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直流电动机的机械特性

  直流电动机的机械特性 直流电动机按励磁方式不同可分为他励、并励、串励和复励四种。下面一常用的他励和并励电动 机为例介绍其机械特性、起动、反转和调速,他励和并励电动机只是连接方式上的不同,两者的 特性是一样的。 直流电机的接线图 图是他励和并励直流电动机的接线原理图。 他励电动机的励磁绕组与电枢是分离的, 分别由励磁 电源电压 Uf 和电枢电源电压 U 两个直流供电;而在并励电动机中两者是并联的,由同一电压 U 供电。 并励电动机的励磁绕组与电枢并联,其电压与电流间的关系为: U=E+RaIa 即:Ia= (Ra 为电枢电压) If= I=Ia+If≈Ia 当电源电压 U 和励磁电路的电阻 Rf(包括励磁绕组的电阻和励磁调节电阻 磁电流 If 以及由它所产生的磁通 Φ 也保持不变,即 Φ=常数。 )保持不变时,励 则电动机的转距也就和电枢电流成正比,T= KTΦIa= KIa 这是并励电动机的特点。 当电动机的电磁转距 T 必须与机械负载转距 T2 及空载损耗转距 T0 相平衡时, 电动机将等速转动; 当轴上的机械负载发生变化时,将引起电动机的转速、电流及电磁转距等发生变化。,称为: n= 式中 = = - T=n0- 并励电动机的起动与反转 并励电动机在稳定运行时,其电枢电流位:Ia= 常运行时,电源电压 U 与反电动势 E 近似相等。 ,因电枢电阻 Ra 很小,所以电动机在正 在起动时,n=0,所以 E=kEΦn=0。这时电枢电流及起动电流为 Iast= ,由于 Ra 很小, 因此起动电流 Iast 可达额定电流 IN 的 10~20 倍,这时不允许的。同时并励电动机的转距正比于 电枢电流 Ia,这么大的起动电流引起极大的起动转距,会对生产机械的传动机构产生冲击和破 坏。 限制起动电流的方法就是在起动时的电枢电路中串接起动电阻 Rst,见图。这时起动电枢中的起 动电流的初始值为:Iast= 则起动电阻为:Rst= -Ra 一般:Iast=(1.5~2.5)IN 起动时, 可将起动电阻 Rst 放在最大值处, 待起动后, 随着电动机转速的上升, 再把它逐段切除。 注意:直流电动机在起动或工作时,励磁电路一定要保持接通,不能断开(满励磁起动)。普则, 由于磁路中只有很小的剩磁,就有可能发生以下: 要改变电动机的转动方向,就必须改变电磁转距 T 的方向, 可通过改变磁通 Φ(励磁电流)或 电枢电流 Ia 的方向实现。 并励电动机的调速 电动机的调速就是在同一负载下获得不同的转速,以满足不同的要求。 由转速公式:n= 可知常用的调速方式有调磁调速和调压调速两种。 9.5.1 改变磁通 Φ(调磁调速 ) 当保持电源电压 U 为额定值不变时,调节励磁电路的电阻 ,改变励磁电流 If 而改变磁通 Φ。 由式 n= - T可见,当磁通 Φ 减小时,n0 升高了,转速降 也增大了;但 与 Φ2 成正比,所以磁通愈小,机械特性曲线也愈陡,但仍有一定的硬度。见图 由于电动机一般是在额定状态下运行的,它的磁路已接近于饱和,所以在一定负载下,通常是减 小磁通调速(Φ<ΦN),转速上调(n>nN)。 调磁调速是恒功率调速,即转速升高后,输出转距必须减小,否则电枢电流 Ia 会超过原来的额 定电流,使电动机发热烧坏。 调磁调速的优点: 1. 调速平滑,可得到无级调速; 2. 调速经济,控制方便; 3. 机械特性较硬,稳定性较好。 对专门生产的调磁调速的电动机,其调速幅度可达到 3~4 倍。 改变电压 U(调压调速 ) 当保持他励直流电动机的励磁电流 If 为额定值时,降低电枢电压 U,使转速 n 降低。 由式 n= 不变,见图 - T可见,在一定负载下,U 愈低,转速 n 愈小,但机械特性的硬度 一般电动机都处在额定状态下运行,再进行调压调速时,为保证电动机的绝缘,一般是将电 动机的电压下调 U<U N,而转速也下调 n<nN。 调压调速是在额定电流下调速,是恒转距调速。 调压调速的优点: 1. 机械特性较硬,电压降低后硬度不变,稳定性较好。 2. 调速幅度较大,其调速幅度可达到 6~10 倍。 3. 可均匀调节电枢电压,得到平滑的无级调速。 但是需要专用的电压调节设备,投资费用较高。 机械特性曲 线 在电源电压 U 和励磁电路的电阻 Rf 为常数的条件 下, 电动机的转速 n 与转距 T 之间的关系 n=f (T) 曲线=U/(KEφ )是T=0时转速,实际上是不存在的, 因为即使轴上未加机械负载,还有空载损耗转距,电动 机的转距也不会为零。所以将 n0 称为理想空载转速。 2 Δ n=Ra/(KEKTφ )T是当负载增加时的电动机的转 速降,由电枢电阻 Ra 引起的。 2 由于 Ra 很小,在负载变化时,转速的变化也不大。因 此并励电动机的机械特性较硬,这时它的特点。 。 返回 事故 1 如电动机是静止的,由于转距 T= KTΦIa 太小,不能 起动,其反电动势 E=kEΦn=0,电枢电流 Ia 很大, 电枢绕组可能被烧坏。 2 如电动机在有载运行时断开励磁电路,反电动势 E 立 即减小,电枢电流 Ia 增大,但电磁转距 T 不能满足负 载的需要,电动机减速而停转,使电枢电流 Ia 进一步 增大,以致烧坏电枢绕组和换向器。 如电动机空载运行,会使电动机的转速上升到很高的数 值,可能会发生飞车现象,而且因电枢电流过大而将电 枢绕组烧坏。 。 返回 调速过程 电源电压 U 保持恒定时, 减小磁通 Φ。 由于机械惯性, 转速 n 不立即发生变化,于是反电动势 E=kEΦn 减小, 电枢电流 Ia 随之增加。 由于 Ia 增加的影响超过 Φ 减小 的影响,所以转距 T=KTΦIa 也就增加。如果阻转距 TC (TC=T2+T0)不变,则 T>TC,转速 n 上升。随着 n 的 升高,反电动势 E 增大,Ia 和 T 也随着减小,到 T=TC 时,电动机维持在较原来较高的转速运行。 返回 调速过程 当磁通 Φ 保持恒定时,减小电压 U。由于机械惯性, 转速 n 不立即发生变化,反电动势 E 也暂不变化,于是 电枢电流 Ia 减小,转距 T 也减小。如果阻转距 TC (TC=T2+T0)不变,则 T<TC,转速 n 下降,随着转速 n 的降低,反电动势 E 也减小。Ia 和 T 也随着增大,直 到 T=TC 时,电动机维持在较原来较低的转速运行。 返回 当磁通 Φ 保持恒定时,减小电压 U。由于机械惯性,转速 n 不立即发生变化,反电动势 E 也暂不变化,于是电枢电流 Ia 减小,转距 T 也减小。如果阻转距 TC(TC=T2+T0)不变,则 T <TC,转速 n 下降,随着转速 n 的降低,反电动势 E 也减小。Ia 和 T 也随着增大,直到 T=TC 时,电动机维持在较原来较低的转速运行。

时间:2020-07-10 03:11