直流电动机工作原理.ppt

1、附录一DC汽车，1。DC电机的结构。DC电机的基本工作原理。并联电机的起动和换向。DC电机的机械特性，5。分流(单独励磁)电机的速度调节，1。DC电机的结构。虽然DC电机的结构比三相交流异步电机复杂，但维修不便。然而，由于其较好的调速性能和较大的起动转矩，很难发挥DC电机的优势：(1)调速性能好，调速范围宽，易于平稳调节。(2)起动和制动力矩大，容易快速起动和停止。(3)易于控制。轧机、电力机车、大中型刨煤机、矿井提升机和提升设备等。1.1由定子(磁极)、转子(电枢)和框架等组成的DC电机的DC电机、极掌、极心、励磁绕组、框架、转子、磁极和磁路的结构。转子(电枢)由铁芯、绕组(线圈)和换向器组

2、成。1。磁极，激励：磁极上的线圈被DC激励产生磁通量，这被称为激励。用于在电机中产生磁场。独立励磁电机的励磁绕组和电枢绕组分别由两个DC电源供电。1.2电机、DC电机的分类根据励磁方式可分为单独励磁电机、并联励磁电机、串联励磁电机和复合励磁电机。并联励磁电机的励磁绕组和电枢绕组并联，由DC电源供电。4.复合励磁电机的励磁线圈与转子的电枢串联和并联，并与同一个电源相连。串联励磁电机的励磁线圈和转子电枢串联在同一电源上。2 DC电机的基本工作原理，2 DC电机的基本工作原理，DC电流从两个电刷之间引入电枢绕组，电枢电流方向如图所示。由于换向器片与电源固定连接，无论线圈如何转动，S极有效侧的电流方向

3、总是向内，N极有效侧的电流方向总是向外。电机电枢绕组通电后，它将在中等力的作用下顺时针旋转(左手定则)。电刷、换向器和换向器的作用：将外部直流电转换成内部交流电，以保持转矩方向不变。当线圈在磁场中旋转时，线圈中会产生感应电动势。根据右手定则，感应电动势的方向与电流的方向相反。1。电枢感应电动势，E=EK n，从图中可以看出，电枢感应电动势E总是与电枢电流或施加的电压相反，因此称为反电动势。其中：u施加电压Ra绕组电阻，2。电枢电路电压平衡公式，3。电磁转矩，单位：(韦伯)，Ia(安培)，t(牛顿米)，DC电机电枢绕组中的电流(电枢电流Ia)与磁通量相互作用产生电磁力和电磁转矩，DC电机的电磁转

4、矩公式为，4。转矩平衡关系，电机当电机运行时，电磁转矩必须与机械负载转矩和空载损耗转矩相平衡，即T=KT Ia。当电机轴上的机械负载发生变化时，电磁转矩会通过电机转速、电动势和电枢电流的变化自动调节，以适应负载变化，保持新的平衡。例如，转矩平衡过程，让施加的电枢电压u保持不变，T=T2(平衡)，此时，如果T2突然增加，调整过程将达到一个新的平衡点(Ia，p in)。DC电机T2、n、ia、t、e、3在正常运行时的运行特性，虽然电源电压u和励磁电阻保持不变，但不同励磁方式下的转矩、速度和机械特性有很大差异。1.并联励磁电机1。扭矩特性可以从图表中获得。从以上分析可以看出，当电源电压U和激励电路的

5、电阻Rf恒定时，激励电流If和磁通量是恒定的，即=恒定。然后，T=KT Ia=KT Ia，也就是说，分流电机的磁通是恒定的，转矩与电枢电流成比例。，n，0，T，Ia，2。转速特性，3 DC电机的运行特性，通过以下公式得到，其中：3 DC电机的机械特性，得到，3机械特性，其中：n=f，nN很小，约3%8%，3。DC电机的运行特性。串联励磁电机，1。转矩特性，当Ia小时，铁芯是不饱和的，特性：当Ia大时，铁芯是饱和的，类似于并联励磁，2。速度特性，当Ia较小时，可用，根据，当Ia较大时，内核饱和。电机将被损坏，因此串联励磁电机不允许在轻负载下运行。一般情况下，最小负载不小于额定负载的30%。3.获

6、得了DC电机的机械特性。3.机械特性。当负载变化时，串联励磁电机的转速N变化很大，这是一种软机械特性(自然特性)。适用于频繁启动和负载变化大的负载。当负荷增加时，转速迅速下降，当负荷减少时，转速迅速上升，这不仅可以保证安全，而且可以提高生产效率。3.DC电机的运行特性；3.复合励磁电机，其工作特性介于并联励磁和串联励磁之间。如果并联绕组的磁动势起主要作用，它的工作特性就接近于并联电动机的工作特性。如果串联励磁绕组的磁动势起主要作用，则其工作特性接近串联励磁电机。然而，由于并联绕组磁动势的存在，磁通不会趋近于零，所以它在空载或轻载下仍能正常运行。示例：有一个共激电机，其额定数据如下：p=22kw

7、，un=110v，nn=1000r/min，n=0.84，已知Rf=27.5，Ra=0.04。尝试找出： (1)额定电流I、额定电枢电流Ia和额定励磁电流If；(2)功率损失、功率损失和功率损失；(3)额定扭矩t；(4)反电动势e .解：(1) P2是输出功率，额定输入功率是额定电流，额定励磁电流，额定电枢电流，(2)电枢电路铜损耗，励磁电路铜损耗，总损耗功率，空载损耗功率，(3)额定转矩，(4)反电动势，4并联电机的人工机械特性，1 .电枢电路串联电阻R，根据，2如果Iast太大，换向器会产生严重的火花并烧坏换向器；开始时，n=0，1。起动问题：(1)起动电流大，(2)起动转矩大，起动时起动

8、转矩为(1020)TN，造成机械冲击，损坏传动机构。一般来说，最后一个限制为(1.52.5)英寸。2。起动方法，(1)电枢串电阻起动方法，在全磁下将Rst设置为最大，并逐渐减小Rst以增加n、n0、T、电阻增加、TL、T2、T1、这种起动方法起动设备简单，操作方便，但起动能耗高。注意事项(2)降压起动方法：起动和工作时，DC电机的励磁电路必须接通，不能断开，起动时应充分励磁。否则，磁路中只有一点剩磁，这可能导致事故。目前，晶闸管整流电源基本上用作调压电源。该启动方法具有启动电流小、启动稳定、启动能耗低的优点。(1)如果电机静止不动，由于转矩太小(T=KT Ia)，电机不会启动，那么反电动势为零

9、，电枢电流很大，电枢绕组有烧毁的危险。(2)当电机带负载运行时，如果励磁电路断开，反电动势立即减小，电枢电流增加。同时，由于产生的转矩不满足负载的需要，电机将减速并停止运行，这将进一步促进电枢电流的增加，甚至烧坏电枢绕组和换向器。(3)如果电机空载运行，可能会导致失控，这可能会对电机造成严重的机械损坏，并由于电枢电流过大而烧坏绕组。2。反向旋转，电磁转矩：T=KT Ia，(1)改变励磁电流的方向。(2)改变电枢电流的方向。注意：改变旋转方向时，励磁电流和电枢电流的方向不能同时改变。有两种方法可以改变DC汽车的转向。分流(单独励磁)电机的速度调节。与异步电动机相比，并联(分励)电动机虽然结构复杂

10、、价格昂贵、维护不便，但在调速性能上有其独特的优势。1.调速平稳，可无级调速。调速范围大，调速比可达D=810 3以上。调速静态误差率小。主要优点：根据速度公式：可以看出DC电机有三种调速方式。6.1弱磁调速，保持电枢电压u不变，并减小励磁电流If(调节Rf)以减小磁通量。通过公式、t1、T、n、O，调速过程：直到T=TC达到新的平衡。在高于n的速度下运行，当磁场较弱时，它减小，但Ia保持不变，因此转矩随着速度调节的增加而减小，并且输出功率被允许是恒定的。因此，它属于恒功率调速，速度n只能提高。(1)调速平稳，可实现无级调速；但它只能向上提升。由于机器本身的强度，n不能太高。(2)调速设备简单

11、、经济、低电流、易于控制。(3)力学性能硬，稳定性好。(4)对于专门生产的磁电机，其D可以达到，一般D=2，这降低了调速特性：6.2降速调速。根据速度公式，调节电压U和n0发生变化，但斜率不变，所以调速特性是一组平行曲线。特性曲线，改变电压调速：的特性，(1)运行时电压不允许超过正，所以只能向下调节。(2)机械性能坚硬，降低电压后硬度不变，稳定性好。(4)通过均匀调节电枢电压，可以实现平滑无级调速。(5)调速范围较大。一般来说，D=810，调速过程为：如果保持额定，电枢电压降低。变电压调速需要电压可调的专用设备，投资成本高。近年来，晶闸管整流电源已被广泛用于调节电机的电压和磁场来改变电机的转速

12、。(3)属于恒转矩调速。6.3电枢电路串联电阻调速，电枢电路串联电阻调速，Ia保持不变，因此属于恒转矩调速，允许输出功率随速度下降。且转速n只能降低。特点：(1)设备简单，操作方便。(2)机械特性软，稳定性差。(4)能量损失大，仅用于小型DC机器。t1、(3)调速范围小，一般D=22.5，1。额定功率是从PN:电机轴输出的机械功率。2。额定电压UN :额定工作条件下施加在电枢上的DC电压。(示例：110伏、220伏、440伏)，3。在额定电压IN :下轴上输出额定功率时的电流(并联励磁包括励磁和电枢电流)。三者之间的关系：PN=UNIN(效率)；4.额定速度nN:在PN、UN、IN时的速度。DC电机的转速一般在500转/分以上。特殊的DC电机速度可以非常低(例如每分钟几转)或非常高(每分钟超过3000转)。注意：调速为无调速要求的电机，最大转速不能超过1.2nN。DC电机的额定值，(3)恒定功率负载(当p恒定时，t和n