电工学(电工技术)第七版-上册-第八章-电子教案课件.ppt

1、返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录 直流电动机虽然比三相交流异步电动机结构直流电动机虽然比三相交流异步电动机结构复杂复杂,维修也不便，但由于它的调速性能较好和起动维修也不便，但由于它的调速性能较好和起动转矩较大，因此，对调速要求较高的生产机械或者需转矩较大，因此，对调速要求较高的生产机械或者需要较大起动转矩的生产机械往往采用直流电动机驱动要较大起动转矩的生产机械往往采用直流电动机驱动。(3) 易于控制。易于控制。 直流电机是机械能和直流电能相互转换的旋转直流电机是机械

2、能和直流电能相互转换的旋转机械装置。直流电机用作电机时，它将机械能转换为机械装置。直流电机用作电机时，它将机械能转换为电能；用作电动机时，将电能转换为机械能。电能；用作电动机时，将电能转换为机械能。返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录直流电动机的结构直流电动机的结构直流电机主要由磁极、电枢和换向器三部分构成。直流电机主要由磁极、电枢和换向器三部分构成。返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录1. 永磁式永磁式: 由永久磁铁做成。由永久磁铁做成。励磁式励磁式: 磁极上绕线圈，线圈中通过直流电，磁极上绕线圈，线圈中通过直流电， 形成电磁铁。形成电磁铁。磁极上的磁极上

3、的线圈通以直流电产生线圈通以直流电产生磁通磁通, 称为励磁。称为励磁。直流电动机的磁极及磁路直流电动机的磁极及磁路返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录 2. 电枢电枢 电枢铁心：由硅钢片叠装而成。电枢铁心：由硅钢片叠装而成。 电枢绕组：单个绕组元件组成。电枢绕组：单个绕组元件组成。电枢包括电枢包括直流电动机的电枢和直流电动机的电枢和电枢铁心片电枢铁心片(a) 电枢电枢(b) 电枢铁心片电枢铁心片返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录 换向器又称整流子，是直流电动机的一种特殊装置。换向器又称整流子，是直流电动机的一种特殊装置。 换向器作用：将外部直流电转换成内部

4、的交流换向器作用：将外部直流电转换成内部的交流,以保持转矩方向不变。以保持转矩方向不变。换向器换向器外形外形剖面图剖面图 3. 换向器换向器 返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录 直流电动机按照励磁方式可分为他励电动直流电动机按照励磁方式可分为他励电动机、并励电动机、串励电动机和复励电动机机、并励电动机、串励电动机和复励电动机返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录复励复励返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录IU+ 直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流方向方向如图所示。由于换向片和电源固定联接，无论如

5、图所示。由于换向片和电源固定联接，无论线圈怎样转动，总是线圈怎样转动，总是S极有效边的电流方向向里极有效边的电流方向向里, N极有效边的电流方向向外。电动机电极有效边的电流方向向外。电动机电枢枢绕组通电绕组通电后中受力后中受力(左手定则左手定则)按顺时针方向旋转按顺时针方向旋转。U+U+电刷电刷换向片换向片U+IFFTn换向器作用：换向器作用：将外部直流电将外部直流电转换成内部的转换成内部的交流电，以保交流电，以保持转矩方向不持转矩方向不变。变。返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录U+EE 线圈在磁场中旋转线圈在磁场中旋转, 将在线圈中产生感应电动将在线圈中产生感应电动势。由

6、右手定则，感应电动势的方向与电流的方向相势。由右手定则，感应电动势的方向与电流的方向相反。反。KE: 与电机结构有关的常数与电机结构有关的常数n: 电动机转速电动机转速 ：磁通磁通E=EK n返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录aaaaRInKRIEUE RaIaE+UMU+返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录02TTT 设外加电枢电压设外加电枢电压 U 一定，一定，T=T2 (平衡平衡)，此时，此时，若若T2突然增加，则调整过程为突然增加，则调整过程为达到新的平衡点达到新的平衡点(Ia 、 P入入 )

7、。T2 n Ia T E nKEE aaaREUI aIKTT 返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录aaRIEU 励磁绕组与电枢并联励磁绕组与电枢并联由图可求得由图可求得aaREUI ffRUI aafIIII 由上分析可知：由上分析可知： 当电源电压当电源电压U和励磁回路的电阻和励磁回路的电阻 Rf 一定时一定时, 励磁励磁电流电流 If 和磁通和磁通则则返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录nnn 0TKKRnET2a KUnE 0令：令：TKKRKUnETE2a 即：并励电动机的磁通即：并励电动机的磁通 aaaI IT TTEKnKERIEU 由以下公式

8、由以下公式返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录转转速速降降:2aTKKRnET 理理想想空空载载转转速速:0KUnE 式中：式中：nnTKKRKUnETE 02an0nNTN改变电枢电压和电枢回路串电阻可得人工特性曲线改变电枢电压和电枢回路串电阻可得人工特性曲线nOT返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录有一并励电动机，其额定数据如下：有一并励电动机，其额定数据如下：P= 22KW, UN = 110V, nN=1000r/min, = 0.84, 并已知并已知Rf = 27.5 ，Ra= 0.04 , 试求试求: (1) 额定电流额定电流 I , 额定额定

9、电枢电流电枢电流Ia及及额定励磁电流额定励磁电流If ; (2) 损耗功率损耗功率 PaCu , 及及 PO ; (3) 额定转矩额定转矩T; (4) 反电动势反电动势E。解：解：(1) P2是输出功率，额定输入功率为是输出功率，额定输入功率为KW19.2684. 02221 PPA2381101019.2631 UPI额定电流额定电流额定励磁电流额定励磁电流A45 .27110ff RuI额定电枢电流额定电枢电流A2344238fa III返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录 (2) 电枢电路铜损电枢电路铜损W219023404. 02a2aaCu IRPW44045 .2

10、72f2ffCu IRP励磁电路铜损励磁电路铜损总损失功率总损失功率W4190220002619021 PPP空载损耗功率空载损耗功率W200021904190aCu10 PPPm.N210100022955095502 nPT(3) 额定转矩额定转矩(4) 反电动势反电动势V6 .10023404. 0110aa IRUE返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录太大会使换向器产生严重的火花太大会使换向器产生严重的火花, ,烧坏换向器；烧坏换向器；NaaNast)2010(IRUI 0 nKEE1. 起动问题：起动问题：(1) 起动电流大起动电流大(2) 起动转矩大起动转矩大 起

11、动时，起动转矩为起动时，起动转矩为(1020)TN , 造成机械冲击造成机械冲击,使传动机构遭受损坏。使传动机构遭受损坏。tasIT 返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录NstaNast)5 . 25 . 1 (IRRUI 直流电动机在起动和工作时，励磁电路一定要直流电动机在起动和工作时，励磁电路一定要接通接通, ,不能让它断开不能让它断开, ,而且起动时要满励磁。否则，而且起动时要满励磁。否则，磁路中只有很少的剩磁，可能产生事故：磁路中只有很少的剩磁，可能产生事故：aastNstRIUR aNastst)5 . 25 . 1 (RIRIU 返回返回退出退出上一页上一页 下一

12、页下一页章目录章目录 (3)如果电动机在空载运行如果电动机在空载运行, , 可能造成飞车，使电动机可能造成飞车，使电动机 遭受严重的机械损伤，而且因电遭受严重的机械损伤，而且因电电流过大而将绕电流过大而将绕 组烧坏组烧坏。（ E Ia T T0 n 飞车）飞车）返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录 例：例：串励的单相手电钻，利用励磁电流和电枢串励的单相手电钻，利用励磁电流和电枢电流两者的方向同时改变时而转向不变的原理，采电流两者的方向同时改变时而转向不变的原理，采用特别的串励电动机，使手电钻用单相交流电源或用特别的串励电动机，使手电钻用单相交流电源或直流电源供电均可。直流电源

13、供电均可。电磁转矩：电磁转矩：T = KT Ia (1) 改变励磁电流的方向。改变励磁电流的方向。 (2) 改变电枢电流的方向。改变电枢电流的方向。改变直流电机转向的方法有两种：改变直流电机转向的方法有两种：返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录并励并励( (他励他励) )电动机电动机与交流异步电动机相比，虽然与交流异步电动机相比，虽然结构复杂，价格高，维护也不方便，但在调速性能上结构复杂，价格高，维护也不方便，但在调速性能上由其独特的优点。因此，在对调速性能要求较高的生由其独特的优点。因此，在对调速性能要求较高的生产机械，常采用直流电动机。产机械，常采用直流电动机。由由并励并

14、励 (或他励或他励) 电动机的电动机的转速公式转速公式: EKRIUnaa 可知，改变转速常用以下两种方法。可知，改变转速常用以下两种方法。 电动机的调速就是在同一负载下获得不同的转速电动机的调速就是在同一负载下获得不同的转速,以满足生产要求。以满足生产要求。返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录 TKKRKUnETE2a 保持电枢电压保持电枢电压U不变，改变励磁电流不变，改变励磁电流If (调调R f) 以以改变磁通改变磁通 。由式由式返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录TKKRKUnETE2a aaaREUI Rf E I n Ia E T nKEE aI

15、KTT 返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录(1)调速平滑，可得到无级调速；但只能向上调，受调速平滑，可得到无级调速；但只能向上调，受 机械本身强度所限，机械本身强度所限，n不能太高。不能太高。(2) 调速设备简单，经济，电流小，便于控制。调速设备简单，经济，电流小，便于控制。(3) 机械特性较硬，稳定性较好。机械特性较硬，稳定性较好。(4) 对专门生产的调磁电动机对专门生产的调磁电动机, ,其调速幅度可达其调速幅度可达3 4, 例如例如5302120 r/min及及3101 240 r/min 。(1) (2) 返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录由转速公

16、式知：由转速公式知：调电压调电压U，n0变化，但变化，但斜率不变，所以调速特斜率不变，所以调速特性是一组平行曲线。性是一组平行曲线。n0n0Tc特性曲线特性曲线n0KTnTKKRKUnETE 02a )(a一定一定和和R改变电压调速的特点改变电压调速的特点: :(1) 工作时电压不允许超过工作时电压不允许超过 ，而，而, 所以调速所以调速只能向下调只能向下调。(2) 机械特性较硬，并且电压降低后硬度不变，稳定机械特性较硬，并且电压降低后硬度不变，稳定 性好。性好。nTo返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录(3) 调速幅度较大，可达调速幅度较大，可达 6 10。(4) 均匀调节

17、电枢电压，可得到平滑无级调速。均匀调节电枢电压，可得到平滑无级调速。 调速过程调速过程: :保持保持If 为额定为额定, ,减小电枢减小电枢电压电压。U Ia n E Ia 改变电压调速需要用电压可以调节的专用设备改变电压调速需要用电压可以调节的专用设备, ,投资费用较高。投资费用较高。 近年来已普遍采用晶闸管整流电源对电动机进近年来已普遍采用晶闸管整流电源对电动机进行调压和调磁，以改变它的转速。行调压和调磁，以改变它的转速。返回返回退出退出上一页上一页 下一页下一页章目录章目录 有一他励电动机有一他励电动机, 已知已知U = 220V, Ia = 53.8A, n =1500r/min Ra= 0.7 。今将电枢电压降低。今将电枢电压降低一半，而负载转矩不变，问转矩降低多少？一半，而负载转矩不变，问转矩降低多少？解解: 由由 T = KT Ia可知，在保持负载转矩和励磁电可知，在保持负载转矩和励磁电流流 不变的条件下，电流也保持不变。不变的条件下，电流也保持不变。电压降低后的转速电压降低后的转速 n 对原来的转速对原来的转速 n 之比为之比为8 .537 . 02208 .537 . 0110/aaaa IRUIRUEEKEKEnnEE4 . 0