No.04第四章-直流电机的工作原理及特性4.ppt

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1、第四章直流电机的工作原理及特性4.1直流电机的基本结构和工作原理4.2直流发电机4.3直流电动机的机械特性4.4直流他励电动机的启动特性4.5直流他励电动机的调速特性4.6直流他励电动机的制动特性主要内容第四章直流电机的工作原理及特性4.1直流电机的基本结构和工作原理4.1.1直流电机的基本结构换向器定子转子第四章直流电机的工作原理及特性4.1直流电机的基本结构和工作原理4.1.1直流电机的基本结构(定子剖面图)主磁极换向极磁极数－主磁极的个数磁极对数=磁极数/2第四章直流电机的工作原理及特性4.1直流电机的基本结构和工作原

2、理4.1.1直流电机的基本结构(转子结构图）转子换向片转轴电枢线圈第四章直流电机的工作原理及特性4.1直流电机的基本结构和工作原理4.1.1直流电机的基本结构(转子硅钢冲片图）电枢铁芯硅钢冲片第四章直流电机的工作原理及特性4.1直流电机的基本结构和工作原理电刷换向片4.1.1直流电机的基本结构(换向器图）第四章直流电机的工作原理及特性4.1.2直流电机的工作原理有关磁场的几个物理量1.磁感应强度B(磁场强弱和方向)NSNSNNSS电流方向右手螺旋法则第四章直流电机的工作原理及特性4.1.2直流电机的工作原理有关磁场的几个物理量

3、2.右手定则左手定则B---磁感应强度v---速度方向e---感应电势I---电流方向f---电磁力方向第四章直流电机的工作原理及特性4.1.2直流电机的工作原理有关磁场的几个物理量3.电路磁路电流I磁通φ电动势E磁通势F电压降U=IR磁压降电阻R磁阻Rm欧姆定律磁路欧姆定律第四章直流电机的工作原理及特性4.1.2直流电机的工作原理NSne,iKe—电势常数(pN/60a)Km---转矩常数(pN/2πa)=9.55Ke1.电动势E根据电磁学原理，两电刷间的感应电动势为:式中：E——感应电动势（V）；Φ——对磁极的磁通（Wb）

4、；n——电枢转速（r/min）；Ke——与电机结构有关的常数。直流发电机中，电动势的方向总是与电流的方向相同，被称为电源电动势。直流电动机中，电动势的方向总是与电流的方向相反，被称为反电动势。第四章直流电机的工作原理及特性4.1.2直流电机的工作原理2．电磁转矩TM电枢绕组中的电流和磁通相互作用，产生电磁力和电磁转矩，其大小可用如下公式表示：式中：TM——电磁转矩（N·m）；Φ——对磁极的磁通（Wb）；Ia——电枢电流（A）；Km——与电机结构有关的常数，Km=9.55Ke第四章直流电机的工作原理及特性4.1.2直流电机的工作

5、原理直流发电机和直流电动机的电磁转矩的作用是不同的。发电机的电磁转矩是阻转矩，它与电枢转动的方向或原动机的驱动转矩的方向相反。因此，在等速转动时，原动机的转矩T1必须与发电机的电磁转矩TM及空载损耗转矩T0相平衡。电动机的电磁转矩是驱动转矩，它使电枢转动。因此，电动机的电磁转矩TM必须与机械负载转矩TL及空载损耗转矩T0相平衡。第四章直流电机的工作原理及特性4.1.2直流电机的工作原理应用单轴拖动系统的动力学方程从以上分析可知，直流电机作发电机运行和作电动机运行时，虽然都产生电动势E和电磁转矩TM，但二者的作用正好相反。电机运

6、行方式E与I的方向E的作用TM的性质转矩之间的关系发电机相同电源电动势阻转矩T1=TM+T0电动机相反反电动势驱动转矩TM=TL+T0第四章直流电机的工作原理及特性4.1.2直流电机的工作原理第四章直流电机的工作原理及特性4.2直流发电机他励并励串励复励励磁方式第四章直流电机的工作原理及特性4.2他励发电机当发电机空载时，Ia=0空载特性电压平衡方程第四章直流电机的工作原理及特性4.3直流电动机的机械特性4.3.1他励电动机电压平衡方程n=f(T)T0n0---理想空载转速（T=0）△n—速度降第四章直流电机的工作原理及特性4

7、.3直流电动机的机械特性4.3.2他励电动机机械特性nn0TdT当n=0时，（4.13）式为堵转矩堵转电流机械特性硬度他励电动机的机械特性硬特性β＞10软特性β＜10绝对硬特性β→∞第四章直流电机的工作原理及特性4.3直流电动机的机械特性4.3.2他励电动机机械特性1.固有机械特性n=f(T)由求（1）估算电枢电阻Ra第四章直流电机的工作原理及特性4.3直流电动机的机械特性4.3.2他励电动机机械特性第四章直流电机的工作原理及特性4.3.1他励电动机的机械特性（2）计算额定条件下反电势（3）求理想空载转速（4）求额定转矩第四章

8、直流电机的工作原理及特性4.3.1他励电动机的机械特性2.人为机械特性（改变U、φ、Rad）1)串接电阻Rad串接电阻后1.n0不变；2.K斜率变大即机械特性变软。n2.人为机械特性（改变U、φ、Rad）1.改变n0(减小)2.斜率k不变机械特性硬度不变1.n0增加2.斜率变