直流電機(jī)的工作原理及特性b學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1第一頁，共48頁。二、啟動(qdng)方法 1. 降壓(jin y)啟動： 2. 電樞(din sh)回路串電阻啟動 aNst/ RUI ast/ RUI )/(aNststRRUI 1) 串一段電阻啟動 第1頁/共49頁第二頁，共48頁。 2)串多段電阻逐級切除的啟動(qdng)方法第2頁/共49頁第三頁，共48頁。34 直流他勵電動機(jī)的調(diào)速特性(txng) 一、速度(sd)調(diào)節(jié)和速度(sd)變化 速度調(diào)節(jié)：在負(fù)載不變的條件下，人為地改變(gibin)電動機(jī)的電路參數(shù)，以改變(gibin)電動機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。 速度變化：在電動機(jī)參數(shù)不變的條件下，由于負(fù)載波動引起的速度的改變。第3頁/共

2、49頁第四頁，共48頁。二、調(diào)速方法(fngf) 從直流他勵電動機(jī)機(jī)械(jxi)特性方程式 TKRRKUn2eadae)(55.9直流電動機(jī)調(diào)速的方法(fngf)有以下三種：改變串入電樞回路的電阻Rad ；改變電樞供電電壓U改變主磁通第4頁/共49頁第五頁，共48頁。1、改變電樞(din sh)電路外串電阻 調(diào)速adR 特點(diǎn)： 1）R增加(zngji)，k增加(zngji)，特性變軟 2）有級調(diào)速 3）R越大，耗能越大TKRRKUnNNN2eadae)(55. 9第5頁/共49頁第六頁，共48頁。2改變(gibin)電動機(jī)電樞供電電壓U 3）恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 1）可以(ky)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)節(jié) 2）特性曲

3、線互相平行(pngxng)，機(jī)械特性硬度不變，調(diào)速范圍較大； 4）UUN，nnNTKRKUnNN2eae)(55. 9第6頁/共49頁第七頁，共48頁。3改變(gibin)電動機(jī)主磁通 1）可以實(shí)現(xiàn)(shxin)無級調(diào)節(jié)2）隨著(su zhe)的減小，n0增加，k變大，特性變軟； 3）恒功率調(diào)速：U I 不變4）N，nnNTKRKUnN2eae)(55. 9第7頁/共49頁第八頁，共48頁。35 直流他勵電動機(jī)的制動(zh dn)特性 1制動(zh dn)與啟動 啟動：電動機(jī)速度從靜止加速(ji s)到某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的一種運(yùn)動狀態(tài)； 制動：電動機(jī)速度是從某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速開始減速到停止或是限制位能負(fù)載

4、下降速度的一種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。 2. 制動與自然停車 1）自然停車：電動機(jī)脫離電網(wǎng)，靠很小的摩擦阻轉(zhuǎn)矩消耗機(jī)械能使轉(zhuǎn)速慢慢下降，直到轉(zhuǎn)速為零而停車。 2）制動：外加阻力轉(zhuǎn)矩使電動機(jī)迅速停車。第8頁/共49頁第九頁，共48頁。3. 電動機(jī)的兩種工作(gngzu)狀態(tài) 1) 電動(din dn)狀態(tài)：n與T同向 2）制動(zh dn)狀態(tài)：n與T反向4. 電動機(jī)工作在制動狀態(tài)下的兩種情況 1）使轉(zhuǎn)速迅速減速到停止； 2）限制位能負(fù)載的下降速度。 第9頁/共49頁第十頁，共48頁。一 . 反饋(fnku)制動 (再生制動、發(fā)電制動） 特點(diǎn)： 1）在外部(wib)條件的作用下，nn0； 2）n與T反向 1電

5、車走下坡路時的反饋(fnku)制動 TKRKUnN2eae)(55. 9第10頁/共49頁第十一頁，共48頁。2電樞電壓(diny)突然下降時的反饋制動 3電機(jī)在弱磁狀態(tài)下用增加磁通的方法降速時，也產(chǎn)生反饋制動過程。4. 卷揚(yáng)機(jī)下放(xifng)重物時，也產(chǎn)生反饋制動過程。TKRKUnN2eae)(55. 9第11頁/共49頁第十二頁，共48頁。4. 卷揚(yáng)機(jī)下放重物時，也產(chǎn)生反饋制動(zh dn)過程。TKRKUnN2eae)(55. 9第12頁/共49頁第十三頁，共48頁。二 . 反接(fn ji)制動 特點(diǎn)(tdin)： 1）U與E由相反(xingfn)變?yōu)橄嗤?2）T與轉(zhuǎn)速n的方向相反

6、。 改變U的方向所產(chǎn)生的反接制動稱為電源反接制動； 改變E的方向所產(chǎn)生的反接制動稱為倒拉反接制動。 第13頁/共49頁第十四頁，共48頁。 1電源(dinyun)反接制動 電動機(jī)的機(jī)械(jxi)特性為： TKRRKUn2eadae)(55. 9 改變U的方向所產(chǎn)生(chnshng)的反接制動稱為電源反接制動； 1）U與E由相反變?yōu)橄嗤?第14頁/共49頁第十五頁，共48頁。 2倒拉反接(fn ji)制動 TKRRKUnN2eadae)(55. 9改變E的方向所產(chǎn)生的反接(fn ji)制動稱為倒拉反接(fn ji)制動。 nKEe第15頁/共49頁第十六頁，共48頁。三. 能耗(nn ho)制

7、動 TKRRn2eada)(55. 9IRREUada)(IRRnKadaNe)(第16頁/共49頁第十七頁，共48頁。第17頁/共49頁第十八頁，共48頁。例3-2 有一臺他勵電動機(jī)，PN5.6kW，UN220V，IN3lA，nN1000rmin，Ra0.4，負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL49Nm，電動機(jī)的過載倍數(shù)2，試計(jì)算： (1)電動機(jī)拖動摩擦性負(fù)載，采用能耗制動過程停車，電樞回路應(yīng)串入的制動電阻最小值是多少?若采用反接制動停車，電阻最小值是多少? (2)電動機(jī)拖動位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，要求(yoqi)以300rmin速度下放重物，采用倒拉反接制動，電樞回路應(yīng)串多大電阻?若采用能耗制動，電樞回路應(yīng)串多大電阻?

8、 (3)想使電機(jī)以n-1200rmin速度，在再生發(fā)電制動狀態(tài)下，下放重物，電樞回路應(yīng)串多大電阻?若電樞回路不串電阻，在再生發(fā)電制動狀態(tài)下，下放重物的轉(zhuǎn)速是多少?第18頁/共49頁第十九頁，共48頁。解：（1）設(shè)能耗制動(zh dn)電阻為R1， 反接制動(zh dn)電阻為R2220310.40.2081000NNeNNUI RaKn電動狀態(tài)(zhungti)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速222200.4 491010min9.55()0.2089.55 0.208NsLeNeNURarnTKK由于切換瞬間轉(zhuǎn)速不變，而且(r qi)最大制動電流為- IN， 所以所串電阻為10.20810100.42.99231

9、eNsNKnRR aInKEe)(1aNRRIEIRREUada)(第19頁/共49頁第二十頁，共48頁。又，制動(zh dn)瞬間的制動(zh dn)轉(zhuǎn)矩由過載系數(shù)限制為:9.559.55 0.208 2 31123.16tNeNTKIKINm 2222()9 .5 5()9 .5 5()6 .5 4TNseNeNNeNseNUR aRnTKKUKRnR aK 由得（）（2）倒拉反接制動和能耗制動時n= - 300r/m，電樞(din sh)回路應(yīng)串入電阻R3 ,R4 . 倒拉反接制動： 11.050.4-49208. 055. 9)300208. 0220(-55. 9)(得 55. 92

10、2323aLNeNeNLNeaNeNRTKnKURTKRRKUn能耗(nn ho)制動時： .1320.4-49208. 055. 9)300(-55. 9得 55. 922424aLNeLNeaRTKnRTKRRn第20頁/共49頁第二十一頁，共48頁。（3）再生發(fā)電制動運(yùn)行時n= - 1200r/m 的制動電阻(dinz)R5 和不串電阻(dinz)時的制動轉(zhuǎn)速： .800.4-49208. 055. 9)1200208. 0220(-55. 9)(得 55. 922525aLNeNeNLNeaNeNRTKnKURTKRRKUn不串電阻時的制動(zh dn)轉(zhuǎn)速：r/min 1105492

11、08. 055. 94 . 0 -208. 0220 55. 922LNeaNeNTKRKUn第21頁/共49頁第二十二頁，共48頁。3.8 一臺他勵直流電動機(jī)所拖動的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL常數(shù)，當(dāng)電樞電壓或電樞附加電阻改變時，能否改變其穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下電樞電流的大小?為什么?這時拖動系統(tǒng)中哪些量必然要發(fā)生變化?3.9 一臺他勵直流電動機(jī)在穩(wěn)態(tài)下運(yùn)行時，電樞反電勢E=E1，如負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL常數(shù)，外加電壓和電樞電路中的電阻均不變，問減弱勵磁使轉(zhuǎn)速上升到新的穩(wěn)態(tài)值后，電樞反電勢將如何變化?是大于、小于還是等于El?3.12 一臺他勵直流電動機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)如下：PN6.5kW，UN=220V，IN=34.4A，nN

12、=1500r/min，Ra=0.242, 試計(jì)算出此電動機(jī)的如下特性：固有機(jī)械特性； 電樞附加電阻分別為3和5時的人為(rnwi)機(jī)械特性；電樞電壓為UN2時的人為(rnwi)機(jī)械特性；磁通0.8N時的人為(rnwi)機(jī)械特性。并繪出上述特性的圖形。第22頁/共49頁第二十三頁，共48頁。3.19 有一臺他勵電動機(jī)：PN=10kW，UN=220V，IN=53.8A，nN=1500rmin，Ra=0.29，試計(jì)算： (1)直接起動瞬間(shn jin)的堵轉(zhuǎn)電流Iu； (2)若限制起動電流不超過2IN，采用電樞串電阻啟動時，應(yīng)串入啟動電阻的最小值是多少?若用降壓啟動，最低電壓應(yīng)為多少?3.20

13、有一臺他勵直流電動機(jī)：PN=18kW，UN=220V，IN=94A，nN=1000rmin，在額定負(fù)載下，求： (1)想降至800rmin穩(wěn)定運(yùn)行，外串多大電阻?采用降壓方法，電源電壓應(yīng)降至多少伏? (2)想升速到1100rmin穩(wěn)定運(yùn)行，弱磁系數(shù)N為多少?第23頁/共49頁第二十四頁，共48頁。3.21 有一臺他勵直流電動機(jī)，PN7.5kW，UN220V，IN=4lA，nN1500rmin，Ra0.38，拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，且TLTN，現(xiàn)將電源電壓降到U=150V，問： (1)降壓瞬間的電樞電流及電磁轉(zhuǎn)矩各多大? (2)穩(wěn)定(wndng)運(yùn)行轉(zhuǎn)速是多少?3.22 有一臺他勵直流電動機(jī)，PN=21

14、kW，UN220V，IN=115A，nN980rmin，Ra=0.1，拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行，弱磁調(diào)速時從N調(diào)到0.8N，問： (1)調(diào)速瞬間電樞電流是多少?(TLTN) (2)若TLTN和TL0.5TN，調(diào)速前后的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速各是多少?第24頁/共49頁第二十五頁，共48頁。3.23 有一臺他勵直流電動機(jī)，PN29kW，UN440V，IN76A，nN1000rmin，Ra0.377，負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=0.8TN，最大制動電流為1.8IN。求當(dāng)該電動機(jī)拖動位能性負(fù)載時，用哪幾種方法可使電動機(jī)以500rmin的轉(zhuǎn)速下放負(fù)載，在每種方法中電樞回路應(yīng)串電阻為多少歐?并畫出相應(yīng)的機(jī)械特性，標(biāo)出從穩(wěn)態(tài)提升重物到以5

15、00rmin轉(zhuǎn)速下放重物的轉(zhuǎn)換過程。3.24 有一臺Z252型他勵直流電動機(jī)，PN4kW，UN220V，IN22.3A，nN1000rmin，Ra0.91，TLTN，為了使電動機(jī)停轉(zhuǎn)，采用反接制動，如串入電樞回路的制動電阻為9，求：(1)制動開始時電動機(jī)所發(fā)出的電磁轉(zhuǎn)矩； (2)制動結(jié)束時電動機(jī)所發(fā)出的電磁轉(zhuǎn)矩； (3)如果(rgu)是摩擦性負(fù)載，在制動到n0時，不切斷電源，電機(jī)能否反轉(zhuǎn)?為什么?第25頁/共49頁第二十六頁，共48頁。3.19 有一臺他勵電動機(jī)：PN=10kW，UN=220V，IN=53.8A，nN=1500rmin，Ra=0.29，試計(jì)算： (1)直接起動瞬間的堵轉(zhuǎn)電流Iu

16、； (2)若限制起動電流不超過2IN，采用電樞串電阻啟動(qdng)時，應(yīng)串入啟動(qdng)電阻的最小值是多少?若用降壓啟動(qdng)，最低電壓應(yīng)為多少?第26頁/共49頁第二十七頁，共48頁。uuaxNxaNxxaN1)n0,0,I758.62)n0E021.752231.2vNNaNNNNUEURIUUARRURIUIURIURIUR I 當(dāng)直接啟動瞬間串聯(lián)電阻時，當(dāng)直接啟動瞬間，（R +R ）R用降壓啟動時第27頁/共49頁第二十八頁，共48頁。3.20 有一臺他勵直流電動機(jī)：PN=18kW，UN=220V，IN=94A，nN=1000rmin，在額定負(fù)載下，求： (1)想降至800

17、rmin穩(wěn)定運(yùn)行，外串多大電阻?采用降壓(jin y)方法，電源電壓應(yīng)降至多少伏? (2)想升速到1100rmin穩(wěn)定運(yùn)行，弱磁系數(shù)N為多少?解：固有(gyu)特性：mN 9 .17110001800055. 955. 9r/min 1111198. 0220198. 0100094227. 0220 227. 094180009422075. 075. 0R ) 1 (022NNNNeNNNaNNeNNNNanPTKUnnIRUKIPIU第28頁/共49頁第二十九頁，共48頁。 45. 0677. 0)227. 0(438.1169 .171)227. 0(9 .171)227. 0()19

18、8. 0(55. 9111118009 .171)198. 0(55. 9227. 0198. 0220800)(55. 9222adadadadadNeadaNeNRRRRRTKRRKUn串電阻(dinz)：第29頁/共49頁第三十頁，共48頁。V 17963.204 .1589 .171)198. 0(55. 9227. 0198. 0800)(55. 922UUUTKRKUnNeaNe調(diào)電壓(diny)：第30頁/共49頁第三十一頁，共48頁。11. 0 或者 0.9 9 .171)198. 0(55. 9227. 0198. 02201100)(55. 9 )2(22TKRKUnNea

19、NeN第31頁/共49頁第三十二頁，共48頁。3.20 有一臺他勵直流電動機(jī)：PN=18kW，UN=220V，IN=94A，nN=1000rmin，在額定負(fù)載下，求： (1)想降至800rmin穩(wěn)定運(yùn)行，外串多大電阻?采用降壓方法，電源電壓(diny)應(yīng)降至多少伏? (2)想升速到1100rmin穩(wěn)定運(yùn)行，弱磁系數(shù)N為多少?解：固有(gyu)特性：mN 9 .17110001800055. 955. 9r/min 1068206. 0220206. 010009415. 0220 15. 094180009422075. 05 . 0R ) 1 (022NNNNeNNNaNNeNNNNanPT

20、KUnnIRUKIPIU第32頁/共49頁第三十三頁，共48頁。482. 09 .171)206. 0(55. 915. 0206. 0220800)(55. 922adadNeadaNeNRRTKRRKUnV 1789 .171)206. 0(55. 915. 0206. 0800)(55. 922UUTKRKUnNeaNe調(diào)電壓(diny)：串電阻(dinz)：第33頁/共49頁第三十四頁，共48頁。 9 .171)206. 0(55. 915. 0206. 02201100)(55. 9 )2(22TKRKUnNeaNeN第34頁/共49頁第三十五頁，共48頁。3.21 有一臺他勵直流電

21、動機(jī)，PN7.5kW，UN220V，IN=4l A，nN 1500rmin，Ra0.38，拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載(fzi)，且TLTN，現(xiàn)將電源電壓降到U=150V，問： (1)降壓瞬間的電樞電流及電磁轉(zhuǎn)矩各多大? (2)穩(wěn)定運(yùn)行轉(zhuǎn)速是多少?解：固有(gyu)特性：TTKRKUnnPTKUnnIRUKNeaNeNNNNNeNNNaNNe15. 21617)(55. 9mN 75.471500750055. 955. 9r/min 1617136. 0220136. 015004138. 0220 ) 1 (20第35頁/共49頁第三十六頁，共48頁。降壓(jin y)后瞬間電流和轉(zhuǎn)矩：mN 6 .18

22、3) 1 .142(136. 055. 955. 9A 1 .14238. 01500136. 0150 aNeaNNeaaaNNeIKTRnKUIIRUnKr/min 1000 1031103 75.4715. 21103 75.47136. 055. 938. 0136. 0150)(55. 9 22TKRKUnNeaNe（2） 穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)(ynzhun)速度：第36頁/共49頁第三十七頁，共48頁。3.22 有一臺他勵直流電動機(jī)，PN=21kW，UN220V，IN=115A，nN980rmin，Ra=0.1，拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行，弱磁調(diào)速時從N調(diào)到0.8N，問： (1)調(diào)速瞬間電樞電流是多少

23、(dusho)?(TLTN) (2)若TLTN和TL0.5TN，調(diào)速前后的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速各是多少(dusho)?解：固有(gyu)特性：TTKRKUnnPTKUnnIRUKNeaNeNNNNNeNNNaNNe23. 01033)(55. 9mN 64.2049802100055. 955. 9r/min 1033213. 0220213. 09801151 . 0220 ) 1 (20第37頁/共49頁第三十八頁，共48頁。121789.73129164.204029. 05 .9511291 )213. 08 . 0(55. 91 . 0213. 08 . 0220)8 . 0(55. 98 .

24、022NNeaNeNTTKRKUn2. 若TL=TN，調(diào)速前轉(zhuǎn)速(zhun s)為: nN=980 r/min調(diào)速后轉(zhuǎn)速(zhun s)為:A 5301 . 0167220 1 . 0980213. 08 . 02208 . 00.8 aNNeaaaNNeRnKUIIRUnK1.弱磁調(diào)速瞬間(shn jin)電流：第38頁/共49頁第三十九頁，共48頁。min/ r 10098 .23103332.102045. 05 .9511033 5 . 0)213. 0(55. 91 . 0213. 0220)(55. 922NNeaNeNTTKRKUn2. 若TL=0.5TN，調(diào)速前轉(zhuǎn)速(zhun

25、s)為: 2. 若TL=0.5TN，調(diào)速后轉(zhuǎn)速(zhun s)為: min/ r 1254 9 .361291 32.102029. 05 .9511291 5 . 0)213. 08 . 0(55. 91 . 0213. 08 . 0220 )8 . 0(55. 98 . 022NNeaNeNTTKRKUn第39頁/共49頁第四十頁，共48頁。3.23 有一臺他勵直流電動機(jī)，PN29kW，UN440V，IN76A，nN1000rmin，Ra0.377，負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=0.8TN，最大制動電流為1.8IN。求當(dāng)該電動機(jī)拖動位能性負(fù)載時，用哪幾種方法可使電動機(jī)以500rmin的轉(zhuǎn)速下放負(fù)載，在每種

26、方法中電樞回路應(yīng)串電阻為多少歐?并畫出相應(yīng)的機(jī)械特性，標(biāo)出從穩(wěn)態(tài)提升重物到以500rmin轉(zhuǎn)速下放重物的轉(zhuǎn)換(zhunhun)過程。解：固有(gyu)特性：TTKRKUnnPTKUnnIRUKNeaNeNNNNNeNNNaNNe234. 01071)(55. 9mN 95.27610002900055. 955. 9r/min 1071411. 0440411. 0100076377. 0440 ) 1 (20第40頁/共49頁第四十一頁，共48頁。負(fù)載(fzi)轉(zhuǎn)矩TL=0.8TN=221.56時的速度n1為：r/min 101952107195.2768 . 0234. 010718 .

27、0)411. 0(55. 9377. 010718 . 0)411. 0(55. 9377. 0411. 0440)(55. 92221NNLNeaNeNTTTKRKUn第41頁/共49頁第四十二頁，共48頁。1.采用能耗制動，電樞(din sh)串電阻R1，轉(zhuǎn)速n2=-500R/min 264. 3641. 3377. 095.2768 . 0)411. 0(55. 9377. 0500)(55. 91121212RRRTKRRnLNea轉(zhuǎn)換(zhunhun)時n=n1的轉(zhuǎn)矩T1為mN 48.451)411. 0(55. 9264. 3377. 01019)(55. 91121211TTTKRRnNea第42頁/共49頁第四十三頁，共48頁。N