第8章直流电动机ppt课件

1、 直流电动机虽然比三相交流异步电动机构造复杂直流电动机虽然比三相交流异步电动机构造复杂，维修也不便，但由于它的调速性能较好和起，维修也不便，但由于它的调速性能较好和起动转矩较大，因此，对调速要求较高的消费机械或动转矩较大，因此，对调速要求较高的消费机械或者需求较大起动转矩的消费机械往往采用直流电动者需求较大起动转矩的消费机械往往采用直流电动机驱动。机驱动。NSNS 直流电机由定直流电机由定子子(磁极磁极)、转子、转子(电枢电枢)和机座等和机座等部分构成。部分构成。 直流电机按照励磁方式可分为他励电动机直流电机按照励磁方式可分为他励电动机、并励电动机、串励电动机和复励电动机、并励电动机、串励电动

2、机和复励电动机UUfIaM+_+_IffR stRIaUM+_IffR stR+_IEUIa+_IfM复励复励U+_IMIaIU+SbNacd 直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流方向如下图。由于换向片和电源固定联接，无论线方向如下图。由于换向片和电源固定联接，无论线圈怎样转动，总是圈怎样转动，总是S极有效边的电流方向向里极有效边的电流方向向里, N极极有效边的电流方向向外。电动机电枢绕组通电后中有效边的电流方向向外。电动机电枢绕组通电后中受力受力(左手定那么左手定那么)按顺时针方向旋转。按顺时针方向旋转。U+U+电刷电刷换向片换向片U+IFFTn换

3、向器作用：换向器作用：将外部直流电将外部直流电转换成内部的转换成内部的交流电，以保交流电，以保持转矩方向不持转矩方向不变。变。U+EETnSbNdFFacII换向片换向片电刷电刷KE: 与电机构造有关的常数与电机构造有关的常数n: 电动机转速电动机转速 ：磁通：磁通E=EK nU+EETnSbNdFFacII换向片换向片电刷电刷aaaaRInKRIEUE RaIaE+UM02TTT 设外加电枢电压设外加电枢电压 U 一定，一定，T=T2 (平衡平衡)，此，此时，时，假设假设T2忽然添加，那么调整过程为忽然添加，那么调整过程为到达新的平衡点到达新的平衡点(Ia 、 P入入) 。T2 nIa T

4、EnKEE aaaREUI aIKTT )f(ITa一、并励电动机一、并励电动机1. 转矩特性转矩特性IaUM+_IffR stR+_IEaaRIEU 由图可求得由图可求得aaREUI ffRUI aafIIII aaRIEU aaREUI ffRUI aafIIII 由上分析可知：由上分析可知： 当电源电压当电源电压U和励磁回路的电阻和励磁回路的电阻Rf一定时一定时, 励励磁电流磁电流If和磁通和磁通不变，即不变，即 = 常数。那么常数。那么即：并励电动机的磁通即：并励电动机的磁通 = 常数，转矩与电枢电流常数，转矩与电枢电流成正比。成正比。 n0T)f(ITa)f(Ina2. 转速特性转速

5、特性aEaEIKRKUnaaaI IT TTEKnKERIEU 由以下公式由以下公式n0T)f(ITa理理想想空空载载转转速速:0KUnE 式中：式中：n0)f(Inannn 0TKKRnET2a TKKRKUnETE2a aI IT TTKIaUM+_IffR stR+_IEf(T)n3. 机械特性机械特性aEaEIKRKUn转转速速降降:2aTKKRnET 理理想想空空载载转转速速:0KUnE 式中：式中：nnTKKRKUnETE 02an0nNTN动画动画n0T100%nnnnNN0N)f(ITa二、串励电动机二、串励电动机1. 转矩特性转矩特性当当Ia较小时，铁心不饱和较小时，铁心不饱

6、和UIa+_IfMfaII 特点：特点：)af(IaKI 2aTaTIKIKT当当Ia较大时，铁心饱和较大时，铁心饱和aTIKT 与并励类似与并励类似)f(Ina2. 转速特性转速特性当当Ia较小时，较小时，aKI aEaEIKRKUnKKRKIKUnEaaE当当Ia较大时，铁心饱和较大时，铁心饱和 与并励类似与并励类似从上式可见，当轻载时串励电动机的转速从上式可见，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转，普通最低负载励电动机不允许轻载运转，普通最低负载不小于额定负载的不小于额定负载的30%n0T)f(InabTa

7、Unf(T)n3. 机械特性机械特性2aTaTIKIKTKKRKIKUnEaaE三、复励电动机三、复励电动机复励复励U+_IMIa 他的任务特性介于并励他的任务特性介于并励和串励之间。假设并励绕组和串励之间。假设并励绕组磁通势起主要作用，其任务磁通势起主要作用，其任务特性与并励电动机任务特性特性与并励电动机任务特性接近。假设串励绕组磁通势接近。假设串励绕组磁通势起主要作用，其任务特性与起主要作用，其任务特性与串励电动机任务特性接近。串励电动机任务特性接近。但由于有并励绕组磁通势的但由于有并励绕组磁通势的存在，磁通存在，磁通不会趋近于零，不会趋近于零，所以空载或轻载时，仍能正所以空载或轻载时，仍

8、能正常运转。常运转。解：解：(1) P2是输出功率，额定输入功率为是输出功率，额定输入功率为KW19.2684. 02221 PPA2381101019.2631 UPI额定电流额定电流额定励磁电流额定励磁电流A45 .27110ff RuI额定电枢电流额定电枢电流A2344238fa III2电枢电路铜损电枢电路铜损W219023404. 02a2aaCu IRPW44045 .272f2ffCu IRP励磁电路铜损励磁电路铜损总损失功率总损失功率W4190220002619021 PPP空载损耗功率空载损耗功率W200021904190aCu10 PPPm.N210100022955095

9、502 nPT3额定转矩额定转矩4反电动势反电动势V6 .10023404. 0110aa IRUETKKRKUnETE2a nn0Tn0nT00n 0n0nTnO解：根据额定数据可得解：根据额定数据可得0.137nIRUKNaaNNE1606r/minKUnEN0NEaNNNKRIUn解：根据额定数据可得解：根据额定数据可得(1) 当当R=0.75 ，T=TN时，时，NEaNNKR)(RIUn1500n1150.1252201150.75)(0.125220IRUR)I(RUnnaaNaaNNmin/874 rnmin/990 rn(2) 电枢电压降低为电枢电压降低为U=150V(3) 磁通

10、减弱为磁通减弱为 =0.8 的人为机械特性的人为机械特性(2) 当电枢电压降低为当电枢电压降低为U=150V ，T=TN时时1500n1150.1252201150.125150IRUIRUEEE/K/KEnnaaaaEENmin/1095 r0n0N00n1606r/min150220UUnn(3) 磁通减弱为磁通减弱为 =0.8 ， T=TN时时min/2007 r0nmin/1844rn1I0.8III0.8IITTaNaaNNaNaNNaN1500n0.8115)0.125(220115/0.80.125220)/KIR(U)/KIR(UnnNEaNaNEaaNN000n1606r/m

11、in10.8nnNaaNast)2010(IRUI 0 nKEE1. 起动问题：起动问题：(1) 起动电流大起动电流大(2) 起动转矩大起动转矩大 起动时，起动转矩为起动时，起动转矩为(1020)TN , 呵斥机械冲呵斥机械冲击，使传动机构蒙受损坏。击，使传动机构蒙受损坏。tasIT NstaNast)5 . 25 . 1 (IRRUI aastNstRIUR nn0TnnTKKRKUnETE 02aTLT2T1此启动方法，启动设备简此启动方法，启动设备简单，操作方便，但启动能单，操作方便，但启动能耗大。耗大。 直流电动机在起动和任务时，励磁电路一定要直流电动机在起动和任务时，励磁电路一定要接

12、通接通, ,不能让它断开不能让它断开, ,而且起动时要满励磁。否那么而且起动时要满励磁。否那么，磁路中只需很少的剩磁，能够产惹事故：，磁路中只需很少的剩磁，能够产惹事故：aNstR2IU目前根本采用可控硅整流目前根本采用可控硅整流电源作为调压电源。此启电源作为调压电源。此启动方法，启动电流小，启动方法，启动电流小，启动平稳，启动能耗小。动平稳，启动能耗小。TL T2n0nT0T1 (3) (3)假设电机在空载运转，能够呵斥飞车，使电机遭假设电机在空载运转，能够呵斥飞车，使电机遭受严重的机械损伤，而且因电枢电流过大而将绕组受严重的机械损伤，而且因电枢电流过大而将绕组烧坏。烧坏。电磁转矩：电磁转矩

13、：T=KTT=KT Ia Ia 1. 1. 调速均匀平滑，可以无级调速调速均匀平滑，可以无级调速 2. 2. 调速范围大，调速比可达调速范围大，调速比可达D=810 D=810 以上以上 3.3.调速静差率调速静差率小。小。由转速公式由转速公式: EKRIUnaa可见直流电机调速方法有三种。可见直流电机调速方法有三种。TKKRKUnETE2a 坚持电枢电压坚持电枢电压U不变，减小励磁电流不变，减小励磁电流If (调调Rf)以减小磁通以减小磁通 。由式由式0n 0n0nTnO动画动画aaaREUI Rf E InIa ET nKEE 在高于在高于n的转速下运转的转速下运转nCnKRIU1Eaan

14、CInCKIKT2a1TaTCTnP(1)调速平滑，可得到无级调速；但只能向上调，受调速平滑，可得到无级调速；但只能向上调，受 机械本身强度所限，机械本身强度所限，n不能太高。不能太高。(2) 调速设备简单，经济，电流小，便于控制。调速设备简单，经济，电流小，便于控制。(3) 机械特性较硬，稳定性较好。机械特性较硬，稳定性较好。(4) 对专门消费的调磁电动机对专门消费的调磁电动机,其其D可达可达, 普通普通D=2n0n0Tcn0nT0KTnTKKRKUnETE 02a )(a一定一定和和R(1)任务时电压不允许超越任务时电压不允许超越UN ，而，而n U, 所以调速所以调速 只能向下调。只能向

15、下调。(2)机械特性较硬，并且电压降低后硬度不变，稳机械特性较硬，并且电压降低后硬度不变，稳 定性好。定性好。(4)均匀调理电枢电压，可得到平滑无级调速。均匀调理电枢电压，可得到平滑无级调速。(5)调速范围较大。普通调速范围较大。普通D=810U Ia n E Ia (3)属于恒转矩调速。属于恒转矩调速。nn0TnnTKKRRKUn02ETaE特点：特点：(1) 设备简单，操作方便。设备简单，操作方便。(2)机械特性软，稳定性差。机械特性软，稳定性差。(4)能量损耗大，只用于小型直流机。能量损耗大，只用于小型直流机。TL(3)调速范围较小，普通调速范围较小，普通D=22.5解解: 由由T=KT

16、 Ia可知，在坚持负载转矩和励磁可知，在坚持负载转矩和励磁电电 流不变的条件下，电流也坚持不变。流不变的条件下，电流也坚持不变。53.80.722053.80.7110IRUIRUEEE/K/KEnnaaaaEE4 . 0 (1)采用电枢串电阻调速，使采用电枢串电阻调速，使n=1000r/min，应，应串入多大的电阻？串入多大的电阻？(2)采用降压调速，使采用降压调速，使n=1000r/min，电源电压，电源电压应降为多少？应降为多少？(3)采用弱磁调速，采用弱磁调速， =0.85N ，电动机的转，电动机的转速为多少？能否长期运转？速为多少？能否长期运转？(4)如要求静差率如要求静差率30%，

17、 分别采用分别采用 (1),(2)种种调速方法能到达的调速范围有多大？调速方法能到达的调速范围有多大？NEaaNKR)I(RUn(1)采用电枢串电阻调速时，当采用电枢串电阻调速时，当= N,T=TN时时Ia=68.5A, 根据根据NEaaNNKIRUn1500100068.50.22522068.5R)(0.225220IRUR)I(RUnnaaNaaNN0.995R NEaaKIRUn(2)降压调速时，当降压调速时，当= N,T=TN时时Ia=68.5A, 根据根据NEaaNNKIRUn1500100068.50.22522068.50.225UIRUIRUnnaaNaaNV8 .511U

18、(2)弱磁调速时，当弱磁调速时，当= 0.85N,T=TN时时,根据根据80.59A0.85IINamin/1741rn1I0.85III0.85IITTaNaaNNaNaNNaN1500n0.8568.5)0.225(22080.2252)/KIR(U)/KIR(UnnNEaNaNEaaNN59. 020电动机不能长期运转电动机不能长期运转(4)额定条件下，固有特性额定条件下，固有特性根据根据1364. 0nRIUKNaNNNE113r/min15001613nnnN0N1613r/min0.1364220KUnNEN0额定负载允许的转速降为额定负载允许的转速降为电枢串联电阻调速时，电枢串联

19、电阻调速时，n0不变，不变，30%nn0N时时484r/min16130.330%nn0N允许的最低转速为允许的最低转速为1129r/min4841613n-nnN0min调速范围为：调速范围为：1.3311291500nnnnDminNminmax降压调速时，降压调速时，nN不变，不变，30%nn0N允许的最低理想空载转速降为允许的最低理想空载转速降为时时376.7r/min0.3113nnN0允许的最低转速为允许的最低转速为263.7r/min113376.7n-nnN0min调速范围为：调速范围为：5.69263.71500nnnnDminNminmax制动方法制动方法机械制动机械制动电

20、气制动电气制动能耗制动能耗制动反接制动反接制动发电反响制动发电反响制动 能耗制动时，电动机励磁电流不变，电枢电压U=0U=0UfIaM+_+_IffR stRaaaRREREUI 由于电枢电流方向改动，所以电磁转矩方向也改动，为制动转矩。 此时机械特性方程为TKKRRn2TEsta可见可见T=0 时，时，n=0; T0时，时，n0; T0;所以，所以，机械特性应在二、四象限，并经过原点。机械特性应在二、四象限，并经过原点。nn0TTLAB-TU=0Ia 反向反向n nKEE aaREUIRREU-IaaTKKRRn2TEsta0n 此时机械特性方程为-n0n0TTLAB-TC-UIa 反向反向

21、n nKEE TKKRRn2TEa0n 此时机械特性方程为n=0n0TTLACBD-nUUfIaM+_+_IffR RK 当K闭合时，电动机为正向电动运转提升重物为使重物下放，断开K，n=0n0TTLACBD-naaRE)UI(电枢电流电枢电流在电枢串入较大的电阻，使在电枢串入较大的电阻，使n=0时的电磁转矩时的电磁转矩T)小小于负载转矩于负载转矩TL，这样在位能负载转矩，这样在位能负载转矩TL的作用下，的作用下，时电动机反转时电动机反转n为负，下放重物。不断到为负，下放重物。不断到D点稳点稳定运转定运转aaREUI电枢电流电枢电流n0T-TLB 串励电动机的启动方法与他励电动机一样，采用电枢

22、串电阻和降压启动。2aTaTIKIKT但但启动转矩较大启动转矩较大 串励电动机的调速方法与他励电动机一样，采用电枢串电阻和降压启动和弱磁调速。其原理与他励电动机一样。 串励电动机由于理想空载转速无穷大，所以没有回馈制动运转形状，只能进展能耗和反接制动。1.额定功率额定功率PN: 电机轴上输出的机械功率。电机轴上输出的机械功率。2.额定电压额定电压UN : 额定任务情况下的电枢上加额定任务情况下的电枢上加 的直流电压。例：的直流电压。例：110V，220V，440V 3.额定电流额定电流IN : 额定电压下轴上输出额定功额定电压下轴上输出额定功 率时的电流并励包括励磁和电枢电流。率时的电流并励包括励磁和电枢电流。 三者关系：三者关系：PN=U