電機(jī)與拖動(dòng)課程設(shè)計(jì)-他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)串電阻啟動(dòng)的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-10-08 10:37 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 機(jī)換向器是由二片互相絕緣的半圓銅環(huán)（換向片）構(gòu)成的，每一換向片都與相應(yīng)的電樞繞組連接，與電樞繞組同軸旋轉(zhuǎn)，并與電刷 A、 B 相接觸。若電刷 A 是正電位， B 是負(fù)電位，那么在 N 極范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)子繞組 ab 中的電流從 a 流向 b，在 S 極范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)子繞組 cd 中的電流從 c 流向 d。轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中要受到電磁力的作用，根據(jù)磁場(chǎng)方向和導(dǎo)體中的電流方向，利用電動(dòng)機(jī)左手定則判斷，如圖中 ab 邊受力方向是向左，而 cd 則向右。由于磁場(chǎng)是對(duì)稱的，導(dǎo)體中流 過(guò)的又是相同的電流，所以 ab 邊和 cd 邊所受的電磁力的大小相等。這樣轉(zhuǎn)子線圈上受到的電磁力 f 的作用而按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到磁極的中性面時(shí)，線圈中的電流為零。因此，電磁力也等于零。但由于慣性的作用，線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈轉(zhuǎn)過(guò)半圈之后，雖然 ab 與 cd 的位置調(diào)換了， ab 轉(zhuǎn)到 S 極范圍內(nèi)，cd 轉(zhuǎn)到 N 極范圍內(nèi)，但是由于電刷和換向片的作用，轉(zhuǎn)到 N 極下的 cd 邊中的電流方向也變了，是從 d 流向 c，在 S 極下的 ab 邊中的電流，則從 b 流向 a。因此，電磁力 f 的方向仍然不變，轉(zhuǎn)子線圈仍按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。可知，分別在 N， S極范圍內(nèi)的導(dǎo)體 中的電流方向總是不變的。由此，線圈二邊受力方向也不變。這樣，線圈就可以按照受力方向不停地旋轉(zhuǎn)。 根據(jù)勵(lì)磁方式的不同，直流電機(jī)可分 ； 他勵(lì)直流電機(jī) 、 并勵(lì)直流電機(jī) 、 串勵(lì)直流電機(jī) 、復(fù)勵(lì)直流電機(jī)。 他勵(lì)直流電機(jī) 工作原理 他勵(lì)直流電機(jī)的 勵(lì)磁繞組與電樞繞組無(wú)聯(lián)接關(guān)系，而由其他直流電源對(duì)勵(lì)磁繞電機(jī)與拖動(dòng) 組供電的直流電機(jī)稱為他勵(lì)直流電機(jī)，接線如圖 所示。圖中 M 表示電動(dòng)機(jī)，若為發(fā)電機(jī)，則用 G 表示。永磁直流電機(jī)也可看作他勵(lì)直流電機(jī)。 圖 工作原理圖 電機(jī)與拖動(dòng) 2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)串電阻啟動(dòng) 增加電樞電阻起動(dòng) 在實(shí)際中，如果能夠做到適當(dāng)選用各級(jí)起動(dòng)電阻，那么串電阻起動(dòng)由于其起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)和可靠，同時(shí)可以做到平滑快速起動(dòng)，因而得 【 5】 到廣泛應(yīng)用。但對(duì)于不同類型和規(guī)格的直流電動(dòng)機(jī)，對(duì)起動(dòng)電阻的級(jí)數(shù)要求也不盡相同。 下面僅以直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)電樞回路串電阻起動(dòng)為例說(shuō)明起動(dòng)過(guò)程。 (1) 啟動(dòng)過(guò)程分析 如圖 （ a)所示，當(dāng)電動(dòng)機(jī)已有磁場(chǎng)時(shí)，給電樞電路加電源電壓 U。觸點(diǎn)KM KM2 均斷開(kāi) ,電樞串入了全部附加電阻 RK1+RK2 ,電樞回路總電阻為Ral=ra+RK1 +RK2。這是啟動(dòng)電流為 1I = alRU = 21 KKa RRr U?? 與起動(dòng)電流所對(duì)應(yīng)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為 T1。對(duì)應(yīng)于由電阻所確定的人為機(jī)械特性如圖(b)中的曲線 1 所示。 (a) 電路圖 (b) 特性圖 圖 根據(jù)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的基本運(yùn)動(dòng)方程式 TTL=J dtd? 式中 T—— 電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩； TL— — 由負(fù)載作用所產(chǎn)生的阻轉(zhuǎn)矩； J—— 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 由于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 T1 大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL，電動(dòng)機(jī)受到加速轉(zhuǎn)矩的作用，轉(zhuǎn)速由零逐漸上升，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始起動(dòng)。在圖 (b)上，由 a 點(diǎn)沿曲線 1 上升，反電動(dòng)勢(shì)亦隨之電機(jī)與拖動(dòng) 上升，電樞電流下降，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩亦隨之下降，加速轉(zhuǎn)矩減小。上升到 b 點(diǎn)時(shí)，為保證一定的加速轉(zhuǎn)矩，控制觸點(diǎn) KM1 閉合，切除一段起動(dòng)電阻 RK1。 b 點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電樞電流 2I 稱為切換電流，其對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩 T2 稱為切換轉(zhuǎn)矩。切除 1R 后，電樞回路總電阻為 Ra2=ra+ 2R 。這時(shí)電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)于由電阻 Ra2 所確定的人為機(jī)械特性，見(jiàn)圖 (b)中曲線 2。在切除起動(dòng)電阻 RK1 的瞬間，由于慣性電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不變，仍為 n
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