《电机拖动总复习课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电机拖动总复习课件（63页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2. 结构,凡是旋转电机，其基本结构总是由定子和转子两大部分组成。直流电机结构参见教材29页图3.4 。,其定子和转子的基本构成如下,3. 额定值,额定值是电机长期运行时允许的各物理量的值。主要有, 额定电压(V), 额定励磁电压(V), 额定电流(A), 额定励磁电流(A), 额定转速(r/min), 励磁方式(他励方式；自励方式并励、串励、复励), 额定功率(kw)(为额定输出功率), 额定效率 (对电动机，指额定运行时输出机械功率 与电源输入电功率之比),电机的效率公式中，P1泛指输入功率，P2泛指输出功率。,(1) 对直流电动机，有,(2) 对直流发电机，有, 电动机轴上输出的额定转矩
2、,4. 电枢绕组,电枢绕组一般装在直流电机的转子上。有叠绕组(单叠、复叠)、波绕组(单波、复波)和混合绕组。最基本的是单叠绕组、单波绕组。,各种绕组的规律常用绕组展开图来表示。,(二) 直流电机的磁场分析,1. 励磁方式,直流电机绕组，一般包括定子磁极上的励磁绕组和转子上的电枢绕组。两个绕组的不同连接方式，决定直流电机的励磁方式。励磁方式有两大类四种：他励方式；自励方式并励、串励、复励。,不同励磁方式电机的运行特性也不同。特别是并励电机的电流关系：,(1) 对直流电动机,(2) 对直流发电机,分别为电枢电流、负载电流和励磁电流。,2. 空载磁通,空载磁通密度Box分布呈“平顶波”。主磁通的路径
3、为闭合磁路：气隙电枢齿电枢轭电枢齿气隙主磁极定子轭主磁极气隙。,励磁磁势的绝大部分是消耗在气隙中。,3. 电枢反应,电枢磁通密度Box分布呈“马鞍形”。在负载运行时，电枢磁场对空载磁场的影响称作电枢反应。,(三) 直流电机的电动势、功率、转矩平衡,1. 直流电动势表达式,(1) 对直流电动机：它为反电势（Ea与Ia反向） (2) 对直流发电机：它为正电势（Ea与Ia同向） 结构参数p、a、z 分别为极对数、并联支路数、电枢绕组总导体数。,2. 电磁转矩表达式,(1) 对直流电动机：它为拖动性转矩（T与n同向） (2) 对直流发电机：它为制动性转矩（T与n反向） 结构参数p、a、z 分别为极对数
4、、并联支路数、电枢绕组总导体数。,注意公式 的应用,3. 电动势平衡方程式（参看下页模型）,(1) 对直流电动机 (U Ea):,(2) 对直流发电机 (UEa):,或,如果还考虑电刷上的压降Ub, ( 一般取1V左右) 则有,图1 交流发电机物理模型,图2 直流发电机物理模型,图3 直流电动机物理模型,(1) 对直流电动机:,(2) 对直流发电机:,4. 功率平衡方程式,(1) 对直流电动机,若总损耗,因为他励发电机中不包含pCuf ，则他励电动机,(2) 对直流发电机,若总损耗,因为他励发电机中不包含pCuf ，则他励电动机,5. 转矩平衡方程式,(1) 对直流电动机:,(2) 对直流发电
5、机:,(T2为电动机输出转矩),(T1为原动机输入给发电机轴上的输入转矩),6. 和 值的计算,的计算可根据电动势表达式和电压平衡方程式解得,(1) 对直流电动机:,(2) 对直流发电机:,对于同一台电机，有,(四) 直流电机的特性,1 直流电动机,(1) 工作特性：转速特性、转矩特性、效率特性,指在额定工作电压、额定励磁情况下，负载变化时n、T、分别随P2(或Ia)的变化关系。,(2) 机械特性：固有机械特性、人为机械特性（电枢串电阻、降低电枢电压、减小励磁电流减小气隙磁通）,指电动机在一定的工作电压和励磁电流情况下，电磁转矩与转速之间的变化关系。,机械特性一般公式,当 时，固有机械特性；,
6、当分别单独改变上述三个参数时，所得到的是人为机械特性。,(3) 直流电动机启动要求,启动电流要小，启动转矩要大是电动机启动性能好的两个要素。,注意：在启动并励、他励和复励电动机时，电枢回路外接电阻应置于最大（限制启动电流）、励磁回路外接电阻应置于最小（提高启动转矩）。串励直流电动机不能空载或轻载启动。,(4) 直流电动机调速,调速依据,其中,改变电枢回路外接电阻R n： Rn，Rn,改变励磁回路外接电阻Rf n： RfIfn,反之亦然,改变电枢回路电压U n(常用于他励机)： Un, Un,(4) 直流电动机制动,制动方法：能耗制动、反接制动、倒拉反转制动、回馈制动。,制动过程的分析（略）。,
7、(5) 直流电动机运行,电动和发电状态。,2 直流发电机,开路(空载)特性、外特性,(1) 直流发电机空载特性U0=f(If)工作在额定转速下，负载电流I=0时，端电压U0随励磁电流的变化关系。,(2) 直流发电机外特性U=f(I)工作在额定转速、额定励磁情况下，负载变化时，端电压U随负载电流的变化关系。,(五) 直流电机的换向,1. 基本概念,研究换向的实际意义：换向质量直接影响电机性能，换向不好火花大。,换向定义：旋转着的电枢某元件，从一条支路转换到另一条支路时，元件(即换向线圈)中电流变化的过渡过程。,换向周期t ：换向元件中的电流ia从正(或负)值变到负(或正)值所用的时间，即一个换向
8、片通过一个电刷所用的时间：,K换相片数,2. 改善换向的电磁方法,加装换向极: 这是常用的有效方法，但这里的关键是如何确定换向极的极性,发电机：顺转向看与主极极性相同； 电动机：逆转向看与主极极性相同。,移动电刷位置：其原理是利用主磁极对换向元件感应的电势来改善换向，这里的关键是电刷移动的方向,发电机：顺转向移动一个小角度； 电动机；逆转向移动一个小角度。,1、直流电机的电枢导体里流过的是直流电流还是交流电流?,答；直流电机电枢导体里流过的是交流电流, 其频率f=np/60 Hz，其中P为电机的极对数, n为转子转速, 单位为rmin, 通过换向器和电刷引出来的电流才是直流电.,2、直流电机铭
9、牌上的额定功率是指输出功率还是输入功率?对发电机和电动机有什么不同?,答：铭牌上的额定功率是指输出功率。,发电机输出的是电功率，因此其额定功率指的是从电枢出线端输出的电功率。 电动机输出的是机械功率，因此其额定功率指的是轴上输出的机械功率。,3、直流电机的主磁路包括哪几部分?磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在磁路的哪部分上?,答：直流电机的主磁路包括气隙、电枢齿、电枢轭、磁极和磁轭五部分。 磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在气隙上。,4、励磁磁通势是怎样产生的?与哪些量有关?,答：励磁磁通势是由励磁绕组通以励磁电流产生的。其大小与励磁电流大小和励磁绕组的匝数有关,5、直流电机的电磁功率指的是什
10、么?如何说明直流发电机中由机械能到电磁能的转换?,答：直流电机的电磁功率指的是由电功率和机械功率相互转换的功率，所以，电磁功率PM以电功率形式表示时，等于电枢电动势与电枢电流的乘积；以机械功率形式表示时，等于电磁转矩与机械角速度的乘积，即,PM = Ea Ia = T,直流发电机的电动势和电枢电流方向相同，说明是发出电功率。同时电磁转矩和角速度方向相反，说明必须输入个和电磁转矩大小相等、方向相反的转矩才能维持发电机稳定运行，也就是需要输入机械功率。所以，直流发电机的电磁功率就是将机械功率转换为电功率的功率。,6、直流发电机的损耗包括哪几部分?哪些损耗随负载的大小而变化？哪些是不变损耗?铁损耗存
11、在于直流电机的哪一部分？,答：包括铁损耗、铜损耗和机械损耗等。,7、把他励直流发电机转速升高20，此时空载端电压升高多少?如果是并励发电机，电压升高比前者大还是小?,答：由于电枢电动势和转速成正比，因此，如果把他励发电机转速升高20，则其电枢电动势就升高20。而空载端电压等于电枢电动势，因此它也就升高20。,在并励发电机个，空载端电压也随转速的升高而升高，端电压升高引起励磁电流增大，使电枢电动势和空载端电压进一步升高所以，并励发电机电压升高得比他励发电机的大,铜损耗随负载的大小变化，即与负载电流的平方成正比。 铁损耗和机械损耗为不变损耗，即与负载电流大小无关。 铁损耗存在于直流电机的电枢铁芯中
12、。,9、一台直流发电机，在励磁电流和电枢电流不变的条件下，若转速下降，则其铜损耗、铁损耗、机械损耗、电枢电动势、电磁功率、电磁转矩、输出功率、输入功率分别如何变化?,答：铜损耗不变，铁损耗和机械损耗变小，电枢电动势变小，电磁功率变小，电磁转矩不变，输出功率变小，输入功率变小,8、直流电机负载时的电枢绕组电动势与空载时的电动势是否相同?,答：因为负载时的电枢电流产少电枢磁通势，它和空载时励磁磁通势合成，共同产生气隙磁通。一般来说，该磁通和负载时仅由励磁磁通势产生的磁通是不一样的。因此它们感应的电枢绕组电动势就不相同。,10、起动直流电动机时，为什么必须在电枢回路中串电阻或降低电源电压?,答：开始
13、起动时转速为零、感应电动势也为零，起动电流为端电压除以电枢回路总电阻:Ia=U/Ra。一般直流电动机Ra很小，因此在额定电压下的起动电流很大，约为额定电流的几十倍这样大的电流会使换向困难，产生强烈火花或环火，或使电流保护装置跳闸，所以必须在电枢回路中串电阻或降低电源电压以减小起动电流.,直流电机部分思考题 3.1 、3.8、3.9、3.17、 3.18、3.1,4.1 、4.2、4.7、4.12、 4.13,一、直流电机部分,1.直流/交流电动机/发电机的基本工作原理分析。,2.直流电机的额定参数的概念与计算。,4.直流电动机的运行原理（基本方程式、功率关系、工作特性等）。,3.直流电机的电枢
14、电动势与电磁转矩的计算。,5.他励直流电动机的机械特性（固有特性、人为特性）。,6.直流电机的换相问题。,7.他励直流电动机的启动方法与启动参数计算。,8.他励直流电动机的调速方法、原理与性能指标计算。,9.他励直流电动机的各种运行状态及相应的简单计算。,10.如何改变直流电动机的旋转方向 ？,（1）对于永磁直流电动机，通过改变电源方向,可以改变电动机的旋转方向。,（3）对于串/并励直流电动机，单纯改变电源极性的方向不能改变电动机的旋转方向。可以改变励磁电流方向，或电枢电流方向来改变电动机的旋转方向。,（2）对于他励直流电动机，可以通过改变电流方向来改变电动机的旋转方向。即可以改变励磁电流方向
15、，或电枢电流方向来改变电动机的旋转方向。,(请练习教材P103的思考题4.3),11.为什么直流电机能发出直流电？如果没有换向器，直流电机能不能发出直流电流？,12.试判断下列情况下，电刷两端电压性质： （1）磁极固定，电刷与电枢同时旋转； （2）电枢固定，电刷与磁极同时旋转。,答：由于换向器的作用，使电刷短接的元件始终切割相同磁极，感应电势在电刷两端不变，故直流机能发出直流电。 如果没有换向器，直流机不能发出直流电，而只能发出交流电。（分析略）,答：（1）电刷两端的是交流电压； （2）电刷两端的是直流电压。,13.直流电动机为什么不允许直接启动？应采用怎样方法起动？,直流电动机一般不允许直接
16、启动，因为直接起动时的起动电流和转矩都很大，起动电流通常可达额定电流的10至20倍。,这是因为：直接起动时 U UN，而n 0 ， Ea 0 ,UN IS IN TS CT N IS TN Ra,直流电动机通常有两种起动方法：,（1）降压起动 （2）电枢回路串电阻起动,14.直流电动机的调速优点及其调速方法各有哪些？,直流电动机的调速的突出优点是能在较大的范围内具有平滑、平稳的无级调速性能。,直流电动机的调速适用于那些对调速性能要求较高的场合。,（2）直流电动机调节转速的电气方法主要有：,（1）直流电动机的调速优点,）电枢回路串电阻,）改变励磁电流,）改变电枢回路的电源电压,15.已知某直流电动机铭牌数据如下，额定功率 ，额定电压 ，额定转速 ，额定效率 ，试求该电机的额定电流。,解：对于直流电动机，,故该电机的额定电流,解：因为,故该电机的额定电流,（请参见教材P32页例题3-1、3-2）,17.一台直流发电机额定容量180kw，额定
