电机与电气控制技术 第3版 课件 第三章 直流电动机

第三章直流电机

第一节直流电机的基本原理与结构第二节直流电机电磁转矩和电枢电动势第三节他励直流电动机运行原理与机械特性第四节他励直流电动机的起动和反转第五节他励直流电动机的制动第六节他励直流电动机的调速3/6/202411:19AM第一节直流电机的基本原理与结构

一、直流电机的工作原理

（一）直流发电机工作原理3/6/202411:19AM（二）直流电动机工作原理3/6/202411:19AM二、直流电机的基本结构

（一）定子（二）转子（三）气隙3/6/202411:19AM三、直流电机的励磁方式

a)他励直流电机b)并励直流电机c)串励直流电机d)复励直流电机3/6/202411:19AM四、直流电机的铭牌数据和主要系列（一）直流电机的铭牌数据1、电机型号2、额定功率PN

3、额定电压UN

4、额定电流IN

5、额定转速nN6、电动机额定效率ηN

3/6/202411:19AM（二）直流电机主要系列

Z4系列一般用途的小型直流电动机。ZT系列广调速直流电动机。ZJ系列精密机床用直流电动机。ZTD系列电梯用直流电动机。ZZJ系列起重冶金用直流电动机。ZD2、ZF2系列中型直流电动机。ZQ系列直流牵引电动机。Z-H系列船用直流电动机。ZA系列防爆安全用电动机。ZLJ系列

力矩直流电动机。

3/6/202411:19AM第二节直流电动机的电磁转矩和电枢电动势

一、电磁转矩

T=CTφIa

T＝9550P/n二、电枢电动势

Ea＝Ceφn

3/6/202411:19AM第三节他励直流电动机的运行原理与机械特性一、直流电动机的基本方程式

（一）电动势平衡方程式

U＝Ea+IaRa

3/6/202411:19AM（二）功率平衡方程式直流电动机输入的电功率是不可能全部转换成机械功率的，因为在转换的过程中存在着各种损耗。按其性质可分为机械损耗Pm，铁心损耗PFe，铜损PCu和附加损耗PS四种。

电动机总损耗ΣP＝

Pm+PFe+PCu+PS电网向电动机输入的电功率P1＝UI＝UIa

电动机输出的机械功率P2＝P1－ΣP

直流电动机的效率

η=(P2/P1)×100％3/6/202411:19AM（三）转矩平衡方程式

二、他励直流电动机的机械特性

（一）他励直流电动机机械特性方程式

n=3/6/202411:19AM（二）他励直流电动机的固有机械特性

n=（三）他励直流电动机的人为机械特性

人为地改变电动机气隙磁通ф、电源电压U和电枢回路串联电阻R等参数，获得的机械特性为人为机械特性。

3/6/202411:19AM1、电枢回路串接电阻R时的人为特性

n=3/6/202411:19AM2、改变电源电压时的人为机械特性

n=3/6/202411:19AM3、改变磁通时的人为机械特性

n=3/6/202411:19AM第四节他励直流电动机的起动和反转

一、起动方法

生产机械对直流电动机的起动要求是：起动转矩T足够大，因为只有T大于负载转矩T时，电动机方可顺利起动；起动电流I不可太大；起动设备操作方便，起动时间短，运行可靠，成本低廉。

1、全压起动

Ist=UN/Ra

Tst=CTφNIst

3/6/202411:19AM2、减压起动

Ust=Ist

Ra

=(1.5-2)

IN

Ra3、电枢回路串电阻起动Ist=

UN/(Ra+

Rst

)3/6/202411:19AM他励直流电动机4级起动机械特性

二、他励直流电动机反转

1）改变励磁电流方向

2）改变电枢电压极性3/6/202411:19AM第五节他励直流电动机的制动常用的电气制动有能耗制动、反接制动和发电回馈制动。此时电动机电磁转矩T与转速n的方向相反，其机械特性在第Ⅱ、第Ⅳ象限内。

一、能耗制动

3/6/202411:19AM当电动机拖动的是位能性负载时，下放重物能耗制动的电路工作情况。3/6/202411:19AM二、反接制动

（一）电枢反接制动

Ia=

=-3/6/202411:19AM（二）倒拉反接制动

这种制动方法一般发生在提升重物转为下放重物的情况下。

3/6/202411:19AM三、发电回馈制动

（一）位能负载高速拖动电动机时的发电回馈制动（二）降低电枢电压调速时的发电回馈制动3/6/202411:19AM第六节他励直流电动机的调速

由直流电动机机械特性方程式

n＝可知，人为地改变电枢电压U、电枢回路总电阻R和主磁通Ф都可改变转速n。所以，直流他励电动机的调速方法有：降压调速、电枢回路串电阻调速和弱磁通调速三种。3/6/20241