电机与电器直流电机

电机与电器直流电机1第1页，共26页，2023年，2月20日，星期二4.1.1直流电动机、发电机的工作原理4.1直流电机的工作原理FFU+–NS电刷换向片IIFFFFU+–NS电刷换向片IIEEEE电动机FFFFNSIIIIEEEE+–负载+–+–发电机电源2第2页，共26页，2023年，2月20日，星期二4.2直流电机分类和主要结构和分类3第3页，共26页，2023年，2月20日，星期二直流电机按励磁方式磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称为励磁。他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开；并励电动机：励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上；串励电动机：励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上；复励电动机：励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同一电源上。M他励UfIfIaUMM他励UfIfIaUM并励UIfM并励UIfM串励UMM串励UM复励UMM复励U4第4页，共26页，2023年，2月20日，星期二2极直流电机的磁场5第5页，共26页，2023年，2月20日，星期二4极直流电机6第6页，共26页，2023年，2月20日，星期二4.3直流电机电枢电势和电磁转矩MIa+–+UMMRaIaEa+–+–U7第7页，共26页，2023年，2月20日，星期二我们已经知道电磁转矩还有一种能够表达式：因此，8第8页，共26页，2023年，2月20日，星期二1、并（它）励电动机的机械特性：n=f(T)4.4直流电动机9第9页，共26页，2023年，2月20日，星期二例4.5.1并励直流电动机：PN=10kW，UN=220V，nN=1000r/min，ηN=80%，Ra=0.3Ω，Rf=150Ω，试求:(1)

额定工作下的励磁电流If、输入功率P1、电机额定电流IN、电枢电流Ia、电枢感应电势Ea、KeΦ、额定转矩TN

；(2)负载转矩下降为额定转矩的一半，电机的转速n。解：（1）励磁电流

：输入功率：额定电流：电枢电流：感应电势：；

10第10页，共26页，2023年，2月20日，星期二由于感应电势所以额定转矩:（2）负载转矩下降一半时，电枢电流也会下降一半，即此时的电枢电势：此时电机对应的转速注意额定转矩<额定电磁转矩11第11页，共26页，2023年，2月20日，星期二2、串励电动机的机械特性：n=f(T)串励电动机的机械特性（1）软特性（重载时磁通饱和，渐变为下倾的直线）。（2）T小时，转速高；T大时，转速低，起动和过载能力强。（3）牛马特性。12第12页，共26页，2023年，2月20日，星期二例4.5.2串励直流电动机：UN=220V，IN=40A，nN=1000r/min，电枢回路总电阻R'a=0.5Ω，假设磁路不饱和，且Km/Ke=9.55，问:（1）电枢电流Ia=IaN/2时，电动机的转速和电磁转矩是多少？（2）如果电磁转矩保持上述值不变，电压降低到110V，电动机的转速和电流又各为多少？电枢感应电势Ea、KeΦ；额定转矩TN

；解：（1）当Ia=IaN/2时，13第13页，共26页，2023年，2月20日，星期二此时，电机转速：（2）如果电磁转矩保持上述值不变，电流也保持1/2不变。电压降到110V时，电流变为1/2，所以14第14页，共26页，2023年，2月20日，星期二3、不同励磁方式电机特性比较15第15页，共26页，2023年，2月20日，星期二4、他（并）励直流电动机的调速

调速方法：电枢回路串电阻、改变电压、改变励磁三种。1）电枢回路串电阻调速（1）n＜nN；（2）轻载时调速效果不明显；有级调速，（3）低速时特性软，影响调速效果；（4）难以实现无级调速；（5）电阻上的能耗大，造成效率低。只适用于对调速要求不高的中小型电机。16第16页，共26页，2023年，2月20日，星期二2）改变电压调速（一般是降压）

（1）n＜nN；（2）容易实现无级调速；（3）调速特性好，硬度高；（4）能耗小。广泛应用于对起制动和调速要求较高的场合。注意：并励和复励电动机由于改变电源电压的同时也会改变磁通大小，所以不适合改变电压调速。17第17页，共26页，2023年，2月20日，星期二3）改变励磁调速（一般是弱磁调速）

特点是：（1）n＞nN；（1.2~2倍nN)（2）无级调速；（3）最高转速受机械强度限制，D不大；（4）控制方便，能耗小。应当注意：直流电动机运行时，励磁回路不能断开，否则，由于仅有很小的剩磁，可能造成“飞车”事故，或者出现过大的电枢电流而烧坏绕组。18第18页，共26页，2023年，2月20日，星期二5、串励电动机的调速1）串电阻调速：曲线32）降低电源电压调速：曲线22）改变励磁调速：减小励磁（在励磁绕组上并联电阻、串联绕组改为并联）曲线4；增加励磁，如并联绕组改为串联，如曲线5。19第19页，共26页，2023年，2月20日，星期二6、直流电动机的起动它、并励电动机起动时电流电流倍数等于起动转矩倍数。串励电动机起动转矩倍数大于起动电流倍数，因此适合重载起动。复励电动机处在上述两者之间。起动方法：直接起动、降压启动、电枢回路串电阻起动。1）直接起动电流大，因为：刚起动时，由于n=0，Ea=0，则电枢电流为：20第20页，共26页，2023年，2月20日，星期二2）降压起动并励电机不适合降压起动串励电机适合降压起动21第21页，共26页，2023年，2月20日，星期二3）电枢回路串电阻起动

22第22页，共26页，2023年，2月20日，星期二7、直流电动机的反转反转的条件：电磁转矩反向。反转方法：电枢电流反向；磁场反向（过程慢，不常采用）。它励电动机一般用电枢绕组反接实现电机反转。原因：它励电机的励磁绕组电感较大，励磁电流反向的过渡过程较长，反向磁通建立较慢。如果电动机容量大，又对反转过程所需时间要求不高，也有采用励磁绕组反接的。注意并励电机的反转方法。23第23页，共26页，2023年，2月20日，星期二4.5并励直流发电机一、并励发电机的自励建压（1）空载自励建压过程：剩磁产生微弱的剩磁电压，进而产生更大的励磁电流，产生更大的磁场，正反馈作用，电压建立起来了。

稳定工作点24第24页，共26页，2023年，2月20日，星期二（2）自励条件（a）电机必须有剩磁。否则，必须先充磁。（b）励磁绕组接法与电机转向正确配合，使励磁与剩磁方向一致，这样才能形成正反馈。（c）励磁回路总电阻Rf小于临界场阻值。Rf大Rf更大Rf不大不小Rf大25第25页，共26页，2023