1、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
2、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) GD 转动惯性,习惯称飞轮转矩(N.m) Te 电磁转矩(N.m) TL 负载转矩(N.m)
3、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= 0 Ea=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)I
4、aN 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 = KT Ia,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。 E Ia T T0 n飞车措施:他励直流电动机一定要有失磁保护。一般
5、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
6、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)%:指负载变化时,转速变化的程度,转速变化小,稳定性好。 %越小,相对稳定性越好;%与机械特性硬度和n0有关。D与%相互制约: 越小,D越小,相对稳定性越好;在保证一定的指标的前提下,要扩大D,须减少n,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
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