直流电机培训资料.
在满载或较重负载下,电枢电流 Ia 比较大,由于是串联,即励 磁电流 If 较大,随之气隙磁通 Ø 亦相当大。因此电枢只需不太高 的转速便能产生足够大的反电势来与电网电压 U 相平衡。如果串励 电机空载或负载很轻时, If = Ia 很小或趋于零,使 Ø 变得很小,因 此电枢必须以非常高的转速旋转,才能产生足够的反电势 E 来与电 网电压 U 相平衡。
直流电机的换向
一、直流电机电枢绕组中的电势和电流是交变的,只是 借助于旋转的换向器和静止的电刷配合工作,才在电刷 间获得直流电压和电流。当旋转的电枢绕组元件从一条 支路经过电刷底下而进入另一条支路时,该元件中的电 流从一方向变换为另一方向。这种电流方向的变换就称 为换向。 二、换向过程有电磁过程,还有机械、电化学、电热等 方面的现象。 三、换向不良的影响: 1、在电刷下产生火花,当火花超过一定程度时会使电刷 和换向器表面损坏,致使电机不能正常运行。 2、火花还产生电磁波,对无线电通讯产生干扰。
直流电机的分类
1、直流电机按励磁方式分为他励和自励。 2、作为发电机运行时,自励是指发电机的励磁所需的励 磁电流由该电机本身电枢供给。他励是指励磁电流由另 外的电源供给,与电枢电路没有电的连接。 自励发电机按励磁绕组与电枢连接方式的不同而分为 并励、串励、复励。 (1)并励发电机的励磁绕组与电枢并联。 (2)串励发电机的励磁绕组与电枢串联。 (3)复励发电机既有并励绕组又有串励绕组套在同一 主极铁心上。
直流电机的分类
3、作为电动机运行时,不称自励,也可分为他励、并励、 串励、复励。 他励电动机的含义是电枢与励磁绕组分别用不同的电 源供电。 并励只指由同一电源供电给并联着的电枢和励磁绕组。
直流电机中的常用公式
1、电枢绕组的感应电势: E=Ce*Ø*N 其中: Ce为电势常数 Ø为每极磁通 N为电机的转速 2、电机的电磁转矩 T=Cm*Ø*Ia 其中: Cm为转矩常数 Ø为每极磁通 Ia为流过电枢的电流
P
直流电动机的工作特性
3、串励电动机的速率特性: (1)特点是: 当负载增加时,转速下降得很快。 转矩随输出功率的增加而很快上升。 (2)原因: 当负载增大而输出功率 P2 增加时,输入功率 P1亦必须增加, 在电压U=常数的条件下, Ia 必须增加。 Ia 的增加一方面使磁通 Ø 亦增加,另一方面还使电枢回路的总电阻压降 Ia* Ra 变大。从转速 公式可见,这两种作用都使转速降低,因此转速随输出功率增加而 迅速下降。如果负载很轻, Ia 很小, Ø 很小,则转速将非常高,以 至达到危险的高速,这种现象俗称“飞速”。
二、电枢电路串变阻器起动: 1、串变阻器起动:是指在起动过程中,在电枢电路串接 可变电阻,以限制起动电流。一般在转速上升过程中逐 步切除电阻,把电流限制在允许范围内,并使电机转速 在较小的波动下上升,在不太长时间内起动完毕。 2、串变阻器起动的优点:所需起动设备不多。 3、串变阻器起动的缺点:在起动过程中消耗大量的电能, 很不经济。
直流电机的常用起动方法
三、降压起动: 1、降压起动:降压起动只有在电动机有专用电源时才能 采用。 2、降压起动:起动时,先把专用电源电压降低,以限制 起动电流。起动过程中,逐步提升电源电压,使电动机 转速按所需的加速度上升。 3、降压起动的优点:起动电流小,起动能耗小,可平稳 升速。 4、降压起动的缺点:需要专用电源,设备投资大。
直流电动机的制动
1、直流电动机的制动方法有三种: (1)能耗制动; (2)反接制动; (3)回馈制动;(再生制动) 2、三种方法的共同点: 在保留原来磁场大小方向不变的情况下,把电枢电流 方向改变,以获得方向同转子旋转方向相反的制动力矩。
直流电动机的制动
一、能耗制动: 1、能耗制动: 是利用电动机从电网断开以后机组的动能产生电磁制 动力矩。 2、物理过程: 进行能耗制动时,保持励磁电流不变而将电枢两端从 电网断开,并立即把它接在一个制动电阻上。这时电机 中仍有磁场,转子因惯性仍在继续旋转,因此变成一台 他励发电机,向制动电阻供电。和通常发电机一样,此 时电磁转矩的方向同电枢旋转方向相反而起制动作用。 一直到把机组储藏的动能完全消耗在制动电阻和机组本 身的损耗上时,机组就停止转动,故称能耗制动。 3、优点:经济性好; 缺点:制动转矩小。
直流电机的常用起动方法
一、直接起动: 1、直接起动:是指不采取任何限流措施,把静止的电枢 直接投入到额定电压的电网上起动。 2、直接起动的优点:不必另加起动设备,操作简便,起 动转矩足够大。 3、直接起动的缺点:起动电流大,对电网产生不利的影 响,使电机换向器上产生强烈的火花。
直流电机的常用起动方法
直流电机的常用起动方法
4、起动方法: (1)直接起动 (2)电枢电路串变阻器起动 (3)降压起动 5、起动原则:确保有足够大的电磁转矩和降低起动电流。 为此,在起动时,应保证电动机的磁通达到最大值。 因为 T=Cm*Ø*Ia ,同样电流下, Ø最大则 T最大。为 此,在起动过程中,保证励磁回路电压不受电枢起动电 阻压降的影响。
直流电动机的制动
三、回馈制动: 1、回馈制动: 是指电机由电动机运行状态转入到发电机运行状态, 回馈给电网电能,故称回馈制动。 2、物理过程: 当电动机的转速升高时,保证电机有适当的励磁电流, 仍让电枢接在电网上,则当转速高到某一数值时,电动 机的反电势E>U电枢电流反了方向,电机进入发电机的运 行状态,而起制动作用,限制转速的上升。 3、注意事项: (1)并励电动机回馈制动时,不必更改电枢电路的连接。 (2)串励电动机回馈制动时,必须把串励绕组改为他励 而用较低的电压加于励磁绕组,以保证所需的励磁电流 来实现回馈制动。
直流电动机的工作特性
(3)曲线图: N
P
4、复励电动机的工作特性: 要保持串励电动机的优点,而又能保证不发生“飞速”现象,应 采用复励电动机。 复励电动机既有并励绕组又有串励绕组,这两种绕组的比例不同, 就得到不同的特性。若并励起主要作用,则其特性接近于并励电动 机。反之,若串励绕组起主要作用,则其特性接近于串励电动机。
直流电机的起动
1、从机械方面来看,起动时要求电动机产生足够大的电 磁转矩来克服机组的摩擦转矩、惯性转矩及负载转矩。 2、从电磁转矩 T=Cm*Ø*Ia 来看,要求起动时电流大 些,才能获得较大的起动转矩。 从电路方面来看,起动刚开始时,电机转速为 N=0, 反电势 E=0,电枢电流 Ia=U/R 将达到很大的数值。以 致电网电压突然降低,影响电网上的其他用户用电,还 使电机绕组发热和受到很大的电磁力的冲击。因此要求 起动时电流不超过允许范围。 3、直流电机起动的基本要求: (1)有足够大的起动转矩; (2)起动电流限制在允许范围内; (3)起动时间短 (4)起动设备简单、经济、可靠。
直流电动机的调速
1、由直流电动机的转速公式 采用3种方法进行调速。 (1)改变励磁电流来改变磁通 Ø ; (2)改变加于电枢回路的端电压 U ; (3)改变串入电枢回路中的电阻 Rj 。 2、改变励磁电流调速: 从上式可见,当电动机端电压 U 一定时,减少励磁电流而使磁通 Ø 减 少时,转速将相应升高。电动机励磁电流的改变,是由改变串接于并励绕组 回路的调节电阻Ra来实现的。每改变一次电阻,便得到一不同 If ,即不同 的 Ø ,于是得到一不同转速。 物理解释:在 If 刚开始减小时,机组转速由于机械惯性来不及改变, 但 Ø 很快减小了,因此反电势 E= Ce* Ø *N立即减小,从电枢电流 Ia=U-E/Ra 可见,E 减小则 Ia 将急剧增加。由于 Ia 急剧增加,电磁转 矩 T 亦迅速增长,于是机组加速。当机组转速增加后,反电势 E 又随之增 高,而电枢电流 Ia 和电磁转矩 T 又回头下降,一直到电磁转矩重新等于负 载转矩为止。此时便进入新的稳定运行状态,转速达到新的稳定值。 缺点:只能调高,不能调低。 优点:效率基本不变。 N=U- Ia*( Ra+ Rj)/ Ce* Ø 可见,可
直流电动机的制动
二、反接制动: 1、反接制动: 是指在励磁电流不变的条件下,利用开关把电枢的两 端反接到电网上进行的制动,此时机组将很快停止转动。 2、物理过程: 进行反接制动时,励磁电流不变,电网电压U变为负值, 即与原来作为电动机时的反电势E同方向。此时电枢电流 Ia= -(U+E)/ Ra,因此电枢中立即产生很大的、方向 与原来相反的电流。随之产生很大的方向与电枢旋转方 向相反的电磁转矩,引起强烈的制动作用,使电机迅速 停转。 3、优点:制动力矩很大。 缺点:电枢电流非常大,对电网产生冲击,对电机不 利;还要由电网供给功率,不经济。
电机分类
变压器 电机分类: 旋转电机 交流电机 同步电机 直流电机 感应电机
直流电机
1、直流电机:是指发出直流电流的发电机,或通以直流 电流而转动的电动机。 2、直流电机的优点: (1)直流电动机具有良好的起动性能,能在宽广的范围 内平滑而经济地调速,所以被广泛的用于电力机车、 无轨电车、轧钢机、机床、起重设备中。 (2)直流发电机作为各种直流电源。目前,由可控硅整 流元件组成的直流电源设备正逐步取代直流发电机。 3、主要介绍换向器式直流电机。
直流电机的组成及作用
1、直流电机主要由定子和转子组成。 2、定子的作用是用来产生磁场和作电机的机械支撑,包 括主磁极、换向极、机座、端盖、轴承等。 电刷装置也固定在定子上。 3、转子包括电枢、换向器、轴、风扇等。 电枢包括电枢铁心和电枢绕组,用来感应电势而实现 能量ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ换。
直流电机各组成部分的作用
直流电动机的工作特性
1、工作特性:是指在电压U=常数、电枢回路不串外加电 阻、并励励磁电流保持不变的条件下,电动机的转速N、 电磁转矩T、效率ŋ等与输出功率P之间的关系曲线。 2、并励电动机的速率特性: N=U- Ia* Ra/ Ce* Ø 由上式可见,影响转速的因素有两个,即电枢回路的电 阻压降和电枢反应的影响。当负载增加因而电枢电流Ia增 加时,电阻压降Ia* Ra使转速趋于下降,但电枢反应常起 去磁作用,它使转速趋于上升,因此它们对转速的影响 部分地互相抵消,使电动机转速变化很小。如果前一因 素大于后一因素,则速率特性曲线略向下垂,反之则可 能略向上翘。 N