电机与电器——直流电机ppt课件

1、直流发电机的运转原理直流发电机的运转原理:aaaaaaaaaaEUIREUIREU感 应 电 动 势输 出 端 电 压电 枢 电 流电 枢 回 路 内 阻注 意 ：2 2、发电机的转矩平衡方程式、发电机的转矩平衡方程式1010:MMMMMM原动机驱动转矩电磁转矩电机的各种损耗引起的空载转矩，永远与n反向3 3、发电机的功率平衡关系、发电机的功率平衡关系110022222():():mma aaaaaa aaaaaaaPMMMPPPME IUI R IU II RPI RPI R原动机输入功率：电磁功率输出电功率电枢回路内阻功耗二、二、 直流发电机的特性直流发电机的特性aUaIfIaI直流发电机

2、的四个根本物理量：直流发电机的四个根本物理量： 、 、IfIf、n n。n n由原动机拖动，坚持不变由原动机拖动，坚持不变运转特性：在运转特性：在 、 、 n n 之间，保证其中一个量之间，保证其中一个量不变，另外两个物理量之间的函数关系。不变，另外两个物理量之间的函数关系。aU二、二、 直流发电机的特性直流发电机的特性主要特性：1n额定转速， 常数， fIf；负载特性2n额定转速， If常数， f ；外特性3n额定转速， 常数，Iff ；调理特性留意：不同励磁方式的发电机，特性不同，需分别讨论留意：不同励磁方式的发电机，特性不同，需分别讨论aIaIaIaUaUaU他励直流发电机的特性他励直流

3、发电机的特性aIaUfI空载时，aEU nCEea n等于常数aE)()(0ffIfIfu空载特性曲线本质即为磁化曲线空载特性曲线本质即为磁化曲线他励直流发电机的特性他励直流发电机的特性aIaUaaaaeaaUEI RCnI R 定义：定义：n n额定转速，额定转速， If If常数，常数， f f 他励直流发电机的特性他励直流发电机的特性端电压下降有两个缘由：端电压下降有两个缘由：1 1、负载电流增大，电枢反响的去磁作用加强，电动势减小；、负载电流增大，电枢反响的去磁作用加强，电动势减小；2 2、电枢回路上的电阻压降添加、电枢回路上的电阻压降添加他励直流发电机的特性他励直流发电机的特性%10

4、00NNUUUU普通他励直流发电机的电压变化率约为510%。他励直流发电机的特性他励直流发电机的特性并励直流发电机的特性并励直流发电机的特性1 1当电机内部有剩磁时，原动机带动电枢旋转时切割剩磁，当电机内部有剩磁时，原动机带动电枢旋转时切割剩磁，产生剩磁电动势产生剩磁电动势2 2假设励磁绕组与电枢绕组并联极性正确，即使此时励磁绕假设励磁绕组与电枢绕组并联极性正确，即使此时励磁绕组中电流所建立的磁动势与原先的剩磁方向一致，那么电枢组中电流所建立的磁动势与原先的剩磁方向一致，那么电枢电动势由于磁场的加强而增大，那么励磁电流也增大电动势由于磁场的加强而增大，那么励磁电流也增大( (见下页见下页曲线图

5、曲线图) ) U0 U0 If Rf If Rf 。假设二者方向相反，那么磁。假设二者方向相反，那么磁场抵消，无法建立稳定电压。场抵消，无法建立稳定电压。3 3假设假设Rf Rf 小于某一个值，那么在小于某一个值，那么在U0 U0 If Rf If Rf的同时也满足的同时也满足空载特性空载特性U0U0f fIf0If0时，那么会使空载端电压稳定在某一时，那么会使空载端电压稳定在某一个数值处。个数值处。并励直流发电机的自激过程并励直流发电机的自激过程并励直流发电机的自激过程并励直流发电机的自激过程IUdtdILRIUffff0)(fffIfRI)(0fIfU )(ffRIdtd并励发电机与他励发

6、电机空载特性一样，并励发电机与他励发电机空载特性一样，U0 U0 与与IfIf曲线与他励电机一样。曲线与他励电机一样。同时在自激过程中满足以下关系式：同时在自激过程中满足以下关系式：并励直流发电机的自激条件并励直流发电机的自激条件 1 1电机必需有剩磁。电机必需有剩磁。 2 2励磁绕组与电枢绕组衔接极性要正确励磁绕组与电枢绕组衔接极性要正确 3 3励磁回路总电阻小于该转速下的临界电阻。励磁回路总电阻小于该转速下的临界电阻。留意：不同的转速，留意：不同的转速， 具有不同的临界电阻具有不同的临界电阻并励直流发电机的特性 1 1、空载特性：、空载特性： 并励发电机的空载特性与普通电机的空载特并励发电

7、机的空载特性与普通电机的空载特性一样，也是磁化曲线。性一样，也是磁化曲线。 由于励磁电压不能反向，所以它的空载特性曲由于励磁电压不能反向，所以它的空载特性曲线只在第一象限。线只在第一象限。并励直流发电机的特性并励直流发电机的特性 1 1、外特性：、外特性：端电压下降有三个缘由：端电压下降有三个缘由：1 1、负载电流增大，电枢反响的去磁作用加强，电动势减小；、负载电流增大，电枢反响的去磁作用加强，电动势减小；2 2、电枢回路上的电阻压降添加、电枢回路上的电阻压降添加3 3、由于上述两个缘由使端电压下降，引起励磁电流减小，、由于上述两个缘由使端电压下降，引起励磁电流减小，端电压进一步下降。端电压进

8、一步下降。直流测速发电机直流测速发电机电磁式直流测速发电机（微型他励直流发电机）永磁式直流测速发电机（微型直流发电机）直流测速发电机直流测速发电机直流测速发电机aLaRRUEIREU00CnnRRCULae10直流测速发电机URL 1RL= RL 2RL 1RL 2直流测速发电机直流测速发电机直流电动机一、直流电动机的根本方一、直流电动机的根本方程程1 1、电势平衡方程、电势平衡方程aaaaaaaaeaaaeUEI REUI RC nUI RnC直流电动机的根本方程2 2、转矩平衡方程、转矩平衡方程00:LLMMMMMM驱动转矩（电磁转矩）负载转矩空载转矩直流电动机的机械特性机械特性：在一定的

9、电压和励磁电流下，转速机械特性：在一定的电压和励磁电流下，转速n n和和 电磁转矩电磁转矩M M之间的关系。之间的关系。留意：不同励磁方式的电机，机械特性不同。留意：不同励磁方式的电机，机械特性不同。特性大：表示机械特性为软特性小：表示机械特性为硬机械特性的斜率一、他励并励直流电动机的任务特性一、他励并励直流电动机的任务特性:maaeaaaMCIEC nUEI R电磁转矩感应电势电势方程20aeemRUnMCC CnM机械特性：直流电动机的机械特性0:eUnC理想空载转速aIn0n直流电动机的机械特性当电压和电枢绕组回路总电阻不变时，当电压和电枢绕组回路总电阻不变时，转速与转矩呈直线关系转速与

10、转矩呈直线关系时aNNRRUU,TCCRCUnNTeaNeN2时RRRUUaNN,TCCRRCUnNTeaNeN2naR1 RRa2 RRa12321 RR特点：1、电枢串电阻的人为机械特性比固有机械特性软；2、但理想空载转速不变。串接不同电阻时的机械特性为交于纵坐标一点的射线族。T时aNRR ,TCCRCUnNTeaNe2nTNU1U2U21UUUN时aNRRUU,TCCRCUnTeaeN2TscNT1scT2scT21N曲线不同时的)(Tfn 12NTCCRCUnNTeaNeN2aaaaUI RRI很小， 很大，容易烧坏电机。 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

11、关系。即：21222212amamaamaeemamaaeaemaaeemkIMCIC IMIC kRUnMCC CRUnC kI IC kIC C k IRUnC kMC kC k 又： 结论： n与sqrt(M)成反比emTn串励电动机的机械特性消费机械的负载机械特性消费机械的负载机械特性zTnzTn对抗性恒转矩负载特性对抗性恒转矩负载特性位能性恒转矩负载特性位能性恒转矩负载特性消费机械的负载机械特性nKTz/nzT消费机械的负载机械特性2KnTznzT电机拖动稳定运转的条件nT1 1、必要条件：电动机的、必要条件：电动机的机械特性与负载转矩特性机械特性与负载转矩特性有交点有交点2 2、充

12、分条件：干扰消除、充分条件：干扰消除后，拖动系统必需有才干后，拖动系统必需有才干使转速恢复到原来的稳定使转速恢复到原来的稳定点点0dMdn直流伺服电动机直流伺服电动机fUfIcUcI直流伺服电动机直流伺服电动机 n n1 1 Uc1U c 2Uc3 n2 2 1 Uc1 n3 3 2 Uc2 3 Uc3 0 T1 T2 T3 3、特性分析电枢控制：、特性分析电枢控制：1 120aeemRUnMCC CnM机械特性：改动控制电压改动控制电压U U，斜率，斜率不变，理想空载转速不变，理想空载转速改动。因此，改动。因此，直流伺服电动机的机直流伺服电动机的机械特性是一组平行的械特性是一组平行的直线。直

13、线。直流伺服电动机直流伺服电动机2aeemRUnMCC C直流伺服电动机直流伺服电动机20aeemaamaaaRUnMCC CRUMCUR I n T2T10 1 T=0 n1 T1 2 n2 1 T2 3 n3 2 3 0 U1 Uc3 U2 Uc2 Uc1 Uc直流伺服电动机直流伺服电动机直流电机的起动直流电机的起动1 1、起动过程：直流电动机接到电源以后，、起动过程：直流电动机接到电源以后，转速从零到达稳定转速的过程。转速从零到达稳定转速的过程。2 2、起动的特点：、起动的特点：电流很大，易呵斥线路电压瞬间降低，对电流很大，易呵斥线路电压瞬间降低，对其他设备产生影响。其他设备产生影响。3

14、 3、对电动机起动的根本要求：、对电动机起动的根本要求：1 1起动转矩要大；起动转矩要大；2 2起动电流要小；起动电流要小；3 3起动设备要简单、经济、可靠。起动设备要简单、经济、可靠。0,0aaaaEnREUI则，又起动时是额定电流的十几倍直接起动时aI直流电机的起动直流电机的起动aNaaaRUIREn, 0, 0, 0优点：操作简单，无需另加设备。缺陷：冲击电流大，引起换向困难，产生火花；电源会发生瞬时跌落。适用于容量很小的电动机。直流电机的起动直流电机的起动直流电机的起动直流电机的起动n1QT2QTzTbacdefg1232R1RaRh直流电机的起动直流电机的起动 起动时，串接一切外接电

15、阻，机械特性为起动时，串接一切外接电阻，机械特性为1 1，起动电流大，对应的起动转矩大于负载转矩，转起动电流大，对应的起动转矩大于负载转矩，转速沿机械特性速沿机械特性1 1开场上升；开场上升； 在在b b点处切除部分外接电阻，机械特性变为点处切除部分外接电阻，机械特性变为2 2，设计恰当时，转矩又增大到设计恰当时，转矩又增大到c c点，转速再次上升；点，转速再次上升； 在在d d点再切除剩下的电阻，电机沿机械特性为点再切除剩下的电阻，电机沿机械特性为3 3继续升速，直到继续升速，直到g g点稳定，起动终了。点稳定，起动终了。直流电机的起动直流电机的起动12121221abababUEUEIIRRnnEEIRIR因为所以nT1QTzTbacdefg1232R1RaRhNoImageaRRII121aRRRRII11221直流电机的起动直流电机的起动mamammmmRRRRRRRRII121121.6 6计算各级起动电阻。计算各级起动电阻。1 1估算或查出电枢电阻估算或查出电枢电阻 ；2 2根据过载倍数选取最大转矩根据过载倍数选取最大转矩 对应的最大电流对应的最大电流I I；3 3选取起动级数选取起动级数 ；4 4计算起动电流比：计算起动电流比： m m 取