电机与电器控制 教学课件 作者 冯晓 刘仲恕编 - 副本第四节.ppt

《电机与电器控制 教学课件 作者 冯晓 刘仲恕编 - 副本第四节.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、按励磁方式的不同，直流电动机分四类。一般情况下，额定励磁电压与电枢电压相等，他励和并励直流电动机就无实质性区别。本节以分析并励直流电动机为重点。直流电动机他励直流电动机并励直流电动机串励直流电动机复励直流电动机第二章第四节直流电动机右图为并励直流电动机的示意图。接通直流电源时，励磁绕组中流过励磁电流If，建立主磁场，电枢绕组流过电枢电流Ia，一方面形成电枢磁动势Fa，通过电枢反应使主磁场变为气隙合成磁场，另一方面使电枢元件导体中流过支路电流ia，与磁场作用产生电磁转矩T，使电枢朝T的方向以转速n旋转。电枢旋转时，电枢导体又切割气隙合成磁场。产生电枢电动势Ea，在电动机中

2、，此电动势的方向与电枢电流Ia的方向相反，称为反电动势。当电动机稳态运行时，有几个平衡关系，分别用方程式表示。第二章第四节（续1）直流电动机稳态运行的基本关系式第二章第四节（续1）直流电动机稳态运行的基本关系式电压平衡方程式式中为电枢电阻，该平衡方程式表示了直流电动机在电动机运行状态下的电枢电动势Ea总小于端电压U。第二章第四节（续1）直流电动机稳态运行的基本关系式转矩平衡方程式稳态运行时，作用在电动机轴上的转矩有三个。一个是电磁转矩T，方向与转速n相同，为拖动转矩；一个是电动机空载损耗转矩T0，是电动机空载运行时的阻转矩，方向总与转速n相反。为制动转矩；还有一个是轴上

3、所带生产机械的负载转矩T2，即电动机轴上的输出转矩，一般亦为制动转矩。稳态运行时的转矩平衡关系式为拖动转矩等于总的制动转矩。由此可见，电动机轴上的电磁转矩一部分与负载转矩相平衡，另一部分是空载损耗。第二章第四节（续1）直流电动机稳态运行的基本关系式功率平衡方程式直流电动机工作时，从电网吸取P1，除去电枢回路的铜损耗pcua，电刷接触损耗pchb及励磁回路铜耗pcuj，其余部分转变为电枢上的电磁功率pem。电磁功率并不能全部用来输出，它的一部分是运行时的机械损耗pmec、铁损pFe和附加损耗pad，剩下的部分才是轴上对外输出的机械功率P2。第二章第四节（续1）直流电动机稳

4、态运行的基本关系式功率流程图第二章第四节（续2）并励直流电动机工作特性转速特性定义：当、时，由方程式可得可见，如果忽视电枢反应的影响，则Ia增加时，转速n下降。但因Ra一般很小，所以转速n下降不多，n＝f（Ia）为一条稍稍向下倾斜的直线。如图所示。如果考虑负载较重，Ia较大时电枢反应去磁作用的影响，则随着Ia的增大，Φ将减小。因而使转速特性出现上翘现象。第二章第四节（续2）并励直流电动机工作特性转矩特性定义：当、时，转矩表达式不考虑电枢反应影响时，转矩特性为过原点的直线。如果考虑电枢反应的去磁作用，则当Ia增大时，转矩特性略为向下弯曲第二章第四节（续2）并励直流电动机工

5、作特性效率特性定义：当、时，并励直流电动机的效率空载损耗为不变损耗，不随负载电流变化，当负载电流较小时效率较低，输入功率大部分消耗在空载损耗上；负载电流增大，效率也增大，输入的功率大部分消耗在机械负载上；但当负载电流增大到一定程度时铜损快速增大此时效率又变小。如图所示。第二章第四节（续3）串励直流电动机工作特性右图是串励直流电动机的原理接线图。串励直流电动机最根本的特点是励磁绕组与电枢绕组串联，励磁电流If就是电枢电流Ia。即If=Ia。因而其转速特性与转矩特性和并励直流电动机有明显的不同。第二章第四节（续3）串励直流电动机工作特性转速特性电枢电流不大时，串励直流电动机

6、的转速特性具有双曲线性质，转速随电枢电流增大而迅速降低。当电枢电流较大时，由于磁路趋于饱和，磁通近似为常数，转速特性与并励时相似，为稍稍向下倾斜的直线。第二章第四节（续3）串励直流电动机工作特性如图所示。要注意的是当电枢电流Ia接近于零时，电动机转速将趋近于无穷大，导致转子损坏，所以串励直流电动机不允许在空载或轻载下运行。转矩特性串励时，电动机的转矩公式：电磁转矩与电枢电流的平方成正比，转矩特性如图所示。这一特性使串励直流电动机在同样电流限值(一般为额定电流的2倍左右)下具有比他励直流电动机大得多的起动转矩和最大转矩，适用于起动能力或过载能力要求较高的场合，如拖动闸门，

7、电力机车等负载。第二章第四节（续3）串励直流电动机工作特性式中：，对已制成的电机，磁路不饱和时为常数。串励直流电动机的效率特性与并励直流电动机相同，如图所示。第二章第四节（续3）串励直流电动机工作特性右图是复励直流电动机的接线图，一般采用积复励，其转速特性介于并励电动机和串励电动机之间。如果是并励绕组磁动势起主要作用，其转速特性与并励电动机相接近；如果是串励绕组磁动势起主要作用，转速特性就与串励电动机接近。第二章第四节（续4）复励直流电动机工作特性一般情况下，积复励直流电动机的转速特性如右图曲线2所示。因为有串励和并励磁势的存在，复励电动