第三章直流電動機工作原理及特性

1、第三章3.1為什么直流電機的轉(zhuǎn)子要用表面有絕緣層的硅鋼片疊壓而成?直流電機的轉(zhuǎn)子要用表面有絕緣層的硅鋼片疊加而成是因為要防止電渦流對電能的損耗。3.2并勵直流發(fā)電機正傳時可以自勵,反轉(zhuǎn)時能否自勵?不能,因為反轉(zhuǎn)起始勵磁電流所產(chǎn)生的磁場的方向與剩與磁場方向相反,這樣磁場被消除,所以不能自勵.3.3 一臺他勵直流電動機所拖動的負載轉(zhuǎn)矩T L=常數(shù),當電樞電壓或電樞附加電阻改變時,能否改變其運行其運行狀態(tài)下電樞電流的大小?為什么?這個拖動系統(tǒng)中哪些要發(fā)生變化?T=K tI a u=E+I a R a當電樞電壓或電樞附加電阻改變時,電樞電流大小不變.轉(zhuǎn)速n與電動機的電動勢都發(fā)生改變.3.4一臺他勵直流

2、電動機在穩(wěn)態(tài)下運行時,電樞反電勢E= E1,如負載轉(zhuǎn)矩T L=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E1?T=I a K t, 減弱,T是常數(shù),I a增大.根據(jù)E N=U N-I a R a ,所以E N減小.,小于E1.3.5 一臺直流發(fā)電機,其部分銘牌數(shù)據(jù)如下:P N=180kW, U N=230V,n N=1450r/min,=89.5%,試求:N該發(fā)電機的額定電流;電流保持為額定值而電壓下降為100V時,原動機的輸出功率(設(shè)此時=NP N=U N I N180KW=230*I NI N=782.6A該發(fā)電

3、機的額定電流為782.6AP= I N100/NP=87.4KW3.6 已知某他勵直流電動機的銘牌數(shù)據(jù)如下:P N=7.5KW, U N=220V, n N=1500r/min, =88.5%, 試求該電機的額定電流和轉(zhuǎn)矩。NP N=U N I NN7500W=220V*I N*0.885I N=38.5AT N=9.55P N/n N=47.75Nm3.7一臺他勵直流電動機:P N=15KW, U N=220V, I N=63.5A, n N=2850r/min,R a =0.25,其空載特性為: 今需在額定電流下得到150V 和220 V的端電壓,問其勵磁電流分別應(yīng)為多少?由空載特性其空載

4、特性曲線. 當U=150V時I f=0.71A當U=220V時I f=1.08A3.8 一臺他勵直流電動機的銘牌數(shù)據(jù)為:P N=5.5KW, U N=110V, I N=62A, n=1000r/min,試繪出它的固有機械特性曲線。NR a=(0.500.75(1-P N/U N I NU N/I N=0.6(1-5500/110*62*110/62=0.206n0=n N U N/(U N-I N R a=1131r/minTN=9.55*5500/1000=52.525Nm 3.9 N=110V, I N=61A,額定勵磁電流Ifn定運行狀態(tài)下的電磁轉(zhuǎn)矩近似等于額定輸出轉(zhuǎn)矩,試繪出它近似的

5、固有機械特性曲線。n0=U N n N/(U N-I N R a T N=9.55P N/n N=110*1500/(110-61*0.2 =9.55*5500/1500=1687 r/min =35Nm 3.10=1500r/min, R a=0.242,試計算出此電動機的如下特性:固有機械特性;電樞服加電阻分別為3和5時的人為機械特性;電樞電壓為U N/2時的人為機械特性;磁通=0.8N時的人為機械特性;并繪出上述特性的圖形。n0=U N n N/(U N-I N R a= 1559r/minT N=9.55P N/n N=9.55*6500/1500=41.38Nm n=U/K e= U

6、/K e當3n=854r/min當5n=311 r/min n= U/K e當U Nn0=U N n N N N a=780 r/min 當n0=U N n N/0.8K e=1964 r/min 3.11為什么直流電動機直接啟動時啟動電流很大?電動機在未啟動前n=0,E=0,而R a很小,所以將電動機直接接入電網(wǎng)并施加額定電壓時,啟動電流將很大.I st=U N/R a3.12他勵直流電動機直接啟動過程中有哪些要求?如何實現(xiàn)?3.13 直流他勵電動機啟動時,為什么一定要先把勵磁電流加上?若忘了先合勵磁繞阻的電源開關(guān)就把電樞電源接通,這是會產(chǎn)生什么現(xiàn)象(試從T L=0 和T L=T N兩種情況

7、加以分析?當電動機運行在額定轉(zhuǎn)速下,若突然將勵磁繞阻斷開,此時又將出現(xiàn)什么情況?直流他勵電動機啟動時,一定要先把勵磁電流加上使因為主磁極靠外電源產(chǎn)生磁場.如果忘了先合勵磁繞阻的電源開關(guān)就把電樞電源接通,T L=0時理論上電動機轉(zhuǎn)速將趨近于無限大,引起飛車, T L=T N時將使電動機電流大大增加而嚴重過載.3.14直流串勵電動機能否空載運行?為什么?串勵電動機決不能空載運行,因為這時電動機轉(zhuǎn)速極高,所產(chǎn)生的離心力足以將繞組元件甩到槽外,還可能串勵電動機也可能反轉(zhuǎn)運行.但不能用改變電源極性的方法,因這時電樞電流Ia與磁通同時反響,使電瓷轉(zhuǎn)矩T依然保持原來方向,則電動機不可能反轉(zhuǎn). 3.15 一臺

8、直流他勵電動機,其額定數(shù)據(jù)如下:P N=2.2KW,U N=U f=110V,n N=1500r/min, =0.8,R a=0.4, R f=82.7。試求:N額定電樞電流I An;額定勵磁電流I fN;勵磁功率P f;額定轉(zhuǎn)矩T N;額定電流時的反電勢;直接啟動時的啟動電流;如果要是啟動電流不超過額定電流的2倍,求啟動電阻為多少歐?此時啟動轉(zhuǎn)矩又為多少?P N=U N I aNN2200=110*I aN*0.8I aN=25A第一改變電樞電路外串接電阻 Rad 特點在一定負載轉(zhuǎn)矩下，串接不同的電阻可以得到不同的轉(zhuǎn)速，機械特性較軟，電阻越 大則特性與如軟，穩(wěn)定型越低，載空或輕載時，調(diào)速范圍

9、不大，實現(xiàn)無級調(diào)速困難，在 調(diào)速電阻上消耗大量電量。 第二改變電動機電樞供電電壓 特點 當電壓連續(xù)變化時轉(zhuǎn)速可以平滑無級調(diào)速，一般只能自在額定轉(zhuǎn)速以下調(diào)節(jié)，調(diào)速 特性與固有特性相互平行，機械特性硬度不變，調(diào)速的穩(wěn)定度較高，調(diào)速范圍較大，調(diào) 速時因電樞電流與電壓無關(guān)，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，適應(yīng)于對恒轉(zhuǎn)矩型負載?？梢钥空{(diào)節(jié)電 樞電壓來啟動電機，不用其它啟動設(shè)備， 第三改變電動機主磁通 特點可以平滑無級調(diào)速，但只能弱詞調(diào)速，即在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)節(jié)，調(diào)速特性較軟，且 受電動機換向條件等的限制，調(diào)速范圍不大，調(diào)速時維持電樞電壓和電流步變，屬恒功 率調(diào)速。 3.19 直流電動機的電動與制動兩種運轉(zhuǎn)狀態(tài)的根本區(qū)別何

10、在？ 電動機的電動狀態(tài)特點是電動機所發(fā)出的轉(zhuǎn)矩 T 的方向與轉(zhuǎn)速 n 的方向相同.制動狀態(tài) 特點使電動機所發(fā)的轉(zhuǎn)矩 T 的方向與轉(zhuǎn)速 n 的方向相反 3.20 他勵直流電動機有哪幾種制動方法？它們的機械特性如何？試比較各種制動方法的優(yōu) 缺點。 1 反饋制動 機械特性表達式:n=U/Ke -(Ra+RadT/keKt 2 T 為負值,電動機正轉(zhuǎn)時,反饋制動狀態(tài)下的機械特性是第一象限電動狀態(tài)下的機械特性第二 象限內(nèi)的延伸. 反饋制動狀態(tài)下附加電阻越大電動機轉(zhuǎn)速越高.為使重物降速度不至于過高,串接的附加電阻 不宜過大.但即使不串任何電阻,重物下放過程中電機的轉(zhuǎn)速仍過高.如果放下的件較重. 則采用這種

11、制動方式運行不太安全. 2 反接制動 電源反接制動 電源反接制動一般應(yīng)用在生產(chǎn)機械要求迅速減速停車和向的場合以及要求經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的機 械上. 倒拉反接制動 倒拉反接制動狀態(tài)下的機械特性曲線實際上是第一象限電動狀態(tài)下的機械特性區(qū)現(xiàn)在第 四象限中的延伸,若電動反向轉(zhuǎn)在電動狀態(tài),則倒拉反接制動狀態(tài)下的機械特性曲就是 第三象限中電動狀態(tài)下的機械特性曲線在第二象限延伸.它可以積低的下降速度,保證 生產(chǎn)的安全,缺點是若轉(zhuǎn)矩大小估計不準 ,則本應(yīng)下降的重物可能向上升 ,機械特性 硬 度小,速度穩(wěn)定性差. 3 能耗制動 機械特性曲線是通過原點,且位于第二象限和第四象限的一條直線,優(yōu)點是不會出現(xiàn)像倒 拉制動那樣因為對 TL 的大小估計錯誤而引起重物上升的事故.運動速度也較反接制動時 穩(wěn)定. 3.21 一臺直流他勵電動機拖動一臺卷揚機構(gòu)，在電動機拖動重物勻速上升時講電樞電源突 然反接，試利用機械特性從機電過程上說明： 從反接開始到系統(tǒng)新的穩(wěn)定平衡狀態(tài)之間， 電動機經(jīng)歷了幾種運行狀態(tài)？最后在什 么狀態(tài)下建立系統(tǒng)新的穩(wěn)定平衡點？ 各種狀態(tài)下