第三章第三节他励直流电动机的机械特性（课件）-《电机与电气控制技术》同步教学（机工版.第2版）

他励直流电动机的机械特性 CATALOGUE 目录 引言 他励直流电动机的基本原理 他励直流电动机的机械特性 他励直流电动机的调速控制 他励直流电动机的应用场景和发展趋势 他励直流电动机的实验方法和结果分析 结论与展望 引言 01 他励直流电动机 他励直流电动机是一种常用的电动机类型，具有结构简单、控制方便、调速性能优良等特点。在工业、交通、军事等领域得到了广泛应用。 机械特性 机械特性是指电动机在一定条件下，转速、转矩、电流等物理量之间的关系。对于他励直流电动机而言，其机械特性是研究其性能和运行规律的重要基础。 背景介绍 本文旨在研究他励直流电动机的机械特性，包括其转速、转矩、电流等物理量之间的关系，以及不同条件下的变化规律。 研究目的 通过对他励直流电动机机械特性的研究，可以深入了解其性能和运行规律，为电动机的设计、制造、使用和维护提供理论依据。同时，对于提高电动机的运行效率、延长使用寿命、降低能耗等方面具有重要意义。 研究意义 研究目的和意义 他励直流电动机的基本原理 02 包括主磁极、换向极和电刷装置等部分，主要作用是产生磁场和换向。 定子 转子 换向器 由绕组和铁芯组成，主要作用是切割磁力线产生感应电动势。 由换向片和电刷组成，用于实现电流的换向。 03 02 01 他励直流电动机的基本构造 他励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组是分开的，励磁电流由另设的直流电源供给。 励磁绕组 在换向器表面，电流从正极流向负极，从而产生自感电动势，同时产生与电动势方向相反的感应电流。 电流换向 在磁场和电流的作用下，转子受力开始转动。 受力转动 他励直流电动机的工作原理 他励直流电动机的优缺点 优点 结构简单、可靠性高、调速性能好、起动转矩大等。 缺点 体积大、重量重、维护成本高、效率相对较低等。 他励直流电动机的机械特性 03 机械特性是指电动机在一定条件下，转速n与电磁转矩T之间的关系。 通常用转速-转矩平面图或转速转矩关系曲线来表示机械特性。 机械特性的定义及表示方法 机械特性的表示方法 机械特性定义 机械特性曲线 他励直流电动机的机械特性曲线是一条非线性曲线，表示在不同转速下，电动机所能提供的最大转矩。 机械特性曲线的特点 他励直流电动机的机械特性曲线具有非线性、非对称性和非饱和性等特点。 他励直流电动机的机械特性曲线 电压是影响他励直流电动机机械特性的重要因素之一。当电压升高时，电动机的转速和转矩都会相应增加。 电压影响 电流也是影响他励直流电动机机械特性的因素之一。当电流增大时，电动机的转速和转矩也会相应增加。 电流影响 负载是影响他励直流电动机机械特性的重要因素之一。当负载增加时，电动机的转速会降低，转矩会增加。 负载影响 温度是影响他励直流电动机机械特性的因素之一。当温度升高时，电动机的转速和转矩都会相应降低。 温度影响 机械特性的影响因素 他励直流电动机的调速控制 04 通过改变电枢两端的电压，从而改变电动机的转速。 改变电枢电压调速 通过改变励磁电流的大小，改变电动机的转速。 改变励磁电流调速 调速控制的基本原理 手动调速 通过手动调节电位器或变阻器来改变电枢电压或励磁电流，从而达到调速的目的。 自动调速 通过控制系统自动调节电枢电压或励磁电流，实现电动机的自动调速。 调速控制的方法 优点 调速范围广：他励直流电动机的调速范围较广，可以满足不同转速的需求。 调速稳定性好：通过控制系统调节电枢电压或励磁电流，可以实现转速的稳定控制。 调速控制的优缺点 节能环保：在低速运行时，他励直流电动机的效率较高，有利于节能环保。 调速控制的优缺点 缺点 成本较高：他励直流电动机的控制系统较为复杂，需要较高的成本投入。 维护难度大：由于他励直流电动机的结构复杂，维护起来较为困难。 调速控制的优缺点 他励直流电动机的应用场景和发展趋势 05 01 02 工业自动化 在生产线中实现精确的位置控制和速度调节。 驱动各种机械装置，如传送带、泵、风机等。 VS 电动汽车、电动自行车等电动交通工具的驱动。 地铁、轻轨等轨道交通的牵引电机。 交通运 航空航天 飞机起飞和着陆的驱动装置。 航天器姿态调整和轨道控制的电机。 医疗设备的驱动，如手术机器人、康复设备等。 在生命科学研究中实现精确的实验操作。 医疗器械 他励直流电动机的实验方法和结果分析 06 搭建一个包括他励直流电动机、测速装置、测力装置等组成的实验平台。 搭建实验平台 设定电动机的电压、电流、转速等参数，并确保实验条件的一致性。 设定实验参数 在设定的实验条件下，进行电动机的启动、调速和制动等操作，并记录相关数据。 实验操作 实验方法 分析电动机在不同电压和电流条件下的启动过程，包括启动时间、启动电流和启动转矩等参数。 启动特性分析 分析电动机在不同转速条件下的调速性能，包括调速范