電機(jī)與電器-直流電機(jī)

直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行原理一、直流發(fā)電機(jī)的基本方程式1、電動(dòng)勢(shì)平衡方程式

電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!2、發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩平衡方程式電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!3、發(fā)電機(jī)的功率平衡關(guān)系電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!二、直流發(fā)電機(jī)的特性主要特性：（1）n＝額定轉(zhuǎn)速，

＝常數(shù)，＝f（If）；負(fù)載特性（2）n＝額定轉(zhuǎn)速，If＝常數(shù)，＝f（）；外特性（3）n＝額定轉(zhuǎn)速，

＝常數(shù)，If＝f（）；調(diào)節(jié)特性注意：不同勵(lì)磁方式的發(fā)電機(jī)，特性不同，需分別討論電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的特性電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁(yè)!端電壓下降有兩個(gè)原因：1、負(fù)載電流增大，電樞反應(yīng)的去磁作用增強(qiáng)，電動(dòng)勢(shì)減?。?、電樞回路上的電阻壓降增加他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的特性電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的特性并勵(lì)和復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)因?yàn)闊o(wú)外部直流電源供電，所以其必須先在空載下建立電壓，即自勵(lì)。電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁(yè)!并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自激過(guò)程IU并勵(lì)發(fā)電機(jī)與他勵(lì)發(fā)電機(jī)空載特性相同，U0

與If曲線與他勵(lì)電機(jī)相同。同時(shí)在自激過(guò)程中滿(mǎn)足以下關(guān)系式：電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁(yè)!并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的特性

1、空載特性：并勵(lì)發(fā)電機(jī)的空載特性與一般電機(jī)的空載特性一樣，也是磁化曲線。由于勵(lì)磁電壓不能反向，所以它的空載特性曲線只在象限。電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁(yè)!直流測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī)：作為檢測(cè)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)元件。將機(jī)械轉(zhuǎn)速信號(hào)變換為電氣信號(hào)。性能要求：1）輸出的電壓信號(hào)與轉(zhuǎn)速保持嚴(yán)格的線性關(guān)系；2）輸出電動(dòng)勢(shì)斜率大。分類(lèi)：有交流測(cè)速發(fā)電機(jī)與直流測(cè)速發(fā)電機(jī)兩大類(lèi)。電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!直流測(cè)速發(fā)電機(jī)電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!直流電動(dòng)機(jī)一、直流電動(dòng)機(jī)的基本方程1、電勢(shì)平衡方程電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性機(jī)械特性：在一定的電壓和勵(lì)磁電流下，轉(zhuǎn)速n和電磁轉(zhuǎn)矩M之間的關(guān)系。注意：不同勵(lì)磁方式的電機(jī)，機(jī)械特性不同。電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁(yè)!直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性當(dāng)電壓和電樞繞組回路總電阻不變時(shí)，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩呈直線關(guān)系電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!1）電樞串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性固有機(jī)械特性與人為機(jī)械特性特點(diǎn)：1、電樞串電阻的人為機(jī)械特性比固有機(jī)械特性軟；2、但理想空載轉(zhuǎn)速不變。串接不同電阻時(shí)的機(jī)械特性為交于縱坐標(biāo)一點(diǎn)的射線族。電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!3）減弱電動(dòng)機(jī)磁通時(shí)的人為機(jī)械特性固有機(jī)械特性與人為機(jī)械特性特點(diǎn)：1、硬度隨磁場(chǎng)減弱而降低；2、理想空載轉(zhuǎn)速隨磁場(chǎng)減弱而升高。電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!二、串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性當(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：結(jié)論：n與sqrt(M)成反比電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!特點(diǎn)：1、轉(zhuǎn)矩很大時(shí)，轉(zhuǎn)速快速下降（特性軟）；2、轉(zhuǎn)矩很小時(shí)，轉(zhuǎn)速會(huì)達(dá)到很危險(xiǎn)的高值，所以串勵(lì)電動(dòng)機(jī)不允許空載啟動(dòng)和運(yùn)行；3、同樣的起動(dòng)電流時(shí)，串勵(lì)電機(jī)能產(chǎn)生更大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；4、負(fù)載過(guò)大時(shí)，轉(zhuǎn)速自動(dòng)下降，輸出功率變化不大，不致因過(guò)載而損壞；負(fù)載減輕時(shí)，轉(zhuǎn)速自動(dòng)上升。因此，電力機(jī)車(chē)、電車(chē)等牽引機(jī)械大都采用串勵(lì)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。二、串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!一、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性負(fù)載轉(zhuǎn)矩保持常數(shù)，不隨轉(zhuǎn)速變化而變化。1）反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小不變，但方向總是與轉(zhuǎn)速方向相反。2）位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小不變，方向也保持不變。生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載機(jī)械特性反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁(yè)!生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載機(jī)械特性三、泵與風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載特性：負(fù)載轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化而變化，且基本為：電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁(yè)!直流伺服電動(dòng)機(jī)自流伺服電動(dòng)機(jī)的功率小且可以由永久磁鐵勵(lì)磁，是他勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)。1、工作原理：有勵(lì)磁的情況下，控制信號(hào)存在，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，控制信號(hào)消失，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。2、控制方式：1）電樞控制2）勵(lì)磁控制電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁(yè)!直流伺服電動(dòng)機(jī)2）調(diào)節(jié)特性調(diào)節(jié)特性是指在一定的轉(zhuǎn)矩下電機(jī)的轉(zhuǎn)速n與控制電壓U之間的關(guān)系。電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁(yè)!直流伺服電動(dòng)機(jī)電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁(yè)!直流電機(jī)的起動(dòng)4、起動(dòng)常用方法（1）他勵(lì)直流電機(jī)直接起動(dòng)：將電動(dòng)機(jī)的電樞投入額定電壓的電源上起動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，無(wú)需另加設(shè)備。缺點(diǎn)：沖擊電流大，引起換向困難，產(chǎn)生火花；電源會(huì)發(fā)生瞬時(shí)跌落。適用于容量很小的電動(dòng)機(jī)。電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁(yè)!直流電機(jī)的起動(dòng)電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁(yè)!直流電機(jī)的起動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電阻的計(jì)算從b點(diǎn)切換到c點(diǎn)時(shí)同理，從d點(diǎn)切換到e點(diǎn)時(shí)故兩級(jí)起動(dòng)有：電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁(yè)!（6）計(jì)算各級(jí)起動(dòng)電阻。（1）估算或查出電樞電阻；（2）根據(jù)過(guò)載倍數(shù)選取最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的最大電流I；（3）選取起動(dòng)級(jí)數(shù)；（4）計(jì)算起動(dòng)電流比：

m取整數(shù)（5）計(jì)算轉(zhuǎn)矩:，校驗(yàn)：如果不滿(mǎn)足，應(yīng)另選或值并重新計(jì)算，直到滿(mǎn)足該條件為止.直流電機(jī)的起動(dòng)-計(jì)算各級(jí)起動(dòng)電阻的步驟：電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁(yè)!（3）他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)開(kāi)始時(shí)，降低端電壓，隨著轉(zhuǎn)速的上升，逐步提高電樞電壓，并使電樞電流限制在一定范圍內(nèi)。優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)電流小，起動(dòng)過(guò)程平滑、能量損耗少。缺點(diǎn)：需要一套專(zhuān)用的直流發(fā)電機(jī)或整流電源，投資費(fèi)用大。直流電機(jī)的起動(dòng)電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁(yè)!二、直流發(fā)電機(jī)的特性直流發(fā)電機(jī)的四個(gè)基本物理量：、、If、n。（n由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，保持不變）運(yùn)行特性：在、、n

之間，保證其中一個(gè)量不變，另外兩個(gè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系。電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁(yè)!1、開(kāi)路特性（空載特性）負(fù)載特性＝f()在負(fù)載電流＝0時(shí)，即為空載特性。他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的特性空載時(shí)，n等于常數(shù)空載特性曲線實(shí)質(zhì)即為磁化曲線電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁(yè)!2、外特性定義：n＝額定轉(zhuǎn)速，If＝常數(shù)，＝f（）他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的特性電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁(yè)!電壓調(diào)整率：從空載到負(fù)載，電壓下降的程度。一般他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的電壓變化率約為5％～10%。他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的特性電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁(yè)!1）當(dāng)電機(jī)內(nèi)部有剩磁時(shí)，原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)切割剩磁，產(chǎn)生剩磁電動(dòng)勢(shì)2）若勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)極性正確，即使此時(shí)勵(lì)磁繞組中電流所建立的磁動(dòng)勢(shì)與原先的剩磁方向一致，則電樞電動(dòng)勢(shì)因?yàn)榇艌?chǎng)的增強(qiáng)而增大，則勵(lì)磁電流也增大(見(jiàn)下頁(yè)曲線圖)（U0

＝IfRf）

。若二者方向相反，則磁場(chǎng)抵消，無(wú)法建立穩(wěn)定電壓。3）若Rf

小于某一個(gè)值，則在U0

＝IfRf的同時(shí)也滿(mǎn)足空載特性U0＝f（If0）時(shí)，則會(huì)使空載端電壓穩(wěn)定在某一個(gè)數(shù)值處。并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自激過(guò)程電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁(yè)!并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自激條件

1）電機(jī)必須有剩磁。2）勵(lì)磁繞組與電樞繞組連接極性要正確3）勵(lì)磁回路總電阻小于該轉(zhuǎn)速下的臨界電阻。注意：不同的轉(zhuǎn)速，具有不同的臨界電阻電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁(yè)!并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的特性

1、外特性：端電壓下降有三個(gè)原因：1、負(fù)載電流增大，電樞反應(yīng)的去磁作用增強(qiáng)，電動(dòng)勢(shì)減??；2、電樞回路上的電阻壓降增加3、由于上述兩個(gè)原因使端電壓下降，引起勵(lì)磁電流減小，端電壓進(jìn)一步下降。電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁(yè)!1、工作原理：直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理與前面所講的直流發(fā)電機(jī)是一樣的，因此：當(dāng)磁通Φ=常數(shù)時(shí)，發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為：E0=CeΦ0n1）在空載時(shí)，直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓就是電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：U0＝Ｅ0，顯然輸出電壓U0與n成正比。2）有負(fù)載時(shí)，若電樞電阻為Ra，負(fù)載電阻為RL，不計(jì)電刷與換向器間的接觸電阻，則直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓為：直流測(cè)速發(fā)電機(jī)電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁(yè)!C為直流測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出特性的斜率，當(dāng)Φ0、Ra及RL都不變時(shí)，輸出電壓U與轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系。對(duì)于不同的負(fù)載電阻RL，輸出特性的斜率C不同，負(fù)載電阻越小，斜率C也越小，靈敏度變低。注意：負(fù)載不能太小。

直流測(cè)速發(fā)電機(jī)電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁(yè)!直流電動(dòng)機(jī)的基本方程2、轉(zhuǎn)矩平衡方程電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁(yè)!一、他勵(lì)（并勵(lì)）直流電動(dòng)機(jī)的工作特性直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁(yè)!固有機(jī)械特性與人為機(jī)械特性1、固有機(jī)械特性指的機(jī)械特性，此時(shí)因?yàn)镽a小，故為硬特性2、人為機(jī)械特性：通過(guò)改變電機(jī)的參數(shù)所獲得的機(jī)械特性。有三種：a）電樞串電阻b）改變電樞電壓c）減弱勵(lì)磁電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁(yè)!固有機(jī)械特性與人為機(jī)械特性2）改變電樞電壓時(shí)的機(jī)械特性改變電樞電壓時(shí)的機(jī)械特性特點(diǎn)：1、改變電樞電壓時(shí)的人為機(jī)械特性與固有機(jī)械硬度相等；2、理想空載轉(zhuǎn)速隨電樞電壓降低而降低，不同電樞電壓下的機(jī)械特性為一組平行曲線。電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁(yè)!4）堵轉(zhuǎn)與堵轉(zhuǎn)矩n=0時(shí)的狀態(tài)，稱(chēng)為堵轉(zhuǎn)。此時(shí)，1、M稱(chēng)為堵轉(zhuǎn)矩。2、固有機(jī)械特性與人為機(jī)械特性電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁(yè)!n串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性二、串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁(yè)!生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載機(jī)械特性定義：負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。由負(fù)載性質(zhì)決定。負(fù)載機(jī)械特性有三種：1）恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載2）恒功率負(fù)載3）泵與風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁(yè)!生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載機(jī)械特性二、恒功率負(fù)載特性：負(fù)載的功率在運(yùn)行過(guò)程中保持不變，則負(fù)載的轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化而變化，且二者成反比。電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁(yè)!電機(jī)拖動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件1、必要條件：電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性有交點(diǎn)2、充分條件：干擾消除后，拖動(dòng)系統(tǒng)必須有能力使轉(zhuǎn)速恢復(fù)到原來(lái)的穩(wěn)定點(diǎn)電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁(yè)!直流伺服電動(dòng)機(jī)3、特性分析（電樞控制）：1）改變控制電壓U，斜率不變，理想空載轉(zhuǎn)速改變。因此，直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是一組平行的直線。電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁(yè)!當(dāng)轉(zhuǎn)矩不變時(shí)，改變U，可知調(diào)節(jié)特性是一組平行線。而且，U與n成正比。增加U，轉(zhuǎn)速升高，反之，轉(zhuǎn)速降低。n=0時(shí)，電壓稱(chēng)為始動(dòng)電壓。直流伺服電動(dòng)機(jī)電機(jī)與電器——直流電機(jī)共54頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁(yè)!直流電機(jī)的起動(dòng)1、起動(dòng)過(guò)程：直流電動(dòng)機(jī)接到電源以后，轉(zhuǎn)速?gòu)牧氵_(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的過(guò)程。2、起動(dòng)的特點(diǎn)：電流很大，易造成線路電壓瞬間降低，對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生影響。3、對(duì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的基本要求：（1）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要大；（2）起動(dòng)電流要