• 第3章 直流电机的工作原理及特性 学习笔记(二)


    本周主要学习了直流他励电机的机械特性、启动特性、调速特性以及制动特性。相比较前面的内容而言,本次学习对直流电机的理解更深入了一个层次,重难点是用图像法来分析直流电机的各种特性以及对公式的灵活运用,花费的时间也相对较多。

    一、机械特性

    电枢回路的电压平衡方程式为:

    该公式在直流他励电机的各种特性分析中起着十分重要的作用。

    理想空载转速:T=0时的转速称为理想空载转速,用n0表示。

    机械特性硬度:衡量机械特性的平直程度。定义为:

    即转矩变化与所引起的转速变化的比值。

    固有机械特性(自然特性):额定条件下的n=f(T)曲线。其计算步骤为:

    (1)估算电枢电阻Ra;(2)求KeΦN;(3)求理想空载转速;(4)求额定转矩。

    根据(0,n0),(TN,nN)两点就可以作出他励电动机近似机械特性曲线。

    人为机械特性:供电电压U或磁通Φ不是额定值、电枢电路串接附加电阻Rad时的机械特性。

    (1)电枢电路串接附加电阻:空载速度不变;随着电阻的增加,转速降落增加。特性变软。

    (2)改变供电电压U:空载速度随着U的减小而减小;转速降落不变。特性硬度不变。

    (3)改变磁通Φ:理想空载转速随磁通的改变而变化;转速降随磁通的改变而变化。特性变软。

    直流他励电动机启动前必须先加励磁电流,在运转过程中,不允许励磁电路断开或励磁电流为0。

    二、启动特性

    电动机的启动:施电于电动机,使电动机转子转动起来,达到所需要的转速正常运转的过程。

    直流电动机不允许直接启动,在启动时必须设法限制电枢电流。限制启动电流方法有:

    (1)降压启动;(2)在电枢回路内串接外加电阻启动。

    还可以采用逐级切除启动电阻的方法启动。

    这个地方为理解的重难点。

    三、调速特性

    速度变化:在某条机械特性下,由于负载改变引起的。

    速度调节:某一特定负载下,靠人为改变机械特性改变的。

    直流电机的调速方法有三种:

    (1)改变电枢电路串接电阻;(2)改变电动机电枢供电电压;(3)改变电动机主磁通。

    四、制动特性

    启动:施电于电动机使电动机速度从静止加速到某一稳定转速的一种运动状态。

    制动:电动机脱离电网则是使电动机速度是从某一稳定转速开始减速到停止或是限制位能负载下降速度的一种运转状态。

    自然停车:电动机脱离电网,靠很小的摩擦阻转矩消耗机械能使转速慢慢下降,直到转速为零而停车。

    制动停车:电动机脱离电网,外加阻力转矩使电动机迅速停车。

    电动机的两种工作状态 :(1)电动状态;(2)制动状态。

    根据直流他励电动机处于制动状态时的外部条件和能量传送情况,制动分为反馈制动、反接制动和能耗制动三种形式。(理解重点,包括图表分析)

    1.反接制动:(1)电动机的外加电枢电压U与感应电动势E的方向在外界的作用下由相反变为相同;(2)电动机的输出转矩TM与转速n的方向相反。

    在反接制动中,把改变电枢电压U的方向所产生的反接制动称为电源反接制动;而把改变电枢电动势E的方向所产生的反接制动称为倒拉反接制动。

    2.反馈制动:(1)在外部条件的作用下,实际转速大于理想空载转速;(2)电动机输出转矩的作用方向与n的方向相反。

    3.能耗制动 :电动机在电动状态运行时,把外加电枢电压U突然降为0,而将电枢串接一个附加电阻短接起来。不存在电动机反向启动的危险。

    总结:本次学习主要难点是图表分析,应该熟练掌握以下公式的分析和应用:

    (1)

    (2)

    (3)

    (4)

    在多数情况下都是依靠这些公式来分析图表问题。

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