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
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