多學(xué)時(shí)-直流電動(dòng)機(jī)課件

1、 直流電機(jī)由定直流電機(jī)由定子子(磁極磁極)、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子(電樞電樞)和機(jī)座等和機(jī)座等部分構(gòu)成。部分構(gòu)成。 由鐵心、繞組（線圈）、換向器組成。由鐵心、繞組（線圈）、換向器組成。由永久磁鐵做成。由永久磁鐵做成。磁極上繞線圈，線圈中通過直流電，磁極上繞線圈，線圈中通過直流電， 形成電磁鐵。形成電磁鐵。磁極上的線圈通以直流電產(chǎn)生磁通，稱磁極上的線圈通以直流電產(chǎn)生磁通，稱 為勵(lì)磁。為勵(lì)磁。 直流電機(jī)按照勵(lì)磁方式可分為他勵(lì)電動(dòng)機(jī)直流電機(jī)按照勵(lì)磁方式可分為他勵(lì)電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)UUfIaM+_+_IffR stRIaUM+_IffR stR+_IEU

2、Ia+_IfM復(fù)勵(lì)復(fù)勵(lì)U+_IMIaIU+SbNacd 直流電從兩電刷之間通入電樞繞組，電樞電流直流電從兩電刷之間通入電樞繞組，電樞電流方向方向如圖所示。由于換向片和電源固定聯(lián)接，無論如圖所示。由于換向片和電源固定聯(lián)接，無論線圈怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)，總是線圈怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)，總是S極有效邊的電流方向向里極有效邊的電流方向向里, N極有效邊的電流方向向外。電動(dòng)機(jī)電極有效邊的電流方向向外。電動(dòng)機(jī)電樞樞繞組通電繞組通電后中受力后中受力(左手定則左手定則)按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。U+U+電刷電刷換向片換向片U+IFFTn換向器作用：換向器作用：將外部直流電將外部直流電轉(zhuǎn)換成內(nèi)部的轉(zhuǎn)換成內(nèi)部的直流電，以保直流電，

3、以保持轉(zhuǎn)矩方向不持轉(zhuǎn)矩方向不變。變。U+EETnSbNdFFacII換向片換向片電刷電刷KE: 與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)n: 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 ：磁通磁通E=KE nU+EETnSbNdFFacII換向片換向片電刷電刷aaaaRInKRIEUE RaIaE+UM02TTT 設(shè)外加電樞電壓設(shè)外加電樞電壓 U 一定，一定，T=T2 (平衡平衡)，此時(shí)，此時(shí)，若若T2突然增加，則調(diào)整過程為突然增加，則調(diào)整過程為達(dá)到新的平衡點(diǎn)達(dá)到新的平衡點(diǎn)(Ia 、 P入入 ) 。T2 n Ia T E nKEE aaaREUI aIKTT aaRIEU 勵(lì)磁繞組與電樞并聯(lián)勵(lì)磁繞組與電樞并聯(lián)由圖可

4、求得由圖可求得aaREUI ffRUI aafIIII 由上分析可知：由上分析可知： 當(dāng)電源電壓當(dāng)電源電壓U和勵(lì)磁回路的電阻和勵(lì)磁回路的電阻Rf一定時(shí)一定時(shí), 勵(lì)勵(lì)磁電流磁電流If和磁通和磁通則則IaUM+_IffR stR+_IEnnn 0TKKRnET2a KUnE 0令：令：TKKRKUnETE2a 即：并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的磁通即：并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的磁通 aaaI IT TTEKnKERIEU 由以下公式由以下公式IaUM+_IffR stR+_IE轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速降降:2aTKKRnET 理理想想空空載載轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速:0KUnE 式中：式中：nnTKKRKUnETE 02an0nNTN改變電樞電壓和電樞回路串電

5、阻可得人工特性曲線改變電樞電壓和電樞回路串電阻可得人工特性曲線n0T有一并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如下：有一并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如下：P=22KW, UN=110V, nN=1000r/min, = 0.84, 并已知并已知Rf= 27.5 ，Ra= 0.04 , 試求試求: (1) 額定電流額定電流I , 額定額定 電樞電流電樞電流Ia及及額定勵(lì)磁電流額定勵(lì)磁電流If ; (2) 損耗功率損耗功率 PaCu , 及及 PO ; (3) 額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩T; (4) 反電動(dòng)勢(shì)反電動(dòng)勢(shì)E。解：解：(1) P2是輸出功率，額定輸入功率為是輸出功率，額定輸入功率為KW19.2684. 02221 PP

6、A2381101019.2631 UPI額定電流額定電流額定勵(lì)磁電流額定勵(lì)磁電流A45 .27110ff RuI額定電樞電流額定電樞電流A2344238fa III（2）電樞電路銅損）電樞電路銅損W219023404. 02a2aaCu IRPW44045 .272f2ffCu IRP勵(lì)磁電路銅損勵(lì)磁電路銅損總損失功率總損失功率W4190220002619021 PPP空載損耗功率空載損耗功率W200021904190aCu10 PPPm.N210100022955095502 nPT（3）額定轉(zhuǎn)矩）額定轉(zhuǎn)矩（4）反電動(dòng)勢(shì)）反電動(dòng)勢(shì)V6 .10023404. 0110aa IRUE太大會(huì)使換向

7、器產(chǎn)生嚴(yán)重的火花太大會(huì)使換向器產(chǎn)生嚴(yán)重的火花, ,燒壞換向器；燒壞換向器；NaaNast)2010(IRUI 0 nKEE1. 起動(dòng)問題：起動(dòng)問題：(1) 起動(dòng)電流大起動(dòng)電流大(2) 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大 起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為(1020)TN , 造成機(jī)械沖造成機(jī)械沖擊，使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)遭受損壞。擊，使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)遭受損壞。tasIT NstaNast)5 . 25 . 1 (IRRUI 直流電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)和工作時(shí)，勵(lì)磁電路一定要直流電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)和工作時(shí)，勵(lì)磁電路一定要接通接通, ,不能讓它斷開不能讓它斷開, ,而且起動(dòng)時(shí)要滿勵(lì)磁。否則，而且起動(dòng)時(shí)要滿勵(lì)磁。否則，磁路中只有很少的剩磁，可能

8、產(chǎn)生事故：磁路中只有很少的剩磁，可能產(chǎn)生事故：aastNstRIUR aNastst)5 . 25 . 1 (RIRIU (3)如果電機(jī)在空載運(yùn)行，可能造成飛車，使電機(jī)遭如果電機(jī)在空載運(yùn)行，可能造成飛車，使電機(jī)遭受嚴(yán)重的機(jī)械損傷，而且因電受嚴(yán)重的機(jī)械損傷，而且因電電流過大而將繞組電流過大而將繞組燒壞。燒壞。（ E Ia T T0 n 飛車）飛車）與異步電動(dòng)機(jī)相比，雖然結(jié)與異步電動(dòng)機(jī)相比，雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，維護(hù)也不方便，但在調(diào)速性能上構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，維護(hù)也不方便，但在調(diào)速性能上由其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。由其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。 1. 調(diào)速均勻平滑，可以無級(jí)調(diào)速調(diào)速均勻平滑，可以無級(jí)調(diào)速( (注：異步機(jī)改注：異

9、步機(jī)改 變極對(duì)數(shù)調(diào)速的方法叫有級(jí)調(diào)速變極對(duì)數(shù)調(diào)速的方法叫有級(jí)調(diào)速) )。 2. 調(diào)速范圍大，調(diào)速比可達(dá)調(diào)速范圍大，調(diào)速比可達(dá)200 以上以上( (調(diào)速比等調(diào)速比等 于最大轉(zhuǎn)速和最小轉(zhuǎn)速之比）于最大轉(zhuǎn)速和最小轉(zhuǎn)速之比）, ,因此機(jī)械變速因此機(jī)械變速 所用的齒輪箱可大大簡化。所用的齒輪箱可大大簡化。由轉(zhuǎn)速公式由轉(zhuǎn)速公式: EKRIUnaa可見直流電機(jī)調(diào)速方法有三種?？梢娭绷麟姍C(jī)調(diào)速方法有三種。TKKRKUnETE2a 保持電樞電壓保持電樞電壓U不變，改變勵(lì)磁電流不變，改變勵(lì)磁電流If (調(diào)調(diào)R f)以改變磁通以改變磁通 。由式由式0n 0n0nTnOTKKRKUnETE2a aaaREUI Rf

10、E I n Ia E T nKEE aIKTT (1)調(diào)速平滑，可得到無級(jí)調(diào)速；但只能向上調(diào)，受調(diào)速平滑，可得到無級(jí)調(diào)速；但只能向上調(diào)，受 機(jī)械本身強(qiáng)度所限，機(jī)械本身強(qiáng)度所限，n不能太高。不能太高。(2) 調(diào)速設(shè)備簡單，經(jīng)濟(jì)，電流小，便于控制。調(diào)速設(shè)備簡單，經(jīng)濟(jì)，電流小，便于控制。(3) 機(jī)械特性較硬，穩(wěn)定性較好。機(jī)械特性較硬，穩(wěn)定性較好。(4) 對(duì)專門生產(chǎn)的調(diào)磁電動(dòng)機(jī)對(duì)專門生產(chǎn)的調(diào)磁電動(dòng)機(jī), ,其調(diào)速幅度可達(dá)其調(diào)速幅度可達(dá)3 4, 例如例如5302120 r/min及及3101 240 r/min 。(1) (2) n0n0Tcn0nT0KTnTKKRKUnETE 02a )(a一一定定和和

11、R(1)工作時(shí)電壓不允許超過工作時(shí)電壓不允許超過 ，而，而, 所以調(diào)速所以調(diào)速 只能向下調(diào)只能向下調(diào)。(2)機(jī)械特性較硬，并且電壓降低后硬度不變，穩(wěn)機(jī)械特性較硬，并且電壓降低后硬度不變，穩(wěn) 定性好。定性好。(3)均勻調(diào)節(jié)電樞電壓，可得到平滑無級(jí)調(diào)速。均勻調(diào)節(jié)電樞電壓，可得到平滑無級(jí)調(diào)速。(4)調(diào)速幅度較大。調(diào)速幅度較大。U Ia n E Ia 有一他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，有一他勵(lì)電動(dòng)機(jī)， 已知已知U=220V , Ia=53.8A, n=1500r/min Ra=0.7 。今將電樞電壓。今將電樞電壓降低一降低一 半，而負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，問轉(zhuǎn)速降低多少？半，而負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，問轉(zhuǎn)速降低多少？解解: 由由可知，在保

12、持負(fù)載轉(zhuǎn)矩和勵(lì)磁可知，在保持負(fù)載轉(zhuǎn)矩和勵(lì)磁電電 流不變的條件下，電流也保持不變。流不變的條件下，電流也保持不變。8 .537 . 02208 .537 . 0110/aaaa IRUIRUEEKEKEnnEE4 . 0 電樞中串入電阻電樞中串入電阻, ,使使 n 、 n0不變，即電機(jī)的特性曲線不變，即電機(jī)的特性曲線變陡變陡( (斜率變大斜率變大) )，在相同力，在相同力矩下矩下, ,n 。特性曲線如圖。特性曲線如圖。Rann0TnnTKKRKUnETE 02a特點(diǎn)：特點(diǎn)：(1) 設(shè)備簡單，操作方便。設(shè)備簡單，操作方便。(2)機(jī)械特性軟，穩(wěn)定性差。機(jī)械特性軟，穩(wěn)定性差。(3)能量損耗大，只用于小

13、型直流機(jī)。能量損耗大，只用于小型直流機(jī)。Ra + R1.電機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率。電機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率。2.額定工作情況下的電樞上加額定工作情況下的電樞上加 的直流電壓。（例：的直流電壓。（例：110V，220V，440V） 3.額定電壓下軸上輸出額定功額定電壓下軸上輸出額定功 率時(shí)的電流（并勵(lì)包括勵(lì)磁和電樞電流）。率時(shí)的電流（并勵(lì)包括勵(lì)磁和電樞電流）。 （ ：效率）：效率）4.額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN: 在在PN , UN , IN 時(shí)的轉(zhuǎn)速。時(shí)的轉(zhuǎn)速。 直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速一般在直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速一般在500r/min 以上。特以上。特 殊的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速可以做到很低（如每分殊的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速可以做到很低（

14、如每分 鐘幾轉(zhuǎn)）或很高（每分鐘鐘幾轉(zhuǎn)）或很高（每分鐘3000轉(zhuǎn)以上）。轉(zhuǎn)以上）。調(diào)速時(shí)對(duì)于沒有調(diào)速要求的電機(jī)，最大轉(zhuǎn)速調(diào)速時(shí)對(duì)于沒有調(diào)速要求的電機(jī)，最大轉(zhuǎn)速 不能超過不能超過1.2nN 。 。(3) 恒功率負(fù)載（恒功率負(fù)載（P 一定時(shí)，一定時(shí)，T和和n 成反比成反比) )，要選，要選 軟特性電機(jī)拖動(dòng)。如：電氣機(jī)車等。軟特性電機(jī)拖動(dòng)。如：電氣機(jī)車等。(1) 恒轉(zhuǎn)矩的生產(chǎn)機(jī)械恒轉(zhuǎn)矩的生產(chǎn)機(jī)械( (TL一定，和轉(zhuǎn)速無關(guān)一定，和轉(zhuǎn)速無關(guān)) )要選要選 硬特性的電動(dòng)機(jī)，如：金屬加工、起重機(jī)械等。硬特性的電動(dòng)機(jī)，如：金屬加工、起重機(jī)械等。(2) 通風(fēng)機(jī)械負(fù)載，機(jī)械負(fù)載通風(fēng)機(jī)械負(fù)載，機(jī)械負(fù)載 TL 和轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速 n 的平方的平方成正比。這類機(jī)械也要選硬特性的電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。成正比。這類機(jī)械也要選硬特性的電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。 直流電機(jī)有四個(gè)出線端，電樞繞組、勵(lì)磁繞組直流電機(jī)有四個(gè)出線端，電樞繞組、勵(lì)磁繞組各兩個(gè)，可通過標(biāo)出的字符和繞組電阻的大小各兩個(gè)，可通過標(biāo)出的字符和繞組電阻的大小區(qū)別。區(qū)別。電樞繞組的阻值在零點(diǎn)幾歐姆到電樞