《直流电机基础》ppt课件

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1、电机及拖动基础第二章直流电机电气与自动化工程学院2上一节课的主要内容：(1)感应电动势和电磁转矩的计算——重点电角度、机械角速度、转速的概念(2)直流电机的运行原理——重点直流电机的基本方程式（直流电机的数学模型）电气与自动化工程学院3其中；Ω为机械角速度，单位rad/s。感应电动势的计算公式为：电磁转矩的计算公式为：电气与自动化工程学院4直流电机的基本方程式：直流电动机直流发电机电气与自动化工程学院5本节课的主要内容：(1)直流电机的功率平衡关系——重点以并励直流电机为例(2)直流电动机的工作特性——重点并励、串励、复励直流电动机工作特性(3)直流发电机的工作特性——重点空

2、载运行、负载运行(4)直流电机的换向——了解电气与自动化工程学院6第二章直流电机2-1直流电机的工作原理及结构2-2直流电机的铭牌数据2-3直流电机的绕组2-4直流电机的励磁方式及磁场2-5感应电动势和电磁转矩的计算2-6直流电机的运行原理2-7直流电机的换向7(三)功率平衡关系输入电功率P1励磁损耗PCuf电枢铜耗PCua电刷接触损耗Pc电磁功率Pe机械损耗Pmech铁心损耗PFe机械功率P2并励电动机情形直流电动机电磁功率Pe,Pe=Ea×IaPe＝Te×Ω交变的电动势8并励发电机情形输入机械功率P1铁心损耗PFe机械损耗Pmech电枢铜耗PCu电磁功率Pe电刷接触损耗P

3、c励磁损耗PCuf电功率P2直流发电机电磁功率Pe,Pe=Ea×IaPe＝Te×Ω电气与自动化工程学院9二、直流电动机工作特性由于电枢电流便于测量，因此往往将工作特性表示为：条件:U=UN,If=IfN，电枢回路无外加电阻。工作特性指:转速n，转矩Te，效率η和输出功率P2的关系。转速特性转矩特性效率特性稳态工作特性电气与自动化工程学院10(一)并励直流电动机的工作特性1.转速特性理想转速特性实际转速特性理想转速特性和实际转速特性为什么不一致？思考电气与自动化工程学院11理想转速特性实际转速特性提示：1.从参数变化的角度思考？2.什么原因导致了Φ的变化？当电机电流较大时，电枢

4、反应表现出明显的去磁特性，从而使Φ减小。(1)理想空载转速n0略微上升，(2)使转速曲线斜率减小。转速曲线斜率的绝对值增大电气与自动化工程学院122.转矩特性当U=UN,If=IfN时，Te=f(Ia)的关系曲线理想转矩特性实际转矩特性T0为电机空载转矩；T2为负载制动转矩；思考：理想转矩特性与实际转矩特性为什么不同？电枢反应的去磁作用电气与自动化工程学院133.效率特性当U=UN,If=IfN时，η=f(Ia)的关系曲线电机效率为输出功率P2与输入功率P1之比的百分数主磁通在电枢铁磁材料中交变所产生的损耗，分为磁滞损耗和涡流损耗。当电机主磁通和转速变化不大时，铁耗近似不变，

5、因此这部分损耗也被称为不变损耗。机械损耗包括轴承及电刷的摩擦损耗、电机通风散热引起的风阻损耗。在电机转速不变时，机械损耗也是大致不变的。励磁回路铜耗，电流流过导体，消耗在电阻上的损耗，一般可以忽略不计。电枢绕组铜耗，当电枢绕组有电流流过时，产生的发热损耗。这一部分损耗是随着电枢电流变化的，或者说输出功率变化的，因此也被称为可变损耗。电刷接触损耗。当电机可变损耗等于不变损耗时，电机的效率达到最高。一般电机的最高效率点出现在80％左右的负载时(额定功率附近)。求函数极值的方法得到电气与自动化工程学院14(二)串励直流电动机的工作特性串励直流电机中，If＝Ia气隙主磁通Φ随Ia而变

6、化电动势平衡方程式电动势公式转矩平衡方程式转矩公式其中，Rfc为串励绕组电阻，电气与自动化工程学院15串励直流电机当在负载很小时，电机的转速将会很高，容易导致转子出现机械损坏，因此串励直流电机不允许轻载运行。串励直流电机在启动时，转速很低，端电压基本上靠励磁绕组和电枢绕组的电阻压降平衡，此时电枢电流很大。磁路饱和，因此磁通Φ接近不变。根据Te＝CTΦIa，可知串励直流电机带载启动能力很强。转速特性由曲线可知，串励电动机的转速随输出功率P2的增加而迅速减小。电气与自动化工程学院16转矩特性由曲线可知，电磁转矩Te随着P2的增大、n的下降而迅速增大。定量分析电磁转矩Te增大的原因

7、。当磁路不饱和时，当磁路饱和时，Φ接近不变，即Te正比于Ia串励电动机具有更大的起动转矩。电气与自动化工程学院17(三)复励直流电动机的工作特性1-并励电动机转速特性；2-积复励电动机转速特性；3-串励电动机转速特性；电气与自动化工程学院18[例2-1]一台他励直流电动机的额定数据为：电枢绕组的电阻电刷接触压降设电动机原来在额定转速和额定负载下运行，在负载的总制动转矩（包括损耗转矩）保持不变的情况下，试求(1)在电枢回路中突然串入电阻RΩ=0.0743Ω，求串入电阻最初瞬间和达到稳定时的电枢电流和转速分