直流電動機工作原理及特性.ppt

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1、第三章直流電機的工作原理及特性重點掌握：?了解直流電機的基本結(jié)構(gòu)及工作原理；?掌握直流電動機的機械特性；?掌握直流電動機啟動、調(diào)速和制動等各種特性；?掌握實現(xiàn)直流電動機啟動、調(diào)速和制動的各種方法以及它們的使用場所。電機分交流和直流兩種。直流電機—工作電壓或輸出的電壓為直流；交流電機—工作電壓為交流。直流電機分直流電動機和直流發(fā)電機兩種。直流電動機—將電能轉(zhuǎn)換為機械能；直流發(fā)電機—將機械能轉(zhuǎn)換為電能。3．1直流電機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理一、直流電機的基本結(jié)構(gòu)直流電機的結(jié)構(gòu)圖如圖所示：根據(jù)電機的工作原理，直流電機的組成可分為定子、轉(zhuǎn)子和換向器三大部分。定子部分主要由定子鐵心和繞在上面的勵磁繞組

2、兩部分組成。轉(zhuǎn)子部分主要由電樞鐵心和電樞繞組兩部分組成。換向器由換向片和電刷組成，電刷固定在定子上，換向片與電樞繞組相連，換向片與電刷保持滑動接觸。二、基本的工作原理為了討論直流電機的工作原理，可把復(fù)雜的直流電機結(jié)構(gòu)簡化為電機具有一對主磁極，電樞繞組只是一個線圈，線圈兩端分別聯(lián)在兩個換向片上，換向片上壓著電刷A和B。如圖所示：t3-2.swf1—主磁極：勵磁繞組上加上直流電壓，勵磁繞組上有勵磁電流通過，使定子鐵心產(chǎn)生固定磁場，即定子的主要作用是產(chǎn)生主磁場。2—電樞繞組：在固定的磁場中旋轉(zhuǎn)，主要作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或產(chǎn)生機械轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。3、4—換向器：電刷固定不動，換向片與電樞繞

3、組一起旋轉(zhuǎn)，主要作用對發(fā)電機而言是將電樞繞組內(nèi)感應(yīng)的交流電勢轉(zhuǎn)換成電刷間的直流電勢。對電動機而言，則是將外加的直流電流轉(zhuǎn)換為電樞繞組的交變電流，并保證每一磁極下，電樞導(dǎo)體的電流的方向不變，以產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。3—電刷4—換向片1．發(fā)電機原理：將機械能轉(zhuǎn)換為電能。直流發(fā)電機工作原理圖如圖所示：c3-1.swf作為發(fā)電機運行時：導(dǎo)體在磁場內(nèi)作切割磁力線運動，導(dǎo)體中便感應(yīng)出電動勢。2．電動機原理：將電能轉(zhuǎn)換為機械能。直流電動機工作原理圖如圖所示：C3-2.swf作為電動機運行時：帶電導(dǎo)體在磁場中要受到電磁力（矩）的作用。直流發(fā)電機和直流電動機的電磁轉(zhuǎn)矩的作用是不同的。發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩是阻轉(zhuǎn)矩

4、，它與電樞轉(zhuǎn)動的方向或原動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的方向相反。因此，在等速轉(zhuǎn)動時，原動機的轉(zhuǎn)矩T1必須與發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩TM及空載損耗轉(zhuǎn)矩T0相平衡。電動機的電磁轉(zhuǎn)矩是驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，它使電樞轉(zhuǎn)動。因此，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩TM必須與機械負載轉(zhuǎn)矩TL及空載損耗轉(zhuǎn)矩T0相平衡。從以上分析可知，直流電機作發(fā)電機運行和作電動機運行時，雖然都產(chǎn)生電動勢E和電磁轉(zhuǎn)矩T，但二者的作用正好相反，見表：電機運行方式E與I的方向E的作用TM的性質(zhì)轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系發(fā)電機相同電源電動勢阻轉(zhuǎn)矩T1=TM+T0電動機相反反電動勢驅(qū)動轉(zhuǎn)矩TM=TL+T0四、直流電動機的分類直流電動機按定子勵磁繞組的勵磁方式不同可分為四類：1．他勵電動機：

5、勵磁繞組由外加電源單獨供電，勵磁電流的大小與電樞兩端電壓或電樞電流的大小無關(guān)。如圖（a）所示。t3-5-1.swf2.并勵電動機：勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)連接，由外部電源一起供電。如圖（b）所示。t3-5-2.swf四、直流電動機的分類3．串勵電動機：勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)連接，由外部電源一起供電。如圖（c）所示：t3-5-3.swf4．復(fù)勵電動機：勵磁繞組分為兩部分，一部分與電樞繞組并聯(lián)連接，另一部分與電樞繞組并聯(lián)連接。如圖（d）所示:t3-5-4.swf3．2直流他勵電動機的機械特性一、機械特性的一般形式電動機的機械特性指的是轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。不同勵磁方式的電動機，其運行特性也

6、不盡相同，下面主要介紹在調(diào)速系統(tǒng)中應(yīng)用的較廣泛的他勵電動機的機械特性。如圖所示為直流他勵電動機的原理電路圖。式中:——外加電樞電壓（V）；——感應(yīng)電勢（V）；——電樞電流（A）；——電樞回路內(nèi)阻（Ω）電樞回路部分勵磁回路部分∵∴即：……轉(zhuǎn)速特性……機械特性由他勵電動機的特性可知：勵磁電流If的大小與電樞電流Ia的大小無關(guān)，它的大小只取決于Rf、Uf的大小，當Rf、Uf的大小一定時,If為定值，即磁通?為定值。對應(yīng)的機械特性如圖所示：1.理想空載轉(zhuǎn)速：T=0時的轉(zhuǎn)速稱為理想空載轉(zhuǎn)速，用n0表示。根據(jù)機械特性可知：2.轉(zhuǎn)速降落3.機械特性硬度為了衡量機械特性的平直程度，引進一個機械特性硬度的

7、概念，其定義為：理想空載點即轉(zhuǎn)矩變化與所引起的轉(zhuǎn)速變化的比值，稱為機械特性的硬度。根據(jù)?值的不同，可將電動機機械特性分為三類。（1）絕對硬特性???（2）硬特性?>10（3）軟特性?<10二、固有機械特性直流他勵電動機的固有機械特性指的是在額定條件（額定電壓UN和額定磁通?N)下和電樞電路內(nèi)不外接任何電阻時的n=f(T)即:是一條直線。直流他勵電動機固有機械特性曲線可根據(jù)電動機的銘牌數(shù)據(jù)求出(0,n0)和(TN,nN)即可繪出固有的