直流电机的工作原理及特性.ppt
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1、HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,3.直流电机的工作原理及特性,3.1 直流电机的基本结构和工作原理3.2 直流发电机3.3 直流电动机的机械特性3.4 直流他励电动机的启动特性3.5 直流他励电动机的调速特性3.6 直流他励电动机的制动特性,本章内容安排:,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电动机的工作原理及其特性3.0 重点和难点,重点:,(1)电动机机械特性是最重要的内容,是分析启动、调速、制动的理论基础;,(2)他励直流电动机的启动特性;,(3)他励直流电动机的调压调速特性。,难点:,(1)电流、电势的换向过程和电
2、动机的制动过程;,(2)电动机在各种运转状态下电磁转矩T、负载转矩TL、转速n、电枢电流Ia和电势E等符号的确定。,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电动机的工作原理及其特性3.1 直流电动机的基本结构和工作原理,直流电机的机构包括定子和转子两大部分,定子用于建立磁场,并作为机械支撑;,转子(亦称电枢)用于产生感应电势、电流,实现机电能量转换,3.1.1 直流电机的基本结构,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电动机的工作原理及其特性3.1 直流电动机的基本结构和工作原理,直流电机是以导体在磁场中运动产生感应电动
3、势和载流导体在磁场中受力为基础来实现机电能量转换的。,直流电机分电动机和发电机。,3.1.1 直流电机的基本结构,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电动机的工作原理及其特性3.1 直流电动机的基本结构和工作原理,直流电机的工作原理是建立在电磁力和电磁感应的基础之上的。,3.1.2 直流电机的工作原理,直流电机中能量转换的方向是可逆的。同一台电机既可做发电机运行,将机械能转换为电能,也可作电动机运行,将电能转换为机械能。,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电动机的工作原理及其特性3.1 直流电动机的基本结构和工作
4、原理,3.1.2 直流电机的工作原理,左、右手定则,右手定则,左手定则,右手定则用于确定动生电动势,左手定则用于判断安培力,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电动机的工作原理及其特性3.1 直流电动机的基本结构和工作原理,3.1.2 直流电机的工作原理,发电机依电磁感应定理(右手定则)电动机依安培电磁力定律(左手定则),HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电动机的工作原理及其特性3.1 直流电动机的基本结构和工作原理,3.1.2 直流电机的工作原理,Ke电势常数 Kt-转矩常数=9.55Ke,HTTP:/DLS.
5、ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电动机的工作原理及其特性3.1 直流电动机的基本结构和工作原理,3.1.2 直流电机的工作原理,电机在不同运行方式下E和T的作用,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电动机的工作原理及其特性3.2 直流发电机,按励磁方式分类,(a)他励(b)并励(c)串励(d)复励常用的是他励和并励,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电机的工作原理及特性3.2.1 他励发电机,当发电机空载时,Ia=0,空载特性:发电机空载及转速为常数(额定值)的条件下,电动势E与励磁电流I
6、f之间的关系,电压平衡方程,即发电机的电势为负载电压和电枢电阻压降所平衡,(与电动机相区别),HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电机的工作原理及特性 他励发电机,他励发电机的外特性 表示发电机端电压U与负载电流I之间的关系曲线,从空载到满载(额定负载)电压的变化率,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电机的工作原理及特性 并励发电机,电压平衡方程,并励发电机电压建立的条件:1.发电机的磁极要有剩磁;2.起始励磁电流所产生的磁场方向与剩磁磁场的方向相同;3.励磁电路电阻Rf不能太大。,HTTP:/DLS.ZZU.E
7、DU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电机的工作原理及特性3.3 直流电动机的机械特性,他励电动机的机械特性电压平衡方程,电动机的外加电枢电压为电枢的反电势和电阻压降所平衡(与发电机相区别),HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电机的工作原理及特性3.3.1 他励电动机的机械特性,将直流电机的电势方程和转矩方程代入直流电动机电压平衡方程式中,整理可得他励直流电机的机械特性方程为:,理想空载转速,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电机的工作原理及特性3.3.1 他励电动机的机械特性,转矩变化dT与所引起的转
8、速变化dn的比值,用于衡量机械特性的平直程度。,机械特性硬度,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电机的工作原理及特性3.3.1 他励电动机的机械特性,1.固有机械特性(自然特性),是指在额定电压和额定磁通下,电枢电路内不接任何电阻时的n=f(T)曲线。当U=UN,=N时,n=f(T)是一条直线。通常用(0,n0)和(TN,nN)两点来作直线。,电机正转在第一象限,反转在第三象限。,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电机的工作原理及特性3.3.1 他励电动机的机械特性,1.固有机械特性 n=f(T),(1)估算电
9、枢电阻Ra,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电机的工作原理及特性3.3.1 他励电动机的机械特性,(2)计算 额定条件下反电势,(3)求理想空载转速,(4)求额定转矩,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电机的工作原理及特性3.3.1 他励电动机的机械特性,例:一台Z2-51型他励电动机,已知PN=5.5kW,UN=220V,IN=31A,nN=1500r/min,认为额定运行时的电磁转矩近似等于额定输出转矩,试绘出这台电机近似的固有机械特性。,解:因他励电动机的n=f(T)是一条直,故只要求出:(0,n0)、
10、(TN,nN)两点即可。,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电机的工作原理及特性3.3.1 他励电动机的机械特性,估算Ra,计算KeN,计算n0,求TN,画出机械特性曲线,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电机的工作原理及特性3.3.1 他励电动机的机械特性,2.人为机械特性,是指供电电压或磁通不是额定值、电枢电路内接有外加电阻Rad时的机械特性;电动机的启动、调速、制动的方法就是利用人为机械特性。,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电机的工作原理及特性3.3.1 他励
11、电动机的机械特性,2.人为机械特性(改变U、Rad)1)串接电阻Rad,串接电阻后1.n0不变;K斜率变大即n变大,特性变软。由同一点(O,n0)出发的一组曲线,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电机的工作原理及特性3.3.1 他励电动机的机械特性,1.n0随着U的变化而改变2.平行于固有特性曲线的一 簇曲线,2.人为机械特性(改变U、Rad)2)改变电压,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电机的工作原理及特性3.3.1 他励电动机的机械特性,2.人为机械特性(改变U、Rad)3)改变磁通,1.n0增加2.随着
12、的降低,斜率变大,T减小,nnN,电动机工作在交点左侧区语,注意:消弱磁通时,注意“飞车”现象,一般要加“失磁”保护。,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电机的工作原理及特性3.4 直流他励电动机的启动特性,启动时n=0 E=0 启动电流,若直接启动,则启动电流很大,造成危害,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电机的工作原理及特性3.4 直流他励电动机的启动特性,常用启动方法有两种:降压启动和电枢回路外接电阻启动。,生产机械对电机启动的要求是:有足够的启动转矩、启动时间短、启动平稳。限流 Ist=(1.5-2)
13、IN,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电机的工作原理及特性3.4 直流他励电动机的启动特性,1.降压启动,UUNn、EUU=UN、n=nN,2.电枢回路内串接外加电阻启动 满足启动要求:Ist=UN/(Ra+Rst)Rst(3-4级)T1、T2的数值按照电动机的具体启动条件决定:T1=(1.6-2)TN T2=()TN,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,第三章 直流电机的工作原理及特性3.4 直流他励电动机的启动特性,外接电阻启动,HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院,例题:一台他励直流电动机,
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