直流电动机原理总结.docx

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直流电动机原理总结

直流电动机原理及应用

直流电机控制6字原则:

启动调速制动

直流电动机原理部分

一、电枢中的感应电动势

电枢通入电流后，产生电磁转矩，使电机在磁场中转动起来。

通电线圈在磁场中转动，又会在线圈中产生感应电动势（用E表示）。

根据右手定则知，反电动势E和原通入的电流方向相反，其大小为：

Ke：

与电机结构有关的常数、为励磁磁通

二、电枢绕组中电压的平衡关系

以上两公式反映的概念：

（1）电枢反电动势的大小和磁通、转速成正比，若想改变E，只能改变或n。

（2）若忽略绕组中的电阻Ra，则U≈,可见，当外加电压一定时，电机转速和磁通成反比，通过改变可调速。

三、电磁转矩

由转矩公式可知：

（1）产生转矩的条件：

必须有励磁磁通和电枢电流。

（2）改变电机旋转的方向：

改变电枢电流的方向或者改变磁通的方向。

四、转矩平衡关系

电磁转矩T为驱动转矩，在电机运行时，必须和外加负载和空载损耗的阻转矩相平衡，即TL：

负载转矩

T0：

空载转矩

转矩平衡过程：

当负载转矩（TL）发生变化时，通过电机转速、电动势、电枢电流的变化，电磁转矩自动调整，以实现新的平衡。

例：

设外加电枢电压U一定，T=TL+T0（平衡），这时，若–TL突然增加，则调整过程为：

五、运动控制系统的基本运动方程（忽略阻尼转矩和扭转弹性转矩）

GD²——转动惯性，习惯称飞轮转矩（N.m²）

Te——电磁转矩（N.m）

TL——负载转矩（N.m）

a——加速度

六、机械特性

机械特性指的是电机的电磁转矩和转速间的关系，下边以他励电机为例说明。

他励电动机和并励电动机的特性一样。

为励磁磁通

即，其中

直流电机通过以下（人为特性）三种方法为依据进行调速

直流电动机特性类型的选择:

（1）恒转矩的生产机械（TL一定，和转速无关）要选硬特性的电动机，如：

金属加工、起重机械等。

（2）恒功率负载（P一定时，T和n成反比），要选软特性电机拖动。

如：

电气机车等。

直流电动机应用部分（启动、制动、调速）

一、直流电机启动

1、启动时,n=0Ea=0，若加入额定电压，则

Iast太大会使换向器产生严重的火花，烧坏换向器。

一般Iast限制在（2-2.5）IaN内。

2、限制Iast的措施：

（1）启动时在电枢回路串电阻。

（2）启动时降低电枢电压。

3、直流机在启动和工作时，励磁电路一定要接通，不能让它断开，而且启动时要满励磁。

否则，磁路中只有很少的剩磁，可能产生以下事故：

（1）若电动机原本静止，由于电磁转矩T=KTIa，而0，电机将不能启动，因此，反电动势为零，电枢电流会很大，电枢绕组有被烧毁的危险。

（2）如果电动机在有载运行时磁路突然断开，则E↓↓，Ia↑↑，T和↓↓，

可能不满足TL的要求，电动机必将减速或停转，使Ia更大，也很危险。

（3）如果电机空载运行，可能造成飞车。

EIaT>>T0n飞车

措施：

他励直流电动机一定要有失磁保护。

一般在励磁绕组加失压继电器或欠流继电器。

当失压或欠流时，自动切断电枢电源U。

反转：

电动机的转动方向由电磁力矩的方向确定。

改变直流电机转向的方法：

（1）改变励磁电流的方向。

（2）或改变电枢电流的方向。

二、直流电机制动

制动的所采用的方法：

反接制动、能耗制动、发电回馈制动

（1）反接制动—电阻R的作用是限制电源反接制动时电枢的电流过大。

（2）能耗制动—电枢断电后立即接入一个电阻。

停车时，电枢从电源断开,接到电阻上，这时：

由于惯性电枢仍保

持原方向运动，感应电动势方向也不变，电动机变成发电机，电枢电流的方向与感应电动势相同，从而电磁转矩与转向相反，起制动作用。

（3）发电回馈制动

特殊情况下，例如汽车下坡时、吊车重物下降时，在重力的作用下nn0（n0理想空载转速），这时电动机变成发电机，电磁转矩成为阻转矩，从而限制电机转速过分升高

三、直流电机调速（见直流电机的调速PPT文档）

1、电力拖动系统的调速:

1）机械调速;2）电气调速

2、他励电动机的转速公式：

3、电气调速方法：

1）调压调速；

2）电枢回路串电阻调速；

3）调磁调速

4、调速指标

1）调速范围D：

2）静差率（相对稳定性）δ%：

指负载变化时，转速变化的程度，转速变化小，稳定性好。

δ%越小，相对稳定性越好；

δ%与机械特性硬度和n0有关。

D与δ%相互制约：

δ越小，D越小，相对稳定性越好；在保证一定的δ指标的前提下，要扩大D，须减少Δn，即提高机械特性的硬度。

3）调速的平滑性：

在一定的调速范围内，调速的级数越多，调速越平滑。

相邻两级转速之比，为平滑系数：

平滑系数越接近1，平滑性越好，当等于1时，称为无级调速，即转速可以连续调节。

调速不连续时，级数有限，称为有级调速。

4）调速的经济性：

主要指调速的投资、运行效率及维修费用等。

5、调速方法及优缺点

六、调速方式与负载类型的配合

2014-2-3