直流電動機(jī)工作原理教案資料

1、下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁第一頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 直流電動機(jī)雖然比三相交流直流電動機(jī)雖然比三相交流(jioli)(jioli)異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修也不便，但由于它的調(diào)速性能較好和起動轉(zhuǎn)矩較大，因此，維修也不便，但由于它的調(diào)速性能較好和起動轉(zhuǎn)矩較大，因此，對調(diào)速要求較高的生產(chǎn)機(jī)械或者需要較大起動轉(zhuǎn)矩的生產(chǎn)機(jī)械，對調(diào)速要求較高的生產(chǎn)機(jī)械或者需要較大起動轉(zhuǎn)矩的生產(chǎn)機(jī)械往往采用直流電動機(jī)驅(qū)動。往往采用直流電動機(jī)驅(qū)動。第二頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁NS

2、NS 直流電機(jī)由定直流電機(jī)由定子子(磁極磁極)、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子(電樞電樞)和機(jī)座等和機(jī)座等部分構(gòu)成。部分構(gòu)成。第三頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁由永久磁鐵做成。由永久磁鐵做成。磁極上繞線圈，線圈中通過直流電，磁極上繞線圈，線圈中通過直流電， 形成電磁鐵。形成電磁鐵。第四頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 直流電機(jī)按照勵磁方式直流電機(jī)按照勵磁方式(fngsh)可分為他勵電動可分為他勵電動機(jī)、并勵電動機(jī)、串勵電動機(jī)和復(fù)勵電動機(jī)機(jī)、并勵電動機(jī)、串勵電動機(jī)和復(fù)勵電動機(jī)UUfIaM+_+_IffR stRIaUM+_IffR s

3、tR+_IE第五頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁UIa+_IfM復(fù)勵復(fù)勵U+_IMIa第六頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁第七頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁IU+SbNacd 直流電從兩電刷之間通入電樞繞組，電樞電流方向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，無論線圈怎樣轉(zhuǎn)如圖所示。由于換向片和電源固定聯(lián)接，無論線圈怎樣轉(zhuǎn)動，總是動，總是S極有效極有效(yuxio)邊的電流方向向里邊的電流方向向里, N極有效極有效(yuxio)邊的電

4、流方向向外。電動機(jī)電樞繞組通電后中邊的電流方向向外。電動機(jī)電樞繞組通電后中受力受力(左手定則左手定則)按順時針方向旋轉(zhuǎn)。按順時針方向旋轉(zhuǎn)。U+U+電刷電刷換向片換向片U+IFFTn換向器作用換向器作用(zuyng)：將外部直流電將外部直流電轉(zhuǎn)換成內(nèi)部的轉(zhuǎn)換成內(nèi)部的交流電，以保交流電，以保持轉(zhuǎn)矩方向不持轉(zhuǎn)矩方向不變。變。第八頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁U+EETnSbNdFFacII換向片換向片電刷電刷KE: 與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)n: 電動機(jī)轉(zhuǎn)速電動機(jī)轉(zhuǎn)速 ：磁通磁通E=EK n第九頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目

5、錄返回返回上一頁上一頁U+EETnSbNdFFacII換向片換向片電刷電刷aaaaRInKRIEUE RaIaE+UM第十頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁第十一頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁02TTT 設(shè)外加電樞電壓設(shè)外加電樞電壓 U 一定一定(ydng)，T=T2 (平衡平衡)，此，此時，時，若若T2突然增加，則調(diào)整過程為突然增加，則調(diào)整過程為達(dá)到新的平衡點達(dá)到新的平衡點(Ia 、 P入入 ) 。T2 n Ia T E nKEE aaaREUI aIKTT 第十二頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章

6、目錄返回返回上一頁上一頁)f(ITa一、并勵電動機(jī)一、并勵電動機(jī)1. 轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩特性(txng)IaUM+_IffR stR+_IEaaRIEU 由圖可求得由圖可求得aaREUI ffRUI aafIIII 第十三頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁aaRIEU aaREUI ffRUI aafIIII 由上分析由上分析(fnx)可知：可知： 當(dāng)電源電壓當(dāng)電源電壓U和勵磁回路的電阻和勵磁回路的電阻Rf一定一定(ydng)時時, 勵勵磁電流磁電流If和磁通和磁通不變，即不變，即 = 常數(shù)。則常數(shù)。則即：并勵電動機(jī)的磁通即：并勵電動機(jī)的磁通 = 常數(shù)，轉(zhuǎn)矩與電

7、樞常數(shù)，轉(zhuǎn)矩與電樞(din sh)電流電流成正比。成正比。 n0T)f(ITa)f(Ina2. 轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速特性第十四頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁aEaEIKRKUnaaaI IT TTEKnKERIEU 由以下由以下(yxi)公式公式n0T)f(ITa理理想想空空載載轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速:0KUnE 式中：式中：n0)f(Ina第十五頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁nnn 0TKKRnET2a TKKRKUnETE2a aI IT TTKIaUM+_IffR stR+_IEf(T)n3. 機(jī)械機(jī)械(jxi)特性特性aEa

8、EIKRKUn第十六頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速降降:2aTKKRnET 理理想想空空載載轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速:0KUnE 式中：式中：nnTKKRKUnETE 02an0nNTNn0T100%nnnnNN0N第十七頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁)f(ITa二、串勵電動機(jī)二、串勵電動機(jī)1. 轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩特性(txng)當(dāng)當(dāng)Ia較小時較小時(xiosh)，鐵心不飽和，鐵心不飽和UIa+_IfMfaII 特點：特點：)af(IaKI 2aTaTIKIKT當(dāng)當(dāng)Ia較大時，鐵心飽和較大時，鐵心飽和aTIKT 與并勵類似與

9、并勵類似第十八頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁)f(Ina2. 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速(zhun s)特性特性當(dāng)當(dāng)Ia較小時較小時(xiosh)，aKI aEaEIKRKUnKKRKIKUnEaaE當(dāng)當(dāng)Ia較大時，鐵心飽和較大時，鐵心飽和與并勵類似與并勵類似從上式可見，當(dāng)輕載時串勵電動機(jī)的轉(zhuǎn)速急從上式可見，當(dāng)輕載時串勵電動機(jī)的轉(zhuǎn)速急劇上升，將導(dǎo)致電動機(jī)的損壞，所以串勵電劇上升，將導(dǎo)致電動機(jī)的損壞，所以串勵電動機(jī)不允許輕載運行，一般最低負(fù)載不小于動機(jī)不允許輕載運行，一般最低負(fù)載不小于額定負(fù)載的額定負(fù)載的30%n0T)f(Ina第十九頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄

10、 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁bTaUnf(T)n3. 機(jī)械機(jī)械(jxi)特性特性2aTaTIKIKTKKRKIKUnEaaE第二十頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁三、復(fù)勵電動機(jī)三、復(fù)勵電動機(jī)復(fù)勵復(fù)勵U+_IMIa 他的工作特性介于并勵和他的工作特性介于并勵和串勵之間。如果串勵之間。如果(rgu)并勵繞并勵繞組磁通勢起主要作用，其工作特組磁通勢起主要作用，其工作特性與并勵電動機(jī)工作特性接近。性與并勵電動機(jī)工作特性接近。如果如果(rgu)串勵繞組磁通勢起串勵繞組磁通勢起主要作用，其工作特性與串勵電主要作用，其工作特性與串勵電動機(jī)工作特性接近。但因為有并

11、動機(jī)工作特性接近。但因為有并勵繞組磁通勢的存在，磁通勵繞組磁通勢的存在，磁通不不會趨近于零，所以空載或輕載時會趨近于零，所以空載或輕載時，仍能正常運行。，仍能正常運行。第二十一頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁解：解：(1) P2是輸出功率，額定輸入是輸出功率，額定輸入(shr)功率為功率為KW19.2684. 02221 PPA2381101019.2631UPI額定電流額定電流額定勵磁額定勵磁(l c)電流電流A45 .27110ff RuI額定電樞電流額定電樞電流A2344238fa III第二十二頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄

12、返回返回上一頁上一頁（2）電樞電路銅損）電樞電路銅損W219023404. 02a2aaCu IRPW44045 .272f2ffCu IRP勵磁電路銅損勵磁電路銅損總損失功率總損失功率W4190220002619021 PPP空載損耗功率空載損耗功率W200021904190aCu10 PPPm.N210100022955095502 nPT（3）額定轉(zhuǎn)矩）額定轉(zhuǎn)矩（4）反電動勢）反電動勢V6 .10023404. 0110aa IRUE第二十三頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁TKKRKUnETE2a nn0Tn0nT00n 0n0nTnO第二十四頁，

13、共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁太大會使換向器產(chǎn)生嚴(yán)重的火花太大會使換向器產(chǎn)生嚴(yán)重的火花, ,燒壞換向器；燒壞換向器；NaaNast)2010(IRUI 0 nKEE1. 起動問題：起動問題：(1) 起動電流大起動電流大(2) 起動轉(zhuǎn)矩大起動轉(zhuǎn)矩大 起動時，起動轉(zhuǎn)矩為起動時，起動轉(zhuǎn)矩為(1020)TN , 造成機(jī)械沖擊造成機(jī)械沖擊，使傳動機(jī)構(gòu)遭受損壞。，使傳動機(jī)構(gòu)遭受損壞。tasIT 第二十五頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁NstaNast)5 . 25 . 1 (IRRUI aastNstRIUR nn0TnnTKK

14、RKUnETE 02aTLT2T1此啟動方法，啟動設(shè)備簡單此啟動方法，啟動設(shè)備簡單，操作方便，但啟動能耗大，操作方便，但啟動能耗大。第二十六頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 直流電動機(jī)在起動和工作時，勵磁電路一定要接直流電動機(jī)在起動和工作時，勵磁電路一定要接通通, ,不能讓它斷開不能讓它斷開, ,而且起動時要滿勵磁。否則，磁路而且起動時要滿勵磁。否則，磁路中只有中只有(zhyu)(zhyu)很少的剩磁，可能產(chǎn)生事故：很少的剩磁，可能產(chǎn)生事故：aNstR2IU目前基本采用可控硅整流電目前基本采用可控硅整流電源源(dinyun)(dinyun)作為調(diào)壓電源作

15、為調(diào)壓電源(dinyun)(dinyun)。此啟動方法，。此啟動方法，啟動電流小，啟動平穩(wěn)，啟啟動電流小，啟動平穩(wěn)，啟動能耗小。動能耗小。TLT2n0nT0T1第二十七頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 (3) (3)如果電機(jī)在空載運行，可能造成飛車，使電機(jī)遭如果電機(jī)在空載運行，可能造成飛車，使電機(jī)遭受嚴(yán)重受嚴(yán)重(ynzhng)(ynzhng)的機(jī)械損傷，而且因電樞電流過大而將繞組的機(jī)械損傷，而且因電樞電流過大而將繞組燒壞。燒壞。第二十八頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁電磁電磁(dinc)(dinc)轉(zhuǎn)矩：轉(zhuǎn)矩：T=

16、KTT=KT Ia Ia第二十九頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 1. 1. 調(diào)速均勻平滑，可以調(diào)速均勻平滑，可以(ky)(ky)無級調(diào)速無級調(diào)速 2. 2. 調(diào)速范圍大，調(diào)速比可達(dá)調(diào)速范圍大，調(diào)速比可達(dá)D=810 D=810 以上以上 3. 3.調(diào)速靜差率調(diào)速靜差率小。小。由轉(zhuǎn)速公式由轉(zhuǎn)速公式: EKRIUnaa可見直流電機(jī)調(diào)速方法有三種?？梢娭绷麟姍C(jī)調(diào)速方法有三種。第三十頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁TKKRKUnETE2a 保持電樞保持電樞(din sh)電壓電壓U不變，減小勵磁電流不變，減小勵磁電流If

17、(調(diào)調(diào)Rf)以減小磁通以減小磁通 。由式由式0n 0n0nTnOaaaREUI Rf E I n Ia E T nKEE 在高于在高于n的轉(zhuǎn)速下運行的轉(zhuǎn)速下運行第三十一頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁nCnKRIU1EaanCInCKIKT2a1TaTCTnP(1)調(diào)速平滑，可得到無級調(diào)速；但只能向上調(diào)，受調(diào)速平滑，可得到無級調(diào)速；但只能向上調(diào)，受 機(jī)械本身強(qiáng)度所限，機(jī)械本身強(qiáng)度所限，n不能太高。不能太高。(2) 調(diào)速設(shè)備簡單，經(jīng)濟(jì)，電流小，便于控制調(diào)速設(shè)備簡單，經(jīng)濟(jì)，電流小，便于控制(kngzh)。(3) 機(jī)械特性較硬，穩(wěn)定性較好。機(jī)械特性較硬，穩(wěn)定性

18、較好。(4) 對專門生產(chǎn)的調(diào)磁電動機(jī)對專門生產(chǎn)的調(diào)磁電動機(jī),其其D可達(dá)可達(dá), 一般一般D=2第三十二頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁n0n0Tcn0nT0KTnTKKRKUnETE 02a )(a一定一定和和R(1)工作時電壓不允許超過工作時電壓不允許超過 ，而，而, 所以調(diào)速所以調(diào)速 只能向下調(diào)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)機(jī)械特性較硬，并且電壓降低后硬度不變，穩(wěn) 定性好。定性好。第三十三頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁(4)均勻調(diào)節(jié)電樞電壓均勻調(diào)節(jié)電樞電壓(diny)，可得到平滑無級

19、調(diào)速。，可得到平滑無級調(diào)速。(5)調(diào)速范圍調(diào)速范圍(fnwi)較大。一般較大。一般D=810U Ia n E Ia (3)屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。第三十四頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁nn0TnnTKKRRKUn02ETaE特點：特點：(1) 設(shè)備簡單設(shè)備簡單(jindn)，操作方便。，操作方便。(2)機(jī)械特性軟，穩(wěn)定性差。機(jī)械特性軟，穩(wěn)定性差。(4)能量損耗大，只用于小型直流機(jī)。能量損耗大，只用于小型直流機(jī)。TL(3)調(diào)速范圍較小，一般調(diào)速范圍較小，一般D=22.5第三十五頁，共38頁。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一

20、頁1.額定功率額定功率PN: 電機(jī)電機(jī)(dinj)軸上輸出的機(jī)械功率。軸上輸出的機(jī)械功率。2.額定額定( dng)電壓電壓UN : 額定額定( dng)工作情況下的電樞上加工作情況下的電樞上加的直流電壓。（例：的直流電壓。（例：110V，220V，440V） 3.額定電流額定電流IN : 額定電壓下軸上輸出額定電壓下軸上輸出(shch)額定功率時的電流額定功率時的電流 （并勵包括勵磁和電樞電流）。（并勵包括勵磁和電樞電流）。 三者關(guān)系：三者關(guān)系：PN=UNIN （ ：效率）：效率）4.額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN: 在在PN , UN , IN 時的轉(zhuǎn)速。時的轉(zhuǎn)速。 直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速一般在直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速一般在500500r/min 以上。特殊的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速可以上。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（每分鐘以做到很低（如每分鐘幾轉(zhuǎn)）或很高（每分鐘30003000轉(zhuǎn)以上）。轉(zhuǎn)以上）。調(diào)速時對于沒有調(diào)速要求的電機(jī)，最大轉(zhuǎn)速不能超過調(diào)速時對于沒有調(diào)速要求的電機(jī)，最大轉(zhuǎn)速不能超過 1.2nN 。 。第三十六頁，共38頁。下一