直流电动机的机械特性

-----WORD-----WORD 格式格式-- --可编辑可编辑-- --专业资料专业资料---------- 直流电动机的机械特性 直流电动机按励磁方式不同可分为他励、并励、串励和复励四种。下面一常用的他励和并励电动机为例 介绍其机械特性、起动、反转和调速，他励和并励电动机只是连接方式上的不同， 两者的特性是一样的。 直流电机的接线图 图是他励和并励直流电动机的接线原理图。他励电动机的励磁绕组与电枢是分离的，分别由励磁电源电 压 Uf 和电枢电源电压 U 两个直流供电；而在并励电动机中两者是并联的，由同一电压 U 供电。 并励电动机的励磁绕组与电枢并联，其电压与电流间的关系为 UERaIa 即Ia（Ra 为电枢电压） If IIaIf≈Ia 当电源电压 U 和励磁电路的电阻 Rf（包括励磁绕组的电阻和励磁调节电阻 If 以及由它所产生的磁通 Φ 也保持不变，即 Φ常数。 ）保持不变时，励磁电流 则电动机的转距也就和电枢电流成正比，T KTΦIa KIa 这是并励电动机的特点。 当电动机的电磁转距 T 必须与机械负载转距 T2 及空载损耗转距 T0 相平衡时，电动机将等速转动；当轴 上的机械负载发生变化时，将引起电动机的转速、电流及电磁转距等发生变化。，称为 --完整版学习资料分享---- -----WORD-----WORD 格式格式-- --可编辑可编辑-- --专业资料专业资料---------- n 式中 －Ｔ＝n0－ 并励电动机的起动与反转 并励电动机在稳定运行时，其电枢电流位Ia＝ 时，电源电压 U 与反电动势 E 近似相等。 ，因电枢电阻 Ra 很小，所以电动机在正常运行 在起动时，n０，所以 E＝kEΦ n＝０。这时电枢电流及起动电流为 Iast，由于 Ra 很小，因此起动 电流 Iast可达额定电流 IN 的 10～20 倍，这时不允许的。同时并励电动机的转距正比于电枢电流 Ia，这 么大的起动电流引起极大的起动转距，会对生产机械的传动机构产生冲击和破坏。 --完整版学习资料分享---- -----WORD-----WORD 格式格式-- --可编辑可编辑-- --专业资料专业资料---------- 限制起动电流的方法就是在起动时的电枢电路中串接起动电阻 Rst，见图。这时起动电枢中的起动电流 的初始值为Iast 则起动电阻为Rst－Ra 一般Iast（1.5～2.5）IN 起动时，可将起动电阻 Rst 放在最大值处，待起动后，随着电动机转速的上升，再把它逐段切除。 注意直流电动机在起动或工作时，励磁电路一定要保持接通，不能断开（满励磁起动）。普则，由于 磁路中只有很小的剩磁，就有可能发生以下 要改变电动机的转动方向，就必须改变电磁转距 T 的方向， 可通过改变磁通 Φ（励磁电流）或电枢电 流 Ia 的方向实现。 并励电动机的调速 电动机的调速就是在同一负载下获得不同的转速，以满足不同的要求。 由转速公式n可知常用的调速方式有调磁调速和调压调速两种。 9.5.1 改变磁通 Φ（调磁调速 ） 当保持电源电压 U 为额定值不变时，调节励磁电路的电阻，改变励磁电流 If 而改变磁通 Φ。 由式 n－Ｔ可见，当磁通 Φ 减小时，n0 升高了，转速降也增大了；但与 Φ2 成正比，所以磁通愈小，机械特性曲线也愈陡，但仍有一定的硬度。见图 --完整版学习资料分享---- -----WORD-----WORD 格式格式-- --可编辑可编辑-- --专业资料专业资料---------- 由于电动机一般是在额定状态下运行的，它的磁路已接近于饱和，所以在一定负载下，通常是减小磁通 调速（Φ＜ΦN），转速上调（n＞nN）。 调磁调速是恒功率调速，即转速升高后，输出转距必须减小，否则电枢电流 Ia 会超过原来的额定电流， 使电动机发热烧坏。 调磁调速的优点 1. 调速平滑，可得到无级调速； 2. 调速经济，控制方便； 3. 机械特性较硬，稳定性较好。 对专门生产的调磁调速的电动机，其调速幅度可达到 3～4 倍。 改变电压 U（调压调速 ） 当保持他励直流电动机的励磁电流 If 为额定值时，降低电枢电压 U，使转速 n 降低。 --完整版学习资料分享---- -----WORD-----WORD 格式格式-- --可编辑可编辑-- --专业资料专业资料---------- 由式 n 见图 －Ｔ可见，在一定负载下，U 愈低，转速 n 愈小，但机械特性的硬度不变， 一般电动机都处在额定状态下运行，再进行调压调速时，为保证电动机的绝缘，一般是将电动机 的电压下调 U＜U N，而转速也下调 n＜nN。 调压调速是在额定电流下调速，是恒转距调速。 调压调速的优点 1. 机械特性较硬，电压降低后硬度不变，稳定性较好。 2. 调速幅度较大，其调速幅度可达到 6～10 倍。 3. 可均匀调节电枢电压，得到平滑的无级调速。 但是需要专用的电压调节设备，投资费用较高。 --完整版学习资料分享---- -----WORD-----WORD 格式格式-- --可编辑可编辑-- --专业资料专业资料---------- 机 械 特 性 曲 线 参数 事故 调速过程 在电源电压 U 和励磁电路的电阻 Rf 为常数的条件 下， 电动机的转速 n 与转距 T 之间的关系 nf （T） 曲线。 返回 1 n0＝U/K Eφ是Ｔ＝０时转速，实际上是不存在的， 因为即使轴上未加机械负载，还有空载损耗转距，电动 机的转距也不会为零。所以将 n0 称为理想空载转速。 2 Δn＝Ra/K 2 EKTφ Ｔ是当负载增加时的电动机的转 速降，由电枢电阻 Ra 引起的。 由于 Ra 很小，在负载变化时，转速的变化也不大。因 此并励电动机的机械特性较硬，这时它的特点。 。 返回 1 如电动机是静止的，由于转距 T KTΦIa 太小，不能 起动，其反电动势 E＝kEΦn＝０，电枢电流 Ia 很大， 电枢绕组可能被烧坏。 2 如电动机在有载运行时断开励磁电路，反电动势 E 立 即减小，电枢电流 Ia 增大，但电磁转距 T 不能满足负 载的需要，电动机减速而停转，使电枢电流 Ia 进一步 增大，以致烧坏电枢绕组和换向器。 如电动机空载运行，会使电动机的转速上升到很高的数 值，可能会发生飞车现象，而且因电枢电流过大而将电 枢绕组烧坏。 。 返回 电源电压 U 保持恒定时，减小磁通 Φ。由于机械惯 性，转速 n 不立即发生变化，于是反电动势 EkEΦn 减 小，电枢电流Ia 随之增加。由于 Ia 增加的影响超过 Φ 减小的影响，所以转距 TKTΦIa 也就增加。如果阻转距 TC（TCT2T0）不变，则 T＞TC，转速 n 上升。随着 n 的升高， 反电动势 E 增大， Ia 和 T 也随着减小， 到 TTC --完整版学习资料分享---- -----WORD-----WORD 格式格式-- --可编辑可编辑-- --专业资料专业资料---------- 时，电动机维持在较原来较高的转速运行。 返回 调速过程 当磁通 Φ 保持恒定时， 减小电压 U。 由于机械惯性，