第2章直流电机的运行原理ppt课件.ppt

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1、河南科技学院机电学院第2章直流电机的运行原理2.1电力拖动系统的基本概念2.2直流电动机的基本平衡方程式2.3直流电动机的工作特性2.4直流电动机的机械特性2.5直流串励电动机第2章直流电机的运行原理2.1电力拖动系统的基本概念2.2直流电动机的基本平衡方程式2.3直流电动机的工作特性2.4直流电动机的机械特性2.5直流串励电动机电机拖动2.6直流发电机2.6直流发电机2.7电机放大机2.7电机放大机2.1直流电机的基本概念电力拖动系统:电动机作为原动机，拖动生产机械完成一定生产任务的系统。电力拖动

2、系统由电动机、生产机械、传动机构、控制设备及电源组成。2.1.1电力拖动系统的运动方程式1.运动方程式(1)直线运动方程式式中F为电动机产生的拖动力；FL为系统阻力；为惯性力。第2章直流电机的运行原理河南科技学院机电学院(2)旋转运动方程式T为电动机电磁转矩；TL为负载阻转矩，或称负载转矩；J为运动系统的转动惯量，单位,为惯性转矩。运动方程式:第2章直流电机的运行原理2.1.1电力拖动系统的运动方程式河南科技学院机电学院2.电动机工作状态的判断(1)当时，则n=0或n=常值，电力拖动系统处于静止或稳

3、态运行状态，即拖动系统稳定运行状态；(2)当时，电力拖动系统处于起动或调速时的升速运行状态，即过渡过程的升速过程；(3)当时，电力拖动系统处于停车或调速时的减速运行状态，即过渡过程的减速过程。2.1.2生产机械的负载转矩特性含义：生产机械的转速与负载转矩之间的关系。包括恒转矩负载、恒功率负载、通风机类负载（泵类负载）三种。1.恒转矩负载指生产机械的负载转矩的大小不随转速变化而改变的负载。（1）反抗性恒转矩负载；（2）位能性恒转矩负载。2.恒功率负载当转速变化时，负载从电动机吸收的功率为恒定值。3.通

4、风机类负载（泵类负载）是负载转矩的大小与转速n的平方成正比。河南科技学院机电学院图2.1反抗性恒转矩负载特性图2.2位能性恒转矩负载特性常数图2.3恒功率负载特性曲线图2.4通风机负载特性曲线第2章直流电机的运行原理河南科技学院机电学院2.2直流电动机的基本平衡方程式电压平衡方程式、功率平衡方程式、转矩平衡方程式。2.2.1电压平衡方程式1.瞬态运行平衡方程式Ra为电枢回路绕组的电阻和电刷与换向器接触电阻之和。2.稳态运行平衡方程式2.2.2功率平衡方程式1.机械损耗Pm(1)轴承损耗；(2)电刷摩

5、擦损耗；(3)通风损耗；(4)周边风阻损耗。2.铁耗PFe(3)磁滞损耗、(3)涡流损耗。3.电阻损耗Pcu(1)励磁损耗可忽略；(2)铜损耗；(3)电刷接触损耗。则4.杂散损耗PΔ(1)齿槽损耗;(2)电枢反应损耗。5.电磁功率（转换功率）PM第2章直流电机的运行原理图2.5直流他励电动机河南科技学院机电学院（1）电源输入的电功率6.直流电动机的轴上的净输出功率（有效负载）P27.直流电动机的功率平衡关系(1)电源输入的电功率P1电枢回路：忽略励磁损耗(2)功率平衡平衡方程式(3)功率流程如图2.

6、6所示。2.2.3转矩平衡方程式根据理论力学转矩的定义。则,,,T2轴上净输出转矩，T0由机械损耗、铁心损耗和杂散损耗引起的空载转矩。图2.6功率流程图第2章直流电机的运行原理河南科技学院机电学院图2.7他励电动机的工作特性2.3直流电动机的工作特性以他励直流电动机为例，工作特性是在端电压额定，励磁电流额定，电枢回路不串加电阻的条件下转速、电磁转矩、效率随输出功率变化的关系。实际上工作特性常常讨论的是。2.3.1转速特性2.3.2转矩特性2.3.3效率特性1.不变损耗（空载损耗）p02.可变损耗（铜

7、耗）pa3.效率令：，则当不变损耗与可变损耗相等时效率最大。这一结论适合于直流发电机、变压器、交流电机。第2章直流电机的运行原理n0:理想空载转速。河南科技学院机电学院2.4直流电动机的机械特性机械特性是指电动机的转速与其转矩(电磁转矩)之间的关系。即n=f(T)曲线。2.4.1机械特性方程式根据工作特性方程式及电磁转矩公式，可得，也可写成。式中ß为机械特性硬度;ß大，硬度小，运行稳定性差，反之则稳定性好。2.4.2固有机械特性当直流他励电动机端电压额定，磁通额定，电枢回路附加电阻为零时的机械特性称

8、为固有机械特性。1.固有机械特性曲线2.固有机械特性特点(1)对任何一直流电动机，固有机械特性只有一条；(2)特性曲线斜率小ß较小，特性较平坦，属硬特性。当磁通Φ随负载及电枢电流增加而减少时，会使转速趋向上升，称为上翘特性。图2.8直流他励电动机的机械特性第2章直流电机的运行原理河南科技学院机电学院图2.9电枢串接电阻时的人为机械特性2.4.3直流电动机的人为机械特性将固有机械特性方程式的U、Ra、Φ三个参数中的两个参数保持不变，人为地改变另一个参数，可得三种不同的人