《第十七章 直流发电机和直流电动机优秀PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十七章 直流发电机和直流电动机优秀PPT.ppt（43页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第十七章 直流发电机和直流电动机第一页，本课件共有43页目目 录录第十七章第十七章 直流发电机和直流电动机直流发电机和直流电动机17.1 17.1 自励发电机的电压建起自励发电机的电压建起17.2 17.2 直流发电机的运行特性直流发电机的运行特性17.3 17.3 直流电动机的机械特性和工作特性直流电动机的机械特性和工作特性17.4 17.4 直流电动机的起动、调速和制动直流电动机的起动、调速和制动第二页，本课件共有43页17.1 17.1 自励发电机的电压建起自励发电机的电压建起一、并励直流发电机的自励过程：一、并励直流发电机的自励过程：1、剩磁剩磁-建压先决条件建压先决条件初始：初始：n
2、=0、Ea=0、If=0、设有剩磁、设有剩磁Brr起动：起动：原动机带动原动机带动n n电枢切割电枢切割B Br r感应感应出较小的出较小的E0rIf 较小较小Bf B=Br+BfE0 If B E0 磁路饱和磁路饱和达到新的平衡点。达到新的平衡点。第三页，本课件共有43页 发发电电机机的的自自励励过过程程中中，在在I If f达达到到稳稳定定值值前前,电电枢枢回回路路和和励磁回路所构成的闭合回路应满足励磁回路所构成的闭合回路应满足:2、磁化曲线的饱和性质、磁化曲线的饱和性质-自励建压重要因素自励建压重要因素 在发电机的端电压到达稳定点以前在发电机的端电压到达稳定点以前,UIfrf 即即:0:
3、0，直到稳定点，直到稳定点电电枢枢的的端端电电压压恰恰好好等等于于励励磁磁电电流流通通过过励励磁磁回回路路所所需需的电阻压降，自励过程达到了稳定状态。的电阻压降，自励过程达到了稳定状态。第四页，本课件共有43页3 3、励磁回路电阻小于与电机运行转速、励磁回路电阻小于与电机运行转速相对应的临界电阻相对应的临界电阻曲线曲线1 1为空载特性曲线为空载特性曲线曲线曲线2 2为励磁回路场阻线为励磁回路场阻线 场阻线斜率场阻线斜率:曲线曲线3 3为为临界场阻线临界场阻线 若再增加励磁回路电阻，发电机将不能自励。若再增加励磁回路电阻，发电机将不能自励。312第五页，本课件共有43页解解决决措措施施：提提高高
4、电电机机的的转转速速，从从而而提提高高其其临临界界电电阻阻值。值。因因此此，对对应应于于不不同同的的转转速速便有不同的临界电阻。便有不同的临界电阻。第六页，本课件共有43页二、并励直流发电机的自励建压条件：二、并励直流发电机的自励建压条件：1 1、电机必须有、电机必须有剩磁剩磁,磁化曲线呈磁化曲线呈饱和饱和现象现象2 2、励磁绕组的、励磁绕组的接线接线与电枢旋转方向必须正与电枢旋转方向必须正确配合，使励磁电流产生的磁场方向与剩确配合，使励磁电流产生的磁场方向与剩磁磁方向一致方向一致。3 3、励磁回路的电阻应小于电机运行转速相、励磁回路的电阻应小于电机运行转速相对应的对应的临界电阻临界电阻。第七
5、页，本课件共有43页第八页，本课件共有43页一、他励直流发电机的运行特性一、他励直流发电机的运行特性17.2 17.2 直流发电机运行特性直流发电机运行特性1 1、空载特性、空载特性定义定义：当当n=nN、IL=0时，时，U=f(If)空载特性曲线与空载特性曲线与磁化曲线磁化曲线相同相同空空载载特特性性是是非非线线性性的的，实实际际中中通通常常取取平均特性曲线平均特性曲线n n变化变化时曲线成正比上升或下降时曲线成正比上升或下降其其它它励励磁磁方方式式发发电电机机的的空空载载特特性性均均可由可由他励他励方式求取方式求取空载特性曲线上升分支空载特性曲线下降分支平均空载特性曲线第九页，本课件共有4
6、3页2 2、外特性、外特性定义定义：当n=nN、If=IfN时，U=f(IL)ILFa电枢反应电枢反应去磁去磁 EaU负载电流增加，端电压下降的原因：负载电流增加，端电压下降的原因：他励 ILIaRaU电压调整率电压调整率:从空载到负载，电压下降的程度由电压变化率来表示：从空载到负载，电压下降的程度由电压变化率来表示：他励他励U=510%第十页，本课件共有43页3 3、调节特性、调节特性定义定义：当n=nN、U=常数时，If=f(IL)在负载电流变化时，若保持端电压在负载电流变化时，若保持端电压不变，必须改变励磁电流，不变，必须改变励磁电流，补偿电补偿电枢反应及电枢回路电阻压降枢反应及电枢回路
7、电阻压降对输出对输出端电压的影响。端电压的影响。第十一页，本课件共有43页二、并励发电机的特性二、并励发电机的特性1 1、空载特性、空载特性空载时空载时Ia0=If0，其空载特性也是电机的，其空载特性也是电机的磁化曲线磁化曲线。特点：励在电流特点：励在电流I If f随端电压变化而变化随端电压变化而变化2 2、外特性、外特性与与他他励励发发电电机机相相似似，也也是是一一条条下下降降曲曲线线（比比他他励励稍稍弯弯曲曲，电电压压变化率约为变化率约为2020。）。）定义：定义：当当n=nN、rf=0时，时，U=f(IL)第十二页，本课件共有43页负载电流有最大值（有负载电流有最大值（有”拐点拐点”）
8、第十三页，本课件共有43页3 3、调节特性、调节特性 并励发电机的电枢电流，比起他励发电机仅仅多了一个励并励发电机的电枢电流，比起他励发电机仅仅多了一个励磁电流，所以调节特性与他励发电机的相差不大。磁电流，所以调节特性与他励发电机的相差不大。他励他励并励并励第十四页，本课件共有43页1 1、空载特性、空载特性 空载特性是反应电机的空载特性是反应电机的磁化磁化,通常由外电源供给励通常由外电源供给励磁电流磁电流,以他励方式求得以他励方式求得,所以曲线的形状与空载所以曲线的形状与空载磁磁化特性曲线化特性曲线相同相同.三、串励发电机特性三、串励发电机特性串励发电机串励发电机:第十五页，本课件共有43页
9、2 2、外特性、外特性外特性外特性:串励串励:空载空载:负载负载:未饱和未饱和:饱和饱和:第十六页，本课件共有43页四、复励发电机特性四、复励发电机特性a)积复励积复励平复励平复励超复励超复励欠复励欠复励b)b)差复励差复励复励发电机外特性复励发电机外特性第十七页，本课件共有43页课时小结课时小结1、直流发电机的空载特性曲线与磁化曲线形状相似。、直流发电机的空载特性曲线与磁化曲线形状相似。2、直流发电机的外特性曲线？其变化趋势及原因？、直流发电机的外特性曲线？其变化趋势及原因？（他励、并励、串励）（他励、并励、串励）3、直流发电机的电压调整率？、直流发电机的电压调整率？4、直流发电机的调整特性
10、？（他励、并励）、直流发电机的调整特性？（他励、并励）书面作业：书面作业：17-1、17-6第十八页，本课件共有43页17.3 17.3 直流电动机的工作特性和机械特性直流电动机的工作特性和机械特性工作特性工作特性:指在指在U=UN ，If=IfN时时,转速转速n n、电磁转矩、电磁转矩T T、效率、效率随输出功率随输出功率 P2 而变化的关系。而变化的关系。转矩特性：转矩特性：T=f（Ia）转速特性：转速特性：n=f（Ia）机械特性：机械特性：n=f（T）(ra=常数常数)第十九页，本课件共有43页一、并励（他励）电动机的特性一、并励（他励）电动机的特性1 1、转矩特性：、转矩特性：T=fT
11、=f（I Ia a）曲线曲线:过源点的直线过源点的直线;(负载较大时曲线稍下降负载较大时曲线稍下降)条件条件:U=UN 和和 If=IfNB第二十页，本课件共有43页2 2、转速特性、转速特性:n=f(Ia):n=f(Ia)并励直流电动机并励直流电动机转速特性和转矩特性转速特性和转矩特性表达式表达式:第二十一页，本课件共有43页分析分析:用转速变化率来表征：用转速变化率来表征：曲线曲线:一条稍下倾斜的直线一条稍下倾斜的直线并励直流电动机的励磁回路不可开路并励直流电动机的励磁回路不可开路原因原因:若若 If=0 =r Ia，后果：后果：a)轻载轻载飞车、飞车、Ia;b)重载重载停车、停车、Ia第
12、二十二页，本课件共有43页3 3、机械特性、机械特性:n=f(T):n=f(T)机械特性反映机械特性反映转速与电磁转矩之间的变化规律。转速与电磁转矩之间的变化规律。a)a)自然机械特性自然机械特性:Ra=ra，硬特性，硬特性b)人为机械特性人为机械特性:Ra=ra+R 软特性软特性参考第二十三页，本课件共有43页二、串励电动机的特性二、串励电动机的特性1 1、转矩特性、转矩特性:T=f(Ia):T=f(Ia)串励电动机的特点串励电动机的特点:Ia=Is=IIa=Is=Ia)a)轻载未饱和轻载未饱和:=KIa=KIa 抛物线抛物线b)b)重载磁路饱和重载磁路饱和:饱和饱和 直线直线第二十四页，本
13、课件共有43页2 2、转速特性、转速特性:n=f(Ia):n=f(Ia)a)a)轻载未饱和轻载未饱和:双曲线双曲线b)b)重载磁路饱和重载磁路饱和:直线直线串励直流电动机转矩和转速特性Tn第二十五页，本课件共有43页3 3、机械特性、机械特性:n=f(T):n=f(T)表达式表达式:由上两式整理可得：第二十六页，本课件共有43页a)a)机械特性特点机械特性特点:b)b)转速变化率转速变化率:软特性软特性 人为机械特性人为机械特性 起动转矩大，过载能力强起动转矩大，过载能力强 不允许空载或轻载运行不允许空载或轻载运行（TN/4）第二十七页，本课件共有43页三、复励电动机的特性三、复励电动机的特性
14、a)a)多为积复励多为积复励:特性介于串励和并励特性介于串励和并励之间之间b)b)差复励差复励:电动机运行不稳定电动机运行不稳定,少用少用第二十八页，本课件共有43页第二十九页，本课件共有43页四、永磁直流电动机四、永磁直流电动机a)a)结构结构:b)特性特性:与它励直流电动机相似与它励直流电动机相似无需电励磁无需电励磁c)c)特点：特点：结构简单结构简单 电机尺寸小电机尺寸小 无励磁损耗无励磁损耗效率高效率高 受永磁材料限制受永磁材料限制第三十页，本课件共有43页五、直流电动机稳定运行条件五、直流电动机稳定运行条件 指当电网或轴上机构负载波动而使电动机转速发生变指当电网或轴上机构负载波动而使
15、电动机转速发生变化时化时,电动机具有能恢复到原工作状态的能力。电动机具有能恢复到原工作状态的能力。A稳定稳定运行点运行点B不稳定不稳定运行点运行点静态稳定运行条件：静态稳定运行条件：第三十一页，本课件共有43页课时小结课时小结1、并励直流电动机的转速特性、转矩特性和机械特性的、并励直流电动机的转速特性、转矩特性和机械特性的表达式、曲线变化及原因？表达式、曲线变化及原因？2、并励直流电动机励磁回路不允许开路的原因？、并励直流电动机励磁回路不允许开路的原因？3、串励直流电动机的转速特性、转矩特性和机械特、串励直流电动机的转速特性、转矩特性和机械特性的表达式、曲线变化及原因？性的表达式、曲线变化及原
16、因？4、串励直流电动机不允许空载或轻载的原因？、串励直流电动机不允许空载或轻载的原因？5、直流电动机稳定运行的条件和分析？、直流电动机稳定运行的条件和分析？第三十二页，本课件共有43页第四节第四节 直流电动机的起动、调速和制动直流电动机的起动、调速和制动一、直流电动机的起动一、直流电动机的起动v对起动的要求：对起动的要求：Tst 足够大足够大Ist 不能太大不能太大v注：直流电动机一般不允许直接起动注：直流电动机一般不允许直接起动 （1）、）、（2）、）、很大很大很大很大第三十三页，本课件共有43页v直流电动机的起动方法：直流电动机的起动方法：直接起动直接起动电枢回路串变阻器起动电枢回路串变阻
17、器起动降低电源电压起动降低电源电压起动第三十四页，本课件共有43页1、电枢串电阻起动、电枢串电阻起动v方法：随电机转速升高逐步切除起动电阻方法：随电机转速升高逐步切除起动电阻v要求：要求：起动电流最大值起动电流最大值 I1=（1.751.5）IN。起动电流最小值起动电流最小值 I2=（1.31.1）IN。v实现：三点起动器或四点起动器实现：三点起动器或四点起动器第三十五页，本课件共有43页二、直流电动机的调速二、直流电动机的调速v调速方法：调速方法：调节励磁电流以改变每极磁通调节励磁电流以改变每极磁通。调节外施电源电压调节外施电源电压U。电枢回路引入附加电阻电枢回路引入附加电阻Ra。以并励直流
18、电动机为例，其转速公式为：以并励直流电动机为例，其转速公式为：第三十六页，本课件共有43页1、调节励磁电流以改变每极磁通、调节励磁电流以改变每极磁通v机械特性：随机械特性：随 If 减小，减小，n0 增大，增大，增大增大v特点：恒功率调速，适合带恒功率负载特点：恒功率调速，适合带恒功率负载v优点：效率高、转速可以高于优点：效率高、转速可以高于n0。v缺点：调速比不大，一般为缺点：调速比不大，一般为1:21:6。第三十七页，本课件共有43页2、调节外施电源电压、调节外施电源电压Uv机械特性：随机械特性：随U 减小，减小，n0 减小，减小，不变不变v特点：恒转矩调速，适合带恒转矩负载特点：恒转矩调
19、速，适合带恒转矩负载v优点：效率高、性能好，调速范围广。优点：效率高、性能好，调速范围广。v缺点：设备投资大。缺点：设备投资大。第三十八页，本课件共有43页3、电枢回路串可变电阻、电枢回路串可变电阻Rav机械特性：随机械特性：随 Ra 增大，增大，n0 不变，不变，增大。增大。v特点：恒转矩调速，适合带恒转矩负载。特点：恒转矩调速，适合带恒转矩负载。v优点：设备简单，操作方便。优点：设备简单，操作方便。v缺点：效率低、性能差，调速范围小。缺点：效率低、性能差，调速范围小。第三十九页，本课件共有43页三、直流电动机的制动三、直流电动机的制动v制动原理：制动原理：使电动机产生一个与转速反向的转矩。
20、使电动机产生一个与转速反向的转矩。1、能耗制动、能耗制动v操作步骤：切除电源，电枢串电操作步骤：切除电源，电枢串电阻形成闭合回路。阻形成闭合回路。v原理：切除电源，转速不变，原理：切除电源，转速不变，电动势不变，电流反向，转矩电动势不变，电流反向，转矩反向，与转速方向相反，为制反向，与转速方向相反，为制动转矩。动转矩。第四十页，本课件共有43页2、回馈制动、回馈制动v前提：转速前提：转速 n 高于理想空载转速高于理想空载转速 n0。v原理：电动机在外力的作用下，原理：电动机在外力的作用下，n n0，则感应电动，则感应电动势势 Ea=Cen Cen0=U，电流反向，转矩反向，电流反向，转矩反向，
21、方向与转速方向相反，为制动转矩。可以限制转速方向与转速方向相反，为制动转矩。可以限制转速的进一步上升。的进一步上升。v优点：电流与电压方向相反，电能回馈到电网。优点：电流与电压方向相反，电能回馈到电网。第四十一页，本课件共有43页3、反接制动、反接制动v操作：电源反接操作：电源反接，电枢串电阻。，电枢串电阻。v原理：电源反接，电流反向且很原理：电源反接，电流反向且很大，为了限制电流必须串电阻，大，为了限制电流必须串电阻，转矩反向，方向与转速方向相反，转矩反向，方向与转速方向相反，为制动转矩。为制动转矩。v注意：电机停转以后要把电注意：电机停转以后要把电源切除，否则电机将反转。源切除，否则电机将反转。第四十二页，本课件共有43页(补充作业：补充作业：)一台并励直流电动机一台并励直流电动机UN=220V、IN=80A、rf=88、N=0.85、nN=1000r/min、ra=0.08、2U=2V，试求：求：（1）P1、PN、p p、pa、pb、pf、p、pFe+pmec（2）T、T2、T0第四十三页，本课件共有43页