电机的电力拖动课件-直流电机换向.ppt

第1章 直流电机 1.6.1 换向概述 1.6 直流电机的换向 为了分析方便假定换向片的宽度等于电刷的宽度。 直流电机的某一个元件经过电刷，从一条支路换到另一条支路时,元件里的电流方向改变，即换向。 电枢移到电刷与换向片2接触时，元件1的被短路，电流被分流。 电刷与换向片1接触时，元件1 中的电流方向如图所示，大小为 。 电刷仅与换向片2接触时，元件1 中的电流方向如图所示，大小为 元件1 1 2 换向问题很复杂，换向不良会在电刷与换向片之间产生火花。当火花大到一定程度，可能损坏电刷和换向器表面，使电机不能正常工作。 产生火花的原因很多，除了电磁原因外，还有机械的原因。此外换向过程还伴随着电化学和电热学等现象。 元件从开始换向到换向终了所经历的时间，称为换向周期。换向周期通常只有千分之几秒。直流电机在运行中，电枢绕组每个元件在经过电刷时都要经历换向过程。 1.6.2 换向的电磁理论 换向元件中的电动势： 自感电动势 和互感电动势 ：换向元件（线圈）在换向过程中电流改变而产生的。 旋转电动势 ：在几何中性线处，由于电枢反应在存在，电枢反应磁密不为零，在换向元件中感应切割电动势。 换向元件中的合成电动势为： 根据楞次定律，自感电动势、互感电动势和旋转电动势总是阻碍换向的。 换向元件中的电流： 设两相邻的换向片与电刷的接触电阻分别是 和 ，元件自身的电阻忽略不计,元件在换向时的回路方程： 忽略元件电阻和元件与换向片间的连线电阻，则可推导出换向元件中的电流变化规律为： —— 换向电流； —— 附加电流； 一、直线换向 当 时换向元件电流随时间线性变化。 当 时换向元件电流随时间不 是线性变化，出现电流延迟现象。 二、延迟换向 当 时换向元件电流随时间再是线性变化，出现电流超前现象。 三、超越换向 直线换向 延迟换向 超越换向 1.6.3 改善换向的方法 除了直线换向外，延迟和超越换向时的合成电动势不为零，换向元件中产生附加换向电流，附加换向电流足够大时会在电刷下产生火花。还有机械和化学方面的因素也能引起换向不良产生火花。 改善换向一般采用以下方法： 1、选择合适的电刷，增加换向片与电刷之间的接触电阻 2、装设换向极 位于几何中性线处装换向磁极。换向绕组与电枢绕组串联，在换向元件处产生换向磁动势抵消电枢反应磁动势 3、大型直流电机在主磁极极靴内安装补偿绕组 补偿绕组与电枢绕组串联，产生的磁动势抵消电枢反应磁动势 1.7.1 直流发电机的励磁方式 1.7 直流发电机 供给励磁绕组电流的方式称为励磁方式。分为他励和自励两大类，自励方式又分并励、串励和复励三种方式。 1、他励：直流电机的励磁电流由其它直流电源单独供给。 他励直流发电机的电枢电流和负载电流相同，即： 2、并励： 发电机的励磁绕组与电枢绕组并联。且满足 3、串励： 励磁绕组与电枢绕组串联。满足 4、复励： 并励和串励两种励磁方式的结合。电机有两个励磁绕组，一个与电枢绕组串联，一个与电枢绕组并联。 1.7.2 直流发电机的基本方程 如图规定各物理量的参考方向 一.电动势平衡方程 从方程式可见，直流发电机满足 二. 转矩平衡方程 发电机轴上有三个转矩：原动机输入给的驱动转矩 、电磁转矩 和机械摩擦等引起的空载转矩 。转矩平衡方程为： 直流发电机的励磁电流 三、励磁特性公式 四.功率平衡方程 原动机输入给发电机的机械功率 电磁功率 机械摩擦损耗 、铁损耗 、附加损耗 空载损耗 包括： 电磁功率一方面代表电动势为 的电源输出电流 时发出的电功率，一方面又代表转子旋转时克服电磁转矩所消耗的机械功率。 电枢回路电阻及电刷与换向器表面接触电阻上的铜损耗 输出的电功率 自励发电机中还应减去励磁绕组损耗 1.7.3 他励发电机的运行特性 一、空载特性 定义:当 、 时， 直流发电机的空载特性是非线性的的，上升与下降的过程是不相同的。实际中通常取平均特性曲线作为空载特性曲线。 空载时 空载特性曲线上升分支 空载特性曲线下降分支 平均空载特性曲线 空载特性实质上就是 。所以空载特性曲线的形状与空载磁化特性曲线相同。 二、外特性 定义：当 、 时， 由曲线可见，负载电流增大时，端电压有所下降。 他励 并励 根据