《机电控制技术》教学参考讲稿教案-第2章.doc

第2章 直流电动机
教学要求
了解直流电动机的基本结构；掌握直流电动机的运行特性，既直流电动机的机械特性和人为特性的关系。
教学重点
直流电动机的基本结构。
教学难点
直流电动机的机械特性和人为特性的关系。
课时安排
本章安排4课时。
教学内容
2.1 直流电动机的基本结构及工作原理
2.1.1 直流电动机的基本结构
各种型号的直流电动机的基本结构都是一样的，都可以分为定子部分（即静止部分）和转子部分（即旋转部分）。定子部分包括机座、主磁极、换向极、电刷装置和端盖等；转子部分包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器等。
2.1.2 直流电动机的工作原理

2.2 直流电动机的分类及铭牌参数
2.2.1 直流电动机的分类
直流电动机按连接方式可分为他励直流电动机和自励直流电动机。
2.2.2 直流电动机的铭牌参数
每一台直流电动机上都有一个铭牌，上面标明直流电动机的额定参数，它是用户使用直流电动机的依据。直流电动机的铭牌参数主要包含以下几项：
（1）额定功率。额定功率PN是指直流电动机在额定状态下工作时所能输出的功率。
（2）额定电压。额定电压UN是指直流电动机在额定状态下工作时出线端的电压值。
（3）额定电流。额定电流IN是指对应额定功率和额定电压时的电流值。
（4）额定转速。额定转速nN是指功率、电压和电流都为额定值时的转速。
（5）额定转矩。额定转矩TN反映了输出额定功率和额定转速之间的关系。
（6）额定效率。额定效率是直流电动机在额定状态下工作时，输出功率与输入功率之比，常用百分数表示，
（7）绝缘等级。绝缘等级是指直流电动机各绝缘部分所用绝缘材料的等级。
2.3 直流电动机的基本公式
2.3.1 直流电动机的感应电动势和电磁转矩
2.3.2 直流电动机的感应电动势平衡方程
2.3.3 直流电动机的功率平衡方程
2.3.4 直流电动机的转矩平衡方程
2.4 直流电动机的运行特性
2.4.1 直流电动机的工作特性
直流电动机的工作特性是指直流电动机的转速特性、电磁转矩特性和效率特性
2.4.2 直流电动机的机械特性
直流电动机的机械特性是指直流电动机的转速n与电磁转矩Tem的关系n=f(Tem)。直流电动机的机械特性是其机械性能的主要表现，决定了拖动系统稳定运行及过渡过程的工作情况。
2.5 直流电动机的启动
2.5.1 他励直流电动机的直接启动
直接启动就是在他励直流电动机的电枢上直接加以额定电压的启动方式，启动开始瞬间，由于机械惯性，他励直流电动机的转速n=0，电枢绕组中产生的反电动势Ea=CeΦn=0。
2.5.2 他励直流电动机的电枢回路串入电阻启动
电枢回路串入电阻启动，即启动时在电枢回路中串入电阻，以减小启动电流Ist，从而保证足够的启动转矩，待他励直流电动机启动后，再逐渐切除串入电阻。
2.5.3 他励直流电动机的降低电源电压启动
降低电源电压启动，即在启动前将电源电压降低，以减小启动电流Ist，待他励直流电动机启动后，再逐渐提高电源电压，使启动转矩维持在一定数值，以保证他励直流电动机按加速度升速。
2.6 直流电动机的制动
2.6.1他励直流电动机的能耗制动
这个过程中，他励直流电动机由生产机械的惯性作用拖动，输入机械能而发电，发出的能量消耗在电枢回路的电阻Ra和RZ上，直到他励直流电动机停止转动，故称为能耗制动。
2.6.2他励直流电动机的反接制动
反接制动可分为倒拉反接制动和电枢电压反接制动。
2.6.3他励直流电动机的回馈制动
在回馈制动时，电枢电流由他励直流电动机流向电网的正端，这时直流电动机将机车下坡时的位能转变为电能送给电网，因而称为回馈制动。
2.7 直流电动机的调速
2.7.1他励直流电动机的电枢电路外串入电阻调速
电枢回路串入电阻调速要求U=UN、Φ=ΦN，仅通过改变电枢回路的电阻来调节速度。
2.7.2他励直流电动机的降低电源电压调速
采用降低电源电压调速时认为Φ=ΦN，电枢回路不串入电阻。因为他励直流电动机的工作电压一般不允许超过额定值，所以调速时电压只能低于额定值。
2.7.3他励直流电动机的减弱磁通调速
他励直流电动机在额定磁通下工作时，磁路已接近饱和，因此，减弱磁通调速一般是减磁调速。在U=UN、电枢回路中不串入附加电阻时，若减弱磁通，则理想空载转速和转速降将均随磁通的减小而升高，因此，他励直流电动机的磁通越弱，硬机械特性越软。
2.8 直流电动机使用
直流电动机的使用寿命是有一定限制的，它在运行过程中绝缘材料会逐步老化、失效，
轴承将逐渐磨损，电刷使用一定时间后因磨损而必须进行更换，换向器表面有时也会发黑或灼伤。直流电动机在使用过程中由于受到周围环境的影响，如油污、灰尘、潮气、腐蚀性气体的侵蚀等，将使其使用寿命缩短。
主要概念
机械特性
人为特性