第四章直流電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)技術(shù)

1、下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn): 1)以電磁轉(zhuǎn)矩為控制目標(biāo)，加速踏板和制動(dòng)踏板的開度是電磁轉(zhuǎn)矩給定的目標(biāo)值，要求轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速，波動(dòng)小。2)電動(dòng)汽車要求驅(qū)動(dòng)電機(jī)有較寬的調(diào)速范圍，電機(jī)能在四象限內(nèi)工作。3)為保證加速時(shí)間，要求電機(jī)低速時(shí)有大的轉(zhuǎn)矩輸出和較大的過(guò)載倍數(shù)(24)；為保證汽車能達(dá)到最高車速，要求電機(jī)高速區(qū)處有一定的功率輸出。4)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高效，電磁兼容性好，易于維護(hù)。5)良好的可靠性、耐溫、耐潮濕，可以在惡劣的環(huán)境條件下長(zhǎng)時(shí)期運(yùn)轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合批量生產(chǎn)。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)電

2、動(dòng)汽車對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)有以下要求：電動(dòng)汽車對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)有以下要求： 1)高電壓。 2)小質(zhì)量。3)較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和較大的調(diào)速范圍，使電動(dòng)汽車有好的起動(dòng)性能和加速性能，從而獲得起動(dòng)、加速、行駛、減速、制動(dòng)所需的功率與轉(zhuǎn)矩。4)高效率，低損耗。5)電氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的安全性必須符合國(guó)家(或國(guó)際)有關(guān)車輛電氣控制安全性能的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，裝備有高壓保護(hù)設(shè)備。6)高可靠性。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)電動(dòng)汽車對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)分類：電動(dòng)汽車對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)分類：電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的分類下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)13)溫升。各種電機(jī)的基本性能比較下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄

3、 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 在電動(dòng)汽車所采用的直流電動(dòng)機(jī)中，小功率電動(dòng)在電動(dòng)汽車所采用的直流電動(dòng)機(jī)中，小功率電動(dòng)機(jī)采用的是永磁式直流電動(dòng)機(jī)，大功率電動(dòng)機(jī)采用的機(jī)采用的是永磁式直流電動(dòng)機(jī)，大功率電動(dòng)機(jī)采用的是繞組勵(lì)磁式直流電動(dòng)機(jī)。是繞組勵(lì)磁式直流電動(dòng)機(jī)。 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)框圖下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)直流電機(jī)的爆炸圖下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄

4、返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 由鐵心、繞組（線圈）、換向器組成。由鐵心、繞組（線圈）、換向器組成。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(guò)直流電，磁極上繞線圈，線圈中通過(guò)直流電， 形成電磁鐵。形成電磁鐵。磁極上的線圈通以直流電產(chǎn)生磁通，稱磁極上的線圈通以直流電產(chǎn)生磁通，稱 為勵(lì)磁。為勵(lì)磁。電動(dòng)汽車所使用的直流電動(dòng)機(jī)主要是他勵(lì)直流電動(dòng)電動(dòng)汽車所使用的直流電動(dòng)機(jī)主要是他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)三種類型。機(jī)、串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)三種類型。小功率（小功率（100W10kW）電動(dòng)機(jī)采用的是小型高效）電動(dòng)機(jī)采用的是小型高效的永磁直流電動(dòng)機(jī)，可以應(yīng)用在小型、低速的搬運(yùn)的

5、永磁直流電動(dòng)機(jī)，可以應(yīng)用在小型、低速的搬運(yùn)設(shè)備上。設(shè)備上。 中等功率（中等功率（10100kW）的電動(dòng)機(jī)采用他勵(lì)、復(fù)勵(lì)）的電動(dòng)機(jī)采用他勵(lì)、復(fù)勵(lì)或串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)，可以用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)矩要或串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)，可以用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)矩要求較大的電動(dòng)貨車上。求較大的電動(dòng)貨車上。大功率（大功率（100kW）直流電動(dòng)機(jī)采用串勵(lì)式，可用）直流電動(dòng)機(jī)采用串勵(lì)式，可用在要求低速、高轉(zhuǎn)矩的專用電動(dòng)車上。在要求低速、高轉(zhuǎn)矩的專用電動(dòng)車上。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)（3）串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)）串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)后，再接

6、于直流電源，這種直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)后，再接于直流電源，這種直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流就是電樞電流。這種電動(dòng)機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)隨磁電流就是電樞電流。這種電動(dòng)機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)隨著電樞電流的改變有顯著的變化。著電樞電流的改變有顯著的變化。 為了使勵(lì)磁繞組中不致引起大的損耗和電壓為了使勵(lì)磁繞組中不致引起大的損耗和電壓降，勵(lì)磁繞組的電阻越小越好，所以串勵(lì)直降，勵(lì)磁繞組的電阻越小越好，所以串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)通常用較粗的導(dǎo)線繞成，它的匝數(shù)流電動(dòng)機(jī)通常用較粗的導(dǎo)線繞成，它的匝數(shù)較少。較少。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)（4）復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)）復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)有并勵(lì)和串勵(lì)兩個(gè)勵(lì)磁繞組復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)有并勵(lì)

7、和串勵(lì)兩個(gè)勵(lì)磁繞組，電動(dòng)機(jī)的磁通由兩個(gè)繞組內(nèi)的勵(lì)磁電流產(chǎn)，電動(dòng)機(jī)的磁通由兩個(gè)繞組內(nèi)的勵(lì)磁電流產(chǎn)生。若串勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁通勢(shì)與并勵(lì)繞組產(chǎn)生。若串勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁通勢(shì)與并勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁通勢(shì)方向相同稱為積復(fù)勵(lì)。若兩個(gè)磁生的磁通勢(shì)方向相同稱為積復(fù)勵(lì)。若兩個(gè)磁通勢(shì)方向相反，則稱為差復(fù)勵(lì)。通勢(shì)方向相反，則稱為差復(fù)勵(lì)。 復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的永磁勵(lì)磁部分采用高磁性復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的永磁勵(lì)磁部分采用高磁性材料釹鐵硼，運(yùn)行效率高。材料釹鐵硼，運(yùn)行效率高。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) UUfIaM+_+_IffR stR 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中勵(lì)磁磁場(chǎng)穩(wěn)定他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中勵(lì)磁磁場(chǎng)穩(wěn)

8、定而且容易控制，容易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的再生制而且容易控制，容易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的再生制動(dòng)要求。動(dòng)要求。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) IaUM+_IffR stR+_IE 性能與他勵(lì)直流電動(dòng)性能與他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)基本相同。機(jī)基本相同。 并勵(lì)繞組兩端電壓就并勵(lì)繞組兩端電壓就是電樞兩端電壓，但是電樞兩端電壓，但是勵(lì)磁繞組用細(xì)導(dǎo)線是勵(lì)磁繞組用細(xì)導(dǎo)線繞成，其匝數(shù)很多，繞成，其匝數(shù)很多，因此具有較大的電阻因此具有較大的電阻，使得通過(guò)它的勵(lì)磁，使得通過(guò)它的勵(lì)磁電流較小。電流較小。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)UIa+_IfM 這種直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電這種直流電動(dòng)

9、機(jī)的勵(lì)磁電流就是電樞電流。這種電流就是電樞電流。這種電動(dòng)機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)隨著電樞電流動(dòng)機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)隨著電樞電流的改變有顯著的變化。的改變有顯著的變化。 為了使勵(lì)磁繞組中不致引為了使勵(lì)磁繞組中不致引起大的損耗和電壓降，勵(lì)起大的損耗和電壓降，勵(lì)磁繞組的電阻越小越好，磁繞組的電阻越小越好，所以串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)通常所以串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)通常用較粗的導(dǎo)線繞成，它的用較粗的導(dǎo)線繞成，它的匝數(shù)較少。匝數(shù)較少。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)復(fù)勵(lì)復(fù)勵(lì)U+_IMIa 若串勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁通勢(shì)若串勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁通勢(shì)與并勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁通勢(shì)與并勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁通勢(shì)方向相同稱為積復(fù)勵(lì)。若方向相同稱為積復(fù)勵(lì)。若兩個(gè)磁

10、通勢(shì)方向相反，則兩個(gè)磁通勢(shì)方向相反，則稱為差復(fù)勵(lì)。稱為差復(fù)勵(lì)。 復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的永磁勵(lì)復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的永磁勵(lì)磁部分采用高磁性材料釹磁部分采用高磁性材料釹鐵硼，運(yùn)行效率高。鐵硼，運(yùn)行效率高。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)IU+SbNacd 直流電從兩電刷之間通入電樞繞組，電樞電流直流電從兩電刷之間通入電樞繞組，電樞電流方向方向如圖所示。由于換向片和電源固定聯(lián)接，無(wú)論如圖所示。由于換向片和電源固定聯(lián)接，無(wú)論線圈怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)，總是線圈怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)，總是S極有效邊的電流方向向里極有效邊的電流方向向里, N極有效邊的電流方向向

11、外。電動(dòng)機(jī)電極有效邊的電流方向向外。電動(dòng)機(jī)電樞樞繞組通電繞組通電后中受力后中受力(左手定則左手定則)按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)按順時(shí)針?lè)较蛐D(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：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。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)U+EETnSbNdFFacII換向片換向片電刷電刷Ce: 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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 ：磁通磁通E=Ce n下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)U+EETnSbNdFFacI

12、I換向片換向片電刷電刷aaaaRInCRIEUeRaIaE+UM下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)02TTT 設(shè)外加電樞電壓設(shè)外加電樞電壓 U 一定，一定，T=T2 (平衡平衡)，此時(shí)，此時(shí)，若若T2突然增加，則調(diào)整過(guò)程為突然增加，則調(diào)整過(guò)程為達(dá)到新的平衡點(diǎn)達(dá)到新的平衡點(diǎn)(Ia 、 P入入 ) 。T2 n Ia T E nCEeaaaREUI aC ITT下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)雖然電源電壓雖然電源電壓U和勵(lì)磁電和勵(lì)磁電阻保持不變，但隨著勵(lì)磁方式不同，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、阻保持不變，但

13、隨著勵(lì)磁方式不同，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和機(jī)械特性有很大的區(qū)別。轉(zhuǎn)速和機(jī)械特性有很大的區(qū)別。)f(ITa一、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)一、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)1. 轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩特性IaUM+_IffR stR+_IEaaRIEU 由圖可求得由圖可求得aaREUI ffRUI aafIIII 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)aaRIEU aaREUI ffRUI aafIIII 由上分析可知：由上分析可知： 當(dāng)電源電壓當(dāng)電源電壓U和勵(lì)磁回路的電阻和勵(lì)磁回路的電阻Rf一定時(shí)一定時(shí), 勵(lì)勵(lì)磁電流磁電流If和磁通和磁通則則即：并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的磁通即：并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的磁通 n0T)f(ITa)f(Ina4. 轉(zhuǎn)速特

14、性轉(zhuǎn)速特性下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)aeaeICRCUnaI IT TTeERIEUCnCaa由以下公式由以下公式理理想想空空載載轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速:0CUne式中：式中：n0T)f(ITan0)f(Ina下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)nnn 0TCCRneT2aTCCRCUneTe2aaI IT TTCIaUM+_IffR stR+_IEf(T)n3. 機(jī)械特性機(jī)械特性aeaeICRCUn下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)轉(zhuǎn)速降:2aTCCRneT理理想想空空載載轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速:0CUne式中：式中：nnTCCRCUneTe

15、02an0nNTNn0T100%nnnnNN0N下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè))f(ITa二、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)二、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)1. 轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩特性當(dāng)當(dāng)Ia較小時(shí)，鐵心不飽和較小時(shí)，鐵心不飽和UIa+_IfMfaII 特點(diǎn)：特點(diǎn)：)af(IaKI 2aTaTIKICT當(dāng)當(dāng)Ia較大時(shí)，鐵心飽和較大時(shí)，鐵心飽和aTICT 與并勵(lì)類似與并勵(lì)類似下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè))f(Ina4. 轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速特性當(dāng)當(dāng)Ia較小時(shí)，較小時(shí)，aKI aeaeICRCUnKCRKICUneaae當(dāng)當(dāng)Ia較大時(shí)，鐵心飽和較大時(shí)，鐵心飽和 與并勵(lì)類似與并勵(lì)類似從上式可見(jiàn)

16、，當(dāng)輕載時(shí)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?gòu)纳鲜娇梢?jiàn)，當(dāng)輕載時(shí)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速急劇上升，將導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的損壞，所以串急劇上升，將導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的損壞，所以串勵(lì)電動(dòng)機(jī)不允許輕載運(yùn)行，一般最低負(fù)載勵(lì)電動(dòng)機(jī)不允許輕載運(yùn)行，一般最低負(fù)載不小于額定負(fù)載的不小于額定負(fù)載的30%n0T)f(Ina下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)bTaUnf(T)n3. 機(jī)械特性機(jī)械特性2aTaTIKICTKCRKICUneaae下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)三、復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)三、復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)復(fù)勵(lì)復(fù)勵(lì)U+_IMIa 他的工作特性介于并勵(lì)他的工作特性介于并勵(lì)和串勵(lì)之間。如果并勵(lì)繞組和串勵(lì)之間。如果并勵(lì)

17、繞組磁通勢(shì)起主要作用，其工作磁通勢(shì)起主要作用，其工作特性與并勵(lì)電動(dòng)機(jī)工作特性特性與并勵(lì)電動(dòng)機(jī)工作特性接近。如果串勵(lì)繞組磁通勢(shì)接近。如果串勵(lì)繞組磁通勢(shì)起主要作用，其工作特性與起主要作用，其工作特性與串勵(lì)電動(dòng)機(jī)工作特性接近。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)工作特性接近。但因?yàn)橛胁?lì)繞組磁通勢(shì)的但因?yàn)橛胁?lì)繞組磁通勢(shì)的存在，磁通存在，磁通 不會(huì)趨近于零，不會(huì)趨近于零，所以空載或輕載時(shí)，仍能正所以空載或輕載時(shí)，仍能正常運(yùn)行。常運(yùn)行。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)有一并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如下：有一并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如下：P=22KW, UN=110V, nN=1000r/min, = 0.2

18、4, 并已知并已知Rf= 27.5 ，Ra= 0.04 , 試求試求: (1) 額定電流額定電流I , 額定額定 電樞電流電樞電流Ia及及額定勵(lì)磁電流額定勵(lì)磁電流If ; (2) 損耗功率損耗功率 PaCu , 及及 PO ; (3) 額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩T; (4) 反電動(dòng)勢(shì)反電動(dòng)勢(shì)E。解：解：(1) P2是輸出功率，額定輸入功率為是輸出功率，額定輸入功率為KW19.2684. 02221 PPA2381101019.2631 UPI額定電流額定電流額定勵(lì)磁電流額定勵(lì)磁電流A45 .27110ff RuI額定電樞電流額定電樞電流A2344238fa III下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返

19、回返回上一頁(yè)上一頁(yè)（2）電樞電路銅損）電樞電路銅損W219023404. 02a2aaCu IRPW44045 .272f2ffCu IRP勵(lì)磁電路銅損勵(lì)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(dòng)勢(shì)）反電動(dòng)勢(shì)V6 .10023404. 0110aa IRUE下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)TCCRUneTe2aCnn0Tn0nT00n 0n0nTnO下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄

20、返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)有一他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如下：有一他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如下：P=22KW, UN=220V, nN=1500r/min, IN=115A Ra= 0.125 ,試求試求: (1) 電樞電樞 (2) (3)解：根據(jù)額定數(shù)據(jù)可得解：根據(jù)額定數(shù)據(jù)可得0.137nIRUCNaaNNe1606r/minUneN0CNeaNNNCRIUn下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)有一他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如下：有一他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如下：P=22KW, UN=220V, nN=1500r/min, IN=115A Ra= 0.125 ,試求試求: (1) 電樞電

21、樞 (2) (3)解：根據(jù)額定數(shù)據(jù)可得解：根據(jù)額定數(shù)據(jù)可得(1) 當(dāng)當(dāng) ，T=TN時(shí)，時(shí)，NeaNNCR)(RIUn1500n1150.1252201150.75)(0.125220IRUR)I(RUnnaaNaaNNmin/874 rn下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)min/990 rn(2)(3)(2)T=TN時(shí)時(shí)1500n1150.1252201150.125150IRUIRUEEE/C/CEnnaaaaeeNmin/1095 r0n0N00n1606r/min150220UUnn下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)(3)T=TN時(shí)時(shí)min

22、/2007 r0nmin/1844rn1I0.8III0.8IITTaNaaNNaNaNNaN1500n0.8115)0.125(220115/0.80.125220)/CIR(U)/CIR(UnnNeaNaNeaaNN000n1606r/min10.8nn下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)太大會(huì)使換向器產(chǎn)生嚴(yán)重的火花太大會(huì)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 0nCEe1. 起動(dòng)問(wèn)題：起動(dòng)問(wèn)題：(1) 起動(dòng)電流大起動(dòng)電流大(2) 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大 起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為(1020)TN , 造成機(jī)械沖

23、造成機(jī)械沖擊，使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)遭受損壞。擊，使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)遭受損壞。tasIT 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)NstaNast)5 . 25 . 1 (IRRUI aastNstRIUR nn0TnnTCCRCUneTe02aTLT2T1此啟動(dòng)方法，啟動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)此啟動(dòng)方法，啟動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，但啟動(dòng)能單，操作方便，但啟動(dòng)能耗大。耗大。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 直流電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)和工作時(shí)，勵(lì)磁電路一定要直流電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)和工作時(shí)，勵(lì)磁電路一定要接通接通, ,不能讓它斷開不能讓它斷開, ,而且起動(dòng)時(shí)要滿勵(lì)磁。否則，而且起動(dòng)時(shí)要滿勵(lì)磁。否則，磁路中只

24、有很少的剩磁，可能產(chǎn)生事故：磁路中只有很少的剩磁，可能產(chǎn)生事故：aNstR2IU目前基本采用可控硅整流目前基本采用可控硅整流電源作為調(diào)壓電源。此啟電源作為調(diào)壓電源。此啟動(dòng)方法，啟動(dòng)電流小，啟動(dòng)方法，啟動(dòng)電流小，啟動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)能耗小。動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)能耗小。TLT2n0nT0T1下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) (3)如果電機(jī)在空載運(yùn)行，可能造成飛車，使電機(jī)遭如果電機(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，而且因電受嚴(yán)重的機(jī)械損傷，而且因電電流過(guò)大而將繞組電流過(guò)大而將繞組燒壞。燒壞。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)電磁轉(zhuǎn)矩：電磁轉(zhuǎn)矩：下

25、一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)與異步電動(dòng)機(jī)相比，雖然結(jié)與異步電動(dòng)機(jī)相比，雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，維護(hù)也不方便，但在調(diào)速性能上構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，維護(hù)也不方便，但在調(diào)速性能上由其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。由其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。 1. 調(diào)速均勻平滑，可以無(wú)級(jí)調(diào)速調(diào)速均勻平滑，可以無(wú)級(jí)調(diào)速 4. 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=210 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:eCRIUnaa可見(jiàn)直流電機(jī)調(diào)速方法有三種。可見(jiàn)直流電機(jī)調(diào)速方法有三種。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)TCCRCUneTe2a 保持電樞電壓保持電樞電壓U

26、不變，減小勵(lì)磁電流不變，減小勵(lì)磁電流If (調(diào)調(diào)Rf)以以減小磁通減小磁通 。由式由式0n 0n0nTnOaaaREUI Rf E I n Ia E T nCEe在高于在高于n的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)nCnCRIU1eaanCInCICT2a1TaTCCTnP(1)調(diào)速平滑，可得到無(wú)級(jí)調(diào)速；但只能向上調(diào)，受調(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，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(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，電流小，便于控制。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。機(jī)械特性較硬，

27、穩(wěn)定性較好。(4) 對(duì)專門生產(chǎn)的調(diào)磁電動(dòng)機(jī)對(duì)專門生產(chǎn)的調(diào)磁電動(dòng)機(jī), ,其其D D可達(dá)可達(dá), 一般一般D=2下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)nn0TnnTCCRRCUn02eTae特點(diǎn)：特點(diǎn)：(1) 設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。設(shè)備簡(jiǎn)單，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=24.5下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)n0n0Tcn0nT0KTnTCCRCUneTe02a )(a一定一定和和R(1)工作時(shí)電壓不允許超過(guò)工

28、作時(shí)電壓不允許超過(guò) ，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。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)(4)均勻調(diào)節(jié)電樞電壓，可得到平滑無(wú)級(jí)調(diào)速。均勻調(diào)節(jié)電樞電壓，可得到平滑無(wú)級(jí)調(diào)速。(5)調(diào)速范圍較大。一般調(diào)速范圍較大。一般D=2D=210U Ia n E Ia (3)屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)直流電機(jī)的調(diào)速控制1)周期T固定，導(dǎo)通時(shí)間Ton改變，稱為脈波寬度調(diào)變(Pulse-width Modul

29、ation，PWM)。2)導(dǎo)通時(shí)間Ton固定，周期T改變，稱為頻率調(diào)變(Frequency Modulation，F(xiàn)M)。3)周期T及導(dǎo)通時(shí)間Ton 同時(shí)改變，即波寬調(diào)變及頻率調(diào)變混合使用。1.單象限直流斬波器4.二象限直流斬波器3.四象限直流斬波器下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)1.單象限直流斬波器圖5-20單象限直流斬波器驅(qū)動(dòng)電路原理圖下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)4.二象限直流斬波器圖5-21單象限直流斬波器驅(qū)動(dòng)電路穩(wěn)態(tài)波形下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)4.二象限直流斬波器圖5-22二象限直流斬波器驅(qū)動(dòng)電路

30、原理圖下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)4.二象限直流斬波器圖5-23單象限直流斬波器驅(qū)動(dòng)電路穩(wěn)態(tài)波形下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)4.二象限直流斬波器圖5-24二象限直流斬波器的機(jī)械特性下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)3.四象限直流斬波器圖5-25四象限直流斬波器驅(qū)動(dòng)電路原理圖下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)3.四象限直流斬波器圖5-26四象限直流斬波器的機(jī)械特性下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 有一他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，有一他勵(lì)電動(dòng)機(jī)， 已知已知U=220V , Ia=5

31、3.2A, n=1500r/min Ra=0.7 。今將電樞電壓降低一。今將電樞電壓降低一 半，而負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，問(wèn)轉(zhuǎn)速降低多少？半，而負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，問(wèn)轉(zhuǎn)速降低多少？解解: 由由可知，在保持負(fù)載轉(zhuǎn)矩和勵(lì)磁電可知，在保持負(fù)載轉(zhuǎn)矩和勵(lì)磁電 流不變的條件下，電流也保持不變。流不變的條件下，電流也保持不變。53.80.722053.80.7110IRUIRUEEE/C/CEnnaaaaee4 . 0 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 有一他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，有一他勵(lì)電動(dòng)機(jī)， 已知已知 :Ia=64.5A, PN=13KW nN=1500r/min Ra=0.225 。 UN=220V(

32、1)采用電樞串電阻調(diào)速，使采用電樞串電阻調(diào)速，使n=1000r/min，應(yīng)，應(yīng)串入多大的電阻？串入多大的電阻？(2)采用降壓調(diào)速，使采用降壓調(diào)速，使n=1000r/min，電源電壓，電源電壓應(yīng)降為多少？應(yīng)降為多少？(3)采用弱磁調(diào)速，采用弱磁調(diào)速， ，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為多少？能否長(zhǎng)期運(yùn)行？多少？能否長(zhǎng)期運(yùn)行？(4)如要求靜差率如要求靜差率30%， 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)NeaaNR)I(RUnC(1)采用電樞串電阻調(diào)速時(shí)，當(dāng)采用電樞串電阻調(diào)速時(shí)，當(dāng) = N,T=TN時(shí)時(shí)Ia=64.5A, 根據(jù)根據(jù)NeaaNNCIRUn1500100068.50.

33、22522068.5R)(0.225220IRUR)I(RUnnaaNaaNN0.995R 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)NeaaCIRUn(2)降壓調(diào)速時(shí)，當(dāng)降壓調(diào)速時(shí)，當(dāng) = N,T=TN時(shí)時(shí)Ia=64.5A, 根據(jù)根據(jù)NeaaNNIRUnC1500100068.50.22522068.50.225UIRUIRUnnaaNaaNV8 .511U 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)(2)弱磁調(diào)速時(shí)，當(dāng)弱磁調(diào)速時(shí)，當(dāng) = 0.25 N,T=TN時(shí)時(shí),根據(jù)根據(jù)80.59A0.85IINamin/1741rn1I0.85III0.85IITTaN

34、aaNNaNaNNaN1500n0.8568.5)0.225(22080.2252)/CIR(U)/IR(UnnNeaNaNeaaNN59. 020C電動(dòng)機(jī)不能長(zhǎng)期運(yùn)行電動(dòng)機(jī)不能長(zhǎng)期運(yùn)行下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)(4)額定條件下，固有特性額定條件下，固有特性根據(jù)根據(jù)1364. 0nRIUCNaNNNe113r/min15001613nnnN0N1613r/min0.1364220CUnNeN0額定負(fù)載允許的轉(zhuǎn)速降為額定負(fù)載允許的轉(zhuǎn)速降為電樞串聯(lián)電阻調(diào)速時(shí)，電樞串聯(lián)電阻調(diào)速時(shí)，n0不變，不變，30%nn0N時(shí)時(shí)484r/min16130.330%nn0N允許的最低

35、轉(zhuǎn)速為允許的最低轉(zhuǎn)速為1129r/min4841613n-nnN0min下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)調(diào)速范圍為：調(diào)速范圍為：1.3311291500nnnnDminNminmax降壓調(diào)速時(shí)，降壓調(diào)速時(shí)， nN不變，不變，30%nn0N允許的最低理想空載轉(zhuǎn)速降為允許的最低理想空載轉(zhuǎn)速降為時(shí)時(shí)376.7r/min0.3113nnN0允許的最低轉(zhuǎn)速為允許的最低轉(zhuǎn)速為263.7r/min113376.7n-nnN0min調(diào)速范圍為：調(diào)速范圍為：5.69263.71500nnnnDminNminmax下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)制動(dòng)方法制動(dòng)方法

36、機(jī)械制動(dòng)機(jī)械制動(dòng)電氣制動(dòng)電氣制動(dòng)能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)反接制動(dòng)反接制動(dòng)發(fā)電反饋制動(dòng)發(fā)電反饋制動(dòng) 能耗制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流不變，電樞電壓能耗制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流不變，電樞電壓U=0U=0UfIaM+_+_IffR stRaaaRREREUI 因?yàn)殡姌须娏鞣较蚋淖?，因?yàn)殡姌须娏鞣较蚋淖?，所以電磁轉(zhuǎn)矩方向也改變，為所以電磁轉(zhuǎn)矩方向也改變，為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 此時(shí)機(jī)械特性方程為此時(shí)機(jī)械特性方程為TCRRn2TestaC可見(jiàn)可見(jiàn)T=0 時(shí)，時(shí)，n=0; T0時(shí)，時(shí)，n0; T0;所以，所以，機(jī)械特性應(yīng)在二、四象限，并通過(guò)原點(diǎn)。機(jī)械特性應(yīng)在二、四

37、象限，并通過(guò)原點(diǎn)。nn0TTLAB-T下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)U=0Ia 反向反向反向?yàn)橹苿?dòng)轉(zhuǎn)矩反向?yàn)橹苿?dòng)轉(zhuǎn)矩n nEeC下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)aaREUIRREU-Iaa因?yàn)殡姌须娏鞣较蚋淖?，所以電磁轉(zhuǎn)矩方因?yàn)殡姌须娏鞣较蚋淖?，所以電磁轉(zhuǎn)矩方向也改變，為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。向也改變，為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。TCCRRn2Testa0n 此時(shí)機(jī)械特性方程為此時(shí)機(jī)械特性方程為-n0n0TTLAB-TC下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)-UIa 反向反向反向?yàn)橹苿?dòng)轉(zhuǎn)矩反向?yàn)橹苿?dòng)轉(zhuǎn)矩n nEeC下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章

38、目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)aaREUI電樞電流電樞電流電樞電流方向改變，所以電磁轉(zhuǎn)矩方向也電樞電流方向改變，所以電磁轉(zhuǎn)矩方向也改變，為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。改變，為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。n0T-TLB下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)電動(dòng)汽車制動(dòng)可分為以下三種模式，不同模式應(yīng)輔以不同的電動(dòng)汽車制動(dòng)可分為以下三種模式，不同模式應(yīng)輔以不同的控制策略?？刂撇呗浴?1)緊急制動(dòng)緊急制動(dòng)：對(duì)應(yīng)于制動(dòng)減速度大于：對(duì)應(yīng)于制動(dòng)減速度大于2ms2的過(guò)程，出于安的過(guò)程，出于安全性方面的考慮應(yīng)以機(jī)械摩擦制動(dòng)為主，電氣制動(dòng)僅起輔助全性方面的考慮應(yīng)以機(jī)械摩擦制動(dòng)為主，電氣制動(dòng)僅起輔助作用。在急剎車時(shí)，可根據(jù)初始速度的不同，由車上作用。在急剎車時(shí)，可根據(jù)初始速度的不同，由車上ABS控控制提供相應(yīng)的機(jī)械摩擦制動(dòng)力。制提供相應(yīng)的機(jī)械摩擦制動(dòng)力。(2)中輕度制動(dòng)中輕度制動(dòng)：對(duì)應(yīng)于汽車在正常工況下的制動(dòng)過(guò)程，如遇