电机学教学课件-第三章 直流电机的稳态分析精选.ppt

永磁无刷直流电动机的工作原理 下面以两相导通星形三相六状态永磁无刷直流电动机为例说明其工作原理 当转子位置位于图 (a)所示位置时，电机处于第一个导通状态，此时控制电路根据转子位置传感器信号进行逻辑译码，产生驱动信号，使逆变电路中T1、T6导通，a相绕组正向导通、b相绕组反向导通，永磁磁动势和定子合成磁动势的空间位置如图 (a)所示，转子沿顺时针方向转动， 当转子转过60o电角度后，转子位置如图 (b)所示，电机处于第二个导通状态，此时转子位置传感器信号发生变化，经过转子位置译码电路产生新的驱动信号，使T1、T2导通，a相绕组正向导通、c相绕组反向导通 每改变一次通电状态，转子转600 2 、永磁无刷直流电动机的结构 永磁无刷直流电动机的结构与调速永磁同步电动机相似，定子铁心中放置绕组，转子上有永磁磁极。由于永磁无刷直流电动机应用场合多种多样，其定、转子结构形式比永磁同步电动机更加多样化，图3.63为其常用的定子结构形式。 图3.64 转子结构形式 转子结构形式 课后作业：3-4、3-6、3-13、3-1５、3-16、3-18 4、直流电动机稳定运行条件 拖动系统稳定指在受到电网或原动机方面的干扰动后，使电机转速发生改变，当扰动消失后能够自动的恢复到原先的平衡状态的能力，如能复原，则系统运行是稳定的，反之，则为不稳定。 符合稳定运行条件： 拖动系统稳定 稳定运行于A点 稳定运行拖动系统 拖动系统不稳定 稳定运行条件 不稳定运行拖动系统 直流电机的机械特性必须是下降的 3-8 直流电动机的起动和调速 本节介绍直流电动机的起动和调速原理及方法。 一、直流电动机的起动 直流电机接到电源后，转速从零达到稳定转速的过程称为起动过程，是一动态过程，情况较为复杂，仅介绍起动要求和起动方法。 直流电动机起动的基本要求是： （1）起动转矩要大 （2）起动电流要小，限制在安全范围之内 （3）起动设备简单、经济、可靠 可突增至额定电流的十多倍，必须加以限制 在保证产生足够的起动转矩下（ ），尽量减小起动电流，一般直流电动机瞬时过载电流不得超过（1.5~2）IN 。 常用的起动方法有三种，分别介绍如下 1、直接起动 加全压起动，起动电流 达十倍以上额定电流， 仅用于小型电机。 优点：操作简单，不需起动设备。 缺点：冲击电流太大 1、对电网电压影响 2、对电机本身影响 只适用于小型电动机起动 2、电枢回路串电阻起动 为限制起动电流，在起动时将起动电阻串入电枢回路， 待转速上升后，再逐级将起动电阻切除。 只要 选择适当，能将起动电流限制在允许范围内，随n的上升可切除一段电阻。采用分段切除电阻，可使电机在起动过程中获较大加速，且加速均匀，缓和有害冲击。如下图为分二级起动的机械特性曲线。 Te n TN Rst=0 Rst1 Rst2 切除可手动完成，也可自动完成。 优点： 起动设备简单，操作方便。 缺点：电能损耗大，设备笨重 A 分级串阻起动线路 ３、降压起动 采用降压起动时，需专用调压电源， 直流发电机或可控硅整流电源。 用发电机：调节励磁达到调压； 用可控硅整流电源：用触发信号控制 输出电压。 优点：起动电流小，能量损耗小， 缺点：设备投资大。 可控硅降压 发电机组降压 二、直流电动机的调速 许多生产机械需要调节转速，直流电动机具有在宽广的范围 内平滑而经济的调速的性能。因此在调速要求较高的生产机械上 得到广泛应用。 调速是人为的改变电气参数，从而改变机械特性，使得在某 一负载下得到不同的转速。 从直流电动机的转速公式 可知 所以可有三种调速方法 　１、电枢回路串电阻调速 优点：设备简单，操作方便。 缺点：属有级调速，轻载几 乎没有调节作用，低速 时电能损耗大，接入 电阻后特性变软，负载 变化时转速变化大（即 动态精度差）只能下调。 提高硬度方法 2、弱磁调速 改变Φ的调速，增大Φ可能性不大，。所以只有减弱磁通。 可在励磁回路中串阻实现。 但 比 增加快，一般情况下 设负载转矩不变，则 减少磁通可使转速上升 基本不变