机电设备-第1章直流电动机

第四节 其他类型的直流电动机
一、永磁式直流电动机 (一) 永磁式直流电动机的结构 定子采用永久磁铁制成，其他结构与他励式无区别。 拆卸一台永磁直流电动机观察其内部结构，如图所示。 1．定子 包括永久磁
E Cen
电动机的机械负载变化时，通过E的的变 化反映到电枢电路，引起电流变化。
第二节 直流电动机工作原理与运行特性
三、直流电动机的机械特性
软机械特性：工作磁通 随负载变化。负载增加、电流增加， 与电枢电流 成正比，故转矩增加，转速 n 显著下降。
适用于电动工具，即负载经常变化， 转速不要求稳定的场合。
直流电动机的起动电流很大，可达额定电流的 10 ~ 20 倍。这么大 的启动电流会烧毁电枢绕组和换向器，所以直流电动机不允许直接启 动。一般采用起动时在电枢回路中串联起动电阻的方法，减小起动电 流，起动结束后将起动电阻从电路中切除。
第三节 直流电动机的起动、反转和调速
例题
例 １- 2 直流电动机的额定电压为 110 V，额定电流为 13.5 A，电 枢电阻为 0.4 ，求直接起动电流。若将起动电流限定在额定电流的 两倍，应串联多大的起动电阻？
解： 直接起动电流
U 110 Ist Ra 0.4 A 275A
可见直流电动机的起动电流很大。为限制启动电流，串联起动电 阻 R1，则电枢回路中总电阻为
Rst Ra R1
起动电流设定为适用 27 A，则起动电阻为：
Rst 110/ 27 4.1, R1 Rst Ra (4.1 0.4) 3.7
磁通 和电枢绕组 R a有关，可见直流电动机的调速方法有三种。
1．调压调速：n0 U， n 不受 U 的影响。调解 U 可以平滑的调解电 动机转速，且机械特性硬度不受影响，
如图所示
第三节 直流电动机的起动、反转和调速
Байду номын сангаас三、直流电动机的调速
2．调磁调速：n 1/ 。调解励磁电流改变磁 通 ，从而改变转速，机 械特性变软，如图所示。
E 稳定
平衡
(2–2)
此时工作点对应下图 的 a 点上。
第二节 直流电动机工作原理与运行特性
三、直流电动机的机械特性 2．电动机负载增加，转速下降时
负载转矩增加 n (22) E (23) Ia (21)T n n2(稳定)
平衡 此时工作点对应图中 b 点上。
特点：过载能力强，不允许空载或 轻载运行（起动时带上 20 % ~ 30 % 的 额定负载），防止“飞车”。
复励式直流电动机的机械特性介于 两者之间。
第三节 直流电动机的起动、反转和调速
一、直流电动机的起动 二、直流电动机的反转 三、直流电动机的调速
第三节 直流电动机的起动、反转和调速
一、直流电动机的起动
第一节 直流电动机结构与励磁方式
一、直流电动机的基本结构
1．定子 定子包括机座、主磁极、换向磁极、前、后端盖和电刷装置等几个部分。 2．转子(电枢) 转子是直流电动机实现能量转换的枢纽，又称为“电枢”。 电枢包括电枢铁心、电枢绕组及换向器。
第一节 直流电动机结构与励磁方式
二、直流电动机分类
四类励磁式直流电动机中，他励式直流电动机的励磁绕组与电枢绕组各 由独立的电源供电，而串励、并励和复励式的励磁绕组与电枢绕组共用一电 源，所以又统称为“自励式”。其中串励式、并励式的励磁绕组分别与电枢绕 组串联和并联。复励式的励磁绕组分为两个绕组，一组与电枢绕组串联，一 组与电枢绕组并联；如果两个绕组所产生的磁通方向相一致，则称为积复励； 如果两个绕组所产生的磁通方向相反，则称为差复励。
第三节 直流电动机的起动、反转和调速
二、直流电动机的反转
永磁式直流电动机： 通常改变电枢绕组电流方向，来改变的运转方向。 串励式直流电动机： 改变励磁绕组或者电枢组接线方式来改变转向。
第三节 直流电动机的起动、反转和调速
三、直流电动机的调速
n E U Ra Ia
Ce
Ce
从直流电动机的转速方程中可以看出，直流电动机的转速与电源电压 U、
第三节 直流电动机的起动、反转和调速
三、直流电动机的调速
3．调解电枢电阻调速： 在电枢回路中串联变阻器，增大电枢绕组。调速范围小，机械特性 变软，精度低。但简单易行，用于调速比在 2:1 以下的小功率直流电动 机中使用。永磁式电动机采用调压或调电枢绕组的方式来调速。
第四节 其他类型的直流电动机 一、永磁式直流电动机 二、无刷式直流电动机 三、直流伺服电动机
第二节 直流电动机工作原理与运行特性
三、直流电动机的机械特性
n
E
Ce

U Ra Ia
Ce

U
Ce

Ra T
CeCT 2

n0
n
硬机械特性：机械特性曲线的工作段接近于水平。软，反之。
第二节 直流电动机工作原理与运行特性
三、直流电动机的机械特性 1．当电动机稳定运行时
U 产生 Ia 产生T T与负载转矩相平衡时 n n1(稳定)
第一章 直流电动机
第一节 直流电动机结构和分类 第二节 直流电动机工作原理与运行特性 第三节 直流电动机的起动、反转和调速 第四节 其他类型的直流电动机 本章小结
第一节 直流电动机结构和分类 一、直流电动机的基本结构 二、直流电动机分类
第一节 直流电动机结构与励磁方式
一、直流电动机的基本结构
直流电动机的基本结构也是由定子、转子和结构件（端盖、轴承等）三 大部分所组成。图是一台电磁式直流电动机的结构示意图。
二、直流电动机的电磁转矩和电压平衡方程
1．电磁转矩 T
CT ——转矩常数 2．电枢电动式 E
T CTIa E Cen
Ce ——电动式常数
第二节 直流电动机工作原理与运行特性
二、直流电动机的电磁转矩和电压平衡方程 3．电枢回路电压平衡方程式 如图所示
或
U E Ra Ia
UE Ia Ra
第二节 直流电动机工作原理与运行特性
一、直流电动机的运转原理 二、直流电动机的电磁转矩和电压平衡方程 三、直流电动机的机械特性
第二节 直流电动机工作原理与运行特性
一、直流电动机的运转原理 （师生互动，提问绪论介绍的换向式电动机运转过程） 思考： 电枢电流方向不变，会出现什么情况？
第二节 直流电动机工作原理与运行特性