直流電機(jī)及其控制系統(tǒng)-在線(xiàn)瀏覽
2025-07-13 21:35本頁(yè)面
【正文】 阻與串勵(lì)繞組所引起的電壓降落，可由串勵(lì)繞組的磁動(dòng)勢(shì)增強(qiáng)來(lái)補(bǔ)償。 ? 對(duì)差復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)，由于其串勵(lì)繞組磁動(dòng)勢(shì)與并勵(lì)繞組磁動(dòng)勢(shì)相反。 ? 和復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)主要應(yīng)用于負(fù)載變動(dòng)激烈，或負(fù)載距發(fā)電機(jī)距離較遠(yuǎn)，而又需要保持端電壓相對(duì)平穩(wěn)的場(chǎng)合。勵(lì)磁方式也分為他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)四種。 ? 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。 ? 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。 ? 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。 ? ⒈ 轉(zhuǎn)速特性：當(dāng) U=UN、 If=IfN時(shí)， n=f（ Ia）的關(guān)系曲線(xiàn) —— 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。 ? 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。 ? ⒉ 轉(zhuǎn)矩特性：當(dāng) U=UN、 If=IfN時(shí)， T=f（ Ia）的關(guān)系曲線(xiàn) —— 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。 ? 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(kāi)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。 ? 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）。 ? 上式為機(jī)械特性的一般方程。 ? 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(méi)有串電阻 R時(shí)的機(jī)械特性 —— 固有機(jī)械特性。此時(shí)， Ia=0， Ea=UN。 ? ③特性斜率為 βN=Ra/（ KE KTΦN2 ），由于 Ra很小，因此 βN較小。 ? 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。 ? 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。 ? 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。 ? 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。 ? 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。因此，電樞電壓只能在 U ＜ U N范圍內(nèi)改變。 ? ⑶ 減小勵(lì)磁磁通時(shí)的人為機(jī)械特性：保持 U=UN，電樞回路不串電阻 R，改變勵(lì)磁電流 If時(shí)的人為機(jī)械特性為： ? 與固有機(jī)械特性相比較，減小 Φ時(shí)的人為機(jī)械特性的特點(diǎn)是： ? ① 理想空載轉(zhuǎn)速 n0=UN/（ KEΦ）與 Φ成反比。 ? ③減小 Φ的人為機(jī)械特性為一簇隨 Φ減小，理想空載轉(zhuǎn)速 n0升高，同時(shí)機(jī)械特性斜率加大的直線(xiàn)。 ① 起動(dòng)電流 Ia的大小 ② 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 Tst的大小 ③ 起動(dòng)時(shí)間 t的長(zhǎng)短 ④ 起動(dòng)過(guò)程的平穩(wěn)程度 ⑤ 起動(dòng)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性 電機(jī)拖動(dòng)負(fù)載起動(dòng)的一般條件是： Ist≤（ 2~） IN Tst≥（ ~） TN ? 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式有： ? 直接起動(dòng)、電樞串電阻起動(dòng)、降壓起動(dòng)。 ? 這種起動(dòng)方式，起動(dòng)瞬間，電機(jī)轉(zhuǎn)速 n=0，反電動(dòng)勢(shì) Ea=0。該電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊很大。 ? ⒉ 降壓起動(dòng) ? 起動(dòng)瞬間，把加于電樞兩端的電源電壓降低，以減少起動(dòng)電流 Ist的起動(dòng)方法。 ? 因此，在起動(dòng)時(shí)，把電源電壓降低到 U=（ 2~） IN Ra。此時(shí)，再將電源電壓不斷升高。 ? ㈡ 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性 ? ⒈調(diào)速方法 ? 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電樞電路電壓平衡方程式為： ? 電樞電動(dòng)勢(shì)方程為： ? 由上兩式可得轉(zhuǎn)速公式為： ? 由上式可知，調(diào)速方式有三種： ? ⑴ 電樞串電阻調(diào)速：保持電樞電壓 U=UN、Φ=ΦN。 ? 隨著串入電阻的增加，轉(zhuǎn)速降低 —— 串電阻調(diào)速為從基速下調(diào)。 ? ③ 串電阻調(diào)速時(shí)， 由于 R上流過(guò)很大的電樞電流 Ia， R上將有較大的損耗，轉(zhuǎn)速越低，損耗越大。 R越大，斜率越大，特性越軟，電機(jī)在低速運(yùn)行穩(wěn)定性差。 ? 降低電源電壓，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性斜率不變，即硬度不變。對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，對(duì)不同轉(zhuǎn)速，電樞電流 Ia不變。
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