第2章：直流電機(jī)及其拖動(dòng)控制

1、1第二章：直流電機(jī)及其拖動(dòng)控制第二章：直流電機(jī)及其拖動(dòng)控制 本章主要討論直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，討論直流電機(jī)的磁場(chǎng)分布、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電磁轉(zhuǎn)矩、電樞反應(yīng)及影響、換向及改善換向方法，從應(yīng)用角度分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性和直流電動(dòng)機(jī)的工作特性。以及電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程、負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性、直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性、起動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)等方法和物理過(guò)程。2本章目錄本章目錄n2.1 直流電機(jī)的概述n2.2 直流電機(jī)的電樞繞組n2.3 直流電機(jī)的磁場(chǎng)分布于換向的改善n2.4 直流電動(dòng)機(jī)n2.5 直流發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)介n2.6 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性n2.7 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)n2.8他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)n2.9他勵(lì)直

2、流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速n2.10串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)與控制n2.11無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)介n2.12直流電機(jī)的故障分析及維護(hù)32.1 ：直流電機(jī)的概述：直流電機(jī)的概述一、直流電動(dòng)機(jī)的模型結(jié)構(gòu)和基本工作原理2.1.1 ：基本工作原理：基本工作原理 直流電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。 把電刷A、B接到直流電源上，電刷A接正極，電刷B接負(fù)極。此時(shí)電樞線圈中將電流流過(guò)。如右圖。在磁場(chǎng)作用下，N極性下導(dǎo)體ab受力方向從右向左，S 極下導(dǎo)體cd受力方向從左向右。該電磁力形成逆時(shí)針?lè)较虻碾姶呸D(zhuǎn)矩。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。4 當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)到右圖所示位置時(shí)原N極性下導(dǎo)體ab轉(zhuǎn)到S極下，受力方向

3、從左向右，原S 極下導(dǎo)體cd轉(zhuǎn)到N極下，受力方向從右向左。該電磁力形成逆時(shí)針?lè)较虻碾姶呸D(zhuǎn)矩。線圈在該電磁力形成的電磁轉(zhuǎn)矩作用下繼續(xù)逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。 同直流發(fā)電機(jī)相同，實(shí)際的直流電動(dòng)機(jī)的電樞并非單一線圈，磁極也并非一對(duì)。5二、直流發(fā)電機(jī)的模型結(jié)構(gòu)和基本工作原理 直流發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。 當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)同，線圈abcd將感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。導(dǎo)體ab在N極下，a點(diǎn)高電位，b點(diǎn)低電位；導(dǎo)體cd在S極下，c點(diǎn)高電位，d點(diǎn)低電位；電刷A極性為正，電刷B極性為負(fù)。 右圖中N、S為定子磁極，abcd是固定在可旋轉(zhuǎn)導(dǎo)磁圓柱體上的線圈，線圈連同導(dǎo)磁圓柱體稱為電機(jī)的轉(zhuǎn)子或電樞。線圈的首末

4、端a、d連接到兩個(gè)相互絕緣并可隨線圈一同旋轉(zhuǎn)的換向片上。轉(zhuǎn)子線圈與外電路的連接是通過(guò)放置在換向片上固定不動(dòng)的電刷進(jìn)行的。6 當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 后 ，如右圖。0180 導(dǎo)體ab在S極下，a點(diǎn)低電位，b點(diǎn)高電位；導(dǎo)體cd在N極下，c點(diǎn)低電位，d點(diǎn)高電位；電刷A極性仍為正，電刷B極性仍為負(fù)。 導(dǎo)體ab在S極下，a點(diǎn)低電位，b點(diǎn)高電位；導(dǎo)體cd在N極下，c點(diǎn)低電位，d點(diǎn)高電位；電刷A極性仍為正，電刷B極性仍為負(fù)。7 若在電刷A、B之間接上負(fù)載，發(fā)電機(jī)就能像負(fù)載供給直流電流。從以上分析可以看出，一臺(tái)直流電機(jī)原則上即可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，也可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，要取決于外界不同的條件。基本工作原

5、理82.1.2 ：實(shí)際結(jié)構(gòu)：實(shí)際結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的縱剖面示意圖9主要包括主磁極； 換向磁極； 機(jī)座；電刷一、定子結(jié)構(gòu)10定子結(jié)構(gòu)n1. 機(jī)座一方面用來(lái)固定主磁極、換向極和端蓋，并起整個(gè)電機(jī)的支撐和固定作用； 另一方面也是磁路的一部分，借以構(gòu)成磁極之間的通路。磁通通過(guò)的部分稱為磁扼。 n2. 主磁極主磁極的作用是產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng)，一般采用凸極式結(jié)構(gòu)。主磁極由主磁極鐵心和勵(lì)磁繞組兩部分組成， 11定子結(jié)構(gòu)n3換向磁極兩相鄰主磁極之間的小磁極叫換向極，也叫附加極或間極。換向極的作用是改善換向，減小電機(jī)運(yùn)行時(shí)電刷與換向器之間可能產(chǎn)生的火花。換向極由換向極鐵心和換向極繞組組成。n4電刷裝置電刷裝置用以引入或引出

6、直流電壓和直流電流。電刷裝置由電刷、刷握、刷桿和刷桿座等組成。 12二、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)主要包括轉(zhuǎn)軸、電樞鐵芯、電樞繞組、換向器13轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)n1轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸起轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的支撐作用，需有一定的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，一般用圓鋼加工而成。 n2電樞鐵心 是主磁通磁路的主要部分，同時(shí)用以嵌放電樞繞組。n 3電樞繞組 電樞繞組的作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件 1-齒 2-槽 3-通風(fēng)孔 14轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)n 4. 換向器在直流電動(dòng)機(jī)中，換向器配以電刷，能將外加直流電源轉(zhuǎn)換為電樞線圈中的交變電流，使電磁轉(zhuǎn)矩的方向恒定不變；在直流發(fā)電機(jī)中，換向器配以電刷，能將電樞線圈中感應(yīng)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換為正、

7、負(fù)電刷上引出的直流電動(dòng)勢(shì)。換向器是由許多換向片組成的圓柱體，換向片之間用云母片絕緣，換向片的緊固通常如圖所示。 1-套筒 2-云母層 3-換向片 4-接線片152.1.3 ：勵(lì)磁分類(lèi)：勵(lì)磁分類(lèi)1、它勵(lì)直流電機(jī)UUfIaIL2、并勵(lì)直流電機(jī)UUfIaILIf163、串勵(lì)直流電機(jī)UUfIaILIfUIaILIf14、復(fù)勵(lì)直流電機(jī)172.1.4 ：直流電機(jī)的額定值：直流電機(jī)的額定值 額定值是制造廠對(duì)各種電氣設(shè)備（本章指直流電機(jī)）在指定工作條件下運(yùn)行時(shí)所規(guī)定的一些量值。在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，可以保證各電氣設(shè)備長(zhǎng)期可靠地工作。并具有優(yōu)良的性能。額定值也是制造廠和用戶進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)或試驗(yàn)的依據(jù)。額定值通常標(biāo)在

8、各電氣的銘牌上，故又叫銘牌數(shù)據(jù)。 1、額定功率 PN 指電機(jī)在銘牌規(guī)定的額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，電機(jī)的輸出功率，以 “W” 為量綱單位。若大于 1kW 或 1MW 時(shí)，則用 kW 或 MW 表示。 對(duì)于直流發(fā)電機(jī)，PN是指輸出的電功率，它等于額定電壓和額定電流的乘積。 即 ：PNUNIN 對(duì)于直流電機(jī)，PN是指輸出的機(jī)械功率，所以：PNUNINN 18額定電壓 UN 指額定狀態(tài)下電樞出線端的電壓，以 “V” 為單位。 額定電流 IN 指電機(jī)在額定電壓、額定功率時(shí)的電樞電流值，以 “A” 為單位。 額定轉(zhuǎn)速 nN 指額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，以r/min為單位。 額定勵(lì)磁電流 If 指電機(jī)在額定狀態(tài)

9、時(shí)的勵(lì)磁電流值。 額定值額定值19額定值額定值n直流電動(dòng)機(jī) PN=UNINN10-3 （KW） 直流發(fā)電機(jī) PN=UNI N10-3 （KW）電機(jī)工作在額定運(yùn)行狀態(tài)，亦稱為滿載運(yùn)行 欠載運(yùn)行電機(jī)利用不充分，效率低；過(guò)載運(yùn)行，能夠使電機(jī)過(guò)熱損壞。 202.2 ：直流電機(jī)的電樞繞組：直流電機(jī)的電樞繞組2.2.1 ：基本概念：基本概念元件元件：構(gòu)成繞組的線圈稱為繞組元件，分單匝和多匝兩種。元件的首末端：每一個(gè)元件均引出兩根線與換向片相連，其中一根稱為首端，另一根稱為末端。元件數(shù)S總等于換向片數(shù)K 元件數(shù)S又等于槽數(shù)Z S = K = Z 21極距：相鄰兩個(gè)主磁極軸線沿電樞表面之間的距離，用 表示。2

10、zp疊繞組：指串聯(lián)的兩個(gè)元件總是后一個(gè)元件的端接部分緊疊在前一個(gè)元件端接部分，整個(gè)繞組成折疊式前進(jìn)。波繞組：指把相隔約為一對(duì)極距的同極性磁場(chǎng)下的相應(yīng)元件串聯(lián)起來(lái)，象波浪式的前進(jìn)。22第一節(jié)距 ：一個(gè)元件的兩個(gè)有效邊在電樞表面跨過(guò)的距離。1y第二節(jié)距 ：連至同一換向片上的兩個(gè)元件中第一個(gè)元件的下層邊與第二個(gè)元件的上層邊間的距離。2y合成節(jié)距 ：連接同一換向片上的兩個(gè)元件對(duì)應(yīng)邊之間的距離。y21yyy單疊繞組21yyy單波繞組換向節(jié)距 ：同一元件首末端連接的換向片之間的距離。ky232.2.2 ：?jiǎn)委B繞組：?jiǎn)委B繞組 單疊繞組的特點(diǎn)是相鄰元件(線圈)相互疊壓,合成節(jié)距與換向節(jié)距均為1，即： 。1ky

11、y 單疊繞組的展開(kāi)圖是把放在鐵心槽里、構(gòu)成繞組的所有元件取出來(lái)畫(huà)在一張圖里，展示元件相互間的電氣連接關(guān)系及主磁極、換向片、電刷間的相對(duì)位置關(guān)系。241、計(jì)算節(jié)距142zyp16=4一臺(tái)直流電機(jī)，Z=S=K=16，2P=4，接成單疊繞組。1kyy214 13yyy 251）畫(huà)16根等長(zhǎng)、等距的平行實(shí)線代表16個(gè)槽的上層，在實(shí)線旁畫(huà)16根平行虛線代表16年槽的下層。一根實(shí)線和一根虛線代表一個(gè)槽，編上槽號(hào)，如圖所示。 2）按節(jié)距y1連接一個(gè)元件。取換向片寬度等于一個(gè)槽距，元件號(hào)、上層邊所在槽號(hào)和該元件首端所連換向片的編號(hào)相同。 2、繪制繞組展開(kāi)圖263）依次畫(huà)出2至16號(hào)元件，從而將16年元件通過(guò)1

12、6片換向片連成一個(gè)閉合的回路。4）畫(huà)磁極。本例有四個(gè)主磁極，在圓周上應(yīng)該均勻分布，即相鄰磁極中心之間應(yīng)間隔四個(gè)槽。磁極寬度約為極距的0.60.7 N1、S1、N2、S2，5）畫(huà)電刷。電刷組數(shù)也就是刷桿數(shù)等于極數(shù)，相互間隔16/4=4片換向片。為使被電刷短路的元件中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小，正負(fù)電刷之間引出的電動(dòng)勢(shì)最大 ，刷中心線應(yīng)對(duì)準(zhǔn)磁極中心線。電刷寬度等于一片換向片的寬度。 276）標(biāo)電流的方向設(shè)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，使電樞繞組向左移動(dòng)。由左手定則可知電樞繞組各元件中電流的方向如圖所示。為此應(yīng)將電刷A1、A2并聯(lián)起來(lái)，作為電樞繞組的“+”端，接電源正極；將電刷B1、B2并聯(lián)起來(lái)作“-”端，接電源負(fù)極。如果工作在

13、發(fā)電機(jī)狀態(tài)，設(shè)電樞繞組的轉(zhuǎn)向不變，則電樞繞組各元件中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用右手定則確定，與電動(dòng)機(jī)狀態(tài)時(shí)電流方向相反，因而電刷的正負(fù)極性不變。283、單疊繞組連接順序表 上排數(shù)字同時(shí)代表上層元件邊的元件號(hào)、槽號(hào)和換向片號(hào)， 下排帶“”的數(shù)字代表下層元件邊所在的槽號(hào)。294.根據(jù)單疊繞組的展開(kāi)圖可以得到繞組的并聯(lián)支路電路圖(下圖)。5.單疊繞組的的特點(diǎn)：1） 同一主磁極下的元件串聯(lián)成一條支路，主磁極數(shù)與支路數(shù)相同。2）電刷數(shù)等于主磁極數(shù)，電刷位置應(yīng)使感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，電刷間電動(dòng)勢(shì)等于并聯(lián)支路電動(dòng)勢(shì)。3）電樞電流等于各支路電流之和。302.2.3 ：?jiǎn)尾ɡ@組：?jiǎn)尾ɡ@組單波繞組的合成節(jié)距與換向節(jié)距相等。單波

14、繞組的特點(diǎn)單波繞組的特點(diǎn) 1）同極下各元件串聯(lián)起來(lái)組成一條支路，支路對(duì)數(shù)為1，與磁極對(duì)數(shù)無(wú)關(guān)； 2）當(dāng)元件的幾何形狀對(duì)稱時(shí)，電刷在換向器表面上的位置對(duì)準(zhǔn)主磁極 中心線，支路電動(dòng)勢(shì)最大； 3）電刷數(shù)等于磁極數(shù)； 4）電樞電動(dòng)勢(shì)等于支路感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)； 5）電樞電流等于兩條支路電流之和。31 兩個(gè)串聯(lián)元件放在同極磁極下，空間位置相距約兩個(gè)極距；沿圓周向一個(gè)方向繞一周后，其末尾所邊的換向片落在與起始的換向片相鄰的位置。單波繞組的繞組展開(kāi)圖單波繞組的繞組展開(kāi)圖單波繞組的并聯(lián)支路圖單波繞組的并聯(lián)支路圖322.3 ：磁場(chǎng)、電樞電動(dòng)勢(shì)與電磁轉(zhuǎn)矩：磁場(chǎng)、電樞電動(dòng)勢(shì)與電磁轉(zhuǎn)矩fffNIF 2.3.1 ：直流電機(jī)的磁

15、場(chǎng)：直流電機(jī)的磁場(chǎng)一、直流電機(jī)的空載磁場(chǎng) 右圖為一臺(tái)四極直流電機(jī)空載時(shí)的磁場(chǎng)示意圖。勵(lì)磁繞組的串聯(lián)匝數(shù)為 ，流過(guò)電流為 每極的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)為：fN33 直流電機(jī)中，主磁通是主要的，它能在電樞繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，而漏磁通沒(méi)有這個(gè)作用，它只是增加主磁極磁路的飽和程度。在數(shù)量上，漏磁通比主磁通小得多，大約是主磁通的20%。 空載時(shí)，勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)主要消耗在氣隙上。當(dāng)忽略鐵磁材料的磁阻時(shí)，主磁極下氣隙磁通密度的分布就取決于氣隙的大小和形狀。 磁極中心及附近的氣隙小且均勻，磁通密度較大且基本為常數(shù)，靠近極尖處，氣隙逐漸變大，磁通密度減??；極尖以外，氣隙明顯增大，磁通密度顯著減少，在磁極之間的幾何中

16、性線處，氣隙磁通密度為零。34 空載時(shí)的氣隙磁通密度為一平頂波，如下圖(b) 所示。 空載時(shí)主磁極磁通的分布情況，如右圖(c) 所示。35 為了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，直流電機(jī)氣隙中需要有一定量的每極磁通 ，空載時(shí)，氣隙磁通 與空載磁動(dòng)勢(shì) 0 或空載勵(lì)磁電流 If0 的關(guān)系，稱為直流電機(jī)的空載磁化特性。 為了經(jīng)濟(jì)、合理地利用材料，一般直流電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，額定磁通 設(shè)定在圖中A點(diǎn)，即在磁化特性曲線開(kāi)始進(jìn)入飽和區(qū)的位置。fNI0fF0fIINfIA0N0 36二、直流電機(jī)的電樞反應(yīng)及負(fù)載磁場(chǎng) 直流電機(jī)工作中，主磁極產(chǎn)生主磁極磁動(dòng)勢(shì)，電樞電流產(chǎn)生電樞磁動(dòng)勢(shì)。電樞磁動(dòng)勢(shì)對(duì)主極磁動(dòng)勢(shì)的影響稱為 電樞反

17、應(yīng)。 直流電機(jī)帶上負(fù)載后，電樞繞組中有電流，電樞電流產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)稱為電樞磁動(dòng)勢(shì)。電樞磁動(dòng)勢(shì)的出現(xiàn)使電機(jī)的磁場(chǎng)發(fā)生變化。 右圖為一臺(tái)電刷放在幾何中性線的兩極直流電機(jī)的電樞磁場(chǎng)分布情況。37 電刷放在幾何中線上時(shí)電樞反應(yīng)的影響如下：1.使氣隙磁場(chǎng)發(fā)上畸變 空載時(shí)電機(jī)的物理中性線與幾何中性線重合。負(fù)載后由于電樞反應(yīng)的影響，每一個(gè)磁極下，一半被增強(qiáng)，一半被削弱，物理中性線偏離幾何中性線 角，磁通密度的曲線與空載時(shí)不同。2.磁路飽和時(shí)有去磁作用 磁路不飽和時(shí)，主磁場(chǎng)被削弱的數(shù)量等于加強(qiáng)的數(shù)量，因此每極量的磁通量與空載時(shí)相同。電機(jī)正常運(yùn)行于磁化曲線的膝部，主磁極增磁部分因磁密增加使飽和程度提高，鐵心磁阻增

18、大，增加的磁通少些，因此負(fù)載時(shí)每極磁通略為減少。382.3.2電樞電動(dòng)勢(shì)電樞電動(dòng)勢(shì)電樞電動(dòng)勢(shì)是指直流電機(jī)正負(fù)電刷之間電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，也就是電樞繞組任意一條并聯(lián)支路的電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，處于電樞鐵芯槽內(nèi)的繞組元件邊導(dǎo)體切割氣隙中合成磁場(chǎng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，一條支路所有串聯(lián)元件邊導(dǎo)體中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之和即電樞電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，直流電機(jī)電樞電動(dòng)勢(shì)的大小與磁場(chǎng)的強(qiáng)弱、電樞轉(zhuǎn)速的快慢成正比關(guān)系，且與該電機(jī)的具體結(jié)構(gòu)有關(guān)，可以寫(xiě)出如下關(guān)系式 電樞電動(dòng)勢(shì)Ea的大小與每極磁通和轉(zhuǎn)速n之積成正比，且與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān) nCEea39電樞電動(dòng)勢(shì)電樞電動(dòng)勢(shì)n設(shè)電樞繞組導(dǎo)體長(zhǎng)度為 ，導(dǎo)體切割磁通速度為 ，則每

19、根導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 。用N表示電樞繞組總導(dǎo)體數(shù)，表示支路數(shù)，則每條支路串聯(lián)的導(dǎo)體數(shù) 。電樞電動(dòng)勢(shì)Ea等于支路所串聯(lián)的各元件導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之和。即 。n令p表示極對(duì)數(shù)，表示極距，可得電樞圓周長(zhǎng)度為 ，則 。因?yàn)榇艠O的面積等于磁極寬度與長(zhǎng)度之積 ，則每極磁通密度 。n n 故有 lvBlve 1a2)2( aN12aNEEap2602npvllB1226060aNNppNEEnnaaa260epNCa40電樞電動(dòng)勢(shì)電樞電動(dòng)勢(shì)n在發(fā)電機(jī)中，Ea一般為電源電動(dòng)勢(shì)，其方向與電樞電流Ia相同；在電動(dòng)機(jī)中，Ea 一般為反電動(dòng)勢(shì)，其方向與電樞電流Ia的方向相反；電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于發(fā)電狀態(tài)時(shí)與發(fā)動(dòng)機(jī)情形相同 412.

20、3.3 直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩n當(dāng)電樞繞組中有電流Ia時(shí)，元件的導(dǎo)體中流過(guò)電樞支路電流而成為載流導(dǎo)體，在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用，對(duì)電樞即轉(zhuǎn)子則形成電磁力矩，轉(zhuǎn)子在電磁力矩的驅(qū)動(dòng)下就能夠旋轉(zhuǎn)起來(lái)。電樞各個(gè)元件的載流導(dǎo)體的力矩之和即總電磁轉(zhuǎn)矩T 的大小應(yīng)該與磁場(chǎng)強(qiáng)弱即磁通量和電樞電流Ia的大小成正比例關(guān)系。這個(gè)作用于整個(gè)電樞的由電磁原因產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩就簡(jiǎn)稱為電磁轉(zhuǎn)矩: T = CtIa 42常數(shù)Ct故有 Ct = 9.55 Ce不管是發(fā)電機(jī)還是電動(dòng)機(jī)，電磁轉(zhuǎn)矩都是載流導(dǎo)體與磁場(chǎng)相互作用的結(jié)果，但是在發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)中電磁轉(zhuǎn)矩所起的作用是不同的。在電動(dòng)機(jī)中，電磁轉(zhuǎn)矩T 一般為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其

21、方向與轉(zhuǎn)速相同；在發(fā)電機(jī)中，電磁轉(zhuǎn)矩T 則一般為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，阻礙電樞轉(zhuǎn)動(dòng)，其方向與轉(zhuǎn)速相反；電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于發(fā)電狀態(tài)時(shí)與發(fā)動(dòng)機(jī)情形相同。 2tpNCa432.4 ：換向：換向 直流電機(jī)的某一個(gè)元件經(jīng)過(guò)電刷，從一條支路換到另一條支路時(shí),元件里的電流方向改變，即換向。 為了分析方便假定換向片的寬度等于電刷的寬度。 電刷與換向片1接觸時(shí)，元件1 中的電流方向如圖所示，大小為 。aii 電樞移到電刷與換向片2接觸時(shí)，元件1的被短路，電流被分流。如圖所示。 電刷僅與換向片2接觸時(shí)，元件1 中的電流方向如圖所示，大小為 。aii一、換向概述一、換向概述44 元件從開(kāi)始換向到換向終了所經(jīng)歷的時(shí)間，稱為換向周期 。

22、換向周期通常只有千分之幾秒。直流電機(jī)在運(yùn)行中，電樞繞組每個(gè)元件在經(jīng)過(guò)電刷時(shí)都要經(jīng)歷換向過(guò)程。kT 換向問(wèn)題很復(fù)雜，換向不良會(huì)在電刷與換向片之間產(chǎn)生火花。當(dāng)火花大到一定程度，可能損壞電刷和換向器表面，使電機(jī)不能正常工作。452.4.1產(chǎn)生火花的電磁原因1.直線換向換向元件中的電流決定于該元件中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和回路的電阻。假設(shè)換向元件中沒(méi)有任何感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，換向元件、引線與換向片的電阻均忽略不計(jì)，回路中只有電刷與換向片l的接觸電阻r1和電刷與換向片2的接觸電阻r2，則換向元件中的電流只決定于r1和r2。換向中，電流i均勻地由+ia變?yōu)?ia，變化過(guò)程為一條直線，如圖曲線l所示，這種換向稱為直線換向。直

23、線換向時(shí)不產(chǎn)生火花，故又稱為理想換向。462.延遲換向 (1)電抗電動(dòng)勢(shì)換向元件中的電流在換向周期Tk內(nèi)，由+ia變化-ia，元件中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)。 換向元件中產(chǎn)生由于相鄰元件電流變化時(shí)在本元件中引起的互感電動(dòng)勢(shì) 自感電動(dòng)勢(shì)和互感電動(dòng)勢(shì)合稱為電抗電動(dòng)勢(shì)。 電抗電動(dòng)勢(shì)的方向與+ia的方向相同。47(2)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì) 換向元件旋轉(zhuǎn)時(shí)切割此電樞磁場(chǎng)所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)稱為旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)，也稱電樞反應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)總與電流+ia的方向相同 電抗電動(dòng)勢(shì)和旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)方向相同，阻礙換向元件中電流的變化 ,使換向電流的變化延遲 ,如圖曲線2所示，稱為延遲換向;曲線2與曲線1的電流之差就是電動(dòng)勢(shì)在換向元件中產(chǎn)生的電流

24、，稱為附加換向電流，即ik ，與+ia的方向相同 ，如圖曲線3 48n當(dāng)電抗電動(dòng)勢(shì)與旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)之和足夠大時(shí)，該元件換向結(jié)束瞬間，即t=Tk時(shí)，附加換向電流ik0而為ikT，所以，換向元件中還儲(chǔ)存一部分磁場(chǎng)能量，由于能量不能突變，就會(huì)以弧光放電的形式釋放出來(lái)，因而在電刷與換向片之間產(chǎn)生火花，這種由電磁原因產(chǎn)生的火花稱為電磁性火花。電磁性火花 491.機(jī)械原因產(chǎn)生換向火花的機(jī)械原因有很多，主要是由于換向器偏心、換向片間的云母絕緣凸出、轉(zhuǎn)子平衡不良2.化學(xué)原因 換向器表面形成一層氧化亞銅薄膜，電阻值高限制了ik，利于換向 ；電機(jī)運(yùn)行磨損該膜，使換向難。（二）產(chǎn)生火花的其他原因50改善換向的目的在于消

25、除或削弱電刷下的火花 ，就必須限制附加換向電流ik 1.選用合適的電刷，增加電刷與換向片之問(wèn)的接觸電阻。用接觸電阻大的電刷。有利于換向，但接觸壓降較大，電能損耗大。發(fā)熱厲害 ，綜合考慮兩方面 。2.裝設(shè)換向極（三）改善換向的方法51換向極裝在相鄰兩主磁極間的幾何中性線上，換向極的作用是在換向區(qū)產(chǎn)生換向極磁動(dòng)勢(shì)，抵消換向區(qū)內(nèi)電樞磁動(dòng)勢(shì)的作用 ，消除旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)； 建立一個(gè)換向極磁場(chǎng)，以抵消或削弱電抗電動(dòng)勢(shì) ， 使換向過(guò)程為直線換向 2.裝設(shè)換向極換向極繞組與電樞繞組串聯(lián) 521.產(chǎn)生環(huán)火的原因（四）環(huán)火與補(bǔ)償繞組電樞反應(yīng)使磁場(chǎng)畸變，元件感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)差別大 ，使換向片之間的空氣電離擊穿，產(chǎn)生電位差火花

26、 。他和換向火花連成一片 。 2. 補(bǔ)償繞組主磁極極靴上開(kāi)有均勻分布的槽，槽內(nèi)嵌放補(bǔ)償繞組， 方向與所對(duì)應(yīng)的主磁極下電樞繞組的電流方向相反 ，從而補(bǔ)償電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)的影響 ；與電樞繞組串聯(lián)。 532.5 ：直流電動(dòng)機(jī)：直流電動(dòng)機(jī)2.5.1 ：穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的基本關(guān)系式：穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的基本關(guān)系式1.勵(lì)磁繞組中流過(guò)勵(lì)磁電流If，建立主磁場(chǎng)，2.電樞繞組流過(guò)電樞電流Ia，形成電樞磁動(dòng)勢(shì)，通過(guò)電樞反應(yīng)使主磁場(chǎng)變?yōu)闅庀逗铣纱艌?chǎng) 支路電流Ia，與磁場(chǎng)作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T ， T與n同向切割氣隙合成磁場(chǎng)，產(chǎn)生電樞電動(dòng)勢(shì)Ea， 與Ia反向aEMUaIemT0T2TnfIfU54直流電動(dòng)機(jī)的基本方程如圖按慣例規(guī)定各物理量的

27、參考方向1.電路方程：TaTCI0LTTTaEMUaIemT0T2TnfIfUffUI raa aUEI rafIII2.轉(zhuǎn)矩平衡方程：553.功率平衡方程：2aaaa aUIE II r20emPPP1emCuaemaaPPpTE I 直流電動(dòng)機(jī)的基本方程1emCuaPPp0LTTT0mecFePpp 202emmecFePPPPpp并勵(lì)與他勵(lì)電機(jī)功率圖 122CufCuamecFePPppppPp212()23NNNaNU IPrI562.5.2 ：并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性：并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性1、轉(zhuǎn)速特性NUU 定義：當(dāng) 、 時(shí)，fNII )(aIfn 由方程式可得aeaeNICRC

28、Un忽略電樞反應(yīng)的去磁作用，轉(zhuǎn)速與負(fù)載電流按線性關(guān)系變化。電流大，去磁，上翹2、轉(zhuǎn)矩特性NUU 定義：當(dāng) 、 時(shí)，fNII )(aemIfT轉(zhuǎn)矩表達(dá)式aNTemICT 考慮電樞反應(yīng)的作用，轉(zhuǎn)矩上升的速度比電流上升的慢。如圖所示。2T0TemTTaIn0naa aaeUEI rECn573、效率特性NUU 定義：當(dāng) 、 時(shí)，fNII )(aIf由方程式可得10111PPPPPPcua 空載損耗為不變損耗，不隨負(fù)載電流變化，當(dāng)負(fù)載電流較小時(shí)效率較低，輸入功率大部分消耗在空載損耗上；負(fù)載電流增大，效率也增大，輸入的功率大部分消耗在機(jī)械負(fù)載上；但當(dāng)負(fù)載電流增大到一定程度時(shí)銅損快速增大此時(shí)效率又變小。如

29、圖所示。aI058特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 特性硬缺點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)矩小，空載或輕載啟動(dòng)。舉例某并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)如下：PN=96KW,UN=440V,IN=255A,IfN=5A,nN=500r/min,Ra=0.078；電樞反應(yīng)忽略不計(jì)。試求 1）額定運(yùn)行時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩和電磁轉(zhuǎn)矩； 2）理想空載轉(zhuǎn)速與實(shí)際空載轉(zhuǎn)速。 59602.5.3 ：串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性：串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性afffIkIk 當(dāng)負(fù)載電流較小時(shí)，電機(jī)磁路不飽和，每極氣隙磁通與勵(lì)磁電流呈線性關(guān)系。即：NaaeeafNfeafeURInCCRRUkCIkC 當(dāng)負(fù)載電流為零時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速趨于無(wú)窮大，所以串勵(lì)電動(dòng)機(jī)不宜輕載或空載運(yùn)行。aI

30、0nemTnemT1.轉(zhuǎn)速特性()aaafaeUEIRRECn電流較小：雙曲線電流較大，飽和：同并勵(lì)上翹直線612.轉(zhuǎn)矩特性 未飽和時(shí)： 拋物線 飽和時(shí)：同并勵(lì) 2aTfaTemICkICT串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性與他勵(lì)電動(dòng)機(jī)相比具有大得多的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩。曲線如圖所示。3.效率特性：同并勵(lì)4. 優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩大 缺點(diǎn)：軟，轉(zhuǎn)速波動(dòng)大； 不能空載輕載啟動(dòng)62四、復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)工作特性其轉(zhuǎn)速特性介于并勵(lì)電動(dòng)機(jī)和串勵(lì)電動(dòng)機(jī)之間 如果是并勵(lì)繞組磁動(dòng)勢(shì)起主要作用，其轉(zhuǎn)速特性與并勵(lì)電動(dòng)機(jī)相接近。如果是串勵(lì)繞組磁動(dòng)勢(shì)起主要作用，轉(zhuǎn)速特性就與串勵(lì)電動(dòng)機(jī)接近。 較高的起動(dòng)能力和過(guò)載能力，又可允許空載

31、或運(yùn)行 632.7 ：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性性2.7.1 ：機(jī)械特性方程式：機(jī)械特性方程式 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)在電樞電壓、勵(lì)磁電流、電樞回路電阻為恒值的條件下，即電動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系：)(emTfn由電機(jī)的電路原理圖可得機(jī)械特性的表達(dá)式：ememTeeTnTCCRCUn020n稱為理想空載轉(zhuǎn)速。實(shí)際空載轉(zhuǎn)速020TCCRCUnTee0 n0nNnnemTNT0T642.7.2 ：固有機(jī)械特性、特性方程式：固有機(jī)械特性、特性方程式當(dāng) 時(shí)的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性：aNNRRUU,emNTeaNeNTCCRCUn2 由于電樞電

32、阻很小，特性曲線斜率很小，所以固有機(jī)械特性是硬特性。 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性曲線圖651)當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩T為零時(shí)，轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)速，n=n0=UN(CeN) 2) 電磁轉(zhuǎn)矩T越大，轉(zhuǎn)速n越低，其特性曲線是一條下傾的直線。3)固有特性曲線的斜率絕對(duì)值很小，特性曲線接近水平線，稱為硬特性，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性 好；4)電動(dòng)機(jī)的帶負(fù)載能力可以用額定轉(zhuǎn)速降 nN = n0- nN 來(lái)衡量，越小電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力越強(qiáng)。 固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性665)當(dāng)電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)或起動(dòng)瞬間，轉(zhuǎn)速為零，電樞反電動(dòng)勢(shì)也為零，端電壓完全由電樞回路電阻壓降來(lái)平衡，此時(shí)起動(dòng)電流（又稱堵轉(zhuǎn)電流）Ist=UNRa將很大，電磁轉(zhuǎn)矩很大 6)當(dāng)

33、電動(dòng)機(jī)正向或反向電動(dòng)運(yùn)行時(shí)，其機(jī)械特性曲線在第一象限或第三象限。當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，其機(jī)械特性曲線在第二或第四象限。672.7.3 ：人為機(jī)械特性：人為機(jī)械特性當(dāng)改變 或 或 得到的機(jī)械特性稱為人為機(jī)械特性。UaR1、電樞串電阻時(shí)的人為特性 保持 不變,只在電樞回路中串入電阻 的人為特性NNUU,SRemNTeSaNeNTCCRRCUn2特點(diǎn)：1） 不變， 變大； 2） 越大，特性越軟。0n0nnaRemTSaRR 682、降低電樞電壓時(shí)的人為特性 保持 不變，只改變電樞電壓 時(shí)的人為特性：NaRR,UemNTeaNeTCCRCUn2特點(diǎn)：1) 隨 變化, 不變; 2) 不同,曲線是一組

34、平行線。0nUU0nnNUemT1UNUU101n693、減弱勵(lì)磁磁通時(shí)的人為特性 保持 不變，只改變勵(lì)磁回路調(diào)節(jié)電阻 的人為特性：NaUURR,SfRemTeaeNTCCRCUn2特點(diǎn)：1）弱磁， 增大； 2）弱磁， 增大0n01n11kTNn0nemTkTN12202n2kT702.7.4 ：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性的求?。核麆?lì)直流電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性的求取一、固有特性的求取 ), 0(0nnTem),(NNemnnTT已知 ，求兩點(diǎn):1）理想空載點(diǎn) 和額定運(yùn)行 。NNNNnIUP,具體步驟： 估算:aR2)3221(NNNNaIPIUR1.實(shí)際測(cè)出或估算Ra。因電刷與換向器表面接觸電阻是

35、非線性的，電樞電流很小時(shí)，表面的接觸電阻值很大，不能直接用萬(wàn)用表測(cè)正負(fù)電刷之間的電樞電阻。一般用伏安法，即在勵(lì)磁繞組開(kāi)路，轉(zhuǎn)子電樞堵轉(zhuǎn)，通以額定電流的情況下，用低量程電壓表測(cè)電刷間的壓降，再除以電樞電流，即為電樞回路總電阻（包括電樞回路電阻和外接限改變電刷位置，多次測(cè)量，取平均值。這種實(shí)測(cè)只適用于小容量直流電動(dòng)機(jī)。71 2. 額定電樞電動(dòng)勢(shì) EaUNIaRa 3.用Ea除以nN，即電動(dòng)勢(shì)常數(shù)與額定磁通量乘積CeN ； 4.CtN9.55CeN； 5.用UN、CeN、求出理想空載轉(zhuǎn)速 n0 6.用Ra、CeN、CtN求出斜率絕對(duì)值； 7.寫(xiě)出固有機(jī)械特性方程式 n = n0T。 8.根據(jù)電動(dòng)機(jī)機(jī)

36、械特性方程繪制特性曲線。72固有機(jī)械特性的應(yīng)用1已知電磁轉(zhuǎn)矩求轉(zhuǎn)速。2已知轉(zhuǎn)速求電磁轉(zhuǎn)矩。3由他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性求出人為機(jī)械特性。進(jìn)而定量分析各種運(yùn)行狀態(tài)73例24 某他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)額定數(shù)據(jù)如下：PN=40 KW , UN=220V, IN=210A, nN=500r/min,；電樞反應(yīng)忽略。試求：（1）電樞電阻的近似值；（2）固有機(jī)械特性方程。74例 上題電動(dòng)機(jī)如果在電樞回路串聯(lián)了0.4的電阻，求人為機(jī)械特性方程。75系統(tǒng)的穩(wěn)定性1.平衡點(diǎn) 電機(jī)的機(jī)械特性曲線與負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性曲線的交點(diǎn)。2.穩(wěn)定運(yùn)行的條件 抗干擾的實(shí)例 不能抗干擾的實(shí)例 結(jié)論762.8 ：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)：他勵(lì)直

37、流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)接通電源后，由靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)程。起動(dòng)瞬間，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流分別為aNststTstRUIICT0n 起動(dòng)時(shí)由于轉(zhuǎn)速 ，電樞電動(dòng)勢(shì) ，而且電樞電阻 很小，所以起動(dòng)電流將達(dá)很大值。 過(guò)大的起動(dòng)電流將引起電網(wǎng)電壓下降、影響電網(wǎng)上其它用戶的正常用電、使電動(dòng)機(jī)的換向惡化；同時(shí)過(guò)大的沖擊轉(zhuǎn)矩會(huì)損壞電樞繞組和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。一般直流電動(dòng)機(jī)不允許直接起動(dòng)。 0aEaR 為了限制起動(dòng)電流，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)通常采用電樞回路串電阻或降低電樞電壓起動(dòng)。771. 降壓起動(dòng) 當(dāng)直流電源電壓可調(diào)時(shí)，可采用降壓方法起動(dòng)。 起動(dòng)時(shí)，以較低的電源電壓起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)電流隨電源電壓的

38、降低而正比減小。隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的上升，反電動(dòng)勢(shì)逐漸增大，再逐漸提高電源電壓，使起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩保持在一定的數(shù)值上，保證按需要的加速度升速。 降壓起動(dòng)需專用電源，設(shè)備投資較大，但它起動(dòng)平穩(wěn)，起動(dòng)過(guò)程能量損耗小，因此得到廣泛應(yīng)用。782. 電樞回路串電阻起動(dòng)一、起動(dòng)過(guò)程三級(jí)電阻起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的電路原理圖和機(jī)械特性為3321RRRRRstststaLLIT22IT11ITITem0nabn1aRNngh3n11RRRsta2nef3221RRRRststa1ncd2MaRS1SU1stR2stR3stR2S3S79二、分組起動(dòng)電阻的計(jì)算 設(shè)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速n1、n2、n3時(shí)電勢(shì)分別為Ea1、Ea2、Ea3，

39、則有：b點(diǎn)123aNEUIRc點(diǎn)112aNEUIRd點(diǎn)222aNEUIRe點(diǎn)211aNEUIRf點(diǎn)321aNEUIRg點(diǎn)31aNaEUIR比較以上各式得：3211212aRRRIRRRI各段啟動(dòng)過(guò)程中電樞總電阻 11212131232121astaaststaastststaNastststNNaRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR23N3N3Naa+=+=+=+.+=RR=RR80求解步驟1.估算或?qū)崪y(cè)Ra估2.預(yù)選啟動(dòng)級(jí)數(shù)N，T1及I1，計(jì)算R33.計(jì)算4.計(jì)算 驗(yàn)證如不滿足，重新選擇N和T1好1131(1.52.5)(1.52.5)NNNSTTTIIURRI總3N3NaaRR

40、=RR1122TITI（）22.1- .3.1- .3TLL（11 ）T （I （11 ）I）811121212323211N1(1)=R(1)=R(1)=R(1)=RstaastaststastNstNastNNRRRRRRRRRRRRRRR5.計(jì)算R1、R26.計(jì)算各段啟動(dòng)電阻1321aaRRRRRR2=82例:他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)如下：PN = 21 KW，UN = 220 V，IN = 115 A， nN = 980 r/min , Ra = 0.163；帶額定轉(zhuǎn)矩90%的負(fù)載啟動(dòng)。（1）若限制最大啟動(dòng)電流為額定電流的2.0倍，采用降低電壓?jiǎn)?dòng)方法時(shí)啟動(dòng)電壓應(yīng)為何值？采用電樞串聯(lián)電

41、阻啟動(dòng)時(shí)電樞回路應(yīng)串入多大的電阻？（2）如采用串電阻分級(jí)啟動(dòng)，最大啟動(dòng)電流為額定電流的2.0倍，試計(jì)算各段啟動(dòng)電阻值。83(1)采用降電啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電壓：Ust= Ist Ra = 2 IN Ra = 21150.163 = 37.5V采用電樞串聯(lián)電阻時(shí)啟動(dòng)電阻：Rst= UN/Ist = UN/(2IN)= 220/(2115) = 0.957(2)采用串電阻分級(jí)啟動(dòng)，各段啟動(dòng)電阻值計(jì)算: 初選：最大啟動(dòng)電流：I1 =Ist= 2IN= 2115 = 230A啟動(dòng)總電阻：Rst = UN/Ist = UN/(2IN)= 220/(2115) = 0.957 84切換電流：I2 = 1.2IL=

42、1.20.9115 =124.2 A 相應(yīng)的啟動(dòng)級(jí)數(shù)： ,取整數(shù)3校驗(yàn)： N = 3 ， 可滿足要求，故確定采用三級(jí)啟動(dòng)。各級(jí)啟動(dòng)電樞總電阻：R1 =Ra = 1.8040.163 = 0.294R2 =R1 =2 Ra = 1.8042 0.163 = 0.530R3 =R2 =3 Ra = 1.8043 0.163 = 0.957各段啟動(dòng)電阻：Rst1= R1-Ra = 0.294 - 0.163 = 0.131Rst2= R2-R1 = 0.530 - 0.294 = 0.236Rst3= R3-R2 = 0.957 - 0.530 = 0.427122301.852124.2II =l

43、n(/)ln(0.957 / 0.163)2.877lnln 1.852staRRN 330.9571.8040.163staRR12230127A1.21.20.9115=124.2A1.804LIII85運(yùn)行控制1.電路圖2.電路說(shuō)明啟動(dòng)要求：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng)電流小；欠磁保護(hù)串電阻按時(shí)間原則控制繼電器介紹863.控制過(guò)程分析 啟動(dòng)前的準(zhǔn)備 啟動(dòng) KT1延時(shí)短接R1 KT2延時(shí)短接R24.保護(hù)環(huán)節(jié) 過(guò)流（過(guò)載、短路） 失磁保護(hù)，放電回路87可逆運(yùn)行電路88起動(dòng)過(guò)渡過(guò)程的分析電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行有穩(wěn)定狀態(tài)和過(guò)渡過(guò)程兩種情況。穩(wěn)定狀態(tài)即當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩與總制動(dòng)轉(zhuǎn)矩相等時(shí)，轉(zhuǎn)速保持不變的狀態(tài)。穩(wěn)定狀態(tài)的分

44、析，主要工具是機(jī)械特性，又稱靜態(tài)分析。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩與制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不相等時(shí)，轉(zhuǎn)速是變化的；電力拖動(dòng)系統(tǒng)起動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速時(shí)都必然存在著過(guò)渡過(guò)程 ，系統(tǒng)是由一種穩(wěn)態(tài)向另一種穩(wěn)態(tài)過(guò)渡。分析過(guò)渡過(guò)程的主要的工具是系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式和機(jī)械特性方程式，又稱動(dòng)態(tài)分析。產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程的原因是系統(tǒng)存在慣性 89公式分析以工作點(diǎn)由a到b的轉(zhuǎn)速上升過(guò)程為例，系統(tǒng)靜態(tài)應(yīng)該滿足機(jī)械特性方程式，動(dòng)態(tài)應(yīng)該滿足運(yùn)動(dòng)方程式的關(guān)系 emNTeaNeNTCCRCUn22375LGD dnTTdt22375=NaLeNeTNwURGD dnnTdtCCCdnn ndt =()twawn nnne90轉(zhuǎn)速上升曲線=lnwawbnntnn同理求出c

45、d、ef之間轉(zhuǎn)速升高過(guò)程需要的時(shí)間t2、t3；最后一段gN之間時(shí)間t4應(yīng)該按時(shí)間常數(shù)的35倍計(jì)算，各段時(shí)間相加就是起動(dòng)過(guò)程需要的時(shí)間。tst=t1+t2+t3+t4912.10 ：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速2.10.1 電動(dòng)機(jī)調(diào)速的性能指標(biāo)電動(dòng)機(jī)調(diào)速的性能指標(biāo)1、調(diào)速范圍:minmaxnnD 2、靜差率（相對(duì)穩(wěn)定性）：%100%100%000nnnnnNN指負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化的程度，轉(zhuǎn)速變化小，穩(wěn)定性好。)1 (maxmaxmin0maxminmaxNNNNnnnnnnnnnnD D與%相互制約:越小,D越小,相對(duì)穩(wěn)定性越好;在保證一定的指標(biāo)的前提下,要擴(kuò)大D,須減少n,即提高機(jī)械特性的硬度。%越小，相對(duì)穩(wěn)定性越好；%與機(jī)械特性硬度和n0有關(guān)。923 3、調(diào)速的平滑性、調(diào)速的平滑性 在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級(jí)數(shù)越多，調(diào)速越平滑。相鄰兩級(jí)轉(zhuǎn)速之比，為平滑系數(shù) ：1iinn 越接近1，平滑性越好，當(dāng) 時(shí)，