固有机械特性曲线。（2）由于电枢回路无外串电阻，Ra很小，则很小，那么n很小，因此它是一条微微下降的直线，所以固有机械特性曲线属于硬特性。2.5直流电动机的机械特性2.5.3人为机械特性1．电枢回路串电阻Rpa的人为机械特性（1）串入电阻增大或减小（↑或↓）理想空载转速n0不变。（2）串入电阻越大，越大，转速降落n越大，特性越软，稳定性越差。（3

6、）串入电阻越大，电枢电流流过产生的损耗越大。2.5直流电动机的机械特性2.5.3人为机械特性2．改变电源电压的人为机械特性（1）理想空载转速n0与电源电压成正比。（2）不变，n不变，特性曲线互相平行。（3）当T=C时，降低电压，可使电动机转速n降低。2.5直流电动机的机械特性2.5.3人为机械特性3．减弱磁通时的人为机械特性（1）理想空载转速n0与磁通成反比，即当↓→n0↑。（2）磁通↓→↑，且与2成反比，曲线变软。（3）一般↓→n↑，由于受机械强度的限制，磁通不能下降太多。2.5直流电动机的机械特性2.5.4直流电动机的正、反转许多生产机械都要求电动机能正、反转，如龙门

7、刨床工作台的往复运动。我们知道，直流电动机的转向是由转矩决定的，而，因此改变转矩的方法有两种。图2.13直流并励电动机正、反转电路图（1）保持电枢绕组两端电压极性（方向）不变，将励磁绕组反接（即改变方向，达到改变的方向）。（2）保持励磁绕组两端电压极性（方向）不变，将电枢绕组反接（即改变方向）。2.6直流串励电动机2.6.1串励电动机的接线与特点1．接线直流串励电动机的励磁绕组与电枢绕组串联如图2.14所