直流电动机结构原理及启动等.ppt

海南风光
第2章
直流电动机
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第2章 直流电动机
概述
工作原理
电枢电动势及电压平衡关系
电磁转矩
机械特性
直流电动机的调速

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二、 转矩平衡关系
电磁转矩T为驱动转矩，在电机运行时，必须和外
加负载和空载损耗的阻转矩相平衡，即
TL： 负载转矩
T0 ：空载转矩
转矩平衡过程：当负载转矩（TL）发生变化时，
通过电机转速、电动势、电枢电流的变化，电磁
转矩自动调整，以实现新的平衡。
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例：
设外加电枢电压 U 一定，T=TL+ T0(平衡)，这时，
若TL突然增加，则调整过程为：
与原平衡点相比，新的平衡点：Ia 、 P入
TL 
n
E
Ia 
T 
最后达到新的平衡点。
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电机的电磁转矩和转速间的关系
以他励和串励电机为例说明。
他励电动机和并励电动机的特性一样。
机械特性
一、 他励电动机的机械特性
即：
其中
，
M
他励
Uf
If
Ia
U
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n0： 理想空载转速,即T=0时的转速。（实际工作时,由于有空载损耗，电机的T不会为0。）
当 T时n ，但由于他励电动机的电枢电阻Ra很小，
所以在负载变化时， 转速 n 的变化不大，属硬机械
特性。
根据 n-T 公式
画出特性曲线
n0
nN
TN
T
n
 n
其中
，
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串励的特点：励磁线圈的电流和电枢线圈的电流相同。
二、 串励电动机的机械特性
设磁通和电流成正比，即  =K Ia ,则
据此公式做出 T-n 曲线
n
T
M
串励
U
Ia
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(1) T=0时，在理想情况下，n。但实际上负
载转矩不会为 0，不会工作在 T=0 的状态，
但空载时 T 很小，n 很高。串励不允许空载
运行，以防转速过高。
串励特性：
(2) 随转矩的增大，n 下降得很快，这种特性属
软机械特性。
n
T
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(2) 恒功率负载（P 一定时，T 和 n 成反比），
要选软特性电机拖动。如：电气机车等。
直流电动机特性类型的选择:
(1) 恒转矩的生产机械(负载转矩TL不随转速而变要选硬特性的电动机，如：金属加工、起重机械等。
TL
T
n
n
T
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直流电动机的调速
与异步电动机相比，直流电动机结构复杂，价
格高，维护不方便，但它的最大优点是调速性能好。
（1）调速均匀平滑，可以无级调速。
（2）调速范围大，调速比可达200 （他励式）以上
（调速比等于最大转速和最小转速之比）。
直流电动机调速的主要优点是：
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可知，n 和  有关，在 U 一定的情况下，改变  可改变 n 。在励磁回路中串上电阻Rf，改变Rf大小调节励磁电流，从而改变 的大小。
一、改变磁通（调磁）

其中
，
M
他励
Uf
If
Ia
U
其中： =K If
以他励电动机为例说明直流电动机的调速方法。
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Rf If   n ，但在额定情况下，  已接
近饱和，If 再加大，对 影响不大，所以这种增加
磁通的办法一般不用。
Rf If    n ，减弱磁通是常用的调速方
法。
If的调节有两种情况：
概念：改变磁通调速的方法—
减小磁通，n只能上调。
其中
，
M
他励
Uf
If
Ia
U
其中： =K If
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所以：磁通减小以后特性上移，而且斜率增加。？？？
，
因为：
（ 减小）
TL
Rf
增
加
T
n

其中
，
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调速过程: U一定,则
Rf 
 
E 
Ia
T 
n
Ia 
E
暂时
T > TL
其中
，
最后达到新的平衡
T =TL
其中： =K If
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（1）调速平滑，可做到无级调速，但只能向上调，
受机械本身强度所限，n不能太高。
（2）调的是励磁电流（该电流比电枢电流小得多），
调节控制方便。
 调速的特点：
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