直流电机复习市公开课金奖市赛课一等奖课件

1重庆大学自动化学院电机学及拖动基础第1页2直流电机复习第2页3测试题：1、直流电动机电枢绕组中流过电流是直流还是交流（）。2、直流电动机电枢绕组作用是（）。3、直流电机电枢反应结果是（）。4、一台他励式直流电动机拖动位能性负载运行，假如只增大电枢电阻，当电动机到达新稳定运行状态时，电动机电磁转矩、电枢电流和转速变不改变？其改变过程怎样？第3页45、改变直流电动机旋转方向方法为（）。6、直流电动机制动方式有（）。7、三相变压器A、B、C按顺时针分布，分别画出三相变压器Y/△-5、Y/Y-10接线图。第4页58、一台他励直流电动机额定数据为：Ｕe＝220Ｖ，Ie=100A，Ｐe＝19Kw，ｎe=1000转／分，Ｒa＝0.2Ω，电动机拖动额定恒转矩负载（位能性负载）运行。试求：⑴输入功率、电磁功率和空载损耗功率。⑵电动机直接起动转矩和起动电流。⑶若采取降压调速，求使电动机以600转／分转速运行时电枢电压。（4）设电动机电枢最大允许电流为200A，若要实现从额定转速运行切换到以-600转／分运行，有几个方法能够实现，并计算各种方法时电枢回路需要串入多大电阻？第5页6第6页7工作原理：有电流为何会产生转矩？有转速为何会产生电势？运行：有了转矩会有什么样运行状态？能量：运行状态改变怎样反应到电路上？第7页8一、直流电动机工作原理与结构安培定律（电磁力定律）——载流导体在磁场中受到力所以,直流电机工作条件:

磁场：励磁方式和磁场特点通电线圈：对通电线圈要求第8页9需要载流导体在磁场中受到力能形成方向不变转矩而磁场是固定不变通电线圈：处于相同极性磁极下导体所受电磁力方向保持不变，亦即相同极性磁极下导体中电流方向不变；----所以线圈处于不一样磁极下电流方向需要对应改变所需结构条件——换向器和电刷。第9页10直流电动机工作原理几点结论外施电压、电流是直流电，电枢线圈内电流是交流电；线圈中感应电动势与电流方向相反；线圈是旋转，电枢电流是交变。电枢电流产生磁场在空间上是恒定不变；第10页11额定功率(PN，kW)——额定条件下电机所能提供功率电动机——指轴上输出机械功率发电机——指电刷间输出额定电功率额定电压(UN，V)——在额定工况下，电机出线端平均电压发电机——是指输出额定电压；电动机——是指输入额定电压。二、直流电机额定值第11页12额定电流(IN，A)——在额定电压下，运行于额定功率时对应电流直流发电机——直流电动机——额定转速(nN，r/min)——在额定电压、额定电流下，运行于额定功率时对应转速额定励磁电压(UfN，V)——对应于额定电压、额定电流、额定转速及额定功率时励磁电流第12页13直流电机工作原理特点不论是直流电动机还是直流发电机，都需要一个空间分布不变磁场；电枢绕组中必须有多个线圈，线圈之间经过串联形成一个无头无尾闭合回路；电机结构中必须有换向器和电刷，电刷放置在电势最小线圈位置；经过电刷，电枢绕组形成两条并联支路，而且线圈内流过电流为交流；

第13页14励磁方式——供给励磁绕组电流而产生励磁磁动势方式他励——励磁绕组与电枢绕组无连接，由独立电源供电自励——并励、串励和复励并励——励磁绕组与电枢绕组并联串励——励磁绕组与电枢绕组串联复励——一个励磁绕组与电枢绕组并联，另一个串联。三、直流电机励磁方式及电枢反应第14页15电枢反应——此时电机气隙磁场是由励磁磁动势和电枢磁动势共同产生。电枢磁动势对气隙磁场影响称为电枢反应。电枢反应展现去磁作用三、直流电机励磁方式及电枢反应第15页16直流电机磁场特点直流电机磁场空间分布是固定不变；直流电机磁场空间每一个磁场大小是不一样。第16页17四、直流电机电动势和电磁转矩公式以上公式就回答了有电流就一定会有转矩，有转速就一定会有电势剩下问题就是：转矩与转速关系，电流与电势关系。第17页18五、直流电机基本方程式（稳态、他励）1.电动势平衡方程式2.转矩平衡方程式第18页19直流电动机功率平衡方程式Pe为转换成机械功率电磁功率pCua=Ia2Ra为电枢回路上铜耗，也称可变损耗pc为电刷接触损耗3.功率平衡方程式第六节直流电机运行原理第19页20pFe为电机铁耗pmech为机械损耗pFe+

pmech为空载损耗，也称不变损耗P2输出机械功率第20页21pCuapmech六、直流电机功率流程图第21页221.恒转矩负载特征——负载转矩Tz

与转速n大小无关特征反抗性恒转矩负载特征特点——转矩Tz

总与运动方向相反，位于一三象限（金属压延机构、机床平移机构等）位能性恒转矩负载特征特点——转矩Tz含有固定方向，由拖动一些含有位能部件造成，位于一四象限七、负载特征nTznTz第22页23通风机转矩负载特征——转矩与转速大小相关，基本上与转速平方成正比2、通风机负载特征第23页24恒功率负载转矩特征——负载转矩基本上与转速成反比，功率基本不变(如车床等)3、恒功率负载特征第24页25R——电枢回路总电阻Ce——电动是常数CT——转矩常数八、直流电动机机械特征第25页26机械特征特点机械特征是一条向下倾斜直线斜率越大，速度降落越大，机械特征越软几个关键点理想空载点(0，n0)实际空载点(T0

，n'0)额定工作点(TN，nN)起动点(Tst，0)机械特征小结第26页27电力拖动系统稳定运行充分必要条件：必要条件——机械特征和负载转矩特征有交点T=Tz充分条件——在交点对应转速之上T<Tz，转速之下T>Tz记忆方式：在交点之上要降下来，必须负载转矩大；在交点之下，要升上去，必须电磁转矩大。九、稳定性判据第27页28起动存在问题——电流大、转矩大处理方法——降压起动、串阻起动十、直流电动机起动第28页291.能耗制动实现、特点、电阻计算十一、直流电动机制动2.转速反向反接制动实现、特点、电阻计算3.电枢反接反接制动实现、特点、电阻计算第29页30制动部分小结：1.对反抗性负载而言：能耗制动能够准确实现停车；2.对位能性负载而言，全部制动过程都需要在转速靠近零时断开电机；3.能耗制动运行在一、二、四象限4.电压反向反接制动运行一、二、三、四象限，且稳定运行转速大于理想空载转速。5.转速反向反接制动运行于一、四象限，只对位能性负载有效。6.全部制动过程中，电压反向反接制动减速最快。7.能耗制动、电压反向反接制动受最大允许电流限制。第30页311.调速方法十二、直流电动机调速2.各种调速方法特点改变Ua——调压调速，从额定转速向下调速改变励磁磁通——在减弱磁通时调速，称弱磁调速改变电枢电阻——串阻调速，从额定转速向下调速第31页32十三、变压器特点1.利用电磁感应定律工作，实现变压，变压前后电压之间没有直接电联络。2.因为其各部分在工作中静止不动，故称为器3.将某一等级交流电压变成同一频率另一个电压4.变压器不但能够变压，而且能够变流、变负载、变相位。第32页33变压关系：与绕组匝数成正比变流关系：与绕组匝数成反比，但原副边电流之间是正比关系变负载：与匝数平方成正比。第33页34联结法——三相变压器绕组联结方式，星形和三角形联结高压绕组首端由A、B、C表示，末端由X、Y、Z表示；低压绕组首端由a、b、c表示，末端由x、y、z表示。十四、三相变压器电路系统——联结组1、联结法第34页35联结组——三相变压器一、二次绕组线电压相位关系不一样组合三相变压器相位：与之间顺时钟所转过角度。2、联结组第六节三相变压器第35页363、同名端：单相变压器原副边电势不是同相就是反相。同名端——一、二次绕组被同一交变主磁通φ交链，在任一瞬间，一次绕组一端点电位为正，二次绕组也有一端点电位为正。这两个端点为“同名端”，在旁边用“·”表示第36页37ABCABCabcnNabcnN第37页38我对直流电机思索直流电机部分：1.直流电机产生原理：为何要多线圈；为何要换向。2.直流电机结构具备特点。（电枢绕组）3.直流电机所产生转矩和电势大小跟哪些原因相关？4.直流电动机能量传递过程。5.直流电动机运行状态与哪些变量相关？6.电力拖动系统具备什么条件才能确保系统稳定？（负载转矩特征）第38页397.直流电动机起动存在问题和处理方案？8.直流电动机运行状态改变有哪些伎俩，这些伎俩对其运行状态结果有何关系？详细改变过程。9.直流电动机铭牌数据含义。比如：1.直流电动机电枢绕组流过电流是直流还是交流？每一个线圈所产生电势是直流还是交流？第39页402.当改变电枢电压后，电机运行状态改变过程和改变结果.3.直流电动机电磁功率是何种形式能量，其大小与哪些变量相关？4.任意一个电力拖动系统是否是稳定，怎样判断？5.要求以某种转速运行，有几个方法能够实现？6.电机铭牌数据中额定功率含义是什么？第40页41变压器部分：1.变压器含有变压、变流、变负载、变相位作用，其改变关系结论是什么？2.三相变压器连接组别。3.电流互感器为何不能开路？电压互感器为何不能短路？第41页42电机能否实现高精度定位？怎样实现？第42页43控制电机——因为控制系统需要，主要作用是完成控制信号传递和转换；主要要求是运行可靠、响应快速、准确度高等。主要控制电机：伺服电机步进电机第43页44伺服电动机：也称执行电动机，是一个服从控制信号要求而动作电动机——“伺服”信号到来之前，转子静止不动信号到来之后，转子马上转动信号消失，转子能及时自行停转直流伺服电机就是直流电机。两相交流伺服电机就是两相异步电动机。第44页45定子绕组f和c在空间上相差90of由定值交流电压励磁，称励磁绕组c由伺服放大器供电而进行控制，称控制绕组转子为笼型第45页46步进电机：步进电动机将输入脉冲电信号变换为阶跃角位移或直线位移，给一个脉冲信号，电动机前深入，所以称为步进电动机。第46页47

1直流电机与交流电机改变旋转方向有什么不一样？直流机能够改变励磁绕组或电枢绕组正负极；交流异步机则只能改变定子电流相序。

2三相异步电动机定子绕组短路与转子绕组短路各有什么影响？三相异步机定子绕组短路则电源短路，必定跳闸；若两相短路且能够只接两相电源，则异步机仍能够工作，输出转矩减小；转子绕组短路，若短路区域比较小，则异步机仍能够工作，但输出功率减小。

3异步电动机短路与变压器短路有什么异同？变压器短路情形与异步机相类似，只不过按正常接线，短路电流较大则电源必定跳闸，无法工作。但在经过改变电源接线，则有些部分短路，还是可能能够工作。第47页481、直流电机和异步电机主磁场分别由什么建立？二者在能量转换上有什么异同？直流电机主磁场和一部电机主磁场均由励磁电流产生，直流电机磁场就是由励磁绕组产生，异步机则由定子电流一部分产生。二者在能量上转换原理相同（切割或交变），但直流机直接变换出来是机械能，异步机变换出来则是电能，所以是传递能量。

2、影响直流电机电磁转矩原因有哪些？

影响直流电机电磁转矩内部原因就是磁通和电枢电流；外部原因就是负载转矩，平衡时电磁转矩=负载转矩。

3、异步电机脉振磁场是怎样改变到椭圆磁场，采取是什么样办法？