《机电传动控制》导学案

例：a,b两点 上次课复习： 机电传动系统的运动方程、各种生产机械的特性、机电传动系统稳定运行的条件。 a点，当n↑时 Tm↓—Tm'

当干扰消除后由于在n'处Tm-TL<0,所以n↓ b点，当n↑时 Tm↑—Tm''

当干扰消除后由于在n''处Tm-TL>0,所以n↑到n'''直到a点处平衡

第 2 次课 2 学时

本次课题（或教材章节题目）：§3.1直流电机的结构和工作原理§3.2直流发电机 §3.3直流电动机的机械特性 教案要求：掌握直流电机的基本工作原理及特性，特别时直流电动机的机械特性。 重 点：直流电机的基本工作原理及特性。 难 点：直流电机的基本工作原理及特性。 教案手段及教具： 多媒体教案 讲授内容及时间分配： §3.1、§3.2——1学时 §3.3——1学时 课后作业 习题3.3、3.4、3.5、3.6 参考资料

第三章直流电机的工作原理

电机的分类：

特点：

a发电机，电动机 b直流，交流、步进

直流电动机：可以实现无级调速（优点）,在传统的模拟控制系统中应用多 交流电动机：简单、便宜、但调速复杂 步进电动机：用脉冲工作、易于数字控制

直流发电机：一般用来为直流电动机配套；但可控硅取代很多的发电机

§3.1直流电机的基本结构和原理

§3.1.1直流电机的结构

主要部件：励硅绕组（定子线圈）用来产生磁场 电枢绕组（转子线圈）通有工作电流 换向器 保持电枢绕组的电流方向不变 铁芯（定子、转子）导磁及支撑 作用：简述 其它：略

§3.1.2直流电机的基本工作原理

以单个电枢绕组线圈为例说明 一、发电机（根据右手定则）

励磁绕组通电产生一磁场 >A点总与N极侧的一边相连 >B点总与N极侧的一边相连 >转子（电枢线圈）由原动机拖动，以转速n转动 >这时，N边切割磁力线产生电势 指向外 S边切割磁力线产生电势 指向内 >AB两点就产生了电势E＝KeΦn 当有负载RL时，就产生电流I >这时， E＝KeΦn 二、电动机（根据左手定则）

> 在AB两点加电压，在电枢中产生电流I

> 则N边受力, S边反向受力，形成转矩T＝KmΦIa > 电枢转动后，切割磁力线产生反电势E＝KeΦn > 当n到一定值后， Ia=（U-E）/Ra 满足T后稳定下来。

注:在发电机中E＝KeΦn是输出电势

当Ia0时，T＝KmΦIa（负载转矩）为原动机负载,既Ia为负载

在电动机中 Tm＝KmΦIa 为输出动力 Em＝KeΦn 为反电势

当Tm 大 n↑[TM-TL=J(dω/dt)] EM↑ (U-EM)↓Ia=(U-EM)/Ra↓TM↓ TM 是负载

§3.2 直流发电机

对于直流电机按其励磁方法分为以下几种情况:

他励：磁绕组有独立的电源与电枢无关 并励：励磁绕组与电枢并联 串励：励磁绕组与电枢串联 复励：有串也有并励

§3.2.1他励发电机

1.电原理图

由于独立Uf, If

所以负载电流I＝电枢电流Ia 2. 空载特性

当发电机空载（Ia=0）及转速（n）不变时，输出电势与励磁电流的关系曲线 当If小时直线（不饱和） If大时，弯曲（开始饱和） If更大，平直（饱和，Φ不变） 3. 外特性曲线

当发电机转速（n）和励磁（Φ）不变时，输出电压（U）与负载电流(I)之间的关系曲线 注：当Ia↑RaIa↑U=E-IaRa↓

§3.2.2并励发电机

1.电原理图： 由于If<

由于事先没有励磁电压U所以If＝0

当电枢转动时，没有磁场所以不会产生E。 并励发电应满足以下几个条件

（1）在磁极上有剩磁（弱的磁场）当n↑产生一个小E 产生一个小If （2）励磁磁场与剩磁场的方向相同电压建立起来

（3）Rf不能太大两方面，一方面是线圈电阻，一是外接电阻 3. 并励发电机的工作点 一方面是空载曲线