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職教3D展示直流電機調速過程,這次真看清了!
直流電動機具有良好的起、制動功能,在電力拖動自動控制系統(tǒng),如軋鋼機及其輔助機械、礦井卷揚機等領域中得到廣泛的應用。直流電動機雖然比三相交流異步電動機結構復雜,維修也不便,但由于它的調速性能較好和起動轉矩較大,因此,對調速要求較高的生產(chǎn)機械或者需要較大起動轉矩的生產(chǎn)機械往往采用直流電動機驅動。
圖為100唯爾教育直流電機結構
今天100唯爾教育小編就結合100唯爾教育《電氣系統(tǒng)安裝與調試》課程及其三維互動資源來介紹直流電機的工作原理、結構、分類及其調速方法。
工作原理
它主要由磁極、電樞、電刷及換向片(又稱整流子或轉換器)等三大部分構成。
N、s兩個磁極在工作時固定不動,故又稱定子。定子磁極用于產(chǎn)個主磁場。在永磁式直流電動機中(一般為小功率的直流電動機),磁極采用永磁材料制成。充磁后即可產(chǎn)生恒定磁場。在他勵式直流電動機中,磁極由沖壓的硅鋼片迭加而成;外繞勵磁線圈,由外加勵磁電流才能產(chǎn)生磁場。在磁極的內側有一個安裝在軸承上可以轉動的鐵心。
電樞是直流電動機中的轉動部分,故又稱轉子。它由硅鋼片疊成,并在表面嵌有繞組(電樞繞組)。繞組的起頭和終端接在與電樞鐵心同軸轉動的一個換向片上,同固定在機座上的電刷聯(lián)接,而與外加的電樞電源相連。
當電樞繞組中通過直流電時,在定子磁場的作用下就會產(chǎn)生帶動負載旋轉的電磁力和電磁轉矩,驅動轉子旋轉。
4種直流電動機及其特點
1. 他勵直流電機
勵磁繞組與電樞繞組無聯(lián)接關系,而由其他直流電源對勵磁組供電的直流電機稱為他勵直流電機,永磁直流電機也可看作他勵直流電機。
2.串勵直流電機
在串聯(lián)直流電動機中,場與電樞串聯(lián)在一起。場由粗線繞成的繞組產(chǎn)生,這樣它才能負載完整的電樞電流。
串聯(lián)電機的一個特點是其帶有較大的起動轉矩。然而,其在空載和滿負荷時的速度差異也很大。串聯(lián)電機并不能在負載變化時依然保持一個恒定的速度。
此外,空負載時串聯(lián)電機的轉速可能會過高而導致電機損壞,所以串聯(lián)電機上一般總是會添加一些負載。
串聯(lián)連接的電動機一般不適合于大多數(shù)的變速驅動的應用。
3.并勵直流電機
分流電機中,場與電樞繞組是并行連接的。并聯(lián)連接的電機提供了良好的調速。磁場線圈的激勵源既可以和電樞繞組的激勵源分離,也可以合并。
單獨的磁場線圈的激勵源的一個好處是能夠獨立控制電樞和磁場,從而為電機提供不同的速度。
并聯(lián)連接的電機能夠簡單地進行反轉控制。對雙向驅動特別有益,比如說在電動汽車的應用中。
4.復勵直流電機
復合直流電機的磁場和電樞串聯(lián)連接在一起,同時也提供了一個分離的場激勵源。串聯(lián)的場能提供更好的啟動轉矩,而分離的場則能提供更好的速度調節(jié)。
直流電動機有3種調速方法
1. 改變電樞回路電阻調速
各種直流電動機都可以通過改變電樞回路電阻來調速。當負載一定時,隨著串入的外接電阻的增大電樞回路總電阻增大,電動機轉速就降低。這種調速方法為有級調速,調速比一般約為2:1左右,轉速變化率大,輕載下很難得到低速,效率低,故現(xiàn)在很少采用。
2. 改變電樞電壓調速
連續(xù)改變電樞供電電壓,可以使直流電動機在很寬的范圍內實現(xiàn)無級調速。如前所述,改變電樞供電電壓的方法有兩種,一種是采用發(fā)電機-電動機組供電的調速系統(tǒng)。另一種是采用晶閘管變流器供電的調速系統(tǒng)。
圖為100唯爾教育電動機調速方法
3. 采用大功率半導體器件的直流電動機脈寬調速方法
脈寬調速系統(tǒng)出現(xiàn)的歷史久遠,但因缺乏高速大功率開關器件而未能及時在生產(chǎn)實際中廣泛應用。目前由于大功率晶體管(GTR),特別是IGBT功率器件的制適工藝成熟,成本不斷下降,大功率半導體器件實現(xiàn)的直流電動機脈寬調速系統(tǒng)才獲得迅猛發(fā)展,目前其最大容量已超幾十兆瓦數(shù)量級。
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