7.6 直流电动机及其机械特性（课件）-《电机与变压器》同步精品课堂（高等教育出版社）

7.6 直流电动机及其机械特性 同步精品课堂 电机与变压器 高教版 学习目标 掌握直流电动机的电动势 掌握转矩平衡方程式 掌握并学会直流电动机的机械特性的内容 知识目标 能力目标 新知学习 一 、直流电动机的电动势、功率和转矩的平衡方程式 直流电动机同直流发电机一样，具有结构复杂、维修困难等缺点，但它具有良好的调速性能 和启动性能，目前优于交流电动机。 正因为如此，直流电动机具有相当广泛的应用。 目前，精密 机床、大型机床、市内电车、大型轧钢机、造纸机大都采用直流电动机作为原动机。 新知学习 一 、直流电动机的电动势、功率和转矩的平衡方程式 1.直流电动机的电动势平衡方程式 U=Ea+IaR a 电动机属于用电器，式表示的物理意义是，电动机加上电源电压后，电枢内要产生反 电动势，电枢电阻有电流通过时，要产生电压降。准确地说，上式应称为电压平衡方程式，以与发 电机电动势平衡方程式相区别。 在直流电动机中，电枢电流与感应电动势的方向相反，电源电压U 与感应电动势E。和电枢 内部电阻压降I,R。相平衡，因此，电动势平衡方程式为 新知学习 一 、直流电动机的电动势、功率和转矩的平衡方程式 2.直流电动机的功率平衡方程式 IaU=EaIa+I²aR a 直流电动机从电源取得电功率，转变为机械功率输出，如发电机一样，在转换过程中不可 避免地有铜损和铁损及摩擦损耗。可以这样推导，在电压平衡方程式的两端分别乘以电流I, 即得 新知学习 一 、直流电动机的电动势、功率和转矩的平衡方程式 2.直流电动机的功率平衡方程式 和发电机的功率平衡方程式相比，它们的形式是一样的。 但 P₁ 、P₂所表示的实质是不一样的。P₁ 对发电机来说是输入的机械功率，对电动机来说是输入 的电功率。P₂ 对于发电机来说是输出的电功率，对电动机来说是输出的机械功率。图所示为并励电机的功率平衡图，可以形象地说明各功率之间的关系。 (a) 并励发电机功率平衡图 新知学习 一 、直流电动机的电动势、功率和转矩的平衡方程式 对直流电动机来说，转速和转矩是我们最关心的运行数据。 当电压为额定值，电枢回路和励 磁回路电阻均为恒值时，转速与转矩的关系n=f(T)称为电动机的机械特性。 当外加电压与励磁 电流为额定值，电枢回路串联的外加电阻为零时的机械特性称为自然(固有)机械特性，从空载 到额定负载，转速下降不多，故称硬机械特性。 新知学习 二 、直流电动机的机械特性 1. 并励电动机的机械特性 并励电动机的原理接线图如图所示 新知学习 二 、直流电动机的机械特性 1. 并励电动机的机械特性 并励电动机的机械特性曲线 新知学习 二 、直流电动机的机械特性 2 . 串励电动机的机械特性 串励电动机的原理接线图如图所示。其特点是励磁绕组与电枢绕组串联，励磁电流等于电枢电流。磁通是随电枢电流而变化的，磁路未饱和时， 磁通基本上与电枢电流成正比 新知学习 二 、直流电动机的机械特性 2 . 串励电动机的机械特性 可见，串励电动机在磁路不饱和时的机械特性曲线为双曲线，如图所示。 新知学习 二 、直流电动机的机械特性 2 . 串励电动机的机械特性 转速随负载 的增加下降较快，机械特性很软。因空载转速过高，串励电动机不允许空载运行，为保证这一点， 它和负载不能用带传动，以防传动带断裂或滑脱造成“飞车”事故。 当磁路饱和时，负载增大，电 流 I。增大时，磁通φ变化不大，机械特性均为直线 01 02 新知学习 二 、直流电动机的机械特性 2 . 串励电动机的机械特性 如果在电枢回路串入不同的附加电阻Rp, 则可以得到图中的曲线2和3。人为机械特 性曲线更软。 新知学习 二 、直流电动机的机械特性 3 . 复励电动机的机械特性 复励电动机的原理接线图如图所示。为避免运行时产生不稳定现象，复励电动机通常 接成积复励形式。 新知学习 二 、直流电动机的机械特性 3 . 复励电动机的机械特性 由于积复励电动机既有并励绕组，又有串励绕组，所以其机械特性介于并励电 动机和串励电动机之间，而当并励绕组作用大于串励绕组时，复励电动机的机械特性接近于并励电动机。 串励绕组起主要作用的复励电动机，其机械特性接近于串励电动机。但在空载时不会 发生“飞车”现象。 01 02 复励电动机的机械特性 新知学习 二 、直流电动机的机械特性 4.各种直流电动机的应用范围 各种直流电动机的应用范围 并励直流电动机基本 上是一种恒定转速的电动机，必要时可以调速，因此一般用于拖动转速变化较小的负载，如金属 切割机床、球磨机等。 他励直流电动机广泛用于需要宽调速的拖动系统中，如龙门刨床等。 各种直流电动机的应用范围，主要取决于电动机本身的特性。 01 02 03 新知学习 二 、直流电动机的机械特性 4.各种直流电动机的应用范围 各种直流电动机的应用范围 当负载转矩增大时，电动 机转速会自动下降，但输出功率变化不大。适应于城市电车、电力机车、叉车、起重机、电梯等电 力牵引设备中。 串励电动机启动转矩和过载能力较大，同时转速随负载变化明显。 专门设计的并励调速电动机可在较大范围内平滑调速，用于轧钢机、造纸 机等。 04 05 06 新知学习 二 、直流电动机的机械特性 4.各种直流电动机的应用范围 以并励为主的复励电动机具有较大的转矩，但转速变化不大，主要用于冲床、刨床、印刷机等。以 串励为主的复励电动机具有与串励电动机接近的特性，但没有“飞车”危险，常用于吊车、电梯中。 直流电动机的机械特性通常是指在什么条件下，电动机的转速n与电磁转矩Tem之间的关系？ A. 电枢电压和励磁电流变化 B. 电枢电压、励磁电流、电枢回路电阻为恒值 C. 电枢电流和励磁电流为零 D. 电枢电压为零 课堂练习 答案：B 1.直流电动机的固有机械特性是指： A. 人为调节后的机械特性 B. 电动机自身固有的机械特性 C. 电动机在最大负载下的机械特性 D. 电动机在空载下的机械特性 课堂练习 答案：B 2.直流电动机的电压调整率是衡量什么性能的指标？ A. 负载能力 B. 调速性能 C. 电压稳定性 D. 效率 课堂练习 答案：C 3.直流电动机的机械特性曲线通常不包括以下哪种特性？ A. 固有机械特性 B. 人为机械特性 C. 电磁特性 D. 调节特性 课堂练习 答案：C 4.直流电动机在负载增大时，电枢反应的去磁作用会导致什么现象？ A. 转速增加 B. 转速减少 C. 转矩增加 D. 效率提高 课堂练习 答案：B 5.直流电动机的串励和并励方式中，哪种方式的电动机在负载增大时转速下降更快？ A. 串励电动机 B. 并励电动机 C. 两者相同 D. 无法确定 课堂练习 答案：A 6.直流电动机的复励方式通常具有哪些优点？ A. 高效节能 B. 高起动能力和过载能力 C. 允许空载或轻载运行 D. 所有上述选项 课堂练习 答案：D 7.直流电动机在电枢电压保持不变的情况下，增加励磁电流会导致什么变化？ A. 转速增加 B. 转速减少 C. 转矩增加 D. 效率提高 课堂练习 答案：C 8.直流电动机的机械特性曲线在电枢回路串联电阻增加时，特性曲线会怎样变化？ A. 变得更加陡峭 B. 变得更加平缓 C. 向上移动 D. 向下移动 课堂练习 答案：B 课堂小结 1.简述各种直流电动机的应用范围。 2.简述串励电动机机械特性曲线。 3.简述复励电动机的原理接线。 作业布置 感谢观看 $$