直流电动机及电力拖动.ppt

九江职业技术学院,返回第一张,上一张幻灯片,下一张幻灯片,直流电机及电力拖动,1,2,3,内容,1,：结构及工作原理,内容,2,：,工作特性及电力拖动,内容,3,：,运,行状态及实现,应知,应会,电机的分类，各部分结构及作用,直流电机的拆装,直流电机参数关系,直流电机的安装及维护,教学重点,直流电机的结构、参数关系,教学难点,直流电机的参数分析,直流电机及电力拖动：结构及工作原理,一、直流电机的结构,电动机横向图,1-,外壳,2-,主磁极,3-,转轴,4-,转子铁芯,5-,换向磁级,6-,电枢绕组,7-,换向器,8-,电刷,定子部分：,主磁极：产生主磁通,换向磁极：产生附加磁场改,善换向,电刷装置：把直流电压（流）,引入或引出,端盖：支撑电枢的轴承,机座：固定主磁极、换向磁,极和端盖,转子部分：,电枢铁心：嵌放电枢绕组，,由硅钢片冲压而成,电枢绕组：产生感应电热,和电磁转矩,换向器：将电刷上的直流,电流转换为绕组,内的交流电流,气隙：,转子与定子之间的空 气间隙，保证电机的旋转空间,直流电机及电力拖动：结构及工作原理,二、接线端及标志,直流电动机各绕组出线端的标志,绕组名称,绕组出线端标记,电动机型号,正 端（首端）,负 端（末端）,电枢绕组,S1,S2,Z2,21,型,1.5KW,直流电动机,1,台,换向极绕组,H1,H2,串励绕组,C1,C2,并励绕组,B1,B2,他励绕组,T1,T2,直流电机及电力拖动：结构及工作原理,三、直流电机的种类,他励直流电机，励磁绕组与电枢绕组分别用两个独立的直流电源供电,并励直流电机，励磁绕组与电枢绕组并联，由同一直流电源供电,串励直流电机，励磁绕组与电枢绕组串联,复励直流电机，既有并励绕组又有串励绕组,直流电机及电力拖动：结构及工作原理,四、铭牌和额定值及主要系列,直流电机的铬牌数据,我国直流电机的主要系列,电机型号：表明电机的系列及主要特点,额定功率：表明电机额定运行时的输出功率,额定电压：额定运行条件下，直流发电机的,输出电压或直流电动机的输入电压,额定电流：额定电压及额定负载时允许电机,长期输入（电动机）或输出（发,电机）的电流,额定转速：电机在额定电压及额定负载时的,转动速度,额定效率：直流电动机额定输出功率与输入,功率之比,Z4,系列 一般用途的小型直流电动机,ZT,系列 广调速直流电动机,ZJ,系列 精密机床用直流电动机,ZTD,系列 电梯用直流电动机,ZZJ,系列 起重冶金用直流电动机,ZD2,、,ZF2,系列 中型直流电动机,ZQ,系列 直流牵引电动机,Z-H,系列 船用直流电动机,ZA,系列 防爆安全用电,动机,ZL,系列 力矩直流电动机,直流电机及电力拖动：结构及工作原理,五、直流电机的两种可逆运行方式,直流发电机的工作原理,直流电动机的工作原理,直流电机及电力拖动：结构及工作原理,六、直流电机的参数及方程,感应电动势和电磁转矩,电枢电动势：,E=,Cen,电磁转矩：,T=,CTIa,他励直流电动机电动势平衡方程式,U=Ea+IaRa,他励直流电动机功率平衡方程式,P1=P2+P0+Pcu,T=T2+T0,他励直流电动机转矩平衡方程式,直流电机及电力拖动：结构及工作原理,七、直流发电机的运行特性,空载特性,n=,n,N,、,I=0,时，,U=,f,(I,f,),见图,1-13,直流电机及电力拖动：工作特性及拖动系统,他励直流电动机的工作特性,n=,n,N,、,I,f,=I,fN,0,时，,U=,f,(I,),见图,1-14,调节特性,U=U,N,时，,I,f,=,f,(I,),见图,1-15,效率特性,n=,n,N,、,U=U,N,0,时，,=,f,(P,2,),见图,1-16,八、直流电动机的工作特性,工作特性种类,他励直流电动机的工作特性,串励电动机的工作特性,磁路不饱和,磁路饱和,转速特性、转矩特性、效率特性,转速特性、转矩特性、效率特性,转速特性、转矩特性、效率特性,转速特性、转矩特性、效率特性,直流电机及电力拖动：工作特性及拖动系统,应知,应会,工作特性曲线的种类,他励直流电动机的机械特性图的绘制,电力拖动系统的三种状态,教学重点,他励直流电动机的机械特性曲线分析,教学难点,机械特性曲线的绘制,直流电机及电力拖动：工作特性,及拖动系统,一、电力拖动的基本知识,旋转运动实用表达式,转矩中的正负号,电力拖动,拖动系统稳定运行条件,概 念,运行条件,设拖动系统原来运行于某一转速，由于受到外界短时的扰动而使转速发生变化，如果当外界扰动消失时，系统能恢复到原来的转速就称能稳定运行,一般负载转矩,L,多为随转速升高而增大或保持常数而与转速无关，所以只要电动机具有下降的机械特性就能满足稳定运行条件,电力拖动,二、负载转矩特性,恒转矩负载,通风机负载,电力拖动,反抗性,转矩和转向保持相反，阻碍作用,位能性,转矩方向不变，转向可变，作用不确定，可以阻碍也可以成为动力,恒功率负载,三、他励直流电动机的机械特性,机械特性,方程式,他励直流电动机的固有机械特性,他励直流电动机的人为机械特性,电枢回路串电阻,改变电源电压,改变磁通,直流电机及电力拖动：工作特性及拖动系统,直流电动机的运行线路及实现,应知,应会,直流电动机的运行状态,低压电气控制线路的安装工艺及检查方法,直流电动机运行状态控制线路,教学重点,直流电动机的运行状态,教学难点,直流电动机的运行状态的参数分析,直流电动机控制线路的安装工艺,起动：转速从,0,开始到平稳运行的过程,起动要求,起动方式,全压起动,减压起动,串电阻起动,T,ST,足够大；,Ist,不能过大（,3,）时间短（,4,）经济性好,直接在电枢加以额定电压的方式，只限于小容量电动机,起动前将施加在电动机电枢两端的电源电压降低,起动过程中起动电阻是逐级切除，用于要求起动平衡的生产机械上,一、他励直流电动机的起动状态及实现,机械特性图分析,任务一,分析电气原理图，根据实训室的电动机设备分析所用低压电器的种类及各自的电气参数，选用合适的电器元件，结合实训室电气挂板绘制电气接线图，并进行线路的敷设及调试。,他励直流电动机的反转,方 法,工作的电气原理图,改变磁场方向,改变电枢电压极性,会产生较大的感应电动势，可能击穿励磁绕组的绝缘所以用得较少,经常用,任务二,分析上页电气原理图的工作原理，根据实训室的电动机设备分析所用低压电器的种类及各自的电气参数，选用合适的电器元件，结合实训室电气挂板绘制电气接线图，并进行线路的敷设及调试。,目标,制动方法,制动：电磁转矩从与转向相同的动力转矩转化为与方向相反的阻力转矩的运行状态。,一般是为了电动机能按要求迅速停转,能耗制动,反接制动,再生制动,二、他励直流电动机的制动及实现,能耗制动,机械特性：,优点：控制线路简单，平衡可靠，,可实现准确停车。,缺点：制动效果随转速下降成反比,地减小。,适用范围：要求减速平衡，没有反,向而能准确停车的场合。,反接制动,机械特性：,优点：制动转矩随转速变化小，较,恒定，制动强烈而迅速。,缺点：有自动反转的可能，转速接,近于零时就切断电源，从电,网吸收大量电能。,适用范围：要求迅速制动的场合。,发电回馈制动（再生制动）,机械特性：,优点：,制动简便可靠，不需要改,变接线。能量可反馈给电,网，比较经济,。,缺点：,制动只能产生在,n,n0,的,时候，应用范围较窄。,适用范围：,适用于位能负载稳定,的高速下降场合。,依 据,调速方法,向下调速，特性变软，低速稳定性更差，耗能多，调速范围小，设备投资少，适用于小容量电动机调速。但是这种调速的经济性较差。,改变电枢电路串联电阻,降低电枢电压,减弱磁通,调速：人为改变生产机械的工作速度满足生产需要的方法。,向下调速，特性硬度不变，稳定性好，耗能少，调速范围大，可实现无级调速，但所需设备复杂。,向上调速，特性硬度变化不大稳定性好，耗能少，调速范围小，可实现无级调速，设备投资小。,三、他励直流电动机的调速及实现,任务三,分析上述电气原理图的工作原理，根据实训室的电动机设备分析所用低压电器的种类及各自的电气参数，选用合适的电器元件，结合实训室电气挂板绘制电气接线图，并进行线路的敷设及调试。,附加内容、直流电机的检修,应知,应会,直流电机的常见故障的检修方法,直流电机的常见故障的现象,教学重点,直流电机故障检修方法,附加内容：直流电机的检修,教学内容,1,2,3,4,5,6,7,电机磁极绕组故障及检修,换向器的维修,电枢绕组匝间短路,电枢绕组断路的检修,绕组磁极极性检查,电枢中性线位置的确定,投入运行前的起动准备工作,一、电机磁极绕组故障及检修,故障,维修步骤,检修方法,直流电动机长期运行过程中主磁极绕组出现断线或短路故障，致电机不能正常工作,用万用表电阻档，将一根表棒插在接线柱,B1,（或,T1,）端，用另一根表棒依次检查各磁极出线端是否有阻值读数。若读数为无穷大，则该磁极绕组可能断线；若阻值为,0,，则该磁极绕组可能短路,1,、拆开直流电机，将主磁级取出；,2,、依次拆下主磁极的绕组；,3,、将与电机原绕组完全一样的绕组绕在主磁级上；,4,、测试磁极及绕组的绝缘电阻值，观察是否在规定,范围内，如超出，则需进行处理；,5,、将接线端接好，将电机装配还原。,二、换向器的维修,换向器是直流电动机的主要部件之一，若换向器表面沾有油污，则用柔软布及酒精将换向器表面擦净。若表面轻微灼伤，则用,N320细砂布固定在木质支架上研磨，去除灼痕。当电机长期运行后，换向片下凹，需要对换向器表面进行车光，车光后则要下刻云母绝缘片，并进行杂质清理保持每片换向片之间的绝缘。车削换向器时要保持换向器的同心度，同时要求表面具有一定的粗糙度,Ra1.25,，并防止铜削进入绕组。,检查方法,三、电枢绕组匝间短路,图 示,将,6,12V,的直流电源接到换向器上去，直流毫伏表的两端分别放在相邻的两个换向片上，以足够的电流通入电枢，使毫伏表的读数约为全读数的,3/4,。若所接换向片的线圈是完好的则毫伏表的读数是有规律的，从,1,、,2,片开始，逐片检查，如果出现读数很小或为零，则接在这两个换向片上的线圈，一定有短路故障存在。,用直流毫伏表检查电枢绕组匝间短路,四、电枢绕组断路的检修,检查方法,应急处理方法,将毫伏表跨接在换向片上（直流电源的接法如前所示），注意断路绕组所接换向片被毫伏表跨接时，将有读数指示，这时指针将剧烈跳动，要防止损坏表头。但在完整的绕组的换向片上将无读数指示。,在迭绕组中，将断开的绕组所接的两相邻换向片用跨接线接起来。同样，波绕组也用跨接线将断开绕组所接的两换向片接起来，不过这两个换向片一个极距，而不是邻近的两片。,检查内容,检查方法,外观检查法,磁针法,五、绕组磁极极性检查,检查磁极线圈的绕制、装配及相互间的连接是否正确,沿着整个绕组检查各绕组的绕制方向及相互间的连接。,在磁极线圈上通以直流电，用磁针检查各磁极的极性或在相邻两个磁极极靴间放两根短铁棒，异极性则两短棒相吸引。反之，则相斥,。,检查内容,检查方法,感应检查法,换向极通电法,六、电枢中性线位置的确定,当电枢静止时将毫伏表接到相邻两组电刷上，励磁绕组通过开关,S,接到,1.5,3V,直流电源上，慢慢移动电刷，同时交替地闭合或断开开关,S,，当毫伏表指针几乎不动时，说明电刷处于几何中性线位置；反之，则需移动电刷架，直至电刷上毫伏表的指针偏转最小为至。,在电枢和换向绕组上通以适当的电流（励磁绕组通以直流电）,检查、调整电刷，使其处于几何中性线位置，以减少换向火花,七、投入运行前的起动准备工作,1,、用压缩空气吹净附着于电机内部的灰尘，对于新电机应去掉在风窗处的包装纸。检查轴承润滑脂是否洁净、适量，润滑脂占轴承室的三分之二为宜。,2,、用柔软干燥而无绒毛的布块擦拭换向器表面，并检视其是否光洁，如有油污，则可蘸汽油少许拭净之。,3,、检查电刷压力是否正常均匀，刷握的固定是否可靠，电刷在刷握内是否太紧或太松，电刷与换向器的接触是否良好。,4,、检查在刷杆座上是否标有电刷位置的记号。,5,、用手转动电枢，检查是否阻塞或在转动时是否有撞击或磨擦之声。,6,、接地装置是否良好。,7,、按右图所示，用,500V,兆欧表测量绕组对机壳的绝缘电阻，如小于,1M,则必须进行干燥处理。,8,、电机出线与磁场变阻器，起动器等连接是否正确，接触是否良好。,用兆欧表测量电动机的绝缘电阻,附表直流电动机常见故障及处理方法,直流电动机不能起动或转速不正常,序号,故障的可能原因,处理方法,1,线路开路,检查线路是否完好，熔丝是否熔断,，起动器联接是否准确,2,电源电压低于额定值,调节电源电压至额定值,3,起动时负载过重,减轻负载起动,4,起动电流太小（起动电阻太大）,选择符合该电动机的起动器,5,电源电压过高或过低，波动大,采用稳压电源,6,电枢位置不正常。,调整电刷杆座位置（调准中性线）,7,电刷接触不良,检查刷握弹簧是否松弛,8,电枢绕组或联接中有短路故障,检查故障所在，并消除,9,复励（或有稳定绕组的并励）电动机的串激绕组接反。,将串激绕组两引入线对调,10,激磁电流过小或激磁电路断路造成转速过高,检查故障并消除之，调整激磁电流至额定值,11,串激电动机轻载或空载,调整负载,