电机与拖动课程设计 他励直流电动机的回馈制动讲解.docxVIP

辽宁工程技术大学电机与拖动课程设计

第一章直流电动机工作原理

图1-1直流电动机工作原理示意图

图1.1是一台直流电机的最简单模型。N和S是一对固定的磁极，可以是电磁铁，也

可以是永久磁铁。磁极之间有一个可以转动的铁质圆柱体，称为电枢铁心。铁心表面固定一个用绝缘导体构成的电枢线圈abcd，线圈的两端分别接到相互绝缘的两个半圆形铜片(换向片)上，它们的组合在一起称为换向器，在每个半圆铜片上又分别放置一个固定不动而与之滑动接触的电刷A和B，线圈abcd通过换向器和电刷接通外电路。

将外部直流电源加于电刷A(正极)和B(负极)上，则线圈abcd中流过电流，在导体ab

中，电流由a指向b，在导体cd中，电流由c指向d。导体ab和cd分别处于N、S极磁场中，受到电磁力的作用。用左手定则可知导体ab和cd均受到电磁力的作用，且形成的转矩逆时针方向旋转，如图1-1(a)所示。当电枢旋转180°，导体cd转到N极下，ab转到S极下，如图1-1（b)所示，由于电流仍从电刷A流入，使cd中的电流变为由d流向c，而ab中的电流由b流向a，从电刷B流出，用左手定则判别可知，电磁转矩的方向仍是逆时针方同。

由此可见，加于直流电动机的直流电源，借助于换向器和电刷的作用，使直流电动机电枢线圈中流过的电流，方向是交变的，从而使电枢产生的电磁转矩的方向恒定不变，确保直流电动机朝确定的方向连续旋转。这就是直流电动机的基本工作原理。

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第二章 直流电动机的分类

根据励磁方式的不同，直流电机可以分为他励、并励、串励和复励四种。

I. IlfI+o l ＋ 晕

I. I

lf

I

u Ea.(M} Rf u u

团 ( M\ 梦：f

于ll廿

于

他励电机电路图(c) 并励电机电路图(a)

+Rf

+

了＋fR;了“一I「＋门0./\/V

了＋

f

R

;

了

“一

I

「

＋

门

fJ亨串励电机电路图(b) 复励电机电路图

f

J

亨

图2-1 直流电动机按励磁方式的分类

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第三章 他励直流电动机的机械特性

在他励电动机中，Ua,Ra,If保持不变时，电动机的转速n与电磁转矩T之间的关系称为他励电动机的机械特性。根据公式：

T?C?I

T a

E?C?n

E

U ?E?IR

a a a

U可得，他励电动机的转速与转矩之间有如下关系：

U

n? E

IR

? a a a?

IR R

UU???a a a a a

U

U

?

?

?

T?n

?T

C? C? C

当U、R、? ?f?T?

E E E

? C? C? CC?2 0

E E E T

为常数时，n

a a

为一条向下倾斜的直线，如图3所示：

其中：n

0

图3-0 他励直流电动机的固有特性

? Ua 称为理想空载转速；

C?

RE

R

?? a

CC?2

E T

称为机械特性的斜率，大小反映软特性与硬特性；

?n??T?

R

a T 称为负载时的转速降。

CC?

E T

由于电枢电路电阻Ra很小，所以机械特性的斜率很小，硬度很大,固有特性为硬特性。

3

固有机械特性

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U?UN、???N电枢回路不串电阻时的机械特性。其方程式为：

E U ?IR

n? ???a a a

U

???a ?

IR

a a

U

???a ?

R

a T?n

?T

C? C? C

E E E

? C? C

E E

? CC?2 0

E T

由于R 较小，特性的斜率?小，所以他励直流电动机的固有机械特性是一条稍稍向下

a

倾斜的直线，如3-2所示：

图3-1 他励直流电动机的固有特性

固有特性称为硬特性，其额定转速变化率为：

?n %?

N

n ?n

0 N

n

?100%

N

电枢串接电阻时的人为机械特性

将电枢回路串接电阻，而保持电源电压和励磁磁通不变其机械特性如图3-2所示：

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图3-2 电枢串接电阻时的人为机械特性

与固有机械特性相比，电枢串接电阻时的人为机械特性具有如下一些特点:

1、理想空载转速与固有特性时相同，且不随串接电阻R

a

的变化而变化；

2、随着串接电阻的加大，特性的斜率?加大，转速降落?n加大，特性变软，稳定性

变差；

?3、机械特性由与纵坐标轴交于一点?n n

?

0

?但具有不同斜率的射线族