直流電機(jī)及其控制系統(tǒng)-文庫吧
2025-04-20 21:35 本頁面
【正文】 結(jié)構(gòu)完全一樣。勵(lì)磁方式也分為他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)四種。 ? 在控制系統(tǒng)中，常用他勵(lì)電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)。 ? 一、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性 ? ㈠ 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的基本方程 ? ⒈電動(dòng)勢(shì)平衡方程 ? 式中： U為電動(dòng)機(jī)外加直流電壓、 Ea為反電動(dòng)勢(shì)、 Ia為電樞電流、 If為勵(lì)磁電流、 φ為主磁通。 ? ⒉ 轉(zhuǎn)矩平衡方程 ? 式中， ? T：電磁轉(zhuǎn)矩； ? T0：空載轉(zhuǎn)矩； ? T2：負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩。 ? ⒊ 功率平衡方程 ? 式中： P1=U*Ia是電源對(duì)電機(jī)輸入的功率； ? Pe=Ea*Ia是電機(jī)向機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)換的電功率； ? Pcua=Ia2*Ra是電樞回路總的銅損耗。 ? 式中： Pe=T*Ω為電磁功率； ? P2= T2*Ω為轉(zhuǎn)軸輸出的機(jī)械功率； ? P0= T0*Ω為包括機(jī)械摩擦損耗 Pm和鐵損耗 PFe在內(nèi)的空載損耗。 ? 總損耗 PΣ= Pcua +Pcuf + Pm + PFe ? ㈡ 工作特性 ? 直流電動(dòng)機(jī)的工作特性是指 U=UN、 If=IfN時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n、電磁轉(zhuǎn)矩 T以及效率與電樞電流 Ia之間的關(guān)系。 ? IfN的條件是：當(dāng)電動(dòng)機(jī)加額定電壓 UN ，拖動(dòng)額定負(fù)載，使 Ia=IaN，轉(zhuǎn)速也為 nN時(shí)的勵(lì)磁電流。 ? ⒈ 轉(zhuǎn)速特性：當(dāng) U=UN、 If=IfN時(shí)， n=f（ Ia）的關(guān)系曲線 —— 轉(zhuǎn)速特性 ? 上式表明：當(dāng) Ia增加時(shí)，轉(zhuǎn)速 n要下降，但因 Ra較小，轉(zhuǎn)速 n下降不多。 ? 隨著電樞電流的增加，由于電樞反應(yīng)的去磁作用又使每極下的氣隙磁通減小，反而使轉(zhuǎn)速增加。 ? 一般情況下，電樞電阻壓降 IaRa的影響大于電樞反應(yīng)的去磁作用的影響。 ? 故：轉(zhuǎn)速特性是一條略有下傾的直線。 ? ⒉ 轉(zhuǎn)矩特性：當(dāng) U=UN、 If=IfN時(shí)， T=f（ Ia）的關(guān)系曲線 —— 轉(zhuǎn)矩特性 T=KTφIa ? 當(dāng)每極氣隙磁通 Φ=ΦN時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比，考慮到電樞反應(yīng)的去磁作用，當(dāng) Ia增加時(shí)， T略有下降。 ? ⒊ 效率特性：當(dāng) U=UN、 If=IfN時(shí)， η=f（ Ia）的關(guān)系曲線 —— 效率特性 ? 電動(dòng)機(jī)總損耗 PΣ中，可以分為不變損耗和可變損耗兩部分。 ? 不變損耗 Pm + PFe =Po ? 可變損耗 Pcua與 Ia的平方成正比 ? 所以：當(dāng) Ia從零開始增加時(shí)，效率 η逐步增加，但當(dāng) Ia增加到一定程度后，效率 η又逐步減小。直流電動(dòng)機(jī)的效率約在~。 ? ㈢ 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 ? 機(jī)械特性： U=常數(shù)、 If=常數(shù)以及電機(jī)電樞回路電阻也為常數(shù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 T與轉(zhuǎn)速 n的關(guān)系，即 n=f（ T）。 ? ⒈機(jī)械特性方程式 ? 將 Ia=T/（ KTΦ）帶入轉(zhuǎn)速公式： ? 式中， n0=U/（ KEΦ）為理想空載轉(zhuǎn)速； ? β=（ Ra+R） /（ KE KTΦ2 ）為機(jī)械特性的斜率； ? Δn=（ Ra+R） T/ （ KE KTΦ2 ）為轉(zhuǎn)速降。 ? 上式為機(jī)械特性的一般方程。從該式可看出： ? 當(dāng)磁通 Φ為常數(shù)時(shí)，機(jī)械特性是一條隨著T的增加 n 略有下降的直線。 ? 電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩為零，但作用于電動(dòng)機(jī)軸上的空載轉(zhuǎn)矩不為零而應(yīng)為 T0，將 T0帶入，可得到電機(jī)的實(shí)際空載轉(zhuǎn)速為： ? ⒉ 固有機(jī)械特性 ? 當(dāng) U=UN、 φ= φ N，電樞回路沒有串電阻 R時(shí)的機(jī)械特性 —— 固有機(jī)械特性。 ? 固有機(jī)械特性的特點(diǎn)： ? ① T=0時(shí)， n=n0=UN/（ KEΦN）為理想空載轉(zhuǎn)速。此時(shí)， Ia=0， Ea=UN。 ? ② T=TN 時(shí)， n=nN= n0 ΔnN 為額定轉(zhuǎn)速，其中 ΔnN=RaTN/（ KE KTΦN2 ）為額定轉(zhuǎn)速降，一般 nN約為 n0， ΔnN = n0 。 ? ③特性斜率為 βN=Ra/（ KE KTΦN2 ），由于 Ra很小，因此 βN較小。表明他勵(lì)直流電機(jī)的固有機(jī)械特性較硬。 ? ④ n=0時(shí)，即起動(dòng)時(shí)， Ea=KE ΦN=0，此時(shí)電樞電流 Ia=UN/Ra=Ist —— 起動(dòng)電流。 ? 起動(dòng)時(shí)刻的電磁轉(zhuǎn)矩 T= KTφNIst —— 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 ? 由于 Ra很小，所以 Ist比額定值大得多，若ΔnN = n0 ，則起動(dòng)電流 Ist=20TN，這樣大的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩會(huì)燒壞換相器。一般的大、中型電機(jī)不允許在額定電壓和額定輸出功率下直接起動(dòng)。 ? ⒊ 人為機(jī)械特性 ? 他勵(lì)直流電機(jī)，當(dāng)電樞端電壓 U、勵(lì)磁電流If和電樞回路電阻改變時(shí)的機(jī)械特性 —— 人為機(jī)械特性。 ? ⑴ 電樞回路串電阻 R的機(jī)械特性：保持U=UN、 φ= φ N，電樞回路串電阻 R，此時(shí)： ? 電樞回路串電阻 R的機(jī)械特性與固有機(jī)械特性相比有下面特點(diǎn)： ? ① 理想空載轉(zhuǎn)速 n0=UN/（ KEΦN）保持不變。 ? ②機(jī)械特性斜率 β=(Ra+R)/( KE KTΦN2 ) ， 由于增加了 R，則 β隨 R的增加而增加。不同的 R值，可得到不同的人為機(jī)械特性。 ? ③當(dāng) T=TN時(shí)， n＜ nN，電動(dòng)機(jī)隨電阻 R的增加，機(jī)械特性變軟。 ? ⑵ 改變電樞電壓時(shí)的人為機(jī)械特性：保持 If=IfN、即 φ=
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