《直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)》PPT課件.ppt

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1、電 子 課 件直 流 電 動(dòng) 機(jī) 的 啟 動(dòng) 、 調(diào) 速 、反 轉(zhuǎn) 與 制 動(dòng)寧 波 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 海 天 學(xué) 院電 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 的 安 裝 調(diào) 試 與 維 修 課 程 教 學(xué) 團(tuán) 隊(duì)電機(jī)控制系統(tǒng)的安裝調(diào)試與維修 直 流 電 動(dòng) 機(jī) (Direct Current Motor ) 的 啟 動(dòng) 、 調(diào) 速 、 反轉(zhuǎn) 與 制 動(dòng) 能 力 目 標(biāo) ： 1、 能 正 確 分 析 直 流 電 動(dòng) 機(jī) 的 工 作 原 理 2、 能 根 據(jù) 直 流 電 動(dòng) 機(jī) 的 結(jié) 構(gòu) 類 型 ， 定 性 地 分 析 其 機(jī)械 特 性 3、 能 定 性 分 析 直 流 電 動(dòng) 機(jī) 的 啟 動(dòng) 、 調(diào) 速

2、 和 制 動(dòng) 方 法知 識(shí) 目 標(biāo) ： 1、 掌 握 直 流 電 機(jī) 工 作 原 理 2、 了 解 直 流 電 機(jī) 勵(lì) 磁 的 類 型 和 調(diào) 速 特 性 3、 了 解 直 流 電 機(jī) 應(yīng) 用 場(chǎng) 合任 務(wù) 1 認(rèn) 識(shí) 直 流 電 動(dòng) 機(jī)任 務(wù) 2 直 流 電 動(dòng) 機(jī) 的 啟 動(dòng) 、 調(diào) 速 、 反 轉(zhuǎn) 和 制 動(dòng) 直 流 電 動(dòng) 機(jī) 應(yīng) 用 圖 片 任 務(wù) 1 認(rèn) 識(shí) 直 流 電 機(jī) 圖 中 N和 S是 一 對(duì) 固 定 的 （ 主 ） 磁 極 ， 用 來 建 立 恒 定 磁 場(chǎng) 。 兩 磁 極 之 間 有 一 個(gè) 可 以 轉(zhuǎn) 動(dòng)的 圓 柱 形 鐵 心 ， 鐵 心 上 固 定 著 線 圈 ab

3、cd。 線 圈 的 ad端 接 在 隨 電 樞 一 起 旋 轉(zhuǎn) 的 兩 片 半 圓 形銅 片 上 ， 這 兩 個(gè) 銅 片 合 稱 為 換 向 器 ， 換 向 器 固 定 在 轉(zhuǎn) 軸 上 且 與 轉(zhuǎn) 軸 絕 緣 。 鐵 心 、 線 圈 和換 向 器 組 合 在 一 起 形 成 電 樞 。 電 刷 A、 B分 別 與 換 向 片 接 觸 而 通 向 外 電 路 。 通 電 線 圈 在 磁 場(chǎng) 中 要 受 到 磁 場(chǎng) 力 的 作 用 。 假 設(shè) 電 刷 A與 電 源 的 正 極 相 連 ， 電 刷 B與 電 源的 負(fù) 極 相 連 ， 電 流 經(jīng) A-d-c-b-a-B形 成 回 路 。 根 據(jù) 左

4、手 定 則 ， 線 圈 ab受 力 向 右 ， 線 圈 cd受力 向 左 。 這 樣 就 形 成 一 個(gè) 轉(zhuǎn) 矩 ， 使 電 樞 逆 時(shí) 針 方 向 旋 轉(zhuǎn) ， 直 流 電 機(jī) 由 定 子 （ 固 定 不 動(dòng) ） 與 轉(zhuǎn) 子 （ 旋 轉(zhuǎn) ） 兩 大 部 分 組 成 ，定 子 與 轉(zhuǎn) 子 之 間 有 空 隙 ,稱 為 氣 隙 。 定 子 部 分 包 括 主 磁 極 、 換 向 極 、 電 刷 、 機(jī) 座 等 ； 轉(zhuǎn) 子 部 分 包 括 電 樞 鐵 心 、 電 樞 繞 組 、 換 向 器 、 轉(zhuǎn) 軸 、 風(fēng) 扇 等 。 直 流 電 機(jī) 的 主 磁 極 1、 定 子 部 分 （ 2） 換 向 磁 極

5、 減 小 電 刷 與 換 向 器 之 間 的 火 花 。 由 鐵 心 和 繞 組 構(gòu) 成 。 換 向 極 鐵 心一 般 用 整 塊 鋼 制 成 ， 如 換 向 要 求 較 高 ， 則 用 1.0mm 1.5mm厚 的鋼 板 疊 壓 而 成 ， 其 繞 組 中 流 過 的 是 電 樞 電 流 。 換 向 極 裝 在 相 鄰 兩主 極 之 間 ， 用 螺 釘 固 定 在 機(jī) 座 上 。（ 1） 主 磁 極 主 磁 極 的 作 用 是 產(chǎn) 生 氣 隙 磁 場(chǎng) ， 由 鐵心 和 繞 組 （ 勵(lì) 磁 繞 組 ） 構(gòu) 成 。 鐵 心 一 般由 1.0mm 1.5mm厚 的 低 碳 鋼 板 沖 片 疊 壓而

6、 成 ， 包 括 極 身 和 極 靴 兩 部 分 。 極 靴 做成 圓 弧 形 ， 以 使 磁 極 下 氣 隙 磁 通 較 均 勻 。極 身 上 面 套 有 勵(lì) 磁 繞 組 ， 繞 組 中 通 入 直流 電 流 。 整 個(gè) 磁 極 用 螺 釘 固 定 在 機(jī) 座 上 。 1613 （ 3） 電 刷 裝 置 電 刷 與 換 向 器 配 合 可 以 把 轉(zhuǎn) 動(dòng) 的 電樞 繞 組 電 路 和 外 電 路 連 接 并 把 電 樞繞 組 中 的 交 流 量 轉(zhuǎn) 變 成 電 刷 端 的 直流 量 。 電 刷 裝 置 如 圖 所 示 。 電 刷 組的 個(gè) 數(shù) ， 一 般 等 于 主 磁 極 的 個(gè) 數(shù) 。

7、直 流 電 機(jī) 的 電 刷 裝 置 （ 4） 機(jī) 座 機(jī) 座 既 可 以 固 定 主 磁 極 、 換 向 極 、端 蓋 等 ， 又 是 電 機(jī) 磁 路 的 一 部 分（ 稱 為 磁 軛 ） 。 機(jī) 座 一 般 用 鑄 鋼 或 厚 鋼 板 焊 接 而 成 ， 具 有 良 好 的 導(dǎo) 磁性 能 和 機(jī) 械 強(qiáng) 度 。 2、 轉(zhuǎn) 子 (電 樞 )部 分 （ 1） 電 樞 鐵 心 電 樞 鐵 心 是 電 機(jī) 磁 路 的 一 部 分 ， 其 外 圓 周 開 槽 ， 用 來 嵌 放電 樞 繞 組 。 電 樞 鐵 心 一 般 用 0.5mm厚 、 兩 邊 涂 有 絕 緣 漆 的 硅 鋼 片沖 片 疊 壓 而

8、 成 ， 如 圖 所 示 。 電 樞 鐵 心 固 定 在 轉(zhuǎn) 軸 或 轉(zhuǎn) 子 支 架 上 。鐵 心 較 長(zhǎng) 時(shí) ， 為 加 強(qiáng) 冷 卻 ， 可 把 電 樞 鐵 心 沿 軸 向 分 成 數(shù) 段 ， 段與 段 之 間 留 有 通 風(fēng) 孔 。 （ 2） 電 樞 繞 組 作 用 是 感 應(yīng) 電 動(dòng) 勢(shì) 、 通 過 電 樞 電 流 。 通 常 用 絕 緣 導(dǎo) 線 繞 成 線 圈 ，按 一 定 規(guī) 律 連 接 而 成 。 電 樞 繞 組 （ 3） 換 向 器 換 向 器 是 由 多 個(gè) 緊 壓 在 一 起 的 梯 形 銅 片 構(gòu) 成 的 一 個(gè) 圓 筒 ， 片與 片 之 間 用 一 層 薄 云 母 絕 緣

9、 ， 電 樞 繞 組 與 換 向 片 按 一 定 規(guī) 律連 接 。 換 向 器 與 轉(zhuǎn) 軸 固 定 在 一 起 。 （ 4） 轉(zhuǎn) 軸 對(duì) 于 小 容 量 直 流 電 機(jī) ,電 樞 鐵 心 就 裝 在 轉(zhuǎn) 軸 上 。 直 流 電 機(jī) 的 勵(lì) 磁 方 式 復(fù) 勵(lì) ： 勵(lì) 磁 繞 組 一 部 分 與 電 樞 繞 組 串 聯(lián) ， 另 一 部 分 與 電 樞 繞 組 并 聯(lián) 。 并 勵(lì) 繞組 匝 數(shù) 多 而 線 徑 細(xì) ， 串 勵(lì) 繞 組 匝 數(shù) 少 而 線 徑 粗 。他 勵(lì) ： 勵(lì) 磁 繞 組 的 電 流 由 獨(dú) 立 電 源 提 供 的 。 即 勵(lì) 磁 電 路 與 電 樞 電 路 沒 有 電的 連 接

10、 。并 勵(lì) ： 勵(lì) 磁 繞 組 與 電 樞 繞 組 并 聯(lián) 。 勵(lì) 磁 電 壓 等 于 電 樞 電 壓 ， 勵(lì) 磁 繞 組 匝 數(shù) 較多 ， 電 阻 較 大 。 （ 是 他 勵(lì) 的 特 殊 方 式 ）串 勵(lì) ： 勵(lì) 磁 繞 組 與 電 樞 繞 組 串 聯(lián) 。 勵(lì) 磁 電 流 和 電 樞 電 流 相 等 。 (1) 型 號(hào) 。 國(guó) 產(chǎn) 電 動(dòng) 機(jī) 的 型 號(hào) 一 般 采 用 大 寫 的 漢 語(yǔ) 拼 音 字 母 和 數(shù)字 表 示 電 動(dòng) 機(jī) 的 結(jié) 構(gòu) 和 使 用 特 點(diǎn) 。 例 如 ： Z2 _ 56 / 42 表 示 直 流 電 動(dòng) 機(jī)設(shè) 計(jì) 代 號(hào) ， 表 示 第 二 次 設(shè) 計(jì)機(jī) 座 中

11、心 高 56mm磁 極 數(shù) 為 42號(hào) 鐵 心 長(zhǎng) 度Z2-56/4-2銘牌1 產(chǎn) 品 代 號(hào) 的 含 義 如 下 ： Z系 列 ： 一 般 用 途 直 流 電 動(dòng) 機(jī) ， 如 Z2、 Z3、 Z4等 系 列 ； ZJ系 列 ： 精 密 機(jī) 床 用 直 流 電 動(dòng) 機(jī) ； ZT系 列 ： 廣 調(diào) 速 直 流 電 動(dòng) 機(jī) ； ZQ系 列 ： 牽 引 直 流 電 動(dòng) 機(jī) ； ZH系 列 ： 船 用 直 流 電 動(dòng) 機(jī) ； ZA系 列 ： 防 暴 安 全 型 直 流 電 動(dòng) 機(jī) ； ZKJ系 列 ： 挖 掘 機(jī) 用 直 流 電 動(dòng) 機(jī) ； ZZJ系 列 ： 冶 金 起 重 機(jī) 用 直 流 電 動(dòng) 機(jī)

12、 。 (2) 額 定 功 率 PN。 指 電 動(dòng) 機(jī) 在 額 定 情 況 下 軸 上 輸 出 的 機(jī) 械 功 率 。 單 位 是 kW或 W。(3) 額 定 電 壓 UN。 在 額 定 情 況 下 ， 電 動(dòng) 機(jī) 直 流 電 源 的 電 壓 。 單 位 是 V。(4) 額 定 電 流 IN。 在 額 定 負(fù) 載 時(shí) ， 電 源 輸 入 到 電 動(dòng) 機(jī) 的 允 許 電 流 ， 單 位 是 A。(5) 額 定 轉(zhuǎn) 速 nN。 電 機(jī) 運(yùn) 行 在 額 定 電 壓 、 額 定 電 流 、 額 定 功 率 時(shí) 所 對(duì) 應(yīng) 的 轉(zhuǎn)速 ， 單 位 是 r/min。(6) 勵(lì) 磁 。 指 電 機(jī) 的 勵(lì) 磁

13、方 式 ， 包 含 他 勵(lì) 、 并 勵(lì) 、 串 勵(lì) 、 復(fù) 勵(lì) 等 。(7) 勵(lì) 磁 電 壓 。 電 機(jī) 在 額 定 狀 態(tài) 下 勵(lì) 磁 繞 組 兩 端 所 加 的 電 壓 ， 對(duì) 于 并 勵(lì) 的 電機(jī) ， 勵(lì) 磁 電 壓 等 于 電 機(jī) 的 額 定 電 壓 ； 對(duì) 于 他 勵(lì) 電 機(jī) ， 勵(lì) 磁 電 壓 要 根 據(jù) 情 況 來定 。 單 位 是 V。(8) 勵(lì) 磁 電 流 。 電 機(jī) 產(chǎn) 生 主 磁 通 所 需 要 的 勵(lì) 磁 電 流 ， 單 位 是 A。Z2-56/4-2 (9) 定 額 。 指 電 機(jī) 在 額 定 狀 態(tài) 下 可 以 持 續(xù) 運(yùn) 行 的 時(shí) 間 和 順 序 。 例 如 標(biāo)

14、 有 “ 連續(xù) ” ， 則 表 示 電 機(jī) 可 以 不 受 時(shí) 間 限 制 連 續(xù) 運(yùn) 行 ;標(biāo) 有 “ 25%”， 則 表 示 電 機(jī) 在一 個(gè) 周 期 內(nèi) 工 作 25%的 時(shí) 間 ， 休 息 75%的 時(shí) 間 。(10) 溫 升 。 表 示 電 機(jī) 允 許 發(fā) 熱 的 一 個(gè) 限 度 。 溫 升 限 度 取 決 于 電 機(jī) 所 使 用 的絕 緣 材 料 。 Z2-56/4-2 直 流 電 動(dòng) 機(jī)型 號(hào) Z4-112/2-1 勵(lì) 磁 方 式 并 勵(lì)額 定 功 率 5.5kW 勵(lì) 磁 電 壓 180V額 定 電 壓 440V 勵(lì) 磁 電 流 0.4A額 定 電 流 15A 額 定 效 率 8

15、1.2%額 定 轉(zhuǎn) 速 3000r/min 絕 緣 等 級(jí) B級(jí)定 額 連 續(xù) 出 廠 日 期 年 月電 機(jī) 廠銘 牌 2 例 1： 一 臺(tái) 直 流 電 動(dòng) 機(jī) 的 額 定 數(shù) 據(jù) 為 ： PN=13KW， UN=220V，nN=1500r/min， N=87.6%， 求 額 定 輸 入 功 率 PIN、 額 定 電 流 IN和額 定 輸 出 轉(zhuǎn) 矩 T2N。 KWPP NNIN 84.14876.013 AUPI NINN 45.672201084.14 3 mNnPT NNN 77.82150013955095502解 ： (1)電 壓 方 程 式(2)轉(zhuǎn) 矩 方 程 式 nCE e aT

16、 ICT LTTT 0 aaRIEU 電 動(dòng) 機(jī) (并 勵(lì) )的 基 本 方 程 式(3)功 率 方 程 式 P 1=P2?T=TL? 啟 動(dòng) 的 含 義 ： 直 流 電 動(dòng) 機(jī) 的 轉(zhuǎn) 速 從 0加 速 到 穩(wěn) 定 運(yùn) 行 速 度 的 整個(gè) 過 程 。生 產(chǎn) 機(jī) 械 對(duì) 啟 動(dòng) 的 要 求 ： （ 1） 啟 動(dòng) 電 流 在 允 許 的 范 圍 內(nèi) , Ist=2-2.5IN （ 2） 啟 動(dòng) 轉(zhuǎn) 矩 TstTL, Tst=2-2.5TN （ 3） 啟 動(dòng) 時(shí) 間 短 ,符 合 生 產(chǎn) 技 術(shù) 要 求 （ 4） 啟 動(dòng) 設(shè) 備 簡(jiǎn) 單 、 經(jīng) 濟(jì) 、 可 靠他 勵(lì) 直 流電 動(dòng) 機(jī) 的固 有

17、機(jī) 械 特 性 任 務(wù) 2 直 流 電 動(dòng) 機(jī) 的 啟 動(dòng) 、 調(diào) 速 、 反 轉(zhuǎn) 和 制 動(dòng) 啟 動(dòng) 特 點(diǎn) ： （ 1） Ist很 大 ， 是 IN的 10 20倍 ； （ 2） 操 作 簡(jiǎn) 單 、 啟 動(dòng) 時(shí) 間 短 ， 不 需 啟 動(dòng) 其 他 設(shè) 備 ； （ 3） 應(yīng) 用 于 容 量 很 小 的 直 流 電 動(dòng) 機(jī) （ 大 型 直 流 電 機(jī) 電 樞 電 阻 更 小 ） 。1、 直 接 啟 動(dòng)將 電 機(jī) 直 接 接 到 額 定 電 源 的 啟 動(dòng) 方 法 。啟 動(dòng) 方 法 ： 先 建 立 磁 場(chǎng) ， 然 后 全 壓 啟 動(dòng)啟 動(dòng) 計(jì) 算 ： 啟 動(dòng) 過 程 結(jié) 束下 降下 降 增 加迅

18、 速 上 升啟 動(dòng) 轉(zhuǎn) 矩 很 大很 大 Na ast TTTI EnI nCE e例 ： 一 直 流 電 機(jī) PN=0.8KW， UN=220V， IN=5A， Ra=4。 若 電 動(dòng) 機(jī) 直 接 接 入 電網(wǎng) 啟 動(dòng) ， 啟 動(dòng) 電 流 =？ 一 臺(tái) Z2-61/4-2他 勵(lì) 直 流 電 動(dòng) 機(jī) 。 已 知 ：PN=10KW,UN=220V,nN=1500r/min,IN=53.8A,Ra=0.286,求 ： （ 1） 直 接 啟 動(dòng) 時(shí) 的 啟 動(dòng) 電 流 。 （ 2） 在 額 定 磁 通 下 啟 動(dòng) 的 啟 動(dòng) 轉(zhuǎn) 矩 。例 1：解 ： （ 1） （ 2) ARUII aNast 2.

19、769286.0220 NstNst IITT 7.639550 mNnPT NNN 3.14NstII 4.9103.14 mNTT Nst stTst ICT 則 Tst Ist 電 樞 回 路 串 電 阻 啟 動(dòng) 降 壓 啟 動(dòng)常 用 的 啟 動(dòng) 方 法 直 接 啟 動(dòng) a aNast R EUII 2、 電 樞 回 路 串 電 阻 （ 分 級(jí) ） 啟 動(dòng) 圖 (a)所 示 為 他 勵(lì) 電 動(dòng) 機(jī) 的 啟 動(dòng) 接 線 圖 ， 圖 中 KM 1、 KM22分 別 為 短 接 啟 動(dòng) 電阻 Rst1、 Rst2的 接 觸 器 。 啟 動(dòng) 時(shí) ， 先 接 通 勵(lì) 磁 電 源 ， KM合 上 ，

20、 KM1、 KM2全 部斷 開 ， 啟 動(dòng) 電 阻 全 部 接 入 。 隨 著 轉(zhuǎn) 速 的 上 升 ， 再 將 啟 動(dòng) 電 阻 逐 步 切 除 。缺 點(diǎn) : 在 啟 動(dòng) 過 程 中 啟 動(dòng) 電 阻 上 有 能 量 損 耗（ a） （ b） ast II 21 ststa N RRR U 一 臺(tái) 他 勵(lì) 直 流 電 動(dòng) 機(jī) ， PN=10KW， UN=220V， IN53.8A， nN=1500r/min,Ra=0.286,求 ： （ 1） 直 接 啟 動(dòng) 時(shí) 的 啟 動(dòng) 電 流 （ 2） 若 限 制 啟 動(dòng) 電 流 不 超 過 100A， 采 用 電 樞 回 路 串 電阻 起 動(dòng) ， 則 開

21、始 時(shí) 應(yīng) 串 入 多 大 電 阻 ？解 ： （ 1） 例 2： ARRUI sta Nst 100 914.1286.0100220 astNst RIUR（ 2） ARUII aNast 2.769286.0220 3、 減 壓 啟 動(dòng)減 壓 啟 動(dòng) 是 指 通 過 暫 時(shí) 降 低 供 電 電 壓 的 方 式 啟 動(dòng) 。啟 動(dòng) 時(shí) ， 勵(lì) 磁 電 壓 保 持 額 定 值 ， 電 樞 電 壓 從 零 逐 漸 升 高 到 額 定 值 。降 壓 啟 動(dòng) 只 能 在 電 動(dòng) 機(jī) 有 專 用 電 源 時(shí) 才 采 用 ， 目 前 多 采 用 晶 閘 管可 控 直 流 電 源 作 為 降 壓 啟 動(dòng) 的

22、 供 電 電 源 。 降 壓 啟 動(dòng) 時(shí) 啟 動(dòng) 電 流 小 ， 啟 動(dòng) 過 程 中 能 耗 小 ， 缺 點(diǎn) 是 需 要有 專 用 電 源 ， 設(shè) 備 投 資 大 。減 壓 啟 動(dòng)機(jī) 械 特 性曲 線 一 臺(tái) 直 流 電 機(jī) PN=60kW， UN 440V， IN 150A， Ra0.156,nN=1000r/min， 驅(qū) 動(dòng) 額 定 恒 轉(zhuǎn) 矩 負(fù) 載 。 試 求 ： (1) 若 直 接 啟 動(dòng) ， 則 啟 動(dòng) 電 流 是 多 少 ？ （ 2） 若 要 求 Ist=2IN， 采用 電 樞 回 路 串 電 阻 啟 動(dòng) ， 則 啟 動(dòng) 開 始 時(shí) 應(yīng) 串 入 多 大 阻 值 的 啟 動(dòng)電 阻

23、？ （ 3） 如 果 要 求 降 壓 啟 動(dòng) ， 則 啟 動(dòng) 電 壓 是 多 少 ?例 3：解 ： (1) A2820156.0440 aNst RUI(2） Ist=2 IN=2 150=300A Ust=IstRa=300 0.156=46.8 V （ 3） 31.1156.0300440astNst RIURsta NastaNast RRUIIRUII PN=10kW， UN 220V， IN 53.8A， Ra0.286,nN=1500r/min的 他 勵(lì) 電 動(dòng) 機(jī) 。 試 求 ： (1) 若 直 接 啟 動(dòng) ， 則 啟 動(dòng) 電 流 是 多 少 ？ （ 2） 若 要 求 啟 動(dòng) 電

24、 流 限制 在 額 定 電 流 的 2.5倍 ， 采 用 降 壓 啟 動(dòng) ， 則 啟 動(dòng) 電 壓 是 多 少 ?（ 3） 如 果 要 求 啟 動(dòng) 電 流 限 制 在 額 定 電 流 的 2.5倍 ， 電 樞 回 路 串 電 阻 啟動(dòng) ， 則 啟 動(dòng) 開 始 時(shí) 應(yīng) 串 入 多 大 阻 值 的 啟 動(dòng) 電 阻 ？ 例 4：解 ： (1) A2.769286.0220 aNst RUI(2） Ist=2.5 IN=2.5 53.8=134.5A Ust=IstRa=134.5 0.286=38.5 V （ 3） Ist=2.5 IN=2.5 53.8=134.5 A 35.1286.05.1342

25、20a stNst RIURsta NastaNast RRUIIRUII 1、 電 氣 傳 動(dòng) 系 統(tǒng)用 電 動(dòng) 機(jī) 作 為 原 動(dòng) 機(jī) 帶 動(dòng) 生 產(chǎn) 機(jī) 械 的 工 作 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 轉(zhuǎn) ， 完 成 一 定生 產(chǎn) 過 程 ， 稱 為 電 氣 傳 動(dòng) 。2、 生 產(chǎn) 機(jī) 械 的 負(fù) 載 特 性(1)恒 轉(zhuǎn) 矩 負(fù) 載 特 性 (2)恒 功 率 負(fù) 載 特 性(3)通 風(fēng) 型 負(fù) 載 特 性 2nTL 3、 他 勵(lì) 直 流 電 動(dòng) 機(jī) 的 調(diào) 速aaRIEU nCE e aae RInCU Tae C TRnCU aT ICT nnCC TRCUn Te ae 02 n0： 理 想 空 載 轉(zhuǎn)

26、 矩 直 流 他 勵(lì) 電 動(dòng) 機(jī) 的 固 有 機(jī) 械 特 性(1)機(jī) 械 特 性 直 流 他 勵(lì) 電 動(dòng) 機(jī) 的 固 有 機(jī) 械 特 性（ 1） 隨 著 T的 增 大 ， n降 低 ， 特 性 曲 線 是 一 條 略 為 向 下 傾 斜 的 直 線 。（ 2） 機(jī) 械 特 性 斜 率 很 小 ， 曲 線 較 平 ， 為 硬 特 性 。（ 3） 當(dāng) T=0， n=n0， 電 機(jī) 處 于 理 想 空 載 狀 態(tài) 。（ 4） 當(dāng) T=TN， n=nN， 為 電 動(dòng) 機(jī) 的 額 定 工 作 點(diǎn) 。（ 5） 電 動(dòng) 機(jī) 啟 動(dòng) 時(shí) ， n=0， Ea=0， 由 于 Ra很 小 ， 電 樞 電 流 Is（

27、 啟 動(dòng) 電 流 ）=10-20IN、 啟 動(dòng) 轉(zhuǎn) 矩 Ts=10-20TN。 aaRIEU nnCC TRCUn Te ae 02 由 特 性 方 程 可 知 ， 改 變 以 下 三 項(xiàng) 參 數(shù) 可 改 變 電 動(dòng) 機(jī)的 速 度 。電 樞 回 路 電 阻 ： Ra輸 入 電 壓 ： U磁 通 ： (2)調(diào) 速 人 為 機(jī) 械 特 性 （ 3） 只 能 在 額 定 轉(zhuǎn) 速 以 下 進(jìn) 行 平 滑 調(diào) 速 。（ 4） 轉(zhuǎn) 速 越 低 ， 機(jī) 械 特 性 越 軟 ， 負(fù) 載 波 動(dòng) 時(shí) 轉(zhuǎn) 速 的 穩(wěn) 定 性 越 差 。（ 5） 串 入 的 電 阻 越 大 ， 電 能 損 耗 越 大 ， 經(jīng) 濟(jì)

28、性 差 。（ 6） 調(diào) 速 范 圍 小 。（ 7） 在 各 種 轉(zhuǎn) 速 下 ， 能 輸 出 相 同 的 轉(zhuǎn) 矩 ， 為 恒 轉(zhuǎn) 矩 調(diào) 速 。a、 電 樞 回 路 串 電 阻 調(diào) 速 串 聯(lián) 電 阻 調(diào) 速 的 特 點(diǎn) ：（ 1） 改 變 電 樞 回 路 電 阻 ， 理 想 空 載 轉(zhuǎn) 速 n0不 變 。（ 2） RP越 大 ， 斜 率 越 大 ， 特 性 越 軟 。應(yīng) 用 場(chǎng) 合 : 調(diào) 速 性 能 要 求 不 高 的 生 產(chǎn) 機(jī) 械 起 重 機(jī) (3)轉(zhuǎn) 速 只 能 從 額 定 轉(zhuǎn) 速 往 下 調(diào) 。(4)調(diào) 速 前 、 后 機(jī) 械 特 性 斜 率 不 變 ， 機(jī) 械 特 性 硬 度 高

29、， 速 度 穩(wěn) 定 性 好 ， 調(diào) 速 范 圍 廣 ， 最 高轉(zhuǎn) 速 與 最 低 轉(zhuǎn) 速 之 比 可 打 10倍 以 上 。(5)當(dāng) 電 壓 連 續(xù) 可 調(diào) 時(shí) ， 轉(zhuǎn) 速 也 連 續(xù) 可 調(diào) ， 可 實(shí) 現(xiàn) 無 級(jí) 調(diào) 速 。(6)降 壓 調(diào) 速 是 通 過 減 小 輸 入 功 率 來 降 低 轉(zhuǎn) 速 的 ， 故 調(diào) 速 時(shí) 損 耗 減 小 ， 調(diào) 速 經(jīng) 濟(jì) 性 好 。(7)在 各 種 轉(zhuǎn) 速 下 ， 能 輸 出 相 同 的 轉(zhuǎn) 矩 ， 為 恒 轉(zhuǎn) 矩 調(diào) 速 。b、 降 低 電 源 電 壓 調(diào) 速降 低 電 源 電 壓 調(diào) 速 的 優(yōu) 點(diǎn) 是 ： (1)理 想 空 載 轉(zhuǎn) 速 n0與 電

30、 樞 電 壓 U成 正 比 。(2)改 變 電 樞 電 壓 后 斜 率 不 變 。 降 低 電 源 電 壓 調(diào) 速 的 缺 點(diǎn) ：要 有 電 壓 可 調(diào) 的 直 流 電 源 ， 設(shè) 備 多 ， 較 復(fù) 雜 ， 初 次 投 資 大 。應(yīng) 用 場(chǎng) 合 : 調(diào) 速 性 能 要 求 較 高 的 生 產(chǎn) 機(jī) 械 機(jī) 床 c、 改 變 勵(lì) 磁 磁 通 調(diào) 速 (弱 磁 調(diào) 速 ) 減 小fI減 小變 阻 器在 勵(lì) 磁 電 路 中 接 入 調(diào) 速改 變 勵(lì) 磁 磁 通 調(diào) 速 的 優(yōu) 點(diǎn) 是 ： (1) 理 想 空 載 轉(zhuǎn) 速 隨 磁 通 的 減 弱 而 上 升 。 (2) 斜 率 隨 磁 通 的 減 弱

31、而 增 大 ， 機(jī) 械 特 性 變 軟 。 (3) 電 阻 能 連 續(xù) 調(diào) 節(jié) ， 可 實(shí) 現(xiàn) 無 級(jí) 調(diào) 速 ， 調(diào) 速 平 滑 。 (4) 勵(lì) 磁 電 流 小 ,能 量 損 耗 少 ， 調(diào) 速 前 后 電 動(dòng) 機(jī) 的 效 率 基 本 不 變 ， 經(jīng) 濟(jì) 性 比 較 好 。 (5) 機(jī) 械 特 性 較 硬 ， 轉(zhuǎn) 速 穩(wěn) 定 。 (6)在 各 種 轉(zhuǎn) 速 下 ,能 輸 出 相 同 的 功 率 ,為 恒 功 率 調(diào) 速 。 三 種 調(diào) 速 方 法 的 比 較調(diào) 速 方 法 改 變 的 參 數(shù) 特 點(diǎn) 串 電 阻 電 樞 電 路 串 接電 阻 ,減 小 Ia 向 下 調(diào) 速 ， 特 性 變 軟

32、,低 速穩(wěn) 定 性 更 差 ,耗 能 多 ,調(diào) 速范 圍 小 ,恒 轉(zhuǎn) 矩 調(diào) 速調(diào) 壓 降 低 電 樞 電 路電 壓 向 下 調(diào) 速 ， 特 性 硬 度 不 變 , 穩(wěn) 定 性 好 ,耗 能 少 ,調(diào) 速 范圍 較 大 ,恒 轉(zhuǎn) 矩 調(diào) 速調(diào) 磁 勵(lì) 磁 電 路 串 接電 阻 ,減 小 I f,減小 向 上 調(diào) 速 ， 特 性 硬 度 變 化不 大 , 穩(wěn) 定 性 好 ,耗 能 少 ,調(diào)速 范 圍 較 小 ,如 保 持 Ia不 變 ,為 恒 功 率 調(diào) 速 例 5： 一 臺(tái) 并 勵(lì) 電 動(dòng) 機(jī) ， 其 額 定 數(shù) 據(jù) 如 下 ： PN=25kW, UN=110V,=86%, nN=1200

33、r/min, Ra=0.04,Rf=27.5， 試 求 ： （ 1） 額 定 電 流 、 額 定 勵(lì) 磁 電 流 、 額 定 電樞 電 流 ； （ 2） 額 定 轉(zhuǎn) 矩 ； （ 3） 感 應(yīng) 電 動(dòng) 勢(shì) 。 解 ： （ 1） 額 定 功 率 PN就 是 指 輸 出 的 機(jī) 械 功 率 P2， 輸 入 電 功 率 為 kW1.2986.02521 PP A265110101.29 3N1N UPIARUI 45.27110 fNf A2614265fNa III（ 2） mN19912002595509550N NNnPT（ 3） 感 應(yīng) 電 動(dòng) 勢(shì) V6.9904.0261110aaN RIU

34、E 練 習(xí) ：一 臺(tái) 并 勵(lì) 電 動(dòng) 機(jī) ， 其 額 定 數(shù) 據(jù) 如 下 ： PN=7.5kW, UN=220V, IN=42.61A, nN=1500r/min, Ra=0.1014,Rf=46.5， 試 求 ： （ 1） 、電 樞 電 流 、 輸 出 轉(zhuǎn) 矩 T2； （ 2） 感 應(yīng) 電 動(dòng) 勢(shì) 。解 ： （ 1） %80%10061.42220 5.7%100%100 NNNN IUPPP入 AIII fNa 88.3773.461.42 mNnPT NN 75.471500750055.955.92 VRIUERIEU aaNaaaaN 16.2161014.088.37220 （ 2

35、） ARUI fNf 73.45.46220 4、 串 勵(lì) 電 動(dòng) 機(jī) 的 機(jī) 械 特 性ffaa RIRIEU nCE e aT ICT ffaae RIRInCU fIC)( 21 fa RRCTUCn ee T CCCCC CCC 121 （ 1） 空 載 時(shí) ,轉(zhuǎn) 速 很 高 ， 不 允 許 空 載 啟 動(dòng) 和 空 載運(yùn) 行 。（ 2） T=KI2， 啟 動(dòng) 和 過 載 能 力 較 強(qiáng) 。 主 要 用 于 地 鐵 、 電 車 、 電 梯 等 牽 引 設(shè) 備 中 。af III 改 變 轉(zhuǎn) 向 的 方 法 ：1、 電 樞 電 流 不 變 ， 改 變 勵(lì) 磁 電 流 的 方 向 ,即 改

36、變 主 磁 通 的 方 向 ； 反 轉(zhuǎn) ： 就 是 改 變 電 動(dòng) 機(jī) 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 方 向 。2、 勵(lì) 磁 電 流 的 方 向 不 變 ,改 變 電 樞 電 流 Ia的 方 向 。由 于 勵(lì) 磁 繞 組 的 匝 數(shù) 多 ， 電 感 大 ， 電 磁 慣 性 較 大 ， 為 了 實(shí) 現(xiàn) 電 動(dòng) 機(jī) 高 效 、 快速 地 反 轉(zhuǎn) ， 往 往 采 用 電 樞 反 接 的 方 法 。 為 了 使 電 動(dòng) 機(jī) 在 停 車 時(shí) 能 迅 速 停 止 ， 需 要 對(duì) 電 動(dòng) 機(jī)進(jìn) 行 制 動(dòng) 。 制 動(dòng) 過 程 的 要 求 ：制 動(dòng) 過 程 要 有 足 夠 大 的 轉(zhuǎn) 矩 ；制 動(dòng) 電 流 不 應(yīng) 大 于 額

37、定 電 流 的 2-2.5倍 ;不 要 造 成 明 顯 的 機(jī) 械 沖 擊 ；制 動(dòng) 時(shí) 間 盡 可 能 短 。 制 動(dòng) 方 法 ： 圖 (b)所 示 。 這 時(shí) 他 勵(lì) 直 流 電 動(dòng) 機(jī) 由 于 轉(zhuǎn) 子 慣 性 的 作 用 ， 電 動(dòng) 機(jī)仍 按 原 來 的 方 向 旋 轉(zhuǎn) 。 由 于 磁 通 方 向 不 變 ， 因 此 產(chǎn) 生 的 電 樞 繞 組 中 產(chǎn) 生 感 應(yīng)電 動(dòng) 勢(shì) Ea方 向 也 不 變 ， 電 動(dòng) 機(jī) 此 時(shí) 作 發(fā) 電 機(jī) 運(yùn) 行 ， 電 樞 電 流 方 向 及 其 產(chǎn) 生 的電 磁 轉(zhuǎn) 矩 的 方 向 都 改 變 了 ， 使 電 磁 轉(zhuǎn) 矩 的 方 向 與 旋 轉(zhuǎn) 方 向

38、 相 反 ， 成 為 制 動(dòng) 轉(zhuǎn)矩 。 電 動(dòng) 機(jī) 由 自 身 慣 性 和 生 產(chǎn) 機(jī) 械 的 作 用 而 驅(qū) 動(dòng) 發(fā) 電 ， 把 電 動(dòng) 機(jī) 儲(chǔ) 存 的 動(dòng) 能 和 生產(chǎn) 機(jī) 械 轉(zhuǎn) 換 為 電 能 ， 再 消 耗 到 Rb上 。1、 能 耗 制 動(dòng)（ a） 電 動(dòng) 狀 態(tài) （ b） 能 耗 制 動(dòng) 狀 態(tài) TCC RCUn Te ae 2 0,0 0 nU TCC Rn Te a 2 TCC RRn Te ba 2能 耗 制 動(dòng) 適 用 于 要 求 迅 速 停 車 的 場(chǎng) 合 。 2、 反 接 制 動(dòng) 需 接 入 制 動(dòng) 電 阻 R za aNa R EUI )(TCC RCUn Te ae 2 Ua aNa R EUI TCC RCUn Te ae 2反 接 制 動(dòng) 適 用 于 要 求 迅 速 反 轉(zhuǎn) 的 場(chǎng) 合 。 本 模 塊 結(jié) 束