青島港灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院授課教案NO

1、青島港灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院授課教案 編號：第3周 第2次課 題 直流電機電力拖動系統(tǒng)運動方程及負載機械特性 班 級 授課日期 年 月 日 星期 目 的與要 求1、理解直流電動機的調(diào)速概念。2、掌握直流電機調(diào)速方法和各調(diào)速方法的原理和特點。3、會定量分析調(diào)速時各參量的值。4、掌握直流電機的典型故障分析和維護方法。重 點各種調(diào)速原理和特點難 點各種調(diào)速原理和特點授課方式課堂講授教 具多媒體教學(xué)過程設(shè)計1、 復(fù)習(xí)人為機械特性特點和方程、曲線。2、 依次講解降壓、串電阻、弱磁調(diào)速。3、 結(jié)合例題定量分析。4、 提出問題，結(jié)合直流電機結(jié)構(gòu)講解直流電機機械和電氣故障。5、 留課后思考題和布置作業(yè)。教 學(xué) 過 程

2、3.6 他勵電動機的調(diào)速電力拖動系統(tǒng)的調(diào)速可以采用機械調(diào)速、電氣調(diào)速或二者配合調(diào)速。通過改變傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)速比進行調(diào)速的方法稱為機械調(diào)速；通過改變電動機參數(shù)進行調(diào)速的方法稱為電氣調(diào)速。 改變電動機的參數(shù)就是人為地改變電動機的機械特性，使工作點發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。調(diào)速前后，電動機工作在不同的機械特性上，如果機械特性不變，因負載變化而引起轉(zhuǎn)速的變化，則不能稱為調(diào)速。他勵直流電動機的轉(zhuǎn)速為電氣調(diào)速方法：1.電樞回路串電阻調(diào)速；2.降低電源電壓調(diào)速；3.弱磁調(diào)速。衡量調(diào)速好壞的指標：(1) 調(diào)速范圍（2）調(diào)速的平滑性 在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級數(shù)越多，調(diào)速越平滑。相鄰兩級轉(zhuǎn)速之比稱為調(diào)速的平滑性，平

3、滑系數(shù)為：越接近1，平滑性越好，當1 時，稱為無級調(diào)速，即轉(zhuǎn)速可以連續(xù)調(diào)節(jié)。調(diào)速不連續(xù)時，級數(shù)有限，稱為有級調(diào)速。衡量調(diào)速好壞的指標：（3）調(diào)速的穩(wěn)定性（靜差率）指負載變化時，轉(zhuǎn)速變化的程度，轉(zhuǎn)速變化小，穩(wěn)定性好。靜差率，是指電動機在某機械特性上運轉(zhuǎn)時，由理想空載至滿載時的轉(zhuǎn)速降對理想空載轉(zhuǎn)速的百分比，即：%越小，相對穩(wěn)定性越好；%與機械特性硬度和n0有關(guān)。d與%相互制約:越小,d越小,相對穩(wěn)定性越好;在保證一定的指標的前提下,要擴大d,須減少n,即提高機械特性的硬度。（4）調(diào)速的經(jīng)濟性主要指調(diào)速設(shè)備的投資、運行效率及維修費用等。（5）調(diào)速時電動機的容許輸出是指電動機得到充分利用的情況下，在調(diào)

4、速過程中所能輸出的功率和轉(zhuǎn)矩。3.6.1 電樞回路串電阻調(diào)速拖動恒轉(zhuǎn)矩負載為例。保持電源電壓及主極磁通為額定值不變，在電樞回路內(nèi)串入不同的電阻。電樞回路串聯(lián)電阻越大，機械特性的斜率越大，因此在負載轉(zhuǎn)矩恒定時，即為常數(shù)，增大電阻，可以降低電動機的轉(zhuǎn)速。（2）改變勵磁電流 if （勵磁回路串電阻）這種調(diào)速方法的特點是由于勵磁回路的電流很小，只有額定電流的（13）%，不僅能量損失很小，且電阻可以做成連續(xù)調(diào)節(jié)的，便于控制。其限制是轉(zhuǎn)速只能由額定磁通時對應(yīng)的速度向高調(diào)，而電動機最高轉(zhuǎn)速要受到電機本身的機械強度及換向的限制。減弱磁通前、后的電樞電流變化：(ea=cen，弱磁瞬間n不能突變，減小則ea減小，

5、un= ea+iara，ia增大)減弱磁通調(diào)速前、后轉(zhuǎn)速變化曲線結(jié)論：磁場越弱，轉(zhuǎn)速越高。因此電機運行時勵磁回路不能開路。優(yōu)點：由于在電流較小的勵磁回路中進行調(diào)節(jié)，因而控制方便，能量損耗小，設(shè)備簡單，調(diào)速平滑性好。弱磁升速后電樞電流增大，電動機的輸入功率增大，但由于轉(zhuǎn)速升高，輸出功率也增大，電動機的效率基本不變，因此經(jīng)濟性是比較好。缺點： 1）機械特性的斜率變大，特性變軟；2）轉(zhuǎn)速的升高受到電動機換向能力和機械強度的限制，升速范圍不可能很大；為了擴大調(diào)速范圍，通常把降壓和弱磁兩種調(diào)速方法結(jié)合起來，在額定轉(zhuǎn)速以上，采用弱磁調(diào)速，在額定轉(zhuǎn)速以下采用降壓 調(diào)速。例3-3：某臺他勵直流電動機，額定功率

6、pn=220kw，un=220v，in=115a，nn=1500r/min，電樞回路電阻ra=0.1w，忽略空載轉(zhuǎn)矩t0，電動機帶額定負載運行，試求：（1）要求把轉(zhuǎn)速降到1000r/min，可有幾種方法，并求出它們的參數(shù)。（2）當減弱磁通至=3/4n時，拖動恒轉(zhuǎn)矩負載時，求電動機穩(wěn)定轉(zhuǎn)速和電樞電流。能夠長期運行？為什么？如果拖動恒功率負載，情況又怎樣？解：(1)把轉(zhuǎn)速降到1000r/min，可有兩種方法:1）電樞回路串電阻；2）降低電樞電壓。1）計算電樞串入電阻的數(shù)值cen=（unin ra）/nn=（220115×0.1）/1500=0.139電樞串電阻為r，則有r=（uncenn

7、）/in-ra =(2200.130×1000/115)0.1=0.604w2）計算降低后的電樞電壓數(shù)值u=cenn+in ra=（0.139×1000+115×0.1）=150.5v(2) =3n/4時，電動機的轉(zhuǎn)速和電樞電流的計算根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩公式 t=ctn ia拖動恒轉(zhuǎn)矩負載 t=tl=常數(shù)則有， ia=n in/=4in /3=4×115/3=153a電動機轉(zhuǎn)速 n=（un-iara）/ce=（200-153×0.1）/0.75×0.139=1964r/min可見，由于電動機的電樞電流iain，故不能長期運行。如果拖動恒功率負

8、載，由于此時電樞電流 i= in=常數(shù)電動機轉(zhuǎn)速n=（uniara）/ce=（220115×0.1）/0.75×0.139=2000r/min故電動機可以長期運行（未考慮最高轉(zhuǎn)速的限制）。3.7 直流電機的故障分析及維護1、直流電動機安裝時，有哪些基本要求？2、電機發(fā)生故障時，應(yīng)從哪些方面做常規(guī)檢查？3、影響換向惡化的原因主要有哪些？4、電機振動的原因和帶來的危害有哪些？通過什么手段來檢測振動情況？5、換向器對表面光潔度和清潔度都有嚴格要求，如出現(xiàn)異常，分別采取哪些方法處理？6、電刷與換向器的接觸面積有什么要求？對電刷的壓力有什么要求？為什么同一臺電機必須使用統(tǒng)一型號的電刷

9、？新更換的電刷需做什么處理？7、電刷架的位置能隨便移動嗎？為什么？8、電樞繞組匝間短路的后果是什么？9、在電源電壓一定的情況下，轉(zhuǎn)速偏高的原因是什么？10、如果電機出現(xiàn)局部過熱，試列出幾個原因。當直流電機發(fā)生故障時，檢查順序如下:電機的電源、線路、輔助設(shè)備-電機所帶負載電機機械方面（如檢查電刷架是否有松動、電刷接觸是否良好、軸承轉(zhuǎn)動是否靈活等）直流電機的內(nèi)部故障（仔細觀察換向火花及運行時出現(xiàn)的其他異常情況）由外向內(nèi)3.7.1 直流電機運行時的換向故障1.機械原因（1）電機振動?，F(xiàn)象：電刷在換向器表面跳動。原因：電樞兩端的平衡塊脫落或位置移動。處理辦法：進行平衡。低速，靜平衡；高速，動平衡。（2

10、）換向器?，F(xiàn)象：電刷不能在換向器上平穩(wěn)滑動或火花增大。原因：換向器變形；片間云母突出；表面有疤痕或毛刺；換向器表面有油污。處理辦法：沾酒精擦拭；用與換向器表面吻合的曲面木塊墊上細砂紙磨換向器，嚴重則刀削外圓；云母突出則將云母下刻。（3）電刷?，F(xiàn)象：產(chǎn)生有害火花。原因：電刷彈簧壓力不合適；電刷材料不符合要求；電刷型號不一致；電刷與刷盒間配合太緊或太松；刷盒邊離換向器表面距離太大。處理辦法：電刷的彈簧壓力根據(jù)不同的電刷確定；同一電機使用同一型號的電刷；更換電刷用較細的玻璃砂紙研磨，空轉(zhuǎn)半小時，使換向器表面形成氧化膜，再投入工作。2、 由機械引起的電氣原因現(xiàn)象：產(chǎn)生有害火花或火花增大。原因：磁極、刷

11、盒的裝配有偏差。處理辦法：使各磁極、電刷安裝合適、分布均勻，電刷架保持出廠時的位置，固定牢固。3、電樞繞組故障（1）電樞元件斷線或焊接不良?，F(xiàn)象：電刷接觸和離開的瞬間呈現(xiàn)較大的點狀火花，使斷路元件兩側(cè)的換向片灼黑；若用電壓表檢查換向器片間電壓，斷線元件或換向器焊接不良的元件兩側(cè)的換向片片間電壓特別高（2）電樞繞組短路?，F(xiàn)象：局部過熱4、定子繞組故障（1）換向極或補償繞組極性接反?，F(xiàn)象：換向火花急劇增大，換向片明顯灼黑。原因：極性接反。（2）換向極或補償繞組短路?，F(xiàn)象：火花增大。原因：換向極或補償繞組短路（3）換向極繞組不合適。現(xiàn)象：電機修理后，再三調(diào)整還不能滿足換向要求，從內(nèi)部也找不出故障原因

12、。原因：可能是換向極磁場不合適引起的。5、電源的影響現(xiàn)象：換向變壞；增加了電機的噪聲、振動、損耗、發(fā)熱。原因：使用晶閘管整流裝置代替直流發(fā)電機組，這種電源帶來了諧波電流和快速暫態(tài)變化。解決方法：用串接平波電抗器的方法來減少交流分量。一般外加平波電抗器的電感值約為直流電機電樞回路電感的2倍左右。3.7.2 直流電機運行時的性能異常及維護ra1、轉(zhuǎn)速異常當電機的轉(zhuǎn)速發(fā)生異常時，可用轉(zhuǎn)速公式 aeeiccunf-f=中的有關(guān)因素來找原因。（1）轉(zhuǎn)速偏高?，F(xiàn)象：對并勵或他勵電動機，轉(zhuǎn)速劇升，有飛車的危險。如帶負載很重，電動機速度也不致升高，這時電流劇增，使開關(guān)的保護裝置動作后跳閘；對串勵電動機，勵磁線

13、圈斷線即電樞開路，電動機停止運行。原因：勵磁繞組中發(fā)生短路現(xiàn)象或個別磁極極性裝反，或勵磁線圈斷線，磁極只有剩磁。（2）轉(zhuǎn)速偏低。現(xiàn)象：電機轉(zhuǎn)速偏低。原因：電樞回路中連接點接觸不良，使電樞電路的電阻壓降增大。解決方法：檢查電樞電路各連接點（包括電刷）的接頭焊接是否良好，接觸是否可靠。（3）轉(zhuǎn)速不穩(wěn)?，F(xiàn)象：電機的轉(zhuǎn)速和電流發(fā)生急劇變化，電機不能正常穩(wěn)定運行，如不及時制止，電機和所接儀表均有損壞的危險。解決方法：首先檢查串勵繞組極性是否準確，減小勵磁電阻并增大勵磁回路電流；若電刷沒有放在中性線上應(yīng)加以調(diào)整。2、電流異?，F(xiàn)象：電樞電流增大，長時間運行，易燒毀電機繞組。原因：機械上有摩擦、軸承太緊、電樞

14、回路中引線相碰或有短路現(xiàn)象、電樞電壓太高等。3、局部過熱現(xiàn)象：燒毀繞組；有絕緣烤糊味或局部過熱。原因：電樞繞組中有短路現(xiàn)象；導(dǎo)體各聯(lián)接點接觸不良；換向器上的火花太大；電刷接觸不良。第三章 習(xí) 題1、什么是電力拖動系統(tǒng)？試舉出幾個實例。2、電車前進方向為轉(zhuǎn)速正方向，定性畫出電車走平路與下坡時的負載轉(zhuǎn)矩特性。3、他勵直流電動機的電磁功率指什么？4、什么是他勵直流電動機的固有機械特性，有何特點？5、他勵直流電動機電樞回路串入電阻后，對理想空載轉(zhuǎn)速大小有何影響？為什么？對機械特性硬度有無影響？為什么？6、直流電動機為什么不能直接起動？有哪幾種起動方法？采用什么起動方法比較好？7、他勵直流電動機起動時，

15、為什么一定要先加勵磁電壓？如果未加勵磁電壓（或因勵磁繞組斷線），而將電樞接通電源，在下面兩種情況下會有什么后果：(1)空載起動；（2）負載起動tl=tn。8、他勵直流電動機有哪幾種調(diào)速方法？各有什么優(yōu)缺點？9、當提到某臺電動機處于制動狀態(tài)時，是不是僅僅意味著減速停車？反之如果電動機在減速過程中，可否說電機一定處于制動狀態(tài)？10、比較各種電磁制動方法的優(yōu)缺點，它們各應(yīng)用在什么地方？11、他勵直流電動機的額定數(shù)據(jù)為pn=17kw，un=220v ，in=90v ，nn=1500r/min， ra=0.147w，求：（1）直接起動時的起動電流；（2）拖動額定負載起動，若采用電樞回路串電阻起動，應(yīng)串多

16、大的電阻？若采用降低電樞電壓起動，電壓應(yīng)降到多少？（順利起動為條件）12、一臺他勵直流電動機，銘牌數(shù)據(jù)為pn=2.2kw，un=220v ，in=12.6a ，nn=1500r/min， ra=0.2402w，求：(1)當ia=12.6a時，電機的轉(zhuǎn)速n； (2)當nn=1500r/min時，電樞電流ia。13、直流電動機起動時，為什么要在電樞電路中接入起動電阻？若把起動電阻留在電樞回路中長期運行，對電機有什么影響？14、他勵電動機在運行過程中，若勵磁繞組斷線，會出現(xiàn)什么情況？15、有一臺他勵直流電動機，其額定數(shù)據(jù)如下：pn=2.2kw， uf =un=110v ，nn=1500r/min，n

17、=0.8，并已知： ra=0.4w，rf=82.7w，試求：（1）額定電樞電流；（2）額定勵磁電流；（3）額定輸出轉(zhuǎn)矩；（4）額定電流時的反電動勢。16、他勵直流電動機常用哪幾種方法進行調(diào)速？它們的主要特點是什么？17、一臺他勵直流電動機pn=29kw，un=440v ，nn=1050r/min， ra=0.393w，in=76.2a，重物類額定負載。（1）電動機在能耗制動下運行，轉(zhuǎn)速nn=500r/min，求電樞回路中串接的電阻rz1為多大？（2）電動機在倒拉反接制動下運行，轉(zhuǎn)速nn=600r/min，求電樞回路中串接的電阻rz2 ，以及電網(wǎng)供給的功率p1和電樞回路的總電阻上消耗的功率。存在

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20、四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存

21、在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得

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23、寫在這里）方面出發(fā)，詳細介紹了（文檔的名字），內(nèi)容（詳細/簡單）、層次（清晰/協(xié)調(diào)），值得有四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從四川省網(wǎng)得分vrgr存在著賽車手從sfjhjhsosf7ioeryi0

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