机电传动控制(邓星钟)3.ppt

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1、第3章直流电机的工作原理及特性掌握直流电机的电势方程式，转矩方程式和电压平衡方程式；掌握直流电动机的机械特性，特别是人工机械特性；掌握直流电动机起动，制动，调速的各种方法和应用场所；了解用机械特性来分析直流电动机运行状态的方法。3.1直流电机的基本结构和工作原理一.直流电机的基本结构主磁极电枢铁心换向器电刷装置直流电机的结构图剖面图：电枢1；主磁极2；换向极4；机座6电枢铁心冲片换向器：换向片3；连接片4；云母环2二、直流电机工作原理直流电机的主要结构可简化为一对磁极,一个线圈，其工作原理是基于电磁感应定律和电磁力定律的。直流电动机是根据载流导体在磁场中受力这一

2、基本原理工作的。直流发电机则是根据切割磁场的导体会产生感生电势这一基本理论工作的。发电机电动机１.电磁力定律载流导体在磁场中将会受到力的作用，若磁场与载流导体互相垂直(图1-1c)，作用在导体上的电磁力大小为：Ｆ=B·Ｌ·Ｉ２、电磁感应定理在磁场中运动的导体将会感应电势，若磁场、导体和导体的运动方向三者互相垂直则作用导体中感应的电势大小为：Ｅ=B·Ｌ·v1)感应电势E2.直流电机的基本方程式2)电磁转矩T-一对磁极的磁通(Wb);n-电枢转速(r/min);Ke-与结构有关的常数.式中:E-电动势(V);-一对磁极的磁通(Wb);Ia-电枢电流(A);Kt-与结

3、构有关的常数.式中:T-电磁转矩(Nm);3.2直流发电机1.按激磁方法分类1)他激发电机:发电机的激磁绕组由外电源供电.2)自激发电机:发电机的激磁电流为电枢电流或电枢电流的一部分.它又分为:(1)并激发电机;(2)串激发电机;(3)复激发电机.2、直流发电机工作原理直流发电机是根据导体在磁场中作切割运动就会产生感生电动势这一基本的电磁理论而制成的。原动机拖动转子逆时针方向旋转，在线圈abcd中就有感生电动势产生，根据电磁感应定律可知，导体ab和cd中产生的感生电动势e相等.1.他激发电机原理电枢回路方程为：Ea=U+Ia·Ra式中Ra为电枢回路总电阻，它包括

4、电刷接触电阻和电枢绕组内阻。励磁回路方程为：Uf=If·Rf式中Rf为励磁回路总电阻，它包括励磁回路外串电阻和励磁绕组内阻。从发电机电压基本方程式可见：电枢电势Ea必须大于电枢端电压U，这也是判断电机是否处于发电运行状态的依据。2.并激发电机U=Ea-IaRaIa=(Ea-U)/RaIf=U/RfI=U/RIa=If+I≈I根据基尔霍夫电压定律得：并励发电机的自励条件和外特性自励过程：并励发电机建立电压的过程。并励发电机的特点是励磁绕组与电枢绕组并联，由发电机自已供给励磁电流，而不需要另外励磁电源。一、并励直流发电机的自励条件并励发电机的建压过程并励直流发电机自

5、励的三个条件:（1）电机必须有剩磁（2）励磁绕组并联到电枢的极性必须正确（3）励磁回路中电阻小于rfc（称为临界值）二、并励直流发电机的运行特性3.他激和并激发电机的外特性曲线电源----------外特性U=f(I)硬特性从空载到满载电压变化率5%-10%4、串励电动机1).转矩特性当Ia较小时，铁心不饱和串励UIa+_IfM特点：当Ia较大时，铁心饱和与并励类似2.转速特性当Ia较小时，可得根据当Ia较大时，铁心饱和与并励类似从上式可见，当轻载时串励电动机的转速急剧上升，将导致电动机的损坏，所以串励电动机不允许轻载运行，一般最低负载不小于额定负载的30%n0

6、TIa求得3.机械特性串励电动机在负载变化时，转速n的变化大—软机械特性（自然特性）。适合于拖动启动频繁、负载变化大的负载。当负载增加时，转速快速下降，当负载减小时，转速快速上升，这样不仅可以确保安全，而且可以提高生产效率。5、复励电动机复励U+_IMIa他的工作特性介于并励和串励之间。如果并励绕组磁通势起主要作用，其工作特性与并励电动机工作特性接近。如果串励绕组磁通势起主要作用，其工作特性与串励电动机工作特性接近。但因为有并励绕组磁通势的存在，磁通不会趋近于零，所以空载或轻载时，仍能正常运行。如果串励与并励绕组的磁势方向相同，则称为加复励（或叫积复励），反之

7、为差复励（或叫减复励）。一般来说，并励绕组起主导作用，串励绕组起调节性能的作用。一、开路特性U0=f(If)开路时串励绕组不起作用，则其开路特性同并励发电机的开路特性。二、外特性U=f(I)负载运行时，串励绕组产生磁势，这个磁势将影响主磁通的大小和电机性能。对加复励发电机来说串励磁势起增磁作用即升压作用，而电阻压降和电枢反应的去磁作用起降压作用，二者的相对影响力会决定发电机的外特性。如果串励绕组作用较大，即在额定电流时端电压超过额定电压，则为过复励。如果串励绕组的作用不足，即在额定电流时端电压小于额定电压，则为欠复励。如果串励绕组的作用适当，即在额定电流时端电压

8、等于额定电压则为平复励。