直流電機(jī)的應(yīng)用

1、項(xiàng)目一項(xiàng)目一直流電機(jī)的應(yīng)用直流電機(jī)的應(yīng)用任務(wù)一任務(wù)一 認(rèn)識(shí)直流電機(jī)認(rèn)識(shí)直流電機(jī) 任務(wù)二任務(wù)二 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 任務(wù)三任務(wù)三 直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)和制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)和制動(dòng) 任務(wù)四任務(wù)四 直流電動(dòng)機(jī)的使用和維護(hù)直流電動(dòng)機(jī)的使用和維護(hù) 3412目錄1了解直流電機(jī)的特點(diǎn)、用途和分類；熟悉直流電機(jī)的基本工作原理。2認(rèn)識(shí)直流電機(jī)的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，熟悉各部件的作用。3了解直流電機(jī)銘牌中型號(hào)和額定值的含義，掌握額定值的簡單計(jì)算。4會(huì)進(jìn)行直流電動(dòng)機(jī)的檢測、接線和簡單操作。 任務(wù)一任務(wù)一 認(rèn)識(shí)直流電機(jī)認(rèn)識(shí)直流電機(jī) 直流電機(jī)是實(shí)現(xiàn)直流電能與機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)換的電力機(jī)械，按照用途可以分為

2、直流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)兩類。其中將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成直流電能的電機(jī)稱為直流發(fā)電機(jī)，如圖1-1所示；將直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的電機(jī)稱為直流電動(dòng)機(jī)，如圖1-2所示。直流電機(jī)是工礦、交通、建筑等行業(yè)中的常見動(dòng)力機(jī)械，是機(jī)電行業(yè)人員的重要工作對(duì)象之一。作為一名電氣控制技術(shù)人員必須熟悉直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理和性能特點(diǎn)，掌握主要參數(shù)的分析計(jì)算，并能正確熟練地操作使用直流電機(jī)。圖1-1 直流發(fā)電機(jī) 圖1-2 直流電動(dòng)機(jī) 1.1.直流電機(jī)的特點(diǎn)直流電機(jī)的特點(diǎn)直流電動(dòng)機(jī)與交流電動(dòng)機(jī)相比，具有優(yōu)良的調(diào)速性能和啟動(dòng)性能。直流電動(dòng)機(jī)具有寬廣的調(diào)速范圍，平滑的無級(jí)調(diào)速特性，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無級(jí)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)；過載能力大，能

3、承受頻繁的沖擊負(fù)載；能滿足自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)中各種特殊運(yùn)行的要求。而直流發(fā)電機(jī)則能提供無脈動(dòng)的大功率直流電源，且輸出電壓可以精確地調(diào)節(jié)和控制。但直流電機(jī)也有它顯著的缺點(diǎn)：一是制造工藝復(fù)雜，消耗有色金屬較多，生產(chǎn)成本高；二是運(yùn)行時(shí)由于電刷與換向器之間容易產(chǎn)生火花，因而可靠性較差，維護(hù)比較困難。所以在一些對(duì)調(diào)速性能要求不高的領(lǐng)域中己被交流變頻調(diào)速系統(tǒng)所取代。但是在某些要求調(diào)速范圍大、快速性高、精密度好、控制性能優(yōu)異的場合，直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用目前仍占有較大的比重。 2 2直流電機(jī)的用途直流電機(jī)的用途由于直流電動(dòng)機(jī)具有良好的啟動(dòng)和調(diào)速性能，常應(yīng)用于對(duì)啟動(dòng)和調(diào)速有較高要求的場合，如大型可逆式軋鋼機(jī)、礦井卷揚(yáng)機(jī)

4、、賓館高速電梯、龍門刨床、電力機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)車、城市電車、地鐵列車、電動(dòng)自行車、造紙和印刷機(jī)械、船舶機(jī)械、大型精密機(jī)床和大型起重機(jī)等生產(chǎn)機(jī)械中，圖1-3所示是其應(yīng)用的幾種實(shí)例。 (a）地鐵列車 (b)城市電車 (c）電動(dòng)自行車 (d)造紙機(jī) 直流發(fā)電機(jī)主要用作各種直流電源，如直流電動(dòng)機(jī)電源、化學(xué)工業(yè)中所需的低電壓大電流的直流電源，直流電焊機(jī)電源等，如圖1-4所示。 (a）電解鋁車間 (b)電鍍車間 圖1-4 直流發(fā)電機(jī)的用途 二、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)二、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)基本一樣。直流電機(jī)由靜止的定子和轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子兩大部分組成，在定子和轉(zhuǎn)子之間存在一個(gè)間隙，稱做氣隙。定子

5、的作用是產(chǎn)生磁場和支撐電機(jī)，它主要包括主磁極、換向磁極、機(jī)座、電刷裝置、端蓋等。轉(zhuǎn)子的作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量的轉(zhuǎn)換，通常也被稱做電樞。它主要包括電樞鐵心、電樞繞組以及換向器、轉(zhuǎn)軸、風(fēng)扇等。直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1-5所示。 1.前端蓋 2-風(fēng)扇 3-定子 4-轉(zhuǎn)子 5-電刷及刷架 6-后端蓋圖1-5 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu) 1 1主磁極主磁極主磁極的作用是產(chǎn)生主磁通，它由鐵心和勵(lì)磁繞組組成，如圖1-6所示。鐵心一般用lmml.5mm的低碳鋼片疊壓而成，小電機(jī)也有用整塊鑄鋼磁極的。主磁極上的勵(lì)磁繞組是用絕緣銅線繞制而成的集中繞組，與鐵心絕緣，各主磁極上的線圈一般都是串聯(lián)起來的。主磁極總

6、是成對(duì)的，并按N極和S極交替排列。2 2換向磁極換向磁極換向磁極的作用是產(chǎn)生附加磁場，用以改善電機(jī)的換向性能。通常鐵心由整塊鋼做成，換向磁極的繞組應(yīng)與電樞繞組串聯(lián)。換向磁極裝在兩個(gè)主磁極之間，如圖1-7所示。其極性在作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)與電樞導(dǎo)體將要進(jìn)入的主磁極極性相同；在作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，則應(yīng)與電樞導(dǎo)體剛離開的主磁極極性相同。圖1-6 直流電機(jī)的主磁極 圖1-7 換向磁極的位置3 3機(jī)座機(jī)座機(jī)座一方面用來固定主磁極、換向磁極和端蓋等，另一方面作為電機(jī)磁路的一部分稱為磁軛。機(jī)座一般用鑄鋼或鋼板焊接制成。4 4電刷裝置電刷裝置在直流電機(jī)中，為了使電樞繞組和外電路連接起來，必須裝設(shè)固定的電刷裝置，

7、它是由電刷、刷握和刷桿座組成的，如圖1-8所示。電刷是用石墨等做成的導(dǎo)電塊，放在刷握內(nèi)，用彈簧壓指將它壓觸在換向器上。刷握用螺釘夾緊在刷桿上，用銅絞線將電刷和刷桿連接，刷桿裝在刷座上，彼此絕緣，刷桿座裝在端蓋上。 圖1-8 電刷與刷握 圖1-9 電樞鐵心 5 5電樞鐵心電樞鐵心電樞鐵心的作用是通過磁通和安放電樞繞組。當(dāng)電樞在磁場中旋轉(zhuǎn)時(shí)，鐵心將產(chǎn)生渦流和磁滯損耗。為了減少損耗，提高效率，電樞鐵心一般用硅鋼片沖疊而成。電樞鐵心具有軸向冷卻通風(fēng)孔，如圖1-9所示。鐵心外圓周上均勻分布著槽，用以嵌放電樞繞組。 6 6電樞繞組電樞繞組電樞繞組的作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和通過電流產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)

8、換。繞組通常用漆包線繞制而成，嵌入電樞鐵心槽內(nèi)，并按一定的規(guī)則連接起來。為了防止電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力使繞組飛出，繞組嵌入槽內(nèi)后，用槽楔壓緊；線圈伸出槽外的端接部分用無緯玻璃絲帶扎緊。 7 7換向器換向器換向器的結(jié)構(gòu)如圖1-10所示。它由許多帶有鴿尾形的換向片疊成一個(gè)圓筒，片與片之間用云母片絕緣，借V形套筒和螺紋壓圈擰緊成一個(gè)整體。每個(gè)換向片與繞組每個(gè)元件的引出線焊接在一起，其作用是將直流電動(dòng)機(jī)輸入的直流電流轉(zhuǎn)換成電樞繞組內(nèi)的交變電流，進(jìn)而產(chǎn)生恒定方向的電磁轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 圖1-10 拱型換向器 三、直流電機(jī)的工作原理三、直流電機(jī)的工作原理 1直流發(fā)電機(jī)的工作原理直流發(fā)電機(jī)的工作原理

9、 圖1-11是由直流發(fā)電機(jī)的主磁極、電刷、電樞繞組和換向器等主要部件構(gòu)成的工作原理圖，定子上有兩個(gè)磁極N和S，它們建立恒定磁場，兩磁極中間是裝在轉(zhuǎn)子上的電樞繞組。繞組元件abcd的兩端a和d分別與兩片相互絕緣的半圓形銅片 (換向器)相接，通過電刷A、B與外電路相連。當(dāng)原動(dòng)機(jī)帶著電樞逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，線圈兩個(gè)有效邊ab和cd將切割磁場磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，方向按右手定則確定，如圖1-11a所示，在S極下由dc，在N極下由ba，電刷A為正極，電刷B為負(fù)極。負(fù)載電流的方向，由AB。 當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過90時(shí)，如圖1-11b所示，兩個(gè)線圈的有效邊位于磁場物理中性面上，導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向與磁力線平行，不切割磁力線，

10、因此感應(yīng)電動(dòng)勢為零。雖然兩電刷同時(shí)與兩銅片相接，把線圈短路，但線圈中無電動(dòng)勢和電流。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過180時(shí)，如圖1-11c所示，此時(shí)線圈邊中的電動(dòng)勢方向改變了，在S極下由ab，在N極下由cd。由于此時(shí)電刷A和電刷B所接觸的銅片已經(jīng)互換，因此電刷A仍為正極，電刷B仍為負(fù)極，輸出電流I的方向不變。a)燈亮 b)燈不亮 c)燈亮 d)燈不亮圖1-11 直流發(fā)電機(jī)工作原理圖 線圈每轉(zhuǎn)過一對(duì)磁極，其兩個(gè)有效邊中的電動(dòng)勢方向就改變一次，但是兩電刷之間的電動(dòng)勢方向是不變的，電動(dòng)勢大小在零和最大值之間變化。顯然，電動(dòng)勢方向雖然不變，但大小波動(dòng)很大，這樣的電動(dòng)勢是沒有實(shí)用價(jià)值的。要減小電動(dòng)勢的波動(dòng)程度，實(shí)用的電機(jī)在

11、電樞圓周表面裝有較多數(shù)量互相串聯(lián)的線圈和相應(yīng)的銅片數(shù)。這樣，換向后合成電動(dòng)勢的波動(dòng)程度就會(huì)顯著減小。由于實(shí)際發(fā)電機(jī)的線圈數(shù)較多，所以電動(dòng)勢波動(dòng)很小，可認(rèn)為是恒定不變的直流電動(dòng)勢。由以上分析可得出直流發(fā)電機(jī)的工作原理：當(dāng)原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)直流發(fā)電機(jī)電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，在電樞繞組中產(chǎn)生方向交變的感應(yīng)電動(dòng)勢，通過電刷和換向器的作用，在電刷兩端輸出方向不變的直流電動(dòng)勢。 2 2直流電動(dòng)機(jī)的工作原理直流電動(dòng)機(jī)的工作原理直流電動(dòng)機(jī)在機(jī)械構(gòu)造上與直流發(fā)電機(jī)完全相同，圖1-12是直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖。電樞不用外力驅(qū)動(dòng)，把電刷A、B接到直流電源上，假定電流從電刷A流入線圈，沿abcd方向，從電刷B流出。載流線圈在磁場中將受到

12、電磁力的作用，其方向按左手定則確定，ab邊受到向上的力，cd邊受到向下的力，形成電磁轉(zhuǎn)矩，結(jié)果使電樞逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1-12a所示。當(dāng)電樞轉(zhuǎn)過90時(shí)，如圖1-12b所示，線圈中雖無電流和力矩，但在慣性的作用下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電樞轉(zhuǎn)過180時(shí)，如圖1-12c所示，電流仍然從電刷A流入線圈，沿dcba方向，從電刷B流出。與圖1-12a比較，通過線圈的電流方向改變了，但兩個(gè)線圈邊受電磁力的方向卻沒有改變，即電動(dòng)機(jī)只朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。若要改變其轉(zhuǎn)向，必須改變電源的極性，使電流從電刷B流入，從電刷A流出才行。 a)受電磁力，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) b)不受電磁力，慣性轉(zhuǎn)動(dòng)c) 受電磁力，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) d) 不受電磁力，

13、慣性轉(zhuǎn)動(dòng)圖1-12 直流電動(dòng)機(jī)工作原理由以上分析可得直流電動(dòng)機(jī)的工作原理：當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)接入直流電源時(shí)，借助于電刷和換向器的作用，使直流電動(dòng)機(jī)電樞繞組中流過方向交變的電流，從而使電樞產(chǎn)生恒定方向的電磁轉(zhuǎn)矩，保證了直流電動(dòng)機(jī)朝一定的方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。3 3直流電機(jī)的可逆原理直流電機(jī)的可逆原理比較直流電動(dòng)機(jī)與直流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，可以發(fā)現(xiàn)：一臺(tái)直流電機(jī)既可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，也可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，只是其輸入輸出的條件不同而已。如果在電刷兩端加上直流電源，將電能輸入電樞，則從電機(jī)軸上輸出機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械工作，這時(shí)直流電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)。如果用原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的電樞旋轉(zhuǎn)，從電

14、機(jī)軸上輸入機(jī)械能，則從電刷兩端可以引出直流電動(dòng)勢，輸出直流電能，這時(shí)直流電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為直流電能，工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)。同一臺(tái)電機(jī)，既能作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，又能作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的原理，稱為電機(jī)的可逆原理。一臺(tái)電機(jī)的實(shí)際工作狀態(tài)取決于外界的不同條件。實(shí)際的直流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了工作特點(diǎn)的一些差別，因此有所不同。例如直流發(fā)電機(jī)的額定電壓略高于直流電動(dòng)機(jī)，以補(bǔ)償線路的電壓降，便于兩者配合使用。直流發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速略低于直流電動(dòng)機(jī)，便于選配原動(dòng)機(jī)。 四、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式四、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式直流電機(jī)的勵(lì)磁方式是指電機(jī)勵(lì)磁電流的供給方式，根據(jù)勵(lì)磁支路和電樞支路的相互關(guān)系，有他勵(lì)、自勵(lì)(并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)

15、勵(lì))、永磁方式。1 1他勵(lì)方式他勵(lì)方式他勵(lì)方式中，電樞繞組和勵(lì)磁繞組電路相互獨(dú)立，電樞電壓與勵(lì)磁電壓彼此無關(guān)。接線圖如圖1-13所示。 圖1-13 他勵(lì)電機(jī) 2 2并勵(lì)方式并勵(lì)方式并勵(lì)方式中，電樞繞組和勵(lì)磁繞組是并聯(lián)關(guān)系，由同一電源供電，接線圖如圖1-14所示。 圖1-14 并勵(lì)電機(jī) 圖1-15 串勵(lì)電機(jī) 3 3串勵(lì)方式串勵(lì)方式串勵(lì)方式中，電樞繞組與勵(lì)磁繞組是串聯(lián)關(guān)系，接線圖如圖1-15所示。4 4復(fù)勵(lì)方式復(fù)勵(lì)方式復(fù)勵(lì)電機(jī)的主磁極上有兩部分勵(lì)磁繞組，其中一部分與電樞繞組并聯(lián)，另一部分與電樞繞組串聯(lián)。當(dāng)兩部分勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的磁通方向相同時(shí)，稱為積復(fù)勵(lì)，反之稱為差復(fù)勵(lì)。接線圖如圖1-16所示。圖1-

16、16 復(fù)勵(lì)電機(jī) 五、直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)與系列五、直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)與系列1 1直流電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)直流電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)電機(jī)制造廠按照國家標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)電機(jī)的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，規(guī)定了電機(jī)的正常運(yùn)行狀態(tài)和條件，通常稱之為額定運(yùn)行。凡表征電機(jī)額定運(yùn)行情況的各種數(shù)據(jù)均稱為額定值，標(biāo)注在電機(jī)鋁制銘牌上，它是正確合理使用電機(jī)的依據(jù)。直流電機(jī)的主要額定值如表1-1所示。表1-1 直流電機(jī)銘牌 （1 1）額定容量）額定容量 ( (額定功率額定功率) )P PN N(kW(kW) )額定容量指電機(jī)的輸出功率。對(duì)發(fā)電機(jī)而言，是指輸出的電功率；對(duì)電動(dòng)機(jī)，則是指轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率。（2 2）額定電壓）額定電壓U UN N(V)(

17、V)和額定電流和額定電流I IN N(A)(A)注意它們不同于電機(jī)的電樞電壓Ua和電樞電流Ia，發(fā)電機(jī)的UN、IN是輸出值，電動(dòng)機(jī)的UN、IN是輸入值。（3 3）額定轉(zhuǎn)速）額定轉(zhuǎn)速n nN N（r/min)r/min)額定轉(zhuǎn)速是指在額定功率、額定電壓、額定電流時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。電機(jī)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，是否處于額定運(yùn)行情況，要由負(fù)載的大小決定。一般不允許電機(jī)超過額定值運(yùn)行，因?yàn)檫@樣會(huì)縮短電機(jī)的使用壽命，甚至損壞電機(jī)。但也不能讓電機(jī)長期輕載運(yùn)行，這樣不能充分利用設(shè)備，運(yùn)行效率低，所以應(yīng)該根據(jù)負(fù)載大小合理選擇電機(jī)。 2直流電機(jī)系列 我國目前生產(chǎn)的直流電機(jī)主要有以下系列。(1)Z2(1)Z2系列系列該系列為一般

18、用途的小型直流電機(jī)系列?！癦”表示直流，“2”表示第二次改進(jìn)設(shè)計(jì)。系列容量為0.4kW200kW，電動(dòng)機(jī)電壓為 1lOV、220V，發(fā)電機(jī)電壓為 1l5V、230V，屬防護(hù)式。(2)ZF(2)ZF和和ZDZD系列系列這兩個(gè)系列為一般用途的中型直流電機(jī)系列。“F”表示發(fā)電機(jī)，“D”表示電動(dòng)機(jī)。系列容量為55kW145OkW。(3)ZZJ(3)ZZJ系列系列該系列為起重、冶金用直流電機(jī)系列。電壓有220V、440V兩種。工作方式有連續(xù)、短時(shí)和斷續(xù)三種。ZZJ系列電機(jī)啟動(dòng)快速，過載能力大。此外，還有ZQ直流牽引電動(dòng)機(jī)系列及用于易爆場合的ZA防爆安全型直流電機(jī)系列等。常見電機(jī)產(chǎn)品系列見表1-2。表1-

19、2 常見電機(jī)產(chǎn)品系列 六、直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢和電磁轉(zhuǎn)矩六、直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢和電磁轉(zhuǎn)矩 無論是直流電動(dòng)機(jī)還是直流發(fā)電機(jī)，在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其電樞繞組都會(huì)由于切割主磁極產(chǎn)生的磁力線而感應(yīng)出電動(dòng)勢。同時(shí)，由于電樞繞組中有電流流過，電樞電流與主磁場作用又會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。因此，直流電機(jī)的電樞繞組中同時(shí)存在著感應(yīng)電動(dòng)勢和電磁轉(zhuǎn)矩，它們對(duì)電機(jī)的運(yùn)行起著重要的作用。直流發(fā)電機(jī)中是感應(yīng)電動(dòng)勢在起主要作用，直流電動(dòng)機(jī)中是電磁轉(zhuǎn)矩在起主要作用。 1 1電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢EaEa對(duì)電樞繞組電路進(jìn)行分析，可得直流電機(jī)電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢為 Ea=Cen (1-1)式中，為電機(jī)的每極磁通；n為電機(jī)的轉(zhuǎn)

20、速；Ce是與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)，稱為電動(dòng)勢常數(shù)。Ea的方向由與n的方向按右手定則確定。從式 (1-1)可以看出，若要改變Ea的大小，可以改變(由勵(lì)磁電流If決定)或n的大小。若要改變Ea的方向，可以改變的方向或電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。 無論直流電動(dòng)機(jī)還是直流發(fā)電機(jī)，電樞繞組中都存在感應(yīng)電動(dòng)勢，在發(fā)電機(jī)中Ea與電樞電流Ia方向相同，是電源電動(dòng)勢；而在電動(dòng)機(jī)中Ea與Ia的方向相反，是反電動(dòng)勢。2 2直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T T 同樣，我們也能分析得到電磁轉(zhuǎn)矩T為 T=CTIa (1-2)式中，Ia為電樞電流；CT也是一個(gè)與電機(jī)結(jié)構(gòu)相關(guān)的常數(shù)，稱為轉(zhuǎn)矩常數(shù)。電磁轉(zhuǎn)矩T的方向由磁通及電樞電流Ia

21、的方向按左手定則確定。式(1-2)表明：若要改變電磁轉(zhuǎn)矩的大小，只要改變或Ia的大小即可；若要改變T的方向，只要改變或Ia其中之一的方向即可。感應(yīng)電動(dòng)勢Ea和電磁轉(zhuǎn)矩T是密切相關(guān)的。例如當(dāng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)載增加時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速將下降，此時(shí)反電動(dòng)勢Ea減小，Ia將增大，電磁轉(zhuǎn)矩T也增大，這樣才能帶動(dòng)已增大的負(fù)載。 七、直流電動(dòng)機(jī)的基本方程式七、直流電動(dòng)機(jī)的基本方程式直流電動(dòng)機(jī)的基本方程式是了解和分析直流電動(dòng)機(jī)性能的主要方法和重要手段，直流電動(dòng)機(jī)的基本方程式包括電壓方程式、轉(zhuǎn)矩方程式、功率方程式等。圖1-17所示為直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作原理圖。以它為例分析電壓、轉(zhuǎn)矩和功率之間的關(guān)系。并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)

22、磁繞組與電樞繞組并聯(lián)，由同一直流電源供電。接通直流電源后，勵(lì)磁繞組中流過勵(lì)磁電流If，建立主磁場；電樞繞組中流過電樞電流Ia，電樞電流與主磁場作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T，使電樞朝轉(zhuǎn)矩T的方向以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械工作。 (1)(1)電壓方程式電壓方程式 從圖1-17所示直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作原理圖可知，直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)中有兩個(gè)電流回路：勵(lì)磁回路和電樞回路。下面主要分析電樞回路的電壓、電流以及電動(dòng)勢之間的關(guān)系。 直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)通電旋轉(zhuǎn)后，電樞導(dǎo)體切割主磁場，產(chǎn)生電樞電動(dòng)勢Ea，在電動(dòng)機(jī)中，此電動(dòng)勢的方向與電樞電流Ia的方向相反，稱為反電動(dòng)勢。電源電壓U除了提供電樞內(nèi)阻壓降IaRa外，

23、主要用來與電樞電動(dòng)勢Ea相平衡。列出電壓方程式如下: (2)(2)轉(zhuǎn)矩方程式轉(zhuǎn)矩方程式 直流電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，作用在軸上的轉(zhuǎn)矩有三個(gè)：一個(gè)是電磁轉(zhuǎn)矩T，方向與轉(zhuǎn)速n方向相同，為驅(qū)動(dòng)性質(zhì)轉(zhuǎn)矩；一個(gè)是電動(dòng)機(jī)空載損耗形成的轉(zhuǎn)矩T0，是電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，方向總與轉(zhuǎn)速n方向相反；還有一個(gè)是軸上所帶生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL，一般為制動(dòng)性質(zhì)轉(zhuǎn)矩。TL在大小上也等于電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩T2。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，直流電動(dòng)機(jī)中驅(qū)動(dòng)性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩總是等于制動(dòng)性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩，據(jù)此可得直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩方程式： 0LTTT(3)(3)功率方程式功率方程式 從圖1-17直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作原理圖可以看出：電源輸入的電功率為1PUIfR

24、電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁回路電阻 上的銅損耗為 Pcuf=If 2Rf aaaUEI R上式表明直流電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，電樞電動(dòng)勢Ea總是小于端電壓U。 圖1-17 直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作原理圖 技能訓(xùn)練技能訓(xùn)練訓(xùn)練項(xiàng)目訓(xùn)練項(xiàng)目 直流電動(dòng)機(jī)的簡單操作直流電動(dòng)機(jī)的簡單操作一、任務(wù)目標(biāo)一、任務(wù)目標(biāo)1認(rèn)識(shí)并檢測直流電動(dòng)機(jī)及相關(guān)設(shè)備。2學(xué)會(huì)直流電動(dòng)機(jī)的接線和簡單操作方法。二、工具、儀器和設(shè)備二、工具、儀器和設(shè)備1直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電源和可調(diào)電樞電源各一個(gè)。2直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)一臺(tái)。3勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻和電樞調(diào)節(jié)電阻各一個(gè)。4萬用表和轉(zhuǎn)速表各一塊。5導(dǎo)線若干。三、實(shí)訓(xùn)過程三、實(shí)訓(xùn)過程 1 1認(rèn)識(shí)、檢測并記錄直流電動(dòng)機(jī)及相關(guān)設(shè)備

25、的規(guī)格、量程和額定值認(rèn)識(shí)、檢測并記錄直流電動(dòng)機(jī)及相關(guān)設(shè)備的規(guī)格、量程和額定值本次實(shí)訓(xùn)操作需要使用直流電源、直流電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)速表和調(diào)節(jié)電阻等相關(guān)設(shè)備，如圖1-19所示。圖1-19 直流電動(dòng)機(jī)及相關(guān)設(shè)備 直流電源分勵(lì)磁電源和電樞電源兩部分，分別接直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組和電樞繞組，通過開關(guān)控制電路的通斷，電樞電源可以利用調(diào)節(jié)旋鈕改變輸出電壓的高低。由于兩者容量不同，不可互換。 直流電動(dòng)機(jī)是實(shí)訓(xùn)操作的對(duì)象，通電后觀察其啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)以及轉(zhuǎn)速變化的情況。轉(zhuǎn)速表可以直接測量電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的高低，利用開關(guān)來設(shè)置量程和轉(zhuǎn)向。 勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻串聯(lián)在勵(lì)磁電源與勵(lì)磁繞組之間，總阻值較大，旋轉(zhuǎn)手柄可以調(diào)節(jié)阻值的大?。浑姌姓{(diào)節(jié)電阻串

26、聯(lián)在電樞電源與電樞繞組之間，總阻值較小，也可以通過手柄的旋轉(zhuǎn)來調(diào)節(jié)阻值的大小。調(diào)節(jié)電阻的作用是改變電動(dòng)機(jī)電流和轉(zhuǎn)速的大小。 在使用上述設(shè)備前，先檢測并記錄它們的規(guī)格、量程和額定值，記錄在表1-3中。記錄項(xiàng)目記錄值直流勵(lì)磁電源電壓范圍（V）直流電樞電源電壓范圍（V）勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻范圍（）電樞調(diào)節(jié)電阻范圍（）轉(zhuǎn)速表的測速范圍（r/min）直流電動(dòng)機(jī)的額定值表1-3 初始數(shù)據(jù)記錄表2 2繪制直流電動(dòng)機(jī)工作電路圖繪制直流電動(dòng)機(jī)工作電路圖根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)的額定值和電源的參數(shù)，設(shè)計(jì)繪制直流電動(dòng)機(jī)的工作電路如圖1-20所示。圖1-20 直流電動(dòng)機(jī)工作電路圖 3 3按工作電路圖接線按工作電路圖接線經(jīng)指導(dǎo)教師認(rèn)可后

27、，按照所繪制的電路圖連接直流勵(lì)磁電源、電樞電源、調(diào)節(jié)電阻和直流電動(dòng)機(jī)。啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)前，務(wù)必將勵(lì)磁回路調(diào)節(jié)電阻RPf的阻值調(diào)到最小，電樞回路調(diào)節(jié)電阻RPa的阻值調(diào)到最大。4 4通電啟動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)通電啟動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)先閉合開關(guān)S1，接通直流勵(lì)磁電源；再閉合開關(guān)S2，接通電樞電源；觀察直流電動(dòng)機(jī)是否啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。啟動(dòng)后觀察轉(zhuǎn)速表指針偏轉(zhuǎn)方向，應(yīng)為正向偏轉(zhuǎn)，若不正確，可撥動(dòng)轉(zhuǎn)速表上正、反向開關(guān)來糾正。5 5改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電樞電源的“電壓調(diào)節(jié)”旋鈕，使電動(dòng)機(jī)的端電壓為220V額定電壓，觀察電樞電壓上升過程中電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化情況；逐漸減小電樞回路調(diào)節(jié)電阻RPa的阻值，觀察電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化情況

28、；慢慢增大勵(lì)磁回路調(diào)節(jié)電阻RPf的阻值，觀察電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化情況。將結(jié)果記錄到表1-4中。 表1-4 直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向控制 序號(hào)操作內(nèi)容轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)向的變化情況1減小電樞回路調(diào)節(jié)電阻RPa的阻值2增大勵(lì)磁回路調(diào)節(jié)電阻RPf的阻值3電樞繞組的兩端接線對(duì)調(diào)4勵(lì)磁繞組的兩端接線對(duì)調(diào)6 6改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向?qū)㈦姌谢芈氛{(diào)節(jié)電阻RPa的阻值調(diào)回到最大值，先斷開電樞電源開關(guān)S2，再斷開勵(lì)磁電源開關(guān)S1，使電動(dòng)機(jī)停機(jī)。在斷電情況下，將電樞 (或勵(lì)磁)繞組的兩端接線對(duì)調(diào)后，再按直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)步驟啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，并觀察電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)速表指針偏轉(zhuǎn)的方向。將結(jié)果記錄到表1-4中。四、注意事項(xiàng)四、注意事項(xiàng)

29、1直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，必須將勵(lì)磁回路調(diào)節(jié)電阻RPf的阻值調(diào)至最小，先接通勵(lì)磁電源，使勵(lì)磁電流最大；同時(shí)必須將電樞回路調(diào)節(jié)電阻RPa的阻值調(diào)至最大，然后方可接通電樞電源，使電動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)。2直流電動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，必須先切斷電樞電源，然后斷開勵(lì)磁電源。同時(shí)必須將電樞回路調(diào)節(jié)電阻RPa的阻值調(diào)回到最大值，勵(lì)磁回路調(diào)節(jié)電阻RPf的阻值調(diào)回到最小值。為下次啟動(dòng)做好準(zhǔn)備。3測量前注意儀表的量程、極性及其接法是否正確。 五、技能訓(xùn)練考核評(píng)分記錄表五、技能訓(xùn)練考核評(píng)分記錄表 ( (見表見表1-5)1-5) 表1-5 技能訓(xùn)練考核評(píng)分記錄表 序號(hào)考核內(nèi)容考核要求配分得分1技能訓(xùn)練的準(zhǔn)備預(yù)習(xí)技能訓(xùn)練的內(nèi)容102儀器、儀

30、表的使用正確使用萬用表、轉(zhuǎn)速表、實(shí)驗(yàn)臺(tái)等設(shè)備103觀察和記錄直流電動(dòng)機(jī)等設(shè)備的技術(shù)數(shù)據(jù)記錄結(jié)果正確、觀察速度快204直流電動(dòng)機(jī)的接線電路繪制正確、簡潔，接線速度快，通電調(diào)試一次成功305直流電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)與調(diào)速正確使用調(diào)節(jié)電阻改變轉(zhuǎn)速正確改變接線使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)306合計(jì)得分7否定項(xiàng)發(fā)生重大責(zé)任事故、嚴(yán)重違反教學(xué)紀(jì)律者得0分8指導(dǎo)教師簽名日期六、技能訓(xùn)練報(bào)告六、技能訓(xùn)練報(bào)告1技能訓(xùn)練項(xiàng)目名稱。2技能訓(xùn)練的任務(wù)目標(biāo)。3技能訓(xùn)練所用的工具、儀器和設(shè)備。4繪制實(shí)訓(xùn)的電路圖。5記錄實(shí)訓(xùn)的過程、現(xiàn)象和數(shù)據(jù)結(jié)果。6小結(jié)、體會(huì)和建議。 1直流電機(jī)有哪些優(yōu)缺點(diǎn)?應(yīng)用于哪些場合?2直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)由哪些部件所組成？

31、3直流電機(jī)中，換向器的作用是什么?4直流電機(jī)按勵(lì)磁方式不同可以分成哪幾類?5什么叫直流電機(jī)的可逆原理?6啟動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)前，電樞回路調(diào)節(jié)電阻RPa和勵(lì)磁回路調(diào)節(jié)電阻RPf的阻值應(yīng)分別調(diào)到什么位置?7直流電動(dòng)機(jī)在輕載或額定負(fù)載時(shí)，增大電樞回路調(diào)節(jié)電阻RPa的阻值，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速如何變化?增大勵(lì)磁回路的調(diào)節(jié)電阻RPf的阻值，轉(zhuǎn)速又如何變化?8用哪些方法可以改變直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向?同時(shí)調(diào)換電樞繞組的兩端和勵(lì)磁繞組的兩端接線，直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向是否改變?9直流電動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，應(yīng)該先切斷電樞電源，還是先斷開勵(lì)磁電源?思考與練習(xí)思考與練習(xí)任務(wù)二任務(wù)二 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1了解生產(chǎn)機(jī)械的

32、負(fù)載特性。2熟悉直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。3了解直流電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行條件。4重點(diǎn)掌握直流電動(dòng)機(jī)的三種調(diào)速方法。5學(xué)會(huì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法的操作。任務(wù)分析任務(wù)分析直流電動(dòng)機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)是具有線性的機(jī)械特性，調(diào)速性能優(yōu)異，因此，廣泛應(yīng)用于對(duì)調(diào)速性能要求較高的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中。要了解、分析和掌握直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法，首先要掌握直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，了解生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性。直流電動(dòng)機(jī)有三種不同的人為機(jī)械特性，所對(duì)應(yīng)的就是三種不同性能的調(diào)速方法，分別應(yīng)用于不同的場合。因此熟悉機(jī)械特性是基礎(chǔ)，掌握調(diào)速方法是目的。知道了各種調(diào)速方法的性能特點(diǎn)后，就可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載的工藝要求來選擇一種最合適的調(diào)速方法，發(fā)揮直流

33、電動(dòng)機(jī)的最大效益。 相關(guān)知識(shí)相關(guān)知識(shí)一、電氣傳動(dòng)系統(tǒng)一、電氣傳動(dòng)系統(tǒng)用各種原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)，完成一定生產(chǎn)任務(wù)的過程稱之為驅(qū)動(dòng)。用電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)稱為電氣傳動(dòng)。在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)是原動(dòng)機(jī)，起主導(dǎo)作用，生產(chǎn)機(jī)械是負(fù)載。1 1電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的組成電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的組成電氣傳動(dòng)系統(tǒng)一般由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)、控制設(shè)備以及電源五部分組成，如圖1-21所示。其實(shí)例是四柱成型機(jī)電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是聯(lián)軸器，生產(chǎn)機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)是成型機(jī)，控制設(shè)備和電源組合在電氣控制柜內(nèi)。 圖1-21 電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)例和組成框圖 現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中，多數(shù)生產(chǎn)機(jī)械都采用電氣傳動(dòng)，其主要原

34、因是：電能的傳輸和分配非常方便，電機(jī)的效率高，電動(dòng)機(jī)的多種特性能很好地滿足大多數(shù)生產(chǎn)機(jī)械的不同要求，電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的操作和控制都比較簡便，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和遠(yuǎn)距離操作等。2電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式在圖1-21所示的四柱成型機(jī)電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)直接與生產(chǎn)機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)相連接，電動(dòng)機(jī)與負(fù)載用同一個(gè)軸，以同一轉(zhuǎn)速運(yùn)行。電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中主要的機(jī)械物理量有電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n，電磁轉(zhuǎn)矩T，負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL。由于電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，一般情況下TLT0，故可忽略T0 (T0為電動(dòng)機(jī)空載轉(zhuǎn)矩)。各物理量的正方向按電動(dòng)機(jī)慣例確定，如圖1-17所示，電磁轉(zhuǎn)矩T的方向與轉(zhuǎn)速n方向一致時(shí)取正號(hào)；負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL方向與轉(zhuǎn)速n方向相

35、反時(shí)取正號(hào)。根據(jù)轉(zhuǎn)矩平衡的關(guān)系，可以寫出如下形式的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式。 dtdnGDTTL3752式中 3752GD是反映電氣傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械慣性的一個(gè)常數(shù)。上式表明，T=TL時(shí)，系統(tǒng)處于恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)行的穩(wěn)態(tài)；TTL時(shí)，系統(tǒng)處于加速運(yùn)動(dòng)的過渡過程中；T 0時(shí)，TL0(常數(shù))；n0時(shí)，TL0時(shí)，TL0，是阻礙運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；當(dāng)n0，是幫助運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其機(jī)械特性如圖1-23所示，位于第I、第象限。起重機(jī)提升和下放重物就屬于這個(gè)類型。 2 2恒功率負(fù)載特性恒功率負(fù)載特性某些車床，在粗加工時(shí)，切削量大，切削阻力大，這時(shí)工作在低速狀態(tài)；而在精加工時(shí)，切削量小，切削阻力小，往往工作在高速狀態(tài)。因此，在不

36、同轉(zhuǎn)速下，負(fù)載轉(zhuǎn)矩基本上與轉(zhuǎn)速成反比，而機(jī)械功率PLnTL=常數(shù)，稱為恒功率負(fù)載，其負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性如圖1-25所示。軋鋼機(jī)軋制鋼板時(shí)，工件尺寸較小則需要高速度低轉(zhuǎn)矩，工件尺寸較大則需要低速度高轉(zhuǎn)矩，這種工藝要求也是恒功率負(fù)載。 圖1-24 起重機(jī)和電動(dòng)葫蘆 圖1-25 車床與恒功率負(fù)載特性 3 3通風(fēng)機(jī)型負(fù)載特性通風(fēng)機(jī)型負(fù)載特性水泵、油泵、鼓風(fēng)機(jī)、電風(fēng)扇和螺旋槳等，其轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)速的平方成正比，即TLn2，此類稱之為通風(fēng)機(jī)型負(fù)載，其負(fù)載特性如圖1-26所示。 圖1-26 鼓風(fēng)機(jī)與通風(fēng)機(jī)型負(fù)載特性 上述恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載以及通風(fēng)機(jī)型負(fù)載，都是從各種實(shí)際負(fù)載中概括出來的典型的負(fù)載形式，實(shí)際上的

37、負(fù)載可能是以某種典型負(fù)載形式為主，或某幾種典型負(fù)載形式的結(jié)合。例如，水泵主要是通風(fēng)機(jī)型負(fù)載特性，但是軸承摩擦力又是阻力性的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性，只是運(yùn)行時(shí)后者數(shù)值較小而已。再例如起重機(jī)在提升和下放重物時(shí)，主要是位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性，但各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的摩擦力又是阻力性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性。三、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性三、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指在電樞電壓、勵(lì)磁電流、電樞回路電阻為恒值的條件下，轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩T之間的關(guān)系特性，即n=f（T），或轉(zhuǎn)速n與電樞電流Ia的關(guān)系n=f（Ia），后者也就是轉(zhuǎn)速特性。機(jī)械特性將決定電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行、啟動(dòng)、制動(dòng)以及調(diào)速的工作情況。1 1固有機(jī)械特性

38、固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性是指當(dāng)電動(dòng)機(jī)的工作電壓和磁通均為額定值時(shí)，電樞電路中沒有串入附加電阻時(shí)的機(jī)械特性，其方程式為aNeaNeNICRCUn固有機(jī)械特性如圖1-27中R=Ra的曲線所示，由于Ra較小，故他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性較硬。圖中n0為T=0時(shí)的轉(zhuǎn)速，稱為理想空載轉(zhuǎn)速。nN為額定轉(zhuǎn)速降。 圖1-27 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性 及串電阻時(shí)人為機(jī)械特性 圖1-28 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)降壓時(shí)的人為機(jī)械特性 2 2人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性是指人為地改變電動(dòng)機(jī)參數(shù) (U、R、) 而得到的機(jī)械特性，他勵(lì)電動(dòng)機(jī)有以下三種人為機(jī)械特性。 (1)(1)電樞串接電阻的人為機(jī)械特性電樞串接電阻

39、的人為機(jī)械特性 此時(shí) U=UN，=N，R=Ra+Rpa。人為機(jī)械特性與固有特性相比，理想空載轉(zhuǎn)速n0不變，但轉(zhuǎn)速降n相應(yīng)增大，Rpa越大，n越大，特性越“軟”，如圖1-27中曲線 1、2所示?？梢姡姌谢芈反腚娮韬?，在同樣大小的負(fù)載下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速將下降，穩(wěn)定在低速運(yùn)行。 (2)(2)改變電樞電壓時(shí)的人為機(jī)械特性改變電樞電壓時(shí)的人為機(jī)械特性此時(shí) Rpa=0，=N。由于電動(dòng)機(jī)的電樞電壓一般以額定電壓UN為上限，因此改變電壓，通常只能在低于額定電壓的范圍變化。與固有機(jī)械特性相比，轉(zhuǎn)速降n不變，即機(jī)械特性曲線的斜率不變，但理想空載轉(zhuǎn)速n0隨電壓成正比減小，因此降壓時(shí)的人為機(jī)械特性是低于固有機(jī)械特性

40、曲線的一組平行直線，如圖1-28所示。(3)(3)減弱磁通時(shí)的人為機(jī)械特性減弱磁通時(shí)的人為機(jī)械特性減弱磁通可以在勵(lì)磁回路內(nèi)串接電阻Rf或降低勵(lì)磁電壓Uf，此時(shí)U=UN，Rpa=0。因?yàn)槭亲兞?，所以n=f（Ia）和n=f（T）必須分開表示，其特性曲線分別如圖1-29(a)和 (b)所示。 圖1-29 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)減弱磁通時(shí)的人為機(jī)械特性當(dāng)減弱磁通時(shí)，理想空載轉(zhuǎn)速n0增加，轉(zhuǎn)速降n也增加。通常在負(fù)載不是太大的情況下，減弱磁通可使他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速升高。四、電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行條件四、電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行條件 電動(dòng)機(jī)帶上某一負(fù)載，假設(shè)原來運(yùn)行于某一轉(zhuǎn)速，由于受到外界某種短時(shí)干擾，如負(fù)載的突然變化或電網(wǎng)電

41、壓的波動(dòng)等，而使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，離開原來的平衡狀態(tài)，如果系統(tǒng)在新的條件下仍能達(dá)到新的平衡或者當(dāng)外界干擾消失后，系統(tǒng)能自動(dòng)恢復(fù) 到原來的轉(zhuǎn)速，就稱該拖動(dòng)系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行，否則就稱不能穩(wěn)定運(yùn)行。不能穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，即使外界干擾己經(jīng)消失，系統(tǒng)的速度也會(huì)一直上升或一直下降直到停止轉(zhuǎn)動(dòng)。為了使系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和負(fù)載特性必須配合得當(dāng)。為了便于分析，將電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和負(fù)載特性畫在同一坐標(biāo)圖上，如圖1-30所示。圖1-30 電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行條件分析 設(shè)電動(dòng)機(jī)原來穩(wěn)定工作在A點(diǎn)，T=TL=TA。在圖1-30(a)所示情況下，如果電網(wǎng)電壓突然波動(dòng)，使機(jī)械特性偏高，由曲線1轉(zhuǎn)為曲線2，在這瞬間電動(dòng)機(jī)

42、的轉(zhuǎn)速還來不及變化，而電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩則增大到B點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的值，這時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩將大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，所以轉(zhuǎn)速將沿機(jī)械特性曲線2由B點(diǎn)上升到C點(diǎn)。隨著轉(zhuǎn)速的升高，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩變小，最后在C點(diǎn)達(dá)到新的平衡。當(dāng)干擾消失后，電動(dòng)機(jī)恢復(fù)到機(jī)械特性曲線1運(yùn)行，這時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由C點(diǎn)過渡到D點(diǎn)，由于電磁轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速下降，最后又恢復(fù)到A點(diǎn)，在原工作點(diǎn)達(dá)到新的平衡。反之，如果電網(wǎng)電壓波動(dòng)使機(jī)械特性偏低，由曲線1轉(zhuǎn)為曲線3，則電動(dòng)機(jī)將經(jīng)過ABC，在 C點(diǎn)取得新的平衡。擾動(dòng)消失后，工作點(diǎn)將由CDA，恢復(fù)到原工作點(diǎn)A運(yùn)行。圖1-30(b)所示則是一種不穩(wěn)定運(yùn)行的情況，分析方法與圖1-30(a)相同，讀者可自行分析。

43、 由于大多數(shù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩都是隨轉(zhuǎn)速的升高而增大或保持恒定，因此只要電動(dòng)機(jī)具有下降的機(jī)械特性，就能穩(wěn)定運(yùn)行。而如果電動(dòng)機(jī)具有上升的機(jī)械特性，一般來說不能穩(wěn)定運(yùn)行，除非拖動(dòng)像通風(fēng)機(jī)這樣的特殊負(fù)載，在一定的條件下，才能穩(wěn)定運(yùn)行。 五、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速五、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速在現(xiàn)代工業(yè)中，由于生產(chǎn)機(jī)械在不同的工作情況下，要求有不同的運(yùn)行速度，因此需要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速。調(diào)速可以用機(jī)械的、電氣的或機(jī)電配合的方法。電氣調(diào)速就是在同一負(fù)載下，人為地改變電動(dòng)機(jī)的電氣參數(shù)，便轉(zhuǎn)速得到控制性的改變。調(diào)速是為了生產(chǎn)需要而人為地對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行的一種控制，它和電動(dòng)機(jī)在負(fù)載變化時(shí)而引起的轉(zhuǎn)速變化是兩個(gè)不同的概念。調(diào)速是通

44、過改變電氣參數(shù)，有意識(shí)地使電動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)由一種機(jī)械特性轉(zhuǎn)換到另一種機(jī)械特性上，從而在同一負(fù)載下得到不同的轉(zhuǎn)速。而因負(fù)載變化引起的轉(zhuǎn)速變化則是自動(dòng)進(jìn)行的，電動(dòng)機(jī)工作在同一種機(jī)械特性上。當(dāng)負(fù)載不變時(shí)，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)可以通過改變U、R三個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)速。 1 1調(diào)速指標(biāo)調(diào)速指標(biāo)直流電動(dòng)機(jī)具有極可貴的調(diào)速性能，可在寬廣范圍內(nèi)平滑而經(jīng)濟(jì)地調(diào)速，特別適用于調(diào)速要求較高的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中。電動(dòng)機(jī)調(diào)速性能的好壞，常用下列各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)來衡量:(1)(1)調(diào)速范圍調(diào)速范圍D D 調(diào)速范圍是指電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)額定負(fù)載時(shí)，所能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比。不同的生產(chǎn)機(jī)械要求不同的調(diào)速范圍，例如軋鋼機(jī)D=3120，龍門刨床D=l0

45、140，車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)D=5200等。(2)(2)調(diào)速的平滑性調(diào)速的平滑性 電動(dòng)機(jī)相鄰兩個(gè)調(diào)速擋的轉(zhuǎn)速之比稱為調(diào)速的平滑性，其比值稱為平滑系數(shù)。在一定的范圍內(nèi)，調(diào)速擋數(shù)越多，相鄰級(jí)轉(zhuǎn)速差越小，越接近于1，平滑性越好。=l時(shí)稱為無級(jí)調(diào)速。(3)(3)調(diào)速的穩(wěn)定性調(diào)速的穩(wěn)定性 調(diào)速的穩(wěn)定性是指負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨之變化的程度。工程上常用靜差率來衡量，它是指電動(dòng)機(jī)在某一機(jī)械特性上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由理想空載至額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速降nN對(duì)理想空載轉(zhuǎn)速的百分比，%10000nnnN (4)(4)調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性 調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性由調(diào)速設(shè)備的投資及電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的能量消耗來決定。 (5)(5)調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)的

46、允許輸出調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)的允許輸出 在電動(dòng)機(jī)得到充分利用的情況下 (一般是指電流為額定值)，調(diào)速過程中電動(dòng)機(jī)所能輸出的功率和轉(zhuǎn)矩。主要有恒功率調(diào)速方式和恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式兩大類。2電樞串電阻調(diào)速電樞串電阻調(diào)速圖1-31 電樞串電阻調(diào)速 圖1-32 減弱磁通調(diào)速 如圖1-31所示，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)原來工作在固有特性a點(diǎn)，轉(zhuǎn)速為n1，當(dāng)電樞回路串入電阻后，工作點(diǎn)轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的人為機(jī)械特性上，從而得到較低的運(yùn)行速度。整個(gè)調(diào)速過程如下：調(diào)整開始時(shí)，在電樞回路中串入電阻Rpa，電樞總電阻R1= Ra+Rpa這時(shí)因轉(zhuǎn)速來不及突變，電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)由a點(diǎn)平移到b點(diǎn)。此后由于b點(diǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩T TL，使電動(dòng)機(jī)減速，隨著轉(zhuǎn)速n

47、的降低，Ea減小，電樞電流Ia和電磁轉(zhuǎn)矩T相應(yīng)增大，直到工作點(diǎn)移到人為機(jī)械特性c點(diǎn)時(shí)，T=TL,電動(dòng)機(jī)就以較低的速度n2穩(wěn)定運(yùn)行。電樞串入的電阻值不同，可以保持不同的穩(wěn)定速度、串入的電阻值越大，最后的穩(wěn)定運(yùn)行速度就越低。串電阻調(diào)速時(shí)，轉(zhuǎn)速只能從額定值往下調(diào)，因此nmax=nN。在低速時(shí)由于特性很軟，調(diào)速的穩(wěn)定性差，因此nmin不宜過低。另外，一般串電阻時(shí)，電阻分段串入，故屬于有級(jí)調(diào)速，調(diào)速平滑性差。從調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性來看，設(shè)備投資不大，但能耗較大。需要指出的是，調(diào)速電阻應(yīng)按照長期工作設(shè)計(jì)，而啟動(dòng)電阻是短時(shí)工作的，因此不能把啟動(dòng)電阻當(dāng)做調(diào)速電阻使用。3.3.弱磁調(diào)速弱磁調(diào)速這是一種改變電動(dòng)機(jī)磁通大小

48、來進(jìn)行調(diào)速的方法。為了防止磁路飽和，一般只采用減弱磁通的方法。小容量電動(dòng)機(jī)多在勵(lì)磁回路中串接可調(diào)電阻，大容量電動(dòng)機(jī)可采用單獨(dú)的可控整流電源來實(shí)現(xiàn)弱磁調(diào)速。圖1-32中曲線 1為電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性曲線，曲線2為減弱磁通后的人為機(jī)械特性曲線。調(diào)速前電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在a點(diǎn)，調(diào)速開始后，電動(dòng)機(jī)從a點(diǎn)平移到c點(diǎn)，再沿曲線2上升到b點(diǎn)?？紤]到勵(lì)磁回路的電感較大以及磁滯現(xiàn)象，磁通不可能突變，電磁轉(zhuǎn)矩的變化實(shí)際如圖1-32中的曲線3所示。弱磁調(diào)速的速度是往上調(diào)的，以電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速nN為最低速度，最高速度受電動(dòng)機(jī)的換向條件及機(jī)械強(qiáng)度的限制。同時(shí)若磁通過弱，電樞反應(yīng)的去磁作用顯著，將使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性受到破壞。在

49、采用弱磁調(diào)速時(shí)，由于在功率較小的勵(lì)磁電路中進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此控制方便，能量損耗低，調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性比較好，并且調(diào)速的平滑性也較好，可以做到無級(jí)調(diào)速。4 4降壓調(diào)速降壓調(diào)速采用這種調(diào)速方法時(shí)，電動(dòng)機(jī)的工作電壓不能大于額定電壓。從機(jī)械特性方程式可以看出，當(dāng)端電壓U降低時(shí)，轉(zhuǎn)速降n和特性曲線的斜率不變，而理想空載轉(zhuǎn)速n0隨電壓成正比例降低。降壓調(diào)速的過程可參見降壓時(shí)的人為機(jī)械特性曲線。通常降壓調(diào)速的調(diào)速范圍可達(dá)2.512。隨著晶閘管技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，利用晶閘管可控整流電源可以很方便地對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行降壓調(diào)速，而且調(diào)速性能好，可靠性高，目前正得到廣泛應(yīng)用。 技能訓(xùn)練技能訓(xùn)練訓(xùn)練項(xiàng)目訓(xùn)練項(xiàng)目 直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械

50、特性的測試及調(diào)速方法的操作直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的測試及調(diào)速方法的操作一、任務(wù)目標(biāo)一、任務(wù)目標(biāo)1學(xué)會(huì)測試直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。2學(xué)會(huì)直流電動(dòng)機(jī)三種調(diào)速方法的接線和操作。二、工具、儀器和設(shè)備二、工具、儀器和設(shè)備1直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電源和可調(diào)電樞電源。2他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)一臺(tái)，直流發(fā)電機(jī)一臺(tái)。3勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻兩個(gè)，電樞調(diào)節(jié)電阻一個(gè)，負(fù)載電阻一個(gè)。4電壓表一塊，電流表兩塊，轉(zhuǎn)速表一塊。5導(dǎo)線若干。三、實(shí)訓(xùn)過程三、實(shí)訓(xùn)過程1 1繪制并連接他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作電路繪制并連接他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作電路測試他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性和調(diào)速方法的參考電路如圖1-33所示。電路的接線如圖1-34所示，圖中他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)M的額定功率

51、PN=185W，額定電壓UN=220V，額定電流IN=1.2A，額定轉(zhuǎn)速nN=1600r/min，額定勵(lì)磁電流IfN0.16A。RPf1選用1800阻值的變阻器作為他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁回路串接的電阻，RPa選用180阻值的變阻器作為他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電阻。直流發(fā)電機(jī)MG按他勵(lì)發(fā)電機(jī)連接，作為直流電動(dòng)機(jī)M的負(fù)載。直流發(fā)電機(jī)MG的勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻RPf，選用1800阻值的變阻器，負(fù)載電阻RL選用兩個(gè)900并聯(lián)。電樞回路電流表PA和PA3的量程均選用5A，勵(lì)磁回路的電流表PAl和PA2均選用1000mA的量程。轉(zhuǎn)速表選用l800r/min量程。按圖進(jìn)行接線，接好線后，檢查M、MG之間是否用聯(lián)軸器直接連接

52、好。 圖1-33 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)技能訓(xùn)練參考電路圖1-34 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)測試電路接線圖 2 2測試他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性測試他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性(1)(1)將他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)M的勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻RPf1調(diào)至最小值，電樞串聯(lián)的啟動(dòng)電阻RPa調(diào)至最大值。直流發(fā)電機(jī)MG的勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻RPf調(diào)至最大值，負(fù)載電阻RL調(diào)至最大值。先接通直流勵(lì)磁電源開關(guān)S1，再接通電樞電源開關(guān)S2，啟動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)。其旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)符合轉(zhuǎn)速表正向旋轉(zhuǎn)的要求。(2)(2)電動(dòng)機(jī)M啟動(dòng)正常后，將其電樞串聯(lián)電阻RPa調(diào)至零，調(diào)節(jié)電樞電源的電壓為額定值220V，調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)MG的勵(lì)磁電流If為l00mA，閉合負(fù)載開關(guān)S，再調(diào)

53、節(jié)其負(fù)載電阻RL和電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻RPf1，使電動(dòng)機(jī)達(dá)到額定值:U=UN=220V，Ia=IN=1.2A，n=nN=l600r/min。此時(shí)電動(dòng)機(jī)M的勵(lì)磁電流If1即為額定勵(lì)磁電流IfN。(3)(3)保持U=UN，If1=IfN，在If基本不變的條件下，逐漸增大發(fā)電機(jī)MG的負(fù)載電阻RL，減小電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，直至斷開負(fù)載開關(guān)S。測取發(fā)電機(jī)負(fù)載電流IF，電動(dòng)機(jī)電樞輸入電流Ia和轉(zhuǎn)速n的數(shù)值，共取7-8組數(shù)據(jù)，記錄于表1-6中。 表1-6 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性記錄表 Ia（A）1.2n（r/min）1600IF（A）根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩公式T=CTIa可知，電動(dòng)機(jī)中的電磁轉(zhuǎn)矩T與電樞電流Ia成正比的關(guān)

54、系。表1-6數(shù)據(jù)所反映的直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性與機(jī)械特性的形狀完全一樣，只要將電樞電流Ia轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩T就是該電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。3 3電樞串電阻調(diào)速電樞串電阻調(diào)速(1)(1)直流電動(dòng)機(jī)M運(yùn)行后，將電樞調(diào)節(jié)電阻RPa調(diào)至零，保持電樞電源電壓為220V。調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)MG的勵(lì)磁電流If為l00mA不變，再調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻RL和電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電阻RPf1，使電動(dòng)機(jī)M的U=UN，Ia=0.5IN，If1=IfN，記下此時(shí)發(fā)電機(jī)MG的電樞電流IF。(2)(2)保持發(fā)電機(jī)MG此時(shí)的If為l00mA和IF值不變 (即T2不變)，保持電動(dòng)機(jī)M的U=UN，If1=IfN不變，逐次增加RPa的阻值，使RPa從

55、零調(diào)至最大值，每次測取電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n和電樞電流Ia。 (3)測取5組數(shù)據(jù)，記錄于表1-7中。表1-7 電樞串電阻調(diào)速記錄表 RPa010%25%50%100%n（r/min）Ia（A）4降低電樞電壓調(diào)速降低電樞電壓調(diào)速(1)(1)與電樞串電阻調(diào)速一樣，先將電動(dòng)機(jī)的電樞調(diào)節(jié)電阻RPa調(diào)至零，電樞電源電壓調(diào)至220V。調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)MG的勵(lì)磁電流If=l00mA不變，再調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻RL和電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電阻RPf1，使電動(dòng)機(jī)M的U=UN，Ia=0.5IN，If1=IfN，記下發(fā)電機(jī)MG的電樞電流IF。(2)(2)保持發(fā)電機(jī)MG的If=l00mA和IF值不變 (即T2不變)，保持電動(dòng)機(jī)RPa=0，If1

56、=IfN不變，逐漸降低電動(dòng)機(jī)M的電樞電壓U，每次測取電動(dòng)機(jī)的電樞電壓U、轉(zhuǎn)速n和電樞電流Ia。 (3)(3)共取7-8組數(shù)據(jù)，記錄于表1-8中。 表1-8 降低電樞電壓調(diào)速記錄表 U（V）220n（r/min）Ia（A）5 5減弱磁通調(diào)速減弱磁通調(diào)速(1)(1)直流電動(dòng)機(jī)正確啟動(dòng)后，將電動(dòng)機(jī)M的電樞串聯(lián)電阻RPa和勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻RPf1調(diào)至零，調(diào)節(jié)電樞電源電壓為額定值。再調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)MG的勵(lì)磁電阻使If=l00mA，調(diào)節(jié)MG的負(fù)載電阻RL，便電動(dòng)機(jī)M的U=UN，Ia=0.5IN，記下發(fā)電機(jī)此時(shí)的IF值。(2)(2)保持電動(dòng)機(jī)M的電樞電壓U=220V，RPa=0不變，調(diào)節(jié)負(fù)載電阻RL，保持發(fā)電機(jī)MG

57、的IF值 (T2值)不變。逐漸增加電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻RPf1的阻值，直至n=1.3nN，每次測取電動(dòng)機(jī)的n、If1和Ia。(3)(3)共取78組數(shù)據(jù)，記錄于表1-9中。 表1-9 降低電樞電壓調(diào)速記錄表 If1（mA）n（r/min）Ia（A）四、注意事項(xiàng)四、注意事項(xiàng)1每次啟動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，都要將勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻RPf1調(diào)至最小，電樞調(diào)節(jié)電阻RPa調(diào)至最大；先接通勵(lì)磁電源，再接通電樞電源；啟動(dòng)后將RPa調(diào)至最小。2直流電動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，必須先切斷電樞電源，再斷開勵(lì)磁電源。3調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁回路電阻RPf1時(shí)，動(dòng)作要慢，防止勵(lì)磁電流If1過小引起電動(dòng)機(jī)“飛車”。4測試前注意儀表的種類、量程、極性及其接

58、法是否正確。 五、技能訓(xùn)練考核評(píng)分記錄表五、技能訓(xùn)練考核評(píng)分記錄表 (見表見表1-10) 表1-10 技能訓(xùn)練考核評(píng)分記錄表 序號(hào)考核內(nèi)容考核要求配分得分1技能訓(xùn)練的準(zhǔn)備預(yù)習(xí)技能訓(xùn)練的內(nèi)容102儀器、儀表的使用正確使用萬用表、轉(zhuǎn)速表、實(shí)驗(yàn)臺(tái)等設(shè)備103直流電動(dòng)機(jī)的接線電路繪制正確、簡潔，接線速度快204直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性通電調(diào)試一次成功，操作規(guī)范，數(shù)據(jù)測量正確305直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速操作規(guī)范，數(shù)據(jù)測量正確306合計(jì)得分7否定項(xiàng)發(fā)生重大責(zé)任事故、嚴(yán)重違反教學(xué)紀(jì)律者得0分8指導(dǎo)教師簽名日期六、技能訓(xùn)練報(bào)告六、技能訓(xùn)練報(bào)告1技能訓(xùn)練項(xiàng)目名稱。2技能訓(xùn)練的任務(wù)目標(biāo)。3技能訓(xùn)練所用的工具、儀器和設(shè)備。4

59、繪制他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)和制動(dòng)的工作電路。5電樞繞組和勵(lì)磁繞組中，改變?nèi)我庖粋€(gè)繞組的兩頭，電動(dòng)機(jī)是否反 轉(zhuǎn) ?同時(shí)改變兩個(gè)繞組的兩頭，電動(dòng)機(jī)是否反轉(zhuǎn)?6自由停車與制動(dòng)停車，在時(shí)間上有什么區(qū)別?制動(dòng)時(shí)間與制動(dòng)電阻的阻值有什么關(guān)系?反接制動(dòng)與能耗制動(dòng)有什么區(qū)別?7小結(jié)、體會(huì)和建議。思考與練習(xí)思考與練習(xí)1電氣傳動(dòng)系統(tǒng)一般由哪幾部分組成？2生產(chǎn)機(jī)械按照性能特點(diǎn)可以分為哪幾類典型的負(fù)載特性?3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性指的是什么?4何謂固有機(jī)械特性?什么叫人為機(jī)械特性?5他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)有哪幾種調(diào)速方法?各有什么特點(diǎn)?電樞回路串電阻調(diào)速和弱磁調(diào)速分別屬于哪種調(diào)速方式?6改變磁通調(diào)速的機(jī)械特性為什么在固有機(jī)械

60、特性上方?改變電樞電壓調(diào)速的機(jī)械特性為什么在固有機(jī)械特性下方?7他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性n=f(T)為什么是略微下降的?是否會(huì)出現(xiàn)上翹現(xiàn)象?為什么?上翹的機(jī)械特性對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行有何影響?8當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和勵(lì)磁電流不變時(shí)，減小電樞電壓，為什么會(huì)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低?9當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和電樞電壓不變時(shí)，減小勵(lì)磁電流，為什么會(huì)引起轉(zhuǎn)速的升高? 任務(wù)三任務(wù)三 直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)和制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)和制動(dòng) 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 了解直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)存在的問題。2掌握直流電動(dòng)機(jī)常用的啟動(dòng)方法。3掌握直流電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)方法。4熟悉直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法。5學(xué)會(huì)直流電動(dòng)機(jī)常用啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)和制動(dòng)