汽车电工电子_第6章__直流电机和交流发电机.ppt

直流电机的用途及基本工作原理 直流电机的特点： 直流发电机的电势波形较好，对电磁干扰的影响小。 直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。直流电动机过载能力较强，启动和制动转矩较大。 易于控制，可靠性较高 由于存在换向器，其制造复杂，价格较高 3、直流发电机的工作原理 直流发电机运行时的几点结论： 5、直流电动机的工作原理 直流电动机运行时的几点结论： 结 论 从上述基本电磁情况来看，一台直流电机原则上既可以作为电动机运行，也可以作为发电机远行，只是约束的条件不同而已。 在直流电机的两电刷端上，加上直流电压，将电能输入电枢，机械能从电机轴上输出，拖动生产机械，将电能转换成机械能而成为电动机； 如用原动机拖动直流电机的电枢，而电刷上不加直流电压，则电刷端可以引出直流电动势作为直流电源，可输出电能，电机将机械能转换成电能而成为发电机。 同一台电机既能作电动机又能作发电机运行的这种原理，在电机理论中称为可逆原理。 6.1.2 直流电机的主要结构与型号 1、定子部分 （2）换向极 （3）机座 作用： 一是用来固定主磁极、换向极和端盖等，起机械支承的作用； 二是作为电机磁路的一部分。 2、转子部分 作用： 一是作为电机主磁路的主要部分； 二是嵌放电枢绕组。 （2）电枢绕组 （3）换向器 直流电机的基本结构总结 3．铭牌数据及主要系列 2、直流电动机的起动、调速和制动 （1）. 直流电动机的起动 直流电动机接通电源以后，电动机的转速从零达到稳定转速的过程称为起动过程。对于电动机而言，总希望它的起动转矩要大，起动电流要小，起动设备简单、经济、可靠。 直流电动机的起动方法有直接起动和降压起动两种。降压起动又分电枢回路串电阻起动和降低电枢电压起动。 直流电动机直接起动时，刚开始转速n = 0，此时直流电动机的反电动势还没有建立起来。由于电枢电阻Ra阻值很小，一般小于1Ω，所以电枢电流Iast很大，这样大的起动电流一方面将会在换向器上产生火花，甚至烧坏换向器；另一方面将会产生过大的起动转矩，产生较大机械冲击，使传动机构（齿轮等）与生产机械遭受破坏。因此，必须限制起动电流，一般规定起动电流不应超过额定电流的1.5～2.5倍。 降压起动时，先降低加在电动机电枢上的端电压，起动电流随之降低。随着转速的上升，逐步增大电枢电压，并使电枢电流限制在一定的范围内。为使励磁不受电枢电压的影响，电动机应采用他励方式。采用将压起动时，需要一套专用电源作为电动机的电源。现在一般采用脉宽可调制的由大功率电子器件构成的开关直流电源。降压起动的优点是起动电流小，起动过程平滑，能量损耗小，因此，这种起动方法应用日益广泛，尤其应用于大容量直流电动机和各类直流电力电子传动系统中。 （2）. 直流电动机的调速 生产机械在运行过程中，经常要求在负载不变的情况下改变运行速度以配合不同的生产需求，比如金属切削机床就经常要改变刀具的运行速度以进行不同的加工工序。这就要求对生产机械的传动机构进行调速，方法有两种：一是机械调速，二是电气调速。机械调速指改变变速箱齿轮传动比的调速方法，这里只涉及电气调速。 常用的调速方法有：电枢回路串电阻调速、改变励磁磁通调速、改变电枢电压U调速。各种调速方法具有不同的特点。 电枢回路串电阻调速方法只能向转速方向调速，机械特性变软，当轻载时得不到低速，同时调速电阻通过电枢电流要消耗电功率，不经济。但由于该调速方法比较简单，在调速范围不大和调速时间不长的中小容量直流电动机中常被采用。 改变励磁磁通调速方法调速平滑，可以实现无级调速；调速经济，控制方便；调速后机械特性仍比较硬，运行稳定性较好，但只能向升速方向调速。 改变电枢电压U调速方法保持电动机机械特性的硬度不变，使电动机在较低转速下仍能稳定运行，调速范围较大，可达到（6～8）：1，且可实现无级调速，控制也较灵活方便。但是，这种调速方法需要专用的可调直流电源设备（目前多采用可控硅整流电源），故投资费用较高。 直流电动机能够实现较宽范围的平滑调速是交流电动机无法比拟的。 （3）. 直流电动机的制动 1能耗制动 以并励直流电动机为例，在能耗制动时保持励磁电流不变，在电枢两端从电源断开的同时，将其立即接到一个制动电阻上。这时，电动机内主磁场保持不变，电枢因机械惯性继续旋转，并且感应出电动势，在电枢回路产生电流，电机由电动机状态立即转至发电机状态，此时电枢电流反向，从而产生的电磁转矩与原来相反（称为制动转矩），于是转速迅速下降，直到停转。 能耗制动利用机组动能来取得制动转矩，制动线路比较简单，制动过程中不需吸收电功率，比较经济，安全可靠，操作简