电机学 教学课件 作者 曾令全 李书权 编 第26章.ppt

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1、第26章直流电动机按励磁方式分，直流电动机可以分为：他励电动机（包括永磁电动机）、并励电动机、串励电动机和复励电动机。励磁方式不同，运行特性也不同。直流电动机的基本方程直流电动机的运行特性直流电动机稳定运行条件26-1直流电动机的基本方程电压平衡方程以并励电动机为例，其稳态运行时的等效电路如图26-1所示。在直流电动机中，感应电动势与电枢电流方向相反，因此也称为反电动势。图26-1并励直流电动机的等效电路电枢回路的电压方程为励磁回路的电压方程为电流方程为功率平衡方程把电枢回路的电压方程两边都乘以，

2、得考虑到有即式中，是从电源输入的电功率，其它符号的含义与直流发电机相同。从上式可以看出，从电源吸收的功率，除了一小部分转换为电损耗外，大部分为电磁功率。电磁功率扣除铁心损耗、机械损耗和杂散损耗，剩下的才是电动机轴上输出的机械功率，即综合以上两式，得到直流电动机的功率平衡方程式图26-2直流电动机的功率图转矩平衡方程方程两边同除以机械角速度，得即其中：为电磁转矩，为输出转矩，为由机械损耗、铁心损耗和杂散损耗引起的制动转矩。直流电动机的运行特性主要包括转速特性、转矩特性、转速－转矩特性（即机械特性）、

3、效率特性，它们与励磁方式直接相关。由于直流电动机的效率特性与直流发电机类似，此处不再论述。他励直流电动机的运行特性并励直流电动机的运行特性串励直流电动机的运行特性复励直流电动机的运行特性26-2直流电动机的运行特性转速特性他励直流电动机的转速特性是指外加电压和励磁电流为额定值时，电动机的转速与电枢电流之间的关系。由和可得：当电枢电流增加时，若气隙磁通不变，则转速将随的增加而线性下降。由于电枢绕组电阻压降很小，因此转速下降不多。如果考虑电枢反应的去磁作用，随电枢电流的增大而略有减小，转速下降会更小些

4、，甚至会上升。他励直流电动机的运行特性为保证电动机稳定运行，通常将电机设计为图26-3所示的稍微下降的转速特性图26-3他励直流电动机的转速特性和转矩特性需要指出的是，他励直流电动机在运行过程中励磁回路绝对不能断开。当励磁回路断开时，气隙磁通骤然下降到剩磁磁通，感应电动势很小，由于机械惯性的作用，转速不能突然改变，电枢电流急剧增大，会出现两种情况：1）若电动机重载，所产生的电磁转矩小于负载转矩，转速下降，电动机减速直至停转，停转时，电枢电流为起动电流，引起绕组过热将电机烧毁；2）电机轻载，所产生的

5、电磁转矩远大于负载转矩，使电动机迅速加速，造成“飞车”。这两种情况都是非常危险的转矩特性他励直流电动机的转矩特性是指外加电压和励磁电流为额定值时，电磁转矩与电枢电流之间的关系。根据直流电动机的电磁转矩表达式可知，磁路不饱和时，气隙磁通不变，电磁转矩与电枢电流成正比，转矩特性为一条直线；当磁路饱和时，气隙磁通随电枢电流的增加而略有减小，转矩特性略微向下弯曲，如图26-4中的虚线所示。图26-4他励直流电动机的转速特性和转矩特性机械特性他励直流电动机的机械特性是指当电动机加上一定的电压和一定的励磁电流

6、时，转速与电磁转矩之间的关系，即，是电动机的一个重要特性。由和可得：式中，是理想空载转速，是机械特性的斜率。如图26-5所示，机械特性是一条略向下倾斜的直线。26-3直流电动机的机械特性若直流电动机转速随负载转矩变化不大，我们称其机械特性为硬特性，反之称为软特性。转速的变化可用转速调整率表征，定义为式中，为额定转速；为额定励磁电流时的空载转速。图26-5他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性串励直流电动机的运行特性串励直流电动机的励磁绕组与电枢回路串联，如图26-6所示，电枢电流等于励磁

7、电流，因而气隙磁通随电枢电流的变化很大，是其主要特点。图26-6串励直流电动机接线图转速特性串励电动机的转速特性是指外加额定电压、串励绕组电阻为常数时，转速和电枢电流之间的关系。串励电动机的转速为式中。可见，串励电动机的转速特性为双曲线，转速与电枢电流成反比。当负载增大时，电枢电流和励磁电流都增大，导致电阻压降增大、气隙磁通增大，转速迅速下降。如图26-7所示。串励电动机不允许空载运行，所以转速调整率定义为式中:为1/4额定负载时的转速。图26-7串励直流电动机特性曲线转矩特性串励电动机的转矩特性

8、是指外加额定电压、串励绕组的电阻为常数时，电磁转矩和电枢电流之间的关系。当电机轻载时，励磁电流很小，电机的磁路不饱和，串励电动机的电磁转矩为随着负载的增加，励磁电流逐渐增大，磁路饱和，磁通不再与励磁电流成正比。当磁路非常饱和时，磁通可认为是常值，电磁转矩为串励电动机的转矩特性如图26-7所示。机械特性串励电动机的机械特性是指外加额定电压、串励绕组电阻为常数时，转速和电磁转矩之间的关系。整理转速公式得：图26-8画出了串励电动机的机械特性曲线。串励电动机的机械特性是软特性。随着电磁转