机电产品设计实例及分析信彩分分彩

发布时间:2020-05-09 07:24 文章来源:未知

  机电产物打算实例及认识_板滞/仪外_工程科技_专业材料。第三章 直流电机的做事道理及特色 核心操作: ? 领会直流电机的根基机闭及做事道理; ? 操作直流电动机的板滞特色; ? 操作直流电动机启动、调速和制动等各式特色; ?操作竣工直流电动机启动、调速和制

  第三章 直流电机的做事道理及特色 核心操作: ? 领会直流电机的根基机闭及做事道理; ? 操作直流电动机的板滞特色; ? 操作直流电动机启动、调速和制动等各式特色; ?操作竣工直流电动机启动、调速和制动的各式方式以及 它们的行使场面。 第三章 直流电机的做事道理及特色 ?直流电力拖动编制:启动转矩大,正在较大的界限内能实行速率滑腻调动,且支配浅易。 因为直流电机具有换向器和电刷,给运转带来了烦琐。 ?交换电力拖动编制:交换电传输轻易,交换电机机闭浅易,价钱省钱且能正在高速率恶 劣条款下做事。交换电力拖动编制的调速本能(如调速界限,调速精度,滑腻性,过载 才华等)目标都不足直流电力拖动编制。 直 交 流 流 电 电 机 机 3.1 直流电机的根基机闭和做事道理 直流电机的根基机闭 构成:定子、转子、换向器 轴承及端盖 换向器 电刷装配 机座 主磁极 励磁绕组 电扇 电枢铁芯 电枢绕组 轴 3.1 直流电机的根基机闭和做事道理 直流电机的根基机闭 3.1 直流电机的根基机闭和做事道理 直流电机的根基机闭 剖面图: 1 电枢;2主磁极;3励磁绕组; 4换向极;5换向极绕组;6机座 电枢死心及钢片 换向器: 1 套筒;2云母环 3换向片;4 维系片 3.1 直流电机的根基机闭和做事道理 根基的做事道理 直流电机机闭简化为电机具有一对主磁极,电枢绕组只是一个线圈,线圈两头 离别联正在两个换向片上,换向片上压着电刷A和B。 1— 主磁极 2—电枢绕组 3—换向片 4—电刷 3.1 直流电机的根基机闭和做事道理 根基的做事道理 ?发电机道理:将板滞能转换为电能。(右手定理) ? 电动机道理:将电能转换为板滞能。(左手定理) 换向器功用: ?电刷固定不动,换向片与电枢绕组一块回旋, ?对发电机而言是将电枢绕组内觉得的交换电势转换成电刷间的直流电势。 ?对电动机而言,将直流电流转换为的交变电流,保留恒定的电磁转矩。 3.1 直流电机的根基机闭和做事道理 电动势和电磁转矩 ? 电动势E 两电刷间的觉得电动势: E Ke n 式中:E——觉得电动势(V); Φ——对磁极的磁通(Wb); n——电枢转速(r/min); Ke——与电机机闭相闭的常数。 直流发电机中,电动势的偏向老是与电流的偏向相似,被称为电源电动势。 直流电动机中,电动势的偏向老是与电流的偏向相反,被称为反电动势。 3.1 直流电机的根基机闭和做事道理 电动势和电磁转矩 ?电磁转矩TM 电磁力和电磁转矩: TM Kt Ia 式中:TM——电磁转矩(N·m); Φ——对磁极的磁通(Wb); Ia——电枢电流(A); Kt——与电机机闭相闭的常数,Kt=9.55 Ke 3.1 直流电机的根基机闭和做事道理 电动势和电磁转矩 发电机的电磁转矩是阻转矩,正在等速转动时,原动机的转矩T1务必与发电机的 电磁转矩TM及空载损耗转矩T0相平均。 电动机的电磁转矩是驱动转矩,电动机的电磁转矩TM务必与板滞负载转矩TL及 空载损耗转矩T0相平均。 运转格式 E与I的偏向 E的功用 发电机 电动机 相似 相反 电源电动势 反电动势 TM的性子 阻转矩 驱动转矩 转矩闭联 T1=TM+ T0 TM= TL+ T0 3.1 直流电机的根基机闭和做事道理 直流电动机的分类 直流电动机按定子励磁绕组的励磁格式差异可分为四类: 他励 G G 并励 电动机调速界限很宽,众用于主机拖动中 串励 转速调动轻易,调动界限大 G 复励 负载正在较大界限内变动的和请求有较 大起动转矩的修造中 G 兼有串励电动机和并励电动机的特质 3.3.1 直流他励电动机的板滞特色 板滞特色的凡是阵势 电动机的板滞特色:转速与电磁转矩之间的闭联。 差异励磁格式的电动机,其运转特色也不尽相似。 如图所示为直流他励电动机的道理电途图。 式中: 电枢回途局限 励磁回途局限 U E IaRa U ——外加电枢电压(V); E ——觉得电势(V); Ia ——电枢电流(A); Ra ——电枢回途内阻(Ω) 3.3.1 直流他励电动机的板滞特色 板滞特色的凡是阵势 ∵ E Ke n T Kt Ia U E IaRa ∴ n U Ke Ra Ke Ia ……转速特色 n U Ra T ……板滞特色 Ke KeKt2 3.3.1 直流他励电动机的板滞特色 板滞特色的凡是阵势 理念空载转速 1. 理念空载转速: n0 U Ke 2. 转速着陆 n0 n Ra KeKt2 T 3. 板滞特色硬度 dT ΔT 100% dn Δn 3.3.1 直流他励电动机的板滞特色 板滞特色的凡是阵势 依照值的差异,可将电动机板滞特色分为三类。 dT ΔT 100% dn Δn (1)绝对硬特色(交换同步电机) (2)硬特色10(直流他励和交换) (3)软特色10(直流串励和复励) ?金属切削机床,冷轧机,制纸机等宜于选用硬特色的电动机. ?起重机、电车选用软板滞特色弧线 直流他励电动机的板滞特色 固有板滞特色 固有板滞特色:正在额定条款(额定电压UN和额定磁通 N )下和电枢电途内不过接 任何电阻时的 n =f(T) n U N Ra T KeN KeKtN2 是一条直线。 固有板滞特色弧线可依照电动机的铭牌数据求出(0,n0 )和(TN, nN) 即可绘出固有的板滞特色。 平时直流电动机铭牌上给出额定功率PN 、额定电压 UN 、额定电流IN和额定转速 nN。 3.3.1 直流他励电动机的板滞特色 固有板滞特色的企图步伐 ? 估算电枢电阻Ra 凭借:电动机正在额定负载下的铜耗Ia2Ra约占总损耗 PN的50%~75%。 ΔPN=输入功率-输出功率 =U NI N PN =U N I N NU N I N =(1N )U N IN Ia 2Ra (0.5 ~ 0.75)(1N )U N I N 式中: N PN UNIN Ia IN 是额定运转条款下电动机的效劳,且此时 故 Ra (0.5 ~ 0.75)(1 PN UNIN )UN IN 3.3.1 直流他励电动机的板滞特色 固有板滞特色的企图步伐 ? 求 KeN 额定运转条款下的反电势为: EN Ke nN U N I N Ra 故 KeN UN I N Ra nN ? 求理念空载转速 n0 UN KeN 得 0, n0 ? 求额定转矩: TN PN N 9.55 PN nN 得 TN , nN 依照 0, n0 、 TN , nN 可作出他励直流电动机近似是板滞特色弧线 直流他励电动机的板滞特色 固有板滞特色举例 例:一台Z2-51型直流他激电动机,已知额定功率5.5kW,额定电压220V,额 定电流31A,额定转速1500r/min,求固有板滞特色. 解:认识 只消求出理念空载点和额定运转点,就可绘出板滞特色. Ra 0 50 0 75 1 pN UNI N UN IN =0.71 KeN UN I N Ra nN =0.132 no UN K e N =1667r/min TN 9 55 PN nN =35Nm 3.3.1 直流他励电动机的板滞特色 人工板滞特色 人工板滞特色是指人工地调动电动机干系参数得回的板滞特色 ? 电枢回途中串接附加电阻时的人工特色 U U N , N 电压平均方程式为:U N E Ia (Ra Rad ) 取得的人工板滞特色方程式为: n UN KeN Ra Rad Ke K t 2 N T 3.3.1 直流他励电动机的板滞特色 人工板滞特色 ? 电枢回途中串接附加电阻时的人工特色 ? 特色变软 ?空载速率稳固; ?跟着电阻的填补,转速着陆填补; 3.3.1 直流他励电动机的板滞特色 人工板滞特色 ?调动电枢电压U 时的人工特色 N , Rad 0 n U N Ra T KeN KeKtN2 n U KeN Ra KeKtN2 T ? 特色硬度稳固 ? 空载速率跟着U 的减小而减小; ? 转速着陆稳固; ? 电压只答应正在其额定值以下调动 3.3.1 直流他励电动机的板滞特色 人工板滞特色 ?调动磁通 时的人工特色 U UN , Rad 0 n UN KeN Ra KeKtN2 T n U N Ra T Ke KeKt2 ? 特色变软 ? 理念空载转速随磁通的调动 而变动; ? 转速降随磁通的调动而变动。 ? 调磁只可向磁通小的 偏向调 ? 启动转矩Ist变小 3.3.1 直流他励电动机的板滞特色 人工板滞特色 ?调动磁通 时的人工特色 ? 磁通能否无间下降,直到0? (1)当=0时,从外面上说,空载时电动机速率趋近 ,平时称为“飞车”; (2)若是负载转矩稳固,将使电动机电流大大填补而重要过载; 以是,直流他励电动机启动前务必先加励磁电流,正在运转历程中,决不答应励磁电途 断开或励磁电流为零,为此,直流他励电动机正在行使中,凡是都设有“失磁”扞卫。 此外:当电动机轴上的负载转矩大于电磁转矩时,电动机不行启动,电枢电流为Ist, 长年华的大电流会烧坏电枢绕组。 3.3 直流他励电动机的启动特色 启动特色 对直流电动机而言,将电动机直接接入电网并施加额定电压时,启动电流为: Ist UN / Ra 电流很大,能抵达其额定电流的(10~20)倍。过大的启动电流危急很大: ? 对电动机自己的影响: (1)使电动机正在换向历程中形成危机的火花,烧坏整流子; (2)过大的电枢电流,恐怕惹起绕组的损坏; 3.3 直流他励电动机的启动特色 启动特色 ?对板滞编制的影响: 启动电流与启动转矩成正比,过大的动态转矩会正在板滞编制中产 生过大的进攻,使板滞传动部件损坏; ? 对供电电网的影响: 过大的启动电流将使扞卫装配手脚,割断电源变成变乱,或者引 起电网电压的消浸,影响其他负载的寻常运转。 以是,直流电动机是不答应直接启动的,即正在启动时务必想法限定电枢电流,例 如通常的Z2型直流电动机,规则电枢的瞬时电流不得大于额定电流的1.6~2倍。 3.3 直流他励电动机的启动特色 启动方式 限定电流 ? 降压启动:SCR主动调速编制的起动闭节.是后面练习的一个核心. ? 电枢回途串电阻启动 3.3 直流他励电动机的启动特色 启动方式 ?单段启动电阻 ? 启动电阻的巨细:担保2IN ? 过渡历程认识:0-a-b-c ? 存正在题目:电流和转矩进攻仍很大 ?方式:采用众段启动 3.3 直流他励电动机的启动特色 启动方式 ?众段启动电阻 图中: T1-尖峰(最大)转矩; ?认识:(1)(2)(3)(4) T2 -换接(最小)转矩 3.3 直流他励电动机的启动特色 启动方式 ?众段启动电阻 ? 启动级数愈众, T1、 T2愈与均匀转矩 Tav T1 T2 2 亲密,启动稳固,但所需的支配修造也就愈众。我邦凡是启动电阻 为(3~4)段。 ? 众级启动时, T1、 T2的数值需遵照电动机的全部启动条款确定,凡是 准则: T1(或最大电流I1 )不越过电动机的答应值,每次时尽量保留 T2 相似,凡是拣选: T1 1.6 ~ 2TN T2 1.1 ~ 1.2TN 3.4 直流他励电动机的调速特色 速率调动和速率变动 调速(又称速率调动)与速率变动的区别 调速 速率变动 3.4 直流他励电动机的调速特色 调速目标 ? 本领目标 1. 调速界限:板滞修造恐怕运转的最大转速nmax与最小转速nmin 之比,D= nmax / nmin 。 2. 静差度(相对褂讪性):便是指电机从理念空载转速到额定 转速的速率降与理念空载转速的比值,S=n0 - nN /n0 。显明 板滞特色越硬,转速变动越小,相对褂讪性越好。 3.滑腻性:正在必定的D内,调速的级数越众,则调速越滑腻,滑腻的程 度用滑腻系数来权衡 = ni / ni-1 (相邻两级转速之比); =1时,称为无级调速。 ? 经济目标 指调速修造的投资及运转用度,此中运转用度又取决于调速历程的功 率损耗。 3.4 直流他励电动机的调速特色 调速方式 n U Ke Ra Rad KeKt2 T ? 调动串入电枢回途的电阻Rad ? 调动电枢供电电压U ? 调动主磁通 3.4 直流他励电动机的调速特色 调速方式 ? 调动电枢电途外串电阻 Rad 存正在题目: ? 板滞特色较软,电阻愈大则 特色愈软,褂讪度愈低; ? 正在空载或轻载时,调速界限 不大; ? 竣工无级调速贫窭; ? 正在调速电阻上打发大 量电能等。 仅正在有些起重机、卷扬机等低速运转年华不长的传动编制中采用。 3.4 直流他励电动机的调速特色 调速方式 ? 调动电动机电枢供电电压U 3.4 直流他励电动机的调速特色 调速方式 ? 调动电动机电枢供电电压U ? 能够滑腻无级调速, 凡是只可正在额定转速以下调动; ? 板滞特色相互平行,板滞特色硬度稳固,调速的褂讪度较高, 调速界限较大; ? 调速时转矩T=Kt N Ia稳固 调速历程中,电动机输出转矩稳固的调速特色称为恒转矩调速。具有恒 转矩调速特色的调速方式适合于对恒转矩型负载实行调速; ? 能够靠调动电枢电压来启动电机,而无须其他启动修造。 3.4 直流他励电动机的调速特色 调速方式 ? 调动电动机主磁通 ? 能够滑腻无级调速,但只可弱磁调速,即正在额定转速以上调动; 常和调压调速组合行使; ? 调速特色较软,调速界限不大。 ? 调速时保卫电枢电压U 和电枢电流Ia稳固时,电动机的输出功率P =UIa电动机的输出功率稳固。称为恒功率调速, 适合于恒功率型负载。 3.4 直流他励电动机的调速特色 例题 ? 例:一台直流他励电机的额定命据为:12.4A,nN=1500r/min,Ra=1.7欧;如 果电动机正在额定转矩下运转,求: (1)电动机的电枢电压降到180V时,电动机的转速是众少? (2)激磁电流If=0.8*IfN(即磁通为额定值的0.8时)时,电动 机的转速是众少? (3)电枢电途串入2欧的附加电阻时,电动机的转速是众少? 3.4 直流他励电动机的调速特色 例题 (1)此时,U=180V,Ra=1.7欧 T TN 9.55 PN nN 9.55 2200 1500 =14 Ke Ke UN I N Ra nN 220 12 .4 1.7 1500 0.13 Kt 9.55Ke 9.55 0.13 1.24 K e Kt 2 0.131.24 0.16 n U Ke Ra Ke Kt 2 TN 180 0.13 1.7 0.16 14 1236 3.4 直流他励电动机的调速特色 例题 (2)此时,U=UN=220V,Ra=1.7欧 Ke 0.8KeN 0.1 Kt 9.55Ke 0.99 Ke Kt 2 0.099 n UN Ke Ra KeKt 2 TN ( 220 0.1 1.7 0.099 14) 1962 r / min (3)此时,U=UNa=220V;电枢电途总电阻R=Ra+Rad=1.7+2=3.7 Ke 0.13 Kt 1.24 KeKt 2 0.16 n UN K e N Ra Rad Ke Kt 2 TN 220 0.13 3.7 14 1368 0.16 3.5 直流他励电动机的制动特色 几个观念 ? 启动与制动 ? 制动与自然泊车 ? 电动机的两种做事形态 1) 电动形态: 2)制动形态: ? 电动机做事正在制动形态下的两种情状 1)使转速疾速减速到终止; 2)限定位能负载的消浸速率。 3.5 直流他励电动机的制动特色 反应制动 ? 特质 电动机寻常接法,正在外部条款下电动机的实质转速大于理念空载转速, 此时电动机运转正在反应制动形态。将板滞能变为电能,向电源馈遗,故 称反应制动。 ?实质转速大于理念空载转速(电 车走下坡途)的反应制动 特质:1、 n n0; 2、板滞特色硬度稳固; 3、回馈电能 3.5 直流他励电动机的制动特色 反应制动 ?电枢电压倏地消浸时的反应制动 正在B—C段,转速n与转矩TM的偏向相反,运转速率 大于空载转速n02,故为反应制动形态。 3.5 直流他励电动机的制动特色 反应制动 ?卷扬机匀速放下重物时的反应制动 通过调动串接的电阻值能够调动匀速下载的速率,但因 为永远的大于n0,因而不太安乐。 3.5 直流他励电动机的制动特色 反接制动 反接制动具有如下特质: 1)电动机的外加电枢电压U与觉得电动势E的偏向正在外界的功用下 由相反变为相似; 2)电动机的输出转矩TM与转速n的偏向相反。 反接制动分为:电源反接制动和倒拉反接制动。 3.5 直流他励电动机的制动特色 反接制动 ? 电源反接制动 电源正接: n U Ke Ra K e K m 2 T 电源反接: n U Ke Ra Rad KeKm 2 T 3.5 直流他励电动机的制动特色 反接制动 ? 电源反接制动 ?特质:制动转矩大,不行主动泊车,易反转,制动电流大 ? 戒备:正在反接制动岁月,电动机的电枢电途中务必串接足够大的限 流电阻。 ? 使用形势:电源反接制动凡是使用正在临蓐板滞请求疾速减速、 泊车和反向的形势以及请求时常正反转的板滞上。如:牛头刨床。 3.5 直流他励电动机的制动特色 反接制动 ? 倒拉反接制动(电动势反接) ? 特质:通过调动串接电阻的数值,能够支配其匀速消浸的速率,且能够使速 度较低。比反应制动有利益。但,板滞硬度较低,较小的转矩颠簸能够惹起较大 的速率颠簸。 3.5 直流他励电动机的制动特色 能耗制动 将电压U倏地降为零,将电枢串接一个附加电 阻Rad。 电阻巨细和制动速慢的闭联? ?特质: 1)看待抗争性负载,能够疾速泊车,不会 有反向启动的危机。 2)看待位能性负载,不会闪现因对TL臆度 舛错而使重物上升的情状,速率也较褂讪。 ?使用:请求疾速切确泊车和重物恒速下放的 形势。 3.5 直流他励电动机的制动特色 几种制动方式的对比 1)看待位能性负载 反应制动: 下放速率高于理念空载转速,担心全。信彩分分彩 电源反接制动:下放速率高于理念空载转速,担心全。 倒拉反接制动:以较小的速率下放,对负载臆度不敷恐怕上 升,速率褂讪性差。 能耗制动: 能够以较小的速率下放,不会因对负载臆度 不敷而上升,速率褂讪性好。 3.5 直流他励电动机的制动特色 几种制动方式的对比 2)看待抗争性负载: 反应制动: 转速高于空载转速。 电源反接制动:转速消浸到零后,反向启动,最终以 某一速率匀速运转。 能耗制动: 能够疾速泊车,不会有反向启动的危机。 3.5 直流他励电动机的制动特色 几种制动方式的对比 电动机运转形态: 正在统一种接线格式下,电动 机既能够做事正在电动形态, 也能够做事正在制动形态。 看待倒拉反接制动,正转时 的倒拉反接闪现正在第4象限, 反转时,闪现正在第二象限。 第三章 直流电机的做事道理及特色 功课: P40 3.3 、3.8 、3.10 、3.18 、3.21