第8章直流电动机

第8章直流电动机内容摘要：

曲线斜率。 图 87中的曲线 1为他励直流电动机的机械特性曲线， 是一条略微下斜的直线。 2eT CCRaC 第 8章 直流电动机 123nTO图 87 直流电动机的机械特性 第 8章 直流电动机 说明当负载 T增加时， 由于电枢电流 Ia与 T成正比， Ia增大， 电枢电阻的压降 IaRa增大， 造成转速下降。 由式 可以看出， 机械特性曲线斜率较小且较平滑， 和三相异步电动机的稳定区的机械特性基本相同， 属于硬特性。 2eT CCRaC 第 8章 直流电动机 并励直流电动机的机械特性与他励直流电动机的基本相同， 因为并励直流电动机的励磁电流很小， 不受负载的影响， 对电枢电流的影响也不大 , 因而一般适用于负载变化大而转速要求基本不变的场合。 第 8章 直流电动机 串励直流电动机的机械特性 串励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组串联， 励磁电流与电枢电流相同。 因此， 串励直流电动机的励磁电流较大， 且负载变化时， 励磁电流随电枢电流的变化而变化， 主磁通若不考虑饱和， 则有 Φ=K Φ If=KIa 式中 K为比例系数。 将上式代入电磁转矩公式， 有 T=CTΦIa=CTK Φ I 2a （ 810） 第 8章 直流电动机 再将上式代入式 (88)， 得  KCRTCKCUKCRKCTKCUKCRIKCUneaTeeaTeeaae（ 811） 第 8章 直流电动机 上式给出了串励直流电机的转速与转矩间的关系， 据此可以作出串励直流电动机的机械特性曲线， 如图87中曲线 3所示。 该曲线表明， 当轻载或空载时， 转速很高， 容易发生飞车事故； 负载增加时， 转速下降很快， 特性很软， 因此串励直流电动机不允许轻载或空载运行。 由于串励直流电动机的电磁转矩与电枢电流的平方成正比， 因此起动转矩较大， 过载能力较强， 所以一般用于起重机、 电动机车等起动转矩要求较高的提升运输设备中。 第 8章 直流电动机 复励直流电动机的机械特性介于并励与串励之间， 如图 87中的曲线 2所示。 它兼有并励与串励的特点， 所以它既可以用于轻载或空载的情况， 也可以用于负载变化较大的场合， 应用范围较广。 123nTO 图 87 直流电动机的机械特性 第 8章 直流电动机 ［例 82］ Z2—71型并励直流电动机， 其铭牌数据如下： PN=30 kW， UN=220 V， ηN=, Ra= Ω, nN=3000 r/min, If= A, 求额定电流、 电枢电流、 励磁回路的电阻和反向电动势。 ［解］ (1) 额定功率 PN=30 kW， 效率 ηN=， 则额定电流 AUPUPINNNNINN 155220 第 8章 直流电动机 (2) 电枢电流 Ia=INIf== A (3) 励磁回路电阻  2 47 6 2 2 0 fNf IUR(4) 反电势 Ea=UNIaRa= = V 第 8章 直流电动机 直流电机的起动、 制动和调速 起动 直流电动机接通电源之后， 转速从零到接近额定转速的过程称为起动。 直流电动机的起动要求与交流电动机相同， 起动时要求有足够大的起动转矩和较小的起动电流， 一般起动电流应为额定电流的 (~)倍， 而且要求起动设备尽可能简单 , 经济可靠。 第 8章 直流电动机 直流电动机的起动方法有直接起动和降压起动两种。 降压起动有两种方法： 一是降低电枢端电压， 一是在电枢回路串电阻。 直流电动机直接起动时， 刚开始转速为零， 电枢反电势也为零， 起动电流为 aaast RUREUI 第 8章 直流电动机 由于电枢电阻很小， 一般小于 1 Ω， 所以起动电流很大， 可达额定电流的 10～ 20倍 , 这样会对电源造成很大的冲击， 波及同一电网上的其他用户， 甚至造成电动机换向器及电枢绕组的损坏， 所以一般直流电动机不允许直接起动。 另外， 直接起动的起动转矩为 Tst=CTΦIst 第 8章 直流电动机 由于起动电流本身很大， 所以起动转矩更大， 较大的起动转矩对电动机的机械传动部件产生很大的冲击力， 造成机械性损伤， 这也说明直接起动对稍大容量的直流电动机是不合适的。 第 8章 直流电动机 降低电枢电压的起动方法需要专用的可调直流电源， 起动时先降低电源电压， 起动电流随之降低。 随着起动过程的进行， 转速逐渐升高， 反电势也逐渐增加， 再慢慢提高电源电压， 直到电源电压的额定值。 第 8章 直流电动机 工程应用中， 传统上多采用直流发电机 —电动机组对电动机组进行起动控制， 即用发电机作为电动机的供电电源，通过控制发电机发电电压由低变高使电动机安全起动， 在运行中还可以实现调压调速。 但采用电动机组噪声大， 能耗多， 占地面积大， 因此目前则更多采用可控硅整流电源作为直流发电机的起动或调速电源。 第 8章 直流电动机 电枢回路串电阻起动是指电源电压不变， 在电枢回路串入电阻， 起动时， 所串电阻全部接入电路， 相当于降低了电枢绕组两端的电压， 从而使得电枢电流减小。 随着转速的升高， 逐级切除起动电阻， 待转速接近额定转速时， 切除全部电阻， 起动过程结束。 第 8章 直流电动机 使用直流电动机时， 需特别注意磁场问题。 直流电动机在起动时， 应该保证首先有主磁通， 所以在接通电枢电压之前先接通励磁回路。 另外， 直流电机在工作时， 励磁绕组必须可靠连接， 不允许磁场突然消失。 因为上述两种情况都会产生很大的电枢电流， 如果电动机原来处于空载运行， 还会造成转速急剧上升， 出现 “ 失磁飞车 ” 事故， 危及设备和操作人员的安全。 其理论根据可利用电流、 速度公式进行分析。 第 8章 直流电动机 ［例 83］ 一台直流并励电动机， PN=10 kW， IN= A， UN=220 V， 电枢电阻 Ra= Ω。 若直接起动， 起动电流为多少。 若采用电枢回路串电阻起动， 将起动电流降为额定值的 ， 则应串多大的起动电阻。 ［解］ 直接起动时， 起动电流为 ARUIaNst 55 22 0 第 8章 直流电动机 电枢回路串电阻起动时， 起动电流为 220aNstNstastRIURIRRUI则起动电阻 第 8章 直流电动机 制动 直流电动机的制。