第九章 直流电动机1.ppt

第九章直流电动机 一 直流电机的可逆原理 以他励电机为例 把一台他励直流发电机并联于直流电网上运行 电压保持不变 第1章直流电机 二 直流电动机的基本方程 电机的基本方程如下 三 他励 并励 直流电动机的工作特性 1 转速特性 定义 当 时 由方程式可得 忽略电枢反应的去磁作用 转速与负载电流按线性关系变化 2 转矩特性 定义 当 时 转矩表达式 考虑电枢反应的作用 转矩上升的速度比电流上升的慢 3 效率特性 定义 当 时 由方程式可得 其中 为不变损耗 为可变损耗 三 他励 并励 直流电动机的工作特性 续 他励直流电动机效率特性 与Ia之间存在二次关系 效率曲线存在一个最大值 令可得 三 他励 并励 直流电动机的工作特性 续 结论 当电动机在某负载下不变损耗等于可变损耗时 此时效率最高 推论 1 额定运行时总损耗 2 可从额定数据来估算电枢回路总电阻 上述结论和推论具有普遍性 他励直流电动机效率特性 三 他励 并励 直流电动机的工作特性 续 四 串励直流电动机的工作特性 当负载电流较小时 电机磁路不饱和 每极气隙磁通与励磁电流呈线性关系 即 转速特性 转矩特性 当负载电流较大时 磁路饱和 串励电动机的工作特性与他励电动机相同 当负载电流为零时 电机转速趋于无穷大 所以串励电动机不宜轻载或空载运行 补充 电力拖动系统 以电动机作为原动机 按人们所给定的规律来带动生产机械 称为电力拖动 电力拖动系统的构成 电力拖动基础 运动方程 g 重力加速度 9 8米 秒2 GD2 系统的飞轮矩 牛 米2 n 转速 转 分 M MZ 转矩 牛 米 注意 GD2是一个完整的符号 T TL具有方向性 与转速方向一致为正 负载转矩的大小与速度无关 但其方向始终与转向相反 负载转矩特性 反抗性恒转矩负载 位能性恒转矩负载 转矩具有固定的方向 不随转速方向的改变而改变 负载转矩特性 恒功率负载 通风机型负载 负载的功率为常数 不随转速的变化而改变 负载的转矩与转速的平方成正比 稳定运行条件 电机的机械特性需要与负载特性同时存在 分析拖动系统运行时 在同一坐标图上 两特性的交点是系统的平衡点 平衡点 稳定点 稳定点 在受到外界扰动后 仍能还原的点 稳定点的条件 n T 0 五 他励 并励 直流电动机的机械特性 直流电动机的机械特性是指电动机在电枢电压 励磁电流 电枢回路电阻为恒值的条件下 即电动机处于稳态运行时 电动机的转速与电磁转矩之间的关系 机械特性的表达式 机械特性反映的是转速与电磁转矩之间的变化规律 1 固有机械特性 当时的机械特性称为固有机械特性 2 人为机械特性 由于电枢电阻很小 特性曲线斜率很小 所以固有机械特性是硬特性 当改变或或得到的机械特性称为人为机械特性 五 他励 并励 直流电动机的机械特性 续 5 1他励直流电动机的固有机械特性 当U UN N 电枢回路无外接电阻时 转速与转矩之间的关系 n n0 0 T0 TemN Tem n 0 nN 分析 1 电磁转矩越大 转速越低 机械特性是一条下斜直线 固有机械特性分析 2 当转矩等于零点 为理想空载转速 此时Ia 0 Ea UN 是一种理想工作状态 3 n0为电动机的实际空载转速 比n0 略低 对应于空载转矩 4为机械特性斜率 增大 也增大 通常称 小的机械特性为硬特性 大的机械特性为软特性 5 1他励 并励 直流电动机的固有机械特性 固有机械特性分析 5 额定转速变化率 表示电机额定负载时的转速比n0降落的程度 6 堵住点 此时电枢电流 为短路电流 电磁转矩 为电机堵转转矩 5 1他励 并励 直流电动机的固有机械特性 人为机械特性分析 根据转速 转矩公式 人为地改变电动机参数U R或 得到的机械特性 称为人为机械特性 有三种人为机械特性 1 电枢回路串电阻的人为机械特性 2 改变端电压时的人为机械特性 3 减弱电动机主磁通时的人为机械特性 5 2他励 并励 直流电动机的人为机械特性 电枢回路串电阻的人为机械特性 保持U UN及 N不变而在电枢回路中串入电阻Rc 所得的n f Tem 关系 对于给定的Rc 为常数 5 2他励 并励 直流电动机的人为机械特性 电枢回路串电阻的人为机械特性 电枢串电阻人为特性的特点 1 理想空载转速n0 与固有机械特性的n0 相同 2 斜率 特性变软 在同一个转矩下 转速下降更多 5 2他励 并励 直流电动机的人为机械特性 改变端电压时的人为机械特性 保持每极磁通为额定值不变 电枢回路不串电阻 Rc 0 只改变电枢电压时的机械特性 表达式 一般都为降低的电压 5 2他励 并励 直流电动机的人为机械特性 改变端电压时的人为机械特性 改变端电压人为特性的特点 1 理想空载转速比固有特性的理想空载转速低 端电压下降越多 其理想空载转速越低 2 端电压不同 但人为特性的斜率跟固有特性的斜率相等 因此各条特性彼此平行 5 2他励 并励 直流电动机的人为机械特性 减弱电机主磁通的人为机械特性 保持端电压为额定值不变 电枢回路不串电阻 Rc 0 只改变励磁电流的机械特性 表达式 额定时 接近饱和 一般都为减弱的磁通 固有 人为 N N N Tem 0 n n 0 N 5 2他励 并励 直流电动机的人为机械特性 减弱电机主磁通的人为机械特性 减弱电机主磁通人为特性的特点 1 由于 N 理想空载转速比固有特性的理想空载转速高 2 人为机械特性的斜率比固有机械特性大 即人为特性比固有特性软 5 2他励 并励 直流电动