电工电子技术 教学课件 作者 王国伟 第4章.pptVIP

第4章　直流电机;第4章　直流电机;4.1 电机基本知识;电力拖动主要由电动机、传动机构和控制设备及电源四个环节组成。 在电力拖动系统中，一方面为了满足电动机本身工作性能的要求；另一方面为了满足生产上的技术经济和安全及工艺的要求；往往需要对电动机的起动、制动和转速调整三种不同运行状态采取必要的措施，以满足自身性能要求和生产实际需要。它们具体由相应的控制设备来实施，本书只从基本概念上对起动、制动和调速三种运行状态作初步介绍，为后续内容的进一步学习奠定必要的基础。 直流电动机具有调速范围宽，调速特性平滑，过载能力强，起动、制动转矩较大等特点，应用于冶金矿山、交通运输、纺织印染、造纸印刷、化工和机床等领域。;4.1.1 电机分类;交流电动机依工作转速特点分为异步电动机和同步电动机，在异步电动机中根据工作电源相数的不同又分为单相和三相异步电动机。在单相异步电动机中依起动方式的不同又可以分为电阻起动、电容起动、电容运转、双值电容和罩极单相异步电动机五种。在三相异步电动机中依转子的结构又分为笼型电动机和绕线转子电动机。 直流电动机按照励磁方式的不同，分为他励、并励、串励和复励直流电动机四种。;4.1.2 基本原理;4.1.3 基本特点和应用;直流电动机 ：直流电动机虽然比三相异步电动机的结构复杂，维护也不方便，限制了它在许多场合的应用；但是由于它的调速性能较好和起动转矩大，因此，对调速要求较高的生产机械(例如龙门刨床、镗床以及有关数控装置等)或者需要较大起动转矩的生产机械(例如起重机械、电力牵引设备等)往往采用直流电动机来驱动。;步进电动机 ：步进电动机是在输入电脉冲信号直接作用下步进运行的电动机，给一个脉冲信号，电动机就转动一个角度或前进一步。步进电动机的角位移量或线位移量与脉冲数成正比，它的转速与电脉冲频率成正比。随着电子技术和计算机技术的发展，步进电动机广泛应用于数控机床和绘图机等装置中作为执行电动机和驱动电动机。 ;伺服电动机：交流或直流伺服电动机，是高精度速度和位置闭环伺服系统中的执行元件。其性能要求与普通电???机截然不同，它必须具有高灵敏度、动态响应快、机械特性和调节特性线性度高等控制性能的特殊要求。;4.1.4 电机的发展趋势;4.2 直流电动机的结构和工作原理;直流电机由定子、转子和机座等部分构成。; 1. 转子（又称电枢） 由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。;4.2.2 直流电动机的工作原理; 当电枢转动半周后，ab边处于S极之下，而cd边处于N极之下。由于采用了电刷和换向器装置，此时电枢中的直流电流方向变为从cd边流入，从ab边流出。电枢仍受到一个逆时针方向的电磁转矩T的作用，继续绕轴线方向逆时针转动。; 2. 直流电动机励磁：根据励磁线圈和转子绕组的联接关系，示意如下图4-3，励磁式的直流电机又可分为;KT：与线圈的结构有关的常数 （与线圈大小，磁极的对数等有关）;转矩平衡关系;4 .电压和功率平衡方程式;2）电压平衡方程式 由电动机等效电路示意图4-5; 3) 功率平衡方程式 直流电动机是把电 能转换为机械能，在由电能转换为机械能 的过程中，不可避免地存在铁耗、铜耗和 空载转矩损耗。依能量守恒原理，得到它 们的功率平衡方程式： 式中，P1=UI为电动机总输入电功率；PM 为电磁功率；Pc为折算的总损耗功率。;4.3 直流电动机的运行特性;4.3.1 直流电动机的铭牌数据; 机械特性指的是电机的电磁转矩和转速间的关系。分为固有特性和人为特性。; n0： 理想空载转速,即T=0时的转速。（实际工作时,由于有空载损耗，电机的T不会为0。）; 下图4-7分别给出了并励、他励、串励和复励直流电动机的机械特性曲线。串励电动机因励磁绕组与电枢绕组相串联，其电枢电阻Ra较大以及负载增大时，其励磁电流也随之增大，所以其机械特性具有软特性复励直流电动机的机械特性介于并励与串励直流电动机之间。 ;4.3.2 工作特性;转速特性是反映电动机转速随负载变化而变化的曲线。因T∞Ia，所以转速特性与机械特性曲线基本类似，也是一条下降的直线。 转矩特性T=f(Ia)，根据式T=KTΦIa，当If一定时，Φ不变，T∞Ia，负载增大时电磁转矩随之上升，使两者平衡，稳定运行于新的转速，因此曲线为一条上升的直线 。;4.4 直流电动机的电力拖动; (1)若电动机原本静止，由于励磁转矩 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 ? ? ，