电机拖动 吴玉香 化学工业出版社 课件 第二章

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1、本章主要教学内容1.直流发电机的运行原理2.直流电动机的运行原理3.直流电动机的机械特性4.串励和复励直流电动机2.1直流发动机的运行原理2.1.1直流发电机的基本方程式电压平衡方程式、转矩平衡方程式和功率平衡方程式。右图为并励直流发电机惯例1.电压平衡方程式并励直流发电机惯例2.转矩平衡方程式3.功率平衡方程式将转矩平衡方程式两边乘以电枢机械角速度得其中，注意：如果是他励发电机则没有并励直流发电机功率流图直流发电机效率：例2-1一台额定功率的并励直流发电机，额定电压，额定转速，电枢回路总电阻，励磁回路总电阻。已知机械损耗

2、和铁耗，附加损耗，求额定负载时各绕组的铜耗、电磁功率、总损耗、输入功率及效率各为多少？解：先计算额定电流励磁电流电枢电流电枢回路铜耗励磁回路铜耗电磁功率总损耗输入功率效率2.1.2直流发电机的运行特性直流发电机的运行特性指发电机的电枢端电压、励磁电流、负载电流或电枢电流这三个基本物理量之间的关系。保持其中一个量不变，只研究其余两个量之间的关系就构成了一种运行特性。我们只研究端电压特性。空载运行(1)空载特性：如右图(2)并励和复励直流发电机空载电压的建立并励和复励直流发电机都是自励发电机，可不需要外部直流电源供给励磁电流，

3、即可以自励。右图为并励发电机接线图，下图为自励分析曲线。自励的三个条件①电机必须有剩磁，如果电机无剩磁，可用其他直流电源激励一次，以获得剩磁。②励磁绕组并联到电枢的极性必须正确，否则励磁绕组接通以后，电枢电动势不但不会增大，反而会下降，如有这种现象，可将励磁绕组与电枢出线端的连接对调，或者将电枢反转。③励磁回路电阻必须小于临界电阻值。如果励磁回路中电阻很大，则伏安特性很陡，与空载特性交点很低或无交点，也不能建立电压，如上页左图中直线3与空载特性相切，此时励磁回路的电阻值称为临界电阻值。2.负载运行(1)外特性：保持，不变，

4、端电压与负载电流之间的关系曲线。1－积复励；2－他励；3－并励右图为直流发电机外特性曲线。思考：为什么并励直流发电机的外特性下降最多？(2)调节特性：保持端电压恒定，励磁电流与负载电流之间的关系曲线。(3)效率特性：发电机的效率与负载电流之间的关系曲线。下图分别为他励直流发电机的调节特性和效率特性调节特性效率特性2.2直流电动机的运行原理2.1.1直流电机的可逆原理以并励发电机为例说明（右图）发电机运行：保持不变，撤去原动机，为阻转矩变为驱动转矩当时稳速运行变为电动机运行。上述电机可逆运行的原理说明：发电机与电动机在一定条

5、件下可以相互转换，关键取决于加在电机轴上转矩的性质和大小。如能使升高，并使，则电机运行在发电机状态，反之则运行在电动机状态。电动机运行：只要在电机轴上接上原动机，向电机输入机械功率，转速和电枢电动势就会上升。如果使得大于电网电压,电枢电流将反向，电机的电磁转矩也反向，与电机的转向相反，变成制动性转矩。此时电机向电网输送电功率，变成发电机运行。2.1.1直流电动机的基本方程式右图为并励直流电动机惯例1.电压平衡方程式2.转矩平衡方程式3.功率平衡方程式并励直流电动机惯例并励直流电动机的功率流图电动机的效率：例2-2一台四极他

6、励直流电机，电枢采用单波绕组，电枢总导体数，电枢回路总电阻。当此电机运行在电源电压，电机的转速，气隙每极磁通时，电机的铁耗，机械摩擦损耗(忽略附加损耗)。求：①该电机运行在发电机状态还是电动机状态？②电磁转矩为多少？③输入功率和效率各为多少？解：①先计算电枢电动势由于，故此电机运行在电动机状态。②电枢电流为电磁转矩为③输入功率为输出功率为总损耗为效率为例2-3一台并励直流电动机，额定功率，额定电压，额定电流，额定转速，电枢回路总电阻，额定励磁电流为，忽略电枢反应的影响。求：①额定输出转矩为多少？②在额定电流时的电磁转矩为多

7、少？解：①额定输出转矩为②额定电流时的电枢电流为2.2.3直流电动机的工作特性直流电动机的工作特性：指当,，电枢回路不外串电阻时，转速、电磁转矩、效率随输出功率变化的关系。1.转速特性2.转矩特性3.效率特性电动机工作特性曲线2.3直流电动机的机械特性2.3.1机械特性的一般表达式2.3.2固有机械特性：指，且电枢回路不外串电阻时的机械特性。固有机械特性曲线例2-4一台他励直流电动机额定功率为96KW,额定电压为440V，额定电流为250A，额定转速，电枢回路总电阻为,忽略电枢反应的影响，求：①理想空载转速；②固有机械特性

8、斜率；③画出固有机械特性曲线。解：①由电动机的电压平衡方程式得②固有机械特性的斜率③固有机械特性2.3.2人为机械特性固有机械特性的条件有三个：，改变其中任何一个条件即可改变其特性，故人为机械特性可分为三种。1.电枢回路串电阻的人为机械特性特点：(1)为过理想空载转速点的一组放射形直线；（2）特性斜率随