《电机与拖动基础》第8章直流电动机教学课件

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1、电机与拖动基础 直流电动机虽然比三相交流异步电动机结构复杂直流电动机虽然比三相交流异步电动机结构复杂，维修也不便，但由于它的调速性能较好和起，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动转矩较大，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。机驱动。NSNS 直流电机由定直流电机由定子子(磁极磁极)、转子、转子(电枢电枢)和机座等和机座等部分构成。部分构成。 由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。由永久磁铁做成。由永久磁铁做成。磁极上绕线圈，线

2、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。磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称 为励磁。为励磁。 直流电机按照励磁方式可分为他励电动机直流电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、并励电动机、串励电动机和复励电动机UUfIaM+_+_IffR stRIaUM+_IffR stR+_IEUIa+_IfM复励复励U+_IMIaIU+SbNacd 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，无论如图所示。由于换向片和电源固定联接，

3、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。U+EETnSbNdFFacII换向片换向片电刷电刷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 nU+EETnSbNdFFacII换

4、向片换向片电刷电刷aaaaRInKRIEUE RaIaE+UM02TTT 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 ) 。T2 n Ia T E nKEE aaaREUI aIKTT 虽然电源电压虽然电源电压U和和励磁电阻保持不变，但随着励磁方式不同，电励磁电阻保持不变，但随着励磁方式不同，电动机的转矩、转速和机械特性有很大的区别。动机的转矩、转速和机械特性有很大的区别。)f(ITa一、并励电动机一、并励电动机1. 转矩特性转矩特性IaUM+_IffR s

5、tR+_IEaaRIEU 由图可求得由图可求得aaREUI ffRUI aafIIII aaRIEU 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, 励励磁电流磁电流If和磁通和磁通则则即：并励电动机的磁通即：并励电动机的磁通 n0T)f(ITa)f(Ina2. 转速特性转速特性aEaEIKRKUnaaaI IT TTEKnKERIEU 由以下公式由以下公式n0T)f(ITa理理想想空空载载转转速速:0KUnE 式中：式中：n0)f(Inannn 0TKKRnET2a TKKRKUnETE2a a

6、I IT TTKIaUM+_IffR stR+_IEf(T)n3. 机械特性机械特性aEaEIKRKUn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动画动画n0T100%nnnnNN0N)f(ITa二、串励电动机二、串励电动机1. 转矩特性转矩特性当当Ia较小时，铁心不饱和较小时，铁心不饱和UIa+_IfMfaII 特点：特点：)af(IaKI 2aTaTIKIKT当当Ia较大时，铁心饱和较大时，铁心饱和aTIKT 与并励类似与并励类似)f(Ina2. 转速特性转速特性当当Ia较小时，较小时，aKI aEaEI

7、KRKUnKKRKIKUnEaaE当当Ia较大时，铁心饱和较大时，铁心饱和 与并励类似与并励类似从上式可见，当轻载时串励电动机的转速从上式可见，当轻载时串励电动机的转速急剧上升，将导致电动机的损坏，所以串急剧上升，将导致电动机的损坏，所以串励电动机不允许轻载运行，一般最低负载励电动机不允许轻载运行，一般最低负载不小于额定负载的不小于额定负载的30%n0T)f(InabTaUnf(T)n3. 机械特性机械特性2aTaTIKIKTKKRKIKUnEaaE三、复励电动机三、复励电动机复励复励U+_IMIa 他的工作特性介于并励他的工作特性介于并励和串励之间。如果并励绕组和串励之间。如果并励绕组磁通势

8、起主要作用，其工作磁通势起主要作用，其工作特性与并励电动机工作特性特性与并励电动机工作特性接近。如果串励绕组磁通势接近。如果串励绕组磁通势起主要作用，其工作特性与起主要作用，其工作特性与串励电动机工作特性接近。串励电动机工作特性接近。但因为有并励绕组磁通势的但因为有并励绕组磁通势的存在，磁通存在，磁通 不会趋近于零，不会趋近于零，所以空载或轻载时，仍能正所以空载或轻载时，仍能正常运行。常运行。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

9、: (1) 额定电流额定电流I , 额定额定 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（2）电枢电路铜损）电枢电路铜损W219023404. 02a2aaCu IRPW44045 .272f2f

10、fCu 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 IRUETKKRKUnETE2a nn0Tn0nT00n 0n0nTnO有一他励电动机，其额定数据如下：有一他励电动机，其额定数据如下：P=22KW, UN=220V, nN=1500r/min, IN=115A Ra= 0.125 ,试求试求: (1) 电枢电枢 (2) (3)解：根据额定

11、数据可得解：根据额定数据可得0.137nIRUKNaaNNE1606r/minKUnEN0NEaNNNKRIUn有一他励电动机，其额定数据如下：有一他励电动机，其额定数据如下：P=22KW, UN=220V, nN=1500r/min, IN=115A Ra= 0.125 ,试求试求: (1) 电枢电枢 (2) (3)解：根据额定数据可得解：根据额定数据可得(1) 当当 ，T=TN时，时，NEaNNKR)(RIUn1500n1150.1252201150.75)(0.125220IRUR)I(RUnnaaNaaNNmin/874 rnmin/990 rn(2)(3)(2)T=TN时时1500n