6.2.3 直流电动机的额定值（课件）-《电子与电工技术》同步教学（机工版）

第6章 电动机 6.1 电动机的种类和结构 6.2 直流电动机 6.3 交流电动机 目录 铭牌数据 6.2.3 直流电动机的额定值 直流电动机的主要额定值 额定功率 . 直流电动机按照规定的工作方式运行时所能提供的输出功率 W（瓦）或 kW（千瓦） 额定电压 . . 电动机的电枢绕组能够安全工作的最大外加电压或输出电压 V（伏） 额定电流. . 电动机按照规定的工作方式运行时电枢绕组允许流过的最大电流 A（安） 额定转速 . 额定转速是指电动机在额定电压、额定电流和额定功率下运行时的旋转速度 r/min（转/分） 对于直流电动机，额定功率、额定电压、额定电流与额定效率之间的关系如下： 对于直流发电机，额定功率等于额定电压与额定电流的乘积，即 直流电动机的转矩 M（N·m）、功率 P（kW）和转速 n（r/min）三者之间的关系为 满载运行 各个物理量均为额定值 电动机利用充分、运行可靠，并具有良好的性能 欠载运行 电动机的电流小于额定电流 电动机的利用率不高，效率低 过载运行 电动机的电流大于额定电流 会使电动机发热损坏 上表是直流电动机的运行状态分类及其特点。 实际选择电动机时，最好使电动机接近于满载状态。 2．直流电动机的主要系列简介 Z2－12 直流 铁心长度 设计序号 机座号 型号——电动机的类别 （2）国产直流电动机的主要系列简介 Z型系列 Z系列是通风防护式，适用于调速范围不大的机械拖动和少灰尘、少腐蚀及温度低的使用场所。 Z2型系列 Z型系列的改进型，也是防护式。调速范围可达2∶1，即可超过额定转速的一倍。 ZO型系列 这种电动机是封闭式的，用于多灰尘但无腐蚀性气体的场所。 ZD型系列 这种电动机主要用于需要广泛调速并具有较大过载能力的场所，如大型机床、卷扬机、起重设备等。 ZQD型系列 这类电动机是直流牵引型电动机，专用于各种动力牵引车辆。 6.2.4 直流电动机的类型 1．直流电动机的分类 （1）无刷直流电动机 无刷直流电动机是将普通直流电动机的定子与转子进行了互换。磁极一般多采用钐钴或钕铁硼等高矫顽力、高剩磁密度的稀土材料，其分类如下所示。 （2）有刷直流电动机 有刷直流电动机的换向器与转子固定在一起，而电刷与外壳（定子）固定在一起。电动机转动时电刷与换向器之间会不断地产生摩擦并形成阻力和发热，所以有刷直流电动机的效率比较低、损耗大，但制造简单，成本低廉。 9 2．直流电动机的励磁方式 转子电流一般通过电刷外接直流电源获得，而定子绕组的电流可以来自转子绕组，也可以用一个单独的电源供电。这样，定子与转子的电流供给和连接就有多种不同的形式。通常把定子励磁绕组与电源的连接方式称为励磁方式。 定子磁场 的产生方式 永久磁铁产生 线圈绕组产生 工业上常用 直流电动机的分类 （1）他励式直流电动机 他励式直流电动机的定子励磁绕组由一个单独的直流电源供电，与电枢绕组的电源分开，如下图所示。电枢电流 由转子端电压U决定，定子励磁电流 则由 决定。 实际上永磁式直流电动机也属于他励式直流电动机，其励磁磁场也与电枢电流无关。 并励式直流电动机的定子励磁绕组与电枢绕组并联，它们共用一个电源U，如下图所示。励磁绕组的电压与电枢绕组的电压相等。 （2）并励式直流电动机 定子励磁绕组的导线比较细，匝数多，电阻大。 串励式直流电动机的定子励磁绕组与电枢绕组串联后接到同一电源上，如下图所示。它的特点是定子励磁绕组与电枢绕组的电流相同，而且数值较大。 （3）串励式直流电动机 励磁绕组的导线比较细，匝数多，电阻大。 复励式直流电动机的定子励磁绕组与电枢绕组的联接有串联也有并联，如下图所示。 （4）复励式直流电动机 与电枢绕组并联的称为并励绕组 与电枢绕组串联的称为串励绕组 两个绕组产生的磁动势方向相同时称为积复励，磁动势方向相反时称为差复励。 6.2.5 直流电动机的工作特性 直流电动机的工作特性是指电动机运行时转速、转矩、效率和电枢电流之间的关系，它是选用直流电动机的一个重要依据。当电源端电压为额定电压，电枢回路无外接电阻，定子励磁电流为额定电流时， 称为转速特性， 称为转矩特性， 称为效率特性，这三个特性统称为直流电动机的工作特性。 通常我们把电动机的转速与转矩的变化关系称为机械特性。 1．他励式直流电动机的工作特性 转矩特性 转速特性 效率特性 可变损耗 不随电枢电流和负载变化，因此通常将这三种损耗之和称为不变损耗。 理想空载转速 当电枢电流 开始由零增大时，可变损耗增加缓慢，总损耗变化小，效率 明显上升。 再进一步增大时，可变损耗在总损耗中所占的比例增大，可变损耗和总损耗都将明显上升，使效率 反而略为下降。 当 增大到电动机的不变损耗等于可变损耗时，电动机的效率达到极值最大。 他励式直流电动机的工作特性曲线 他励式和并励式直流电动机的机械特性表达式为： 他励式和并励式电动机在负载变化时，转速n变化不大，这种特性称为硬机械特性（自然特性）。实际中如果要改变这种特性，可以通过改变电枢电压或在电枢回路中串联不同大小的电阻来改变电动机的性能，从而得到人工特性曲线，如右图所示。 例6-2 设有一并励式直流电动机，其输出功率 ，电压 ，额定转速 ，效率 ， ， ，试求： （1）额定电流 I、额定励磁电流 及额定电枢电流 ； （2）电枢回路的铜损耗及定子励磁电路的铜损耗； （3）转矩M； （4）反电动势 。 解 （1） 是输出功率，由效率公式得输入功率 为 则直流电动机的额定电流 、额定励磁电流 及额定电枢电流 分别为 （2）电枢回路的铜损耗为 定子励磁电路的铜损耗为 （3）转矩M为 （4）由式 知，电枢电路的反电动势 为 转矩特性 转速特性 效率特性与他励式直流电动机相同 当电动机处于空载或轻载时，转速会很高并趋于无穷大，这就是所谓的“飞车”现象。 串励式直流电动机的工作特性曲线如右图所示。 2．串励式直流电动机的工作特性 双曲线 二次曲线 23 转速与转矩机械特性方程为： 令 ，则上式可写为 该式表明串励式直流电动机的转速 n与 成反比，其机械特性如右图所示。 当负载增加时，转速会下降很快，这种特性一般称为软特性。 较小的转速变化就能够适应大范围的负载改变，因此多用于负荷变化大的轧钢机、机床和纺织印染机械等。 不适合负载变化频繁的机械，但起动转矩大，故多用于经常起动的小负荷场合。 直流电动机机械特性的比较 谢谢观看 $$