三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造與原理.ppt

1、.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造與原理,第 章 發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī),. 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性,. 異步電動(dòng)機(jī)的控制,.車用交流發(fā)電機(jī),. 直流電動(dòng)機(jī),本章要求：,第 章 發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī),1) 了解三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理。 2）了解三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，掌握起動(dòng)、調(diào)速、反轉(zhuǎn)和制動(dòng)。 3）了解車用交流發(fā)電機(jī)。 4）了解直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。 5）了解直流并勵(lì)、他勵(lì)、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性及其應(yīng)用。 6）了解直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、反轉(zhuǎn)和調(diào)速。,電動(dòng)機(jī)的分類：,第 章 發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī),實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的電工設(shè)備總稱為電機(jī)。,機(jī)械能,電能,發(fā)電機(jī),電動(dòng)機(jī),直流電動(dòng)機(jī)的最大特點(diǎn),優(yōu)良

2、的調(diào)速性能 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也比較大,生產(chǎn)成本較高 需要使用直流電源 維護(hù)要求較高,應(yīng)用：,軋鋼機(jī)、龍門刨床等主傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 某些電力牽引和起重設(shè)備 電車及電力機(jī)車,異步電動(dòng)機(jī),構(gòu)造簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、工作可靠、使用維護(hù)方便,應(yīng)用：,金屬切削機(jī)床、起重機(jī)、傳送帶、功率不大的水泵、通風(fēng)機(jī),在全國(guó)電動(dòng)機(jī)總?cè)萘恐杏?5以上是三相異步電動(dòng)機(jī)。,.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造與工作原理,4.1.1.構(gòu)造,籠型電機(jī)的各部件,鐵心：由內(nèi)周有槽的0.5mm厚硅鋼片疊成。磁路的一部分,機(jī)座：鑄鐵或鋼板焊接,支撐鐵心和固定電機(jī),硅鋼片,裝有三相繞組的定子,1、定子,定子繞組,接線盒,定子三相繞組的聯(lián)接方法。通常,Y 聯(lián)結(jié), 聯(lián)結(jié),2

3、、轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子: 在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或電流,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩,轉(zhuǎn)軸 轉(zhuǎn)子鐵心 轉(zhuǎn)子繞組,0.5mm的硅鋼片疊壓,籠型轉(zhuǎn)子,(2) 繞線式轉(zhuǎn)子,同定子繞組一樣，也分為三相，并且接成星形。,三相轉(zhuǎn)子繞組通常連接成星形，即三個(gè)末端連在一起，三個(gè)首端分別與轉(zhuǎn)軸上的三個(gè)滑環(huán)（滑環(huán)與軸絕緣且滑環(huán)間相互絕緣）相連，通過滑環(huán)和電刷接到外部的變阻器上，以便改善電機(jī)的起動(dòng)和調(diào)速性能。,繞線式轉(zhuǎn)子繞組與外接變阻器的連接,4.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理,4.2.1旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生,規(guī)定,()電流出,()電流入,三相對(duì)稱交流繞組通入三相對(duì)稱交流電流時(shí)，將在電機(jī)氣隙空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；（動(dòng)畫1，動(dòng)畫2）,三相電流合

4、成磁場(chǎng) 的分布情況,合成磁場(chǎng)方向向下,合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)60,合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)90,o,分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是一旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng) 即：一個(gè)電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過360,取決于三相電流的相序,1、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向,結(jié)論： 任意調(diào)換兩根 電源進(jìn)線，則旋轉(zhuǎn) 磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)。,任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線,若定子每相繞組由兩個(gè)線圈串聯(lián) ，繞組的始端 之間互差60，將形成兩對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。,2、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)P,極對(duì)數(shù),動(dòng)畫,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù) 與三相繞組的排列有關(guān),3、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速,工頻：,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速取決于磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù),p=1時(shí),p=2時(shí),旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n1與極對(duì)數(shù) p 的關(guān)系,4.2. 2 三相電動(dòng)機(jī)

5、的工作原理,1. 轉(zhuǎn)動(dòng)原理,A,X,Y,C,B,Z,定子三相繞組通入三相交流電,方向:順時(shí)針,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E20,電磁力F,4. 2. 3 轉(zhuǎn)差率,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率。,由前面分析可知，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng) 旋轉(zhuǎn)的方向一致，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 不可能達(dá)到與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相等，即,如果:,因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速間必須要有差別。,異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中:,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得,轉(zhuǎn)差率s,例1：一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速 n=975 r/min，電源頻率 f1=50 Hz。試求電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)和額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率。,解：,根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)

6、子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn) 速的關(guān)系可知：n1=1000 r/min , 即,p=3,額定轉(zhuǎn)差率為,4.2.4 三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù),1、 型號(hào),例如： Y 132 M4,用以表明電動(dòng)機(jī)的系列、幾何尺寸和極數(shù)。,2. 電壓,例如：380/220V、Y/ 是指線電壓為 380V 時(shí) 采用 Y聯(lián)結(jié)；線電壓為 220V 時(shí)采用 聯(lián)結(jié)。,電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組上應(yīng)加的線電壓值。,3. 電流,電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的線電流值。,例如： Y / 6.73 / 11.64 A 表示星形聯(lián)結(jié)下電機(jī)的線電流為 6.73A；三角形聯(lián)結(jié)下線電流為 11.64A。兩種接法下相電流均為 6.73A。,4. 功率與

7、效率,額定功率是指電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī) 械功率 P2，它不等于從電源吸取的電功率 P1。,注意：實(shí)用中應(yīng)選 擇容量合適的電機(jī)，防止出現(xiàn) “大馬拉 小車” 的現(xiàn)象。,5. 功率因數(shù),三相異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)較低，在額定負(fù)載 時(shí)約為 0.7 0.9。空載時(shí)功率因數(shù)很低，只有 0.2 0.3。額定負(fù)載時(shí)，功率因數(shù)最高。,6. 額定轉(zhuǎn)速,電機(jī)在額定電壓、額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速。,如： n N =1440 轉(zhuǎn)/分 sN = 0.04,4.2 三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性,4.2.1 轉(zhuǎn)矩公式,轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下,受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)矩之總和。,常數(shù)，與電 機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān),旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 每

8、極磁通,轉(zhuǎn)子電流,轉(zhuǎn)子電路的 功率因數(shù),電磁轉(zhuǎn)矩公式,可推導(dǎo)出,由公式可知,電磁轉(zhuǎn)矩公式,1. T 與定子每相繞組電壓 成正比。U 1 T ,2. 當(dāng)電源電壓 U1 一定時(shí)，T 是 s 的函數(shù)。,3. R2 的大小對(duì) T 有影響。繞線式異步電動(dòng)機(jī)可外 接電阻來(lái)改變轉(zhuǎn)子電阻R2 ，從而改變轉(zhuǎn)矩。,4. 2. 2 機(jī)械特性曲線,根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式,得特性曲線：,動(dòng)畫,動(dòng)畫,電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)矩。,1.額定轉(zhuǎn)矩TN,三個(gè)重要轉(zhuǎn)矩,額定轉(zhuǎn)矩,(N m),如某普通機(jī)床的主軸電機(jī)(Y132M-4型) 的額定功率為7.5kw, 額定轉(zhuǎn)速為1440r/min, 則額定轉(zhuǎn)矩為,2.最大轉(zhuǎn)矩 Tmax,轉(zhuǎn)子軸上機(jī)械

9、負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2 不能大于Tmax ，否則將 造成堵轉(zhuǎn)(停車)。,電機(jī)帶動(dòng)最大負(fù)載的能力。,臨界轉(zhuǎn)差率,將sm代入轉(zhuǎn)矩公式，可得,當(dāng) U1 一定時(shí)，Tmax為定值,過載系數(shù)(能力),一般三相異步電動(dòng)機(jī)的過載系數(shù)為,工作時(shí)必須使T2 Tmax ，否則電機(jī)將停轉(zhuǎn)。,電機(jī)嚴(yán)重過熱而燒壞。,3. 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 Tst,電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩。,起動(dòng)時(shí)n= 0 時(shí)，s =1,(2) Tst與 R2 有關(guān)， 適當(dāng)使 R2 Tst 。對(duì)繞線式 電機(jī)改變轉(zhuǎn)子附加電阻 R2 , 可使Tst =Tmax 。,Tst體現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)帶載起動(dòng)的能力。 若 Tst T2電機(jī)能起動(dòng)，否則不能起動(dòng)。,起動(dòng)能力,4. 電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析,電動(dòng)

10、機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負(fù)載的變化而自動(dòng)調(diào) 整，這種能力稱為自適應(yīng)負(fù)載能力。,自適應(yīng)負(fù)載能力是電動(dòng)機(jī)區(qū)別于其它動(dòng)力機(jī)械 的重要特點(diǎn)（如：柴油機(jī)當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，必須由 操作者加大油門，才能帶動(dòng)新的負(fù)載） 。,此過程中， n 、sE2 , I2 I1 電源提供的功率自動(dòng)增加。,T2,s,T2 T,T =T2,n ,T ,達(dá)到新的平衡,4.3 異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行與控制,起動(dòng)問題：起動(dòng)電流大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。 一般中小型鼠籠式電機(jī)起動(dòng)電流為額定電流的4 7 倍; 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的(1.02.2)倍。,后果：,原因：,直接起動(dòng)： n = 0，s =1, 接通電源。,4.3.1 起動(dòng)方法,直接起動(dòng) 7.5千

11、瓦以下的異步電動(dòng)機(jī)一般都采用直接起動(dòng)。,（適用于籠型電動(dòng)機(jī)）,轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng),（適用于繞線式電動(dòng)機(jī)）,以下介紹降壓起動(dòng)和轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)。,設(shè)：電機(jī)每相阻抗為,1、 降壓起動(dòng),(1) Y 換接起動(dòng),降壓起動(dòng)時(shí)的電流 為直接起動(dòng)時(shí)的,(a) 僅適用于正常運(yùn)行為三角形聯(lián)結(jié)的電機(jī)。,Y 換接起動(dòng)適合于空載或輕載起動(dòng)的場(chǎng)合,Y- 換接起動(dòng)應(yīng)注意的問題,(2) 自耦降壓起動(dòng),Q2下合： 接入自耦變 壓器，降壓 起動(dòng)。,Q2上合： 切除自耦變 壓器，全壓 工作。,合刀閘開關(guān)Q,Q2,自耦降壓起動(dòng)適合于容量較大的或正常運(yùn)行時(shí) 聯(lián)成 Y形不能采用Y起動(dòng)的籠型異步電動(dòng)機(jī)。,R,R,R,定子,轉(zhuǎn)子,起動(dòng)時(shí)將適當(dāng)?shù)腞

12、 串入轉(zhuǎn)子電路中，起動(dòng)后將R 短路。,起動(dòng)電阻,2、繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng),若R2選得適當(dāng)，轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)既可以降低起動(dòng)電流，又可以增加起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。,常用于要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大的生產(chǎn)機(jī)械上。,R2 Tst ,轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)的特點(diǎn),1、 變頻調(diào)速 (無(wú)級(jí)調(diào)速),頻率調(diào)節(jié)范圍：0.5幾百赫茲,4.3.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,2、 變極調(diào)速 (有級(jí)調(diào)速),變頻調(diào)速方法可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速,調(diào)速性 能優(yōu)異，因而正獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。,P=2,P=1,采用變極調(diào)速方法的電動(dòng)機(jī)稱作雙速電機(jī)， 由于調(diào)速時(shí)其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對(duì) 調(diào)速性能要求不高的場(chǎng)合，如銑床、鏜床、磨床 等機(jī)床上。,3

13、、 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速 (無(wú)級(jí)調(diào)速),變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線式電動(dòng)機(jī)特有的一種調(diào) 速方法。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速平滑、設(shè)備簡(jiǎn)單投資少， 缺點(diǎn)是能耗較大。這種調(diào)速方式廣泛應(yīng)用于各種 提升、起重設(shè)備中。,方法：任意調(diào)換電源的兩根進(jìn)線，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。,電動(dòng)機(jī) 正轉(zhuǎn),電動(dòng)機(jī) 反轉(zhuǎn),4.3.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn),4.2.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng),1、 能耗制動(dòng),制動(dòng)方法,能耗制動(dòng) 反接制動(dòng) 發(fā)電反饋制動(dòng),在斷開三相電源的同時(shí)，給電動(dòng)機(jī)其中兩相 繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場(chǎng)與 旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的 轉(zhuǎn)距（制動(dòng)轉(zhuǎn)距），使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。,2、 反接制動(dòng),停車時(shí)，將接入電動(dòng)機(jī)的三相電源線

14、中的任意兩相對(duì)調(diào)，使電動(dòng)機(jī)定子產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而獲得所需的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。,3、 回饋制動(dòng),當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速 時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)距作用方向發(fā)生變 化，由驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)距變?yōu)橹苿?dòng)轉(zhuǎn)距。電動(dòng)機(jī)進(jìn)入制,動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)將外力作用于轉(zhuǎn)子的能量轉(zhuǎn)換成 電能回送給電網(wǎng)。,n n0,1、 直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造,4.5 直流電動(dòng)機(jī),4.5.1 直流電機(jī)的構(gòu)造與工作原理,定子,轉(zhuǎn)子,機(jī)座、 主磁極、 換向極、 電刷裝置等,鐵心、繞組、換向器,作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)和作電機(jī)的機(jī)械支撐,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部分。,直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)：,1） 他勵(lì)電動(dòng)機(jī) 勵(lì)磁繞組和

15、電樞繞組分別由兩個(gè)直流電源供電。,2、 直流電機(jī)的分類,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),2. 并勵(lì)電動(dòng)機(jī) 勵(lì)磁繞組和電樞繞組并聯(lián)，由一個(gè)直流電源供電。,4) 復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī) 勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的聯(lián)接有串有并，接在同一電源上。,3） 串勵(lì)電動(dòng)機(jī) 勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞串聯(lián)接到同一電源上。,額定功率PN: 電機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率。,額定電壓UN : 額定工作情況下的電樞上加 的直流電壓。（例：110V，220V，440V）,額定電流IN : 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）。 三者關(guān)系：PN=UNIN （ ：效率）,額定轉(zhuǎn)速nN: 在

16、PN , UN , IN 時(shí)的轉(zhuǎn)速。 直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速一般在500r/min 以上。特 殊的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速可以做到很低（如每分 鐘幾轉(zhuǎn)）或很高（每分鐘3000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 不能超過1.2nN 。 。,3、直流電動(dòng)機(jī)的額定值,注意,3、 直流電機(jī)的基本工作原理,直流電從兩電刷之間通入電樞繞組，電樞電流方向如圖所示。由于換向片和電源固定聯(lián)接，無(wú)論線圈怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)，總是S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)電樞繞組通電后中受力(左手定則)按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。,電刷,換向片,換向器作用： 將外部直流電 轉(zhuǎn)換成內(nèi)部的 直流電，以保 持轉(zhuǎn)矩方向不 變。,線

17、圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，將在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。由右手定則，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與電流的方向相反。,1） 電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),Ea=Ce n,由圖可知，電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與電樞電流或外加電壓方向總是相反，所以稱反電勢(shì)。,式中：U 外加電壓 Ra 繞組電阻,2） 電樞回路電壓平衡式,3） 電磁轉(zhuǎn)矩,單位: (韋伯)，Ia (安) ，T (牛頓米),直流電動(dòng)機(jī)電樞繞組中的電流(電樞電流Ia)與磁通相互作用，產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩，直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式為,4） 轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系,電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩Tem為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩, 它使電樞轉(zhuǎn)動(dòng)。 在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩必須和機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩及空 載損耗轉(zhuǎn)矩相平衡，即,Tem=CT Ia,當(dāng)

18、電動(dòng)機(jī)軸上的機(jī)械負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，通過電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電動(dòng)勢(shì)、電樞電流的變化，電磁轉(zhuǎn)矩將自動(dòng)調(diào)整，以適應(yīng)負(fù)載的變化，保持新的平衡。,轉(zhuǎn)矩平衡過程,例：,設(shè)外加電樞電壓 U 一定，T=T2 (平衡)，此時(shí)， 若T2突然增加，則調(diào)整過程為,達(dá)到新的平衡點(diǎn)(Ia 、 P入) 。,T2 ,n,Ia ,Tem ,E,Ea=Ce n,4.5.2并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,由圖可求得,由上分析可知：,當(dāng)電源電壓U和勵(lì)磁回路的電阻Rf一定時(shí), 勵(lì) 磁電流If和磁通不變，即 = 常數(shù)。則,令：,由以下公式,求得,4.5.2并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,轉(zhuǎn)速降,式中：,n= f (T) 特性曲線,并勵(lì)電動(dòng)機(jī)在負(fù)載變化時(shí)， 轉(zhuǎn)

19、速 n 的變化不大硬機(jī)械特性（自然特性）。,改變電樞電壓和電樞回路串電阻可得人工特性曲線,4.5.3 并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、反轉(zhuǎn)與調(diào)速,起動(dòng),直流電動(dòng)機(jī)不允許在額定電壓UN下直接起動(dòng)。,Iast太大會(huì)使換向器產(chǎn)生嚴(yán)重的火花,燒壞換向器；,1. 起動(dòng)問題：,(1) 起動(dòng)電流大,(2) 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為(1020)TN , 造成機(jī)械沖擊，使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)遭受損壞。,一般Iast限制在(1.52.5)IN。,2.起動(dòng)方法,3.注意事項(xiàng),(1) 電樞串電阻起動(dòng)法,(2) 降壓起動(dòng)法：,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,不能讓它斷開,而且起動(dòng)時(shí)要滿勵(lì)磁。否則，磁路中只有很少的剩磁，可能產(chǎn)生事故：

20、,在滿磁下將Rst置最大處，逐漸減小Rst使n升高。,(1)如果電動(dòng)機(jī)是靜止的，由于轉(zhuǎn)矩太小(T=KT Ia) , 電機(jī)將不能起動(dòng)，這時(shí)反電動(dòng)勢(shì)為零，電樞電流 很大，電樞繞組有被燒壞的危險(xiǎn)。,(2)如果電動(dòng)機(jī)在有載運(yùn)行時(shí)斷開勵(lì)磁回路，反電動(dòng)勢(shì) E立即減小而使電樞電流增大，同時(shí)由于所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩不滿足負(fù)載的需要，電動(dòng)機(jī)必將減速而停轉(zhuǎn)， 更加促使電樞電流的增大，以至燒毀電樞繞組和換 向器。,(3)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，而且因電樞電流過大而將繞組 燒壞。,（ Ea Ia Tem T0 n飛車）,3.反轉(zhuǎn),電磁轉(zhuǎn)矩： Tem=CT Ia,(1) 改變勵(lì)磁電流的方向

21、。 (2) 改變電樞電流的方向。,注意：改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向時(shí)，勵(lì)磁電流和電樞電流兩者的方向不能同時(shí)變。,改變直流電機(jī)轉(zhuǎn)向的方法有兩種：,4、 并勵(lì)(他勵(lì))電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,1）調(diào)速均勻平滑，可以無(wú)級(jí)調(diào)速。 2）調(diào)速范圍大，調(diào)速比可達(dá)200 以上,因此機(jī)械變速所用的齒輪箱可大大簡(jiǎn)化。,主要優(yōu)點(diǎn)：,由轉(zhuǎn)速公式:,可見直流電機(jī)調(diào)速方法有三種。,可見：在U 一定的情況下，改變可改變轉(zhuǎn)速n 。,1） 改變磁通調(diào)速,保持電樞電壓U不變，改變勵(lì)磁電流If (調(diào)Rf)以改變磁通 。,由式,Rf If n,一般只采用減少勵(lì)磁電流(減弱磁通)的方法調(diào)速, 即,改變磁通調(diào)速的方法：,減小磁通，n只能上調(diào)。,改變時(shí)的機(jī)械特性如

22、圖。,動(dòng)畫,(1)調(diào)速平滑，可得到無(wú)級(jí)調(diào)速；但只能向上調(diào)，受 機(jī)械本身強(qiáng)度所限，n不能太高。 (2) 調(diào)速設(shè)備簡(jiǎn)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。 (4) 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), 例如5302120 r/min及3101 240 r/min 。,減小 調(diào)速的特點(diǎn)：,(1) 若調(diào)速后 Ia 保持不變，電動(dòng)機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其負(fù)載轉(zhuǎn)矩必須減小。 (2) 這種調(diào)速方法只適用于恒功率調(diào)速(如用于切削機(jī) 床)。,使用調(diào)磁調(diào)速時(shí)應(yīng)注意：,2） 改變電壓調(diào)速,調(diào)速特性是一組平行曲線,特性曲線,改變電壓調(diào)速的特點(diǎn):,(1)工作時(shí)電壓不允許超過UN ，而n U, 所以

23、調(diào)速 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) 定性好。,(3)均勻調(diào)節(jié)電樞電壓，可得到平滑無(wú)級(jí)調(diào)速。,(4)調(diào)速幅度較大。,改變電壓調(diào)速需要用電壓可以調(diào)節(jié)的專用設(shè)備，投資費(fèi)用較高。 近年來(lái)已普遍采用晶閘管整流電源對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)壓和調(diào)磁，以改變它的轉(zhuǎn)速。,3、電樞串電阻調(diào)速,電樞中串入電阻,使 n 、 n0不變，即電機(jī)的特性曲線 變陡(斜率變大)，在相同力 矩下,n。特性曲線如圖。,Ra,電樞回路串電阻調(diào)速需 在電樞中串入專用電阻，電阻增大則轉(zhuǎn)速下降， 因此 n 只能下調(diào)。,特點(diǎn)：(1) 設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。,(2)機(jī)械特性軟，穩(wěn)定性差。,(3)能量損耗大，只用于小型直流機(jī)。,Ra + R,電阻增大,由直流電動(dòng)機(jī)、單向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)三大部分組成.,直流電動(dòng)機(jī)是起動(dòng)機(jī)的核心。其作用是產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)所需的電磁轉(zhuǎn)矩。 單向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是傳遞或切斷發(fā)動(dòng)機(jī)與起動(dòng)機(jī)之間的扭矩。,4.5.4車用起動(dòng)機(jī),1、車用起動(dòng)機(jī)基本組成,操縱機(jī)構(gòu)的作用是接通或切斷起動(dòng)機(jī)與蓄電池之間的主電路。,車用起動(dòng)機(jī)的直流電動(dòng)機(jī)主要由磁極、電樞、換向器等部件組成。一般采用串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)。,一般的車用起動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)有四個(gè)勵(lì)磁繞組。勵(lì)磁繞組有兩種連接方式：勵(lì)磁繞組全部串聯(lián)；或勵(lì)磁繞組兩兩串聯(lián)之后再并聯(lián)的復(fù)式接法。,復(fù)式接法可以在繞組導(dǎo)體截面相同的情況下，增大起動(dòng)電流，從