第1章直流電機(jī)原理_電機(jī)及拖動(dòng).

1、直流電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的電樞繞組簡介直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢和電磁轉(zhuǎn)矩直流電機(jī)的換向直流發(fā)電機(jī)直流電動(dòng)機(jī)第1章 直流電機(jī)1.1.1 1.1.1 直流電機(jī)的基本工作原理一、直流發(fā)電機(jī)N aAB換向片電刷UiaX SfTf UXABiaA SffTeNaiaeaeiaea1.1 直流電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)lvBeX原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，直流發(fā)電機(jī)電樞繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢，同時(shí)，根據(jù)電磁力定律，旋轉(zhuǎn)的電樞繞組切割磁場，也產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩與旋轉(zhuǎn)方向相反。1.1 直流電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)1.1.1 1.1.1 直流電機(jī)的基本工作原理AUXNiaSiaffTXUA

2、NiaSiaffT二、直流電動(dòng)機(jī)1.1 直流電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)lIBfX1.1.1 1.1.1 直流電機(jī)的基本工作原理有磁場，電源通過電刷和換向器向電樞繞組通入直流電。根據(jù)電磁力定律，直流電動(dòng)機(jī)電樞繞組產(chǎn)生電磁力矩，驅(qū)動(dòng)機(jī)械負(fù)載。同時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，電樞繞組內(nèi)部也產(chǎn)生感應(yīng)電勢反電動(dòng)勢。輸入的直流電能克服反電動(dòng)勢，通過氣隙磁場做功，電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。1.1 直流電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)1.1.1 1.1.1 直流電機(jī)的基本工作原理端蓋磁軛主磁極勵(lì)磁繞組電樞繞組 電樞鐵心換向器電刷裝置軸端蓋軸承風(fēng)扇換向極繞組換向磁極1.1.2 1.1.2 直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)1.1 直流電機(jī)的基本工作原理

3、與結(jié)構(gòu)直流電機(jī)結(jié)構(gòu)圖勵(lì)磁繞組定子磁軛換向極電樞齒電樞槽極靴換向極繞組電樞導(dǎo)體電樞鐵心底腳1.1.2 1.1.2 直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)直流電機(jī)結(jié)構(gòu)圖主極鐵心1.1 直流電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu) 直流電機(jī)主要由定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動(dòng)部分）兩大部分組成。1.1.2 1.1.2 直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)1.1 直流電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)一、一、 定子部分產(chǎn)生磁場和作電機(jī)的機(jī)械支撐1.1.2 1.1.2 直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)1.1 直流電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)主磁極機(jī)座勵(lì)磁繞組絕緣框架電樞鐵心換向極主磁極主磁極鐵心1.1.2 1.1.2 直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)機(jī)座螺栓一、一、 定子部分1.1 直流電機(jī)的基本工

4、作原理與結(jié)構(gòu)換向極繞組銅絲辮壓緊彈簧電刷換向極鐵心刷握1.1.2 1.1.2 直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)換向極和電刷一、一、 定子部分1.1 直流電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)1.1.2 1.1.2 直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)一、一、 轉(zhuǎn)子部分換向器電樞鐵心和繞組轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇1.1 直流電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)直流電動(dòng)機(jī)型號Z3Z39595產(chǎn)品編號70017001結(jié)構(gòu)類型勵(lì)磁方式他勵(lì)功率30kW30kW勵(lì)磁電壓220V220V電壓220V220V工作方式連續(xù)電流160.5A160.5A絕緣等級定子B B轉(zhuǎn)子B B轉(zhuǎn)速750r/min750r/min重量685kg685kg標(biāo)準(zhǔn)編號JB1104JB11046868出廠日

5、期 年 月1. 銘牌1.1 直流電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)1.1.3 1.1.3 直流電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)及主要系列Z2系列是普通中小型直流電機(jī)。 ZZJ系列是一種冶金起重輔助傳動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)適用于軋鋼機(jī)、起重機(jī)、升降機(jī)、電鏟等。 其他系列的直流電機(jī)型號、技術(shù)數(shù)據(jù)可從產(chǎn)品目錄或相關(guān)的手冊中查到。2.直流電機(jī)的型號和系列國產(chǎn)直流電機(jī)的系列產(chǎn)品代號采用大寫漢語拼音字母表示，型號采用漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字組合表示，例如：“Z2-72”表示直流電動(dòng)機(jī)、第二次改進(jìn)設(shè)計(jì)型，“7”表示機(jī)座號，7后面的2表示長鐵心（2號表示長鐵心，1號表示短鐵心）。1.1 直流電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)1.1.3 1.1.3 直流電機(jī)銘

6、牌數(shù)據(jù)及主要系列3.額定值額定電壓 UN(V)發(fā)電機(jī)的 UN ：指輸出電壓的額定值。電動(dòng)機(jī)的 UN ：指輸入電壓的額定值。額定電流 IN(A)發(fā)電機(jī)的 IN ：指輸出電流的額定值。電動(dòng)機(jī)的 IN ：指輸入電流的額定值。額定功率 PN (kW)發(fā)電機(jī)的 PN ：指輸出電功率的額定值。電動(dòng)機(jī)的 PN ：指輸出機(jī)械功率的額定值。額定轉(zhuǎn)速 nN(r/min)PN U N I NPN U N I NN1.1 直流電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)1.1.3 1.1.3 直流電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)及主要系列額定勵(lì)磁電壓 UfN(V)額定勵(lì)磁電流 IfN(A) 額定狀態(tài) ：指 U、I、P、n 均為額定值的狀態(tài)。 滿載狀態(tài) ：指

7、 I = IN 的狀態(tài)。例11一臺Z2型直流發(fā)電機(jī)，UN=230V，nN=1450r/min，PN=145kW， N90，求該發(fā)電機(jī)的額定電流和額定輸入功率例12一臺直流電動(dòng)機(jī)，UN=110V，nN=1000r/m，PN=22kW，N84，求該電動(dòng)機(jī)的額定電流和額定輸入功率1.1 直流電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)1.1.3 1.1.3 直流電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)及主要系列3.額定值1.1 直流電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)1.1.3 1.1.3 直流電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)及主要系列4.4.勵(lì)磁方式指直流電機(jī)的勵(lì)磁線圈與其電樞線圈的連接方式。 （1 1）直流電動(dòng)機(jī)按勵(lì)磁方式分類1.1 直流電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu)1.1.3

8、1.1.3 直流電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)及主要系列4.4.勵(lì)磁方式（2 2）直流發(fā)電機(jī)按勵(lì)磁方式分類 1. 繞組的基本概念 電樞繞組是由多個(gè)形狀相同的繞組元件,按照一定規(guī)律連接起來組成的。 單疊繞組、單波繞組、復(fù)疊繞組、復(fù)波繞組、蛙繞組（疊繞和波繞混合繞組）。 (1) 元件 是構(gòu)成電樞繞組的基本單元，其兩端分別與兩片換向片相連的單匝或多匝線圈。后端接上元件邊1.2 直流電機(jī)的電樞繞組簡介1.2.1 1.2.1 直流電樞繞組基本知識前端接下元件邊匝數(shù)為1的是單匝元件，匝數(shù)大于1的是多匝元件。由于工藝等原因，電樞不宜開太多的槽，在一實(shí)際的槽中，上、下層嵌放多個(gè)(設(shè)為u個(gè))元件邊。將一個(gè)上層邊和一個(gè)下層邊在槽內(nèi)

9、所占的空間稱為一個(gè)虛槽。若電樞每槽上、下層只有一個(gè)元件邊，則總元件數(shù)Z等于實(shí)槽數(shù)Q；若每槽的上、下層各有u個(gè)元件邊時(shí)，則有：Z=uQ=Qu，Qu為虛槽數(shù)。1.2 直流電機(jī)的電樞繞組簡介1.2.1 1.2.1 直流電樞繞組基本知識(2) 疊繞組和波繞組(3) 節(jié)距各元件在電樞表面的幾何關(guān)系一般用元件的節(jié)距表示1.2 直流電機(jī)的電樞繞組簡介1.2.1 1.2.1 直流電樞繞組基本知識y1 整數(shù)第一節(jié)距y1指同一元件的二個(gè)有效邊在電樞表面跨過的距離，用槽數(shù)表示。其表達(dá)式為： Z2 p式中為把y1湊整的小于1的分?jǐn)?shù)。當(dāng)=0，y1=（極距）稱為整距元件；當(dāng)0稱為長距元件；當(dāng)0稱為短距元件，實(shí)際電機(jī)中采用

10、短距元件，可節(jié)省銅。第二節(jié)距y2指兩個(gè)相串聯(lián)的元件中第一個(gè)元件的下層邊與第二個(gè)元件的上層邊所跨的距離，用槽數(shù)表示。(3) 節(jié)距1.2 直流電機(jī)的電樞繞組簡介合成節(jié)距y指直接串聯(lián)的兩個(gè)元件的對應(yīng)邊所跨的距離。換相節(jié)距yk指同一元件的兩個(gè)出線端所接的兩換相片之間所跨的距離，用換相片數(shù)表示。(4) 極距 相鄰兩個(gè)主磁極軸線之間的距離稱作極距，記作，一 般用槽數(shù)表示，即有：(3) 節(jié)距1.2 直流電機(jī)的電樞繞組簡介pD22. 單疊繞組連接單疊繞組是以相鄰元件依次串聯(lián)的聯(lián)接規(guī)律連成的，每個(gè)元件的兩個(gè)出線端分別接到相鄰的兩個(gè)換相片上，最后形成一閉合回路。例13 以總元件數(shù)為6的電機(jī)為例，說明單疊繞組的聯(lián)接

11、。設(shè)S（元件數(shù)）=K（換相片數(shù)）=Z（槽數(shù)）=6，u=1，2p=2，則合成節(jié)距y =1，極距=第一節(jié)距y1=3，換相節(jié)距yk =1（右行繞），第二節(jié)距y2= y1 - y = 3-1= 2，上述數(shù)據(jù)所表示的實(shí)際電機(jī)繞組安放如圖。1.2 直流電機(jī)的電樞繞組簡介1.2. 2 1.2. 2 單疊繞組1.2 直流電機(jī)的電樞繞組簡介1.2. 2 1.2. 2 單疊繞組 展開圖雖然能反應(yīng)電樞繞組聯(lián)接規(guī)律，也能說明電機(jī)內(nèi)部電磁關(guān)系，但畫展開圖太麻煩，在分析電機(jī)內(nèi)部電磁關(guān)系時(shí)，采用電機(jī)模型。無論電機(jī)有多少對磁極都只用N、S一對磁極表示，不畫換相器，電刷放在幾何中性線處，并與位于幾何中性線處的元件接觸，一個(gè)圓圈

12、代表一個(gè)元件。1.2 直流電機(jī)的電樞繞組簡介1.2. 2 1.2. 2 單疊繞組1.2 直流電機(jī)的電樞繞組簡介1.2. 2 1.2. 2 單疊繞組一對極(一對電刷)為兩條并聯(lián)支路a=1， 支路電流 ia I a / 2支路上串聯(lián)的導(dǎo)體數(shù)N/2a=31.2 直流電機(jī)的電樞繞組簡介e ee e發(fā)電機(jī)e eeeeeEA12348765BIa結(jié)論：整個(gè)電樞繞組通過換向片連成一個(gè)閉合回路。12348765AIa e eeBeeeE電動(dòng)機(jī)電樞電流 Ia支路電流 ia Ia / 2a并聯(lián)支路對數(shù)a一個(gè)串聯(lián)支路上的導(dǎo)體數(shù) N / 2aN為電樞的全部導(dǎo)體數(shù)1.2 直流電機(jī)的電樞繞組簡介 直流電機(jī)空載是指電機(jī)對外

13、無功率輸出、不帶負(fù)載空轉(zhuǎn)的一種狀態(tài)。 直流電機(jī)空載時(shí)，勵(lì)磁繞組內(nèi)有勵(lì)磁電流，電動(dòng)機(jī)電樞電流很小可忽略，而發(fā)電機(jī)電樞電流為零，這時(shí)電機(jī)的磁場由勵(lì)磁電流單獨(dú)建立。1.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)1.3. 1 1.3. 1 直流電機(jī)的空載磁場1.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)一、主磁通和漏磁通二、磁感應(yīng)強(qiáng)度B 的分布1.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)BBavBm0BF0 NI 0 0 A電機(jī)主磁通與勵(lì)磁電流的關(guān)系可以計(jì)算或?qū)嶒?yàn)測定 R m CI 0三、空載磁化特性I0較小時(shí)鐵心不飽和，磁通勢主要作用在氣隙上。I0較大時(shí)鐵心飽和，勵(lì)磁電流與磁通是非線性關(guān)系。1.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)ac 磁化曲線 氣隙線bI00幾何中性線

14、直軸d交軸qFa22OxxFa(x)Ba(x)直流電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，電樞電流Ia不為零，氣隙中由電樞電流Ia產(chǎn)生電樞磁動(dòng)勢Fa。1.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)1.3. 2 1.3. 2 直流電機(jī)負(fù)載時(shí)的磁場當(dāng)電機(jī)帶負(fù)載后，電樞繞組流過電流，出現(xiàn)電樞磁動(dòng)勢。電樞磁動(dòng)勢對主磁極產(chǎn)生的磁場有影響，故對電機(jī)的運(yùn)行性能也會產(chǎn)生一定的影響。把電樞磁動(dòng)勢對勵(lì)磁磁動(dòng)勢產(chǎn)生的影響稱為電樞反應(yīng)。當(dāng)電刷位于幾何中性線時(shí)，電樞反應(yīng)使氣隙磁場發(fā)生畸變并使物理中性線偏移, 當(dāng)磁路飽和時(shí)有祛磁作用。直流電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)主磁極的一端磁通增加，另一端磁通減少，使氣隙磁場的分布發(fā)生扭斜，氣隙磁密過零的地方偏離了幾何中心線，呈現(xiàn)不均勻分布

15、，出現(xiàn)了電樞反應(yīng)。1.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)1.3. 3 1.3. 3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)22OxNSB0B 將通過圓心和電樞圓周上徑向磁密為零的點(diǎn)連接成的直線物理中性線。NBaS幾何中性線物理中性線1.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)1.4.1 直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢 1. 感應(yīng)電動(dòng)勢的產(chǎn)生B電樞旋轉(zhuǎn) n磁 場 eaveav Ea2. 感應(yīng)電動(dòng)勢的大小(1) 每根導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢eav = Bavlv Bx 導(dǎo)體所在處的氣隙磁密。l 導(dǎo)體的有效長度。v 導(dǎo)體切割磁場線的線速度。1.4 直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢和電磁轉(zhuǎn)矩(2) 電樞電動(dòng)勢的大小設(shè)電樞總導(dǎo)體數(shù)為 N，N則每條支路的導(dǎo)體為 2a ，故Bav平均氣

16、隙磁密度 Bv= n = n2R602P60nCenapNeaNEaav6021.4 直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢和電磁轉(zhuǎn)矩E = Ce n Ce 電動(dòng)勢常數(shù)。單位：Wb(V)單位：r/min3. 感應(yīng)電動(dòng)勢的方向和性質(zhì)方向：由 和 n 共同決定。性質(zhì)：發(fā)電機(jī)為電源電動(dòng)勢；電動(dòng)機(jī)為反電動(dòng)勢。1.4 直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢和電磁轉(zhuǎn)矩電樞電流 ia磁 場 f Tem2. 電磁轉(zhuǎn)矩的大小設(shè)電刷在幾何中性線處，元件為整距。(1) 同一極下每根導(dǎo)體受到的平均電磁力為 ia 導(dǎo)體中的電流 。每根導(dǎo)體受到的平均電磁轉(zhuǎn)矩為1.4.2 直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩1. 電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生1.4 直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢和電磁轉(zhuǎn)矩2DfTa

17、vcaavavliBf電樞直徑為：則電樞電流與支路電流的關(guān)系為： CT = 為轉(zhuǎn)矩常數(shù)。1.4 直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢和電磁轉(zhuǎn)矩pD2aIiaa2aaavemIapNDNaIlBT222aTICapN2)(mN 3. 電磁轉(zhuǎn)矩的方向和性質(zhì)方向：由 和 Ia 共同決定。性質(zhì)：發(fā)電機(jī)為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，Tem 與 n 方向相反。電動(dòng)機(jī)為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩，Tem 與 n 方向相同。4. 電動(dòng)勢常數(shù)和轉(zhuǎn)矩常數(shù)的關(guān)系因?yàn)?.4 直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢和電磁轉(zhuǎn)矩eeTTeCCCapNCapNC55. 92602,60則1.5.1 換向概述（假設(shè)電刷寬度等于換向片寬度）電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，被電刷短路的元件從短路開始到短路結(jié)束，從一條支

18、路轉(zhuǎn)換到另一條支路， 電流改變了方向。1.5 直流電機(jī)的換向有關(guān)換向的一些名詞 進(jìn)行換向的元件，稱為換向元件； 換向元件中的電流，稱為換向電流； 換向元件中電流的變化過程，稱為換向過程； 從換向開始到換向結(jié)束所需時(shí)間，稱為換向周期；1.5 直流電機(jī)的換向rb1 + rb 2 假定點(diǎn)刷與換向片間是面接觸，電流均勻分布在它們的接觸面。 接觸電阻的大小與接觸面積成反比。TkTk tTkTk tSS1SS2rb1rbrb 2rbi1 ia + ii2 ia ii1 rb1 i2 rb 2 e e i + iL k) +2tTki ia (1 直線換向1.5 直流電機(jī)的換向直流電機(jī)的勵(lì)磁方式分為他勵(lì)和自

19、勵(lì)兩大類。1.6 直流發(fā)電機(jī)1.6.1 直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式勵(lì) 磁 Uf If 原動(dòng)機(jī) 電樞 nEaU1. 電壓平衡方程Uf = Rf IfU = EaRaIa調(diào)節(jié)Rf If 可調(diào) 可調(diào) Ea 可調(diào) U可調(diào)。2. 轉(zhuǎn)矩平衡方程T1 = TemT0(以他勵(lì)電機(jī)為例)1.6 直流發(fā)電機(jī)1.6.2 直流發(fā)電機(jī)的基本方程式 當(dāng)發(fā)電機(jī)P2增加時(shí)，輸出電流Ia增大、Tem增大，必須加大外力矩T1才能維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，其轉(zhuǎn)子的阻轉(zhuǎn)矩只有T0。轉(zhuǎn)矩平衡方程：T1 =T0。當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，其轉(zhuǎn)子的阻（制動(dòng)）轉(zhuǎn)矩有T0和電磁轉(zhuǎn)矩Tem。轉(zhuǎn)矩平衡方程為：發(fā)電機(jī)必須有外力矩T1，才能維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

20、T1 Tem + T0 其中： Tem C T I a1.6 直流發(fā)電機(jī)1.6.2 直流發(fā)電機(jī)的基本方程式3. 功率平衡方程T1 = Tem T0P1 = PemP0Pem = P2pCuap0 = pFepmpad輸入功率 P1：電磁功率 Pem ： Pem = EaIa = UaIaRaIa2空載損耗 P0 :1 2P p0 + Pem p0 + pcu + P外力矩為了克服制動(dòng)轉(zhuǎn)矩（Tem和T0）提供機(jī)械力矩（功率）；并部分轉(zhuǎn)換成了電磁功率傳給了電樞。1.6 直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)中，物理量U（端電壓）、Ia（電樞電流）、If（勵(lì)磁電流）兩兩間的關(guān)系稱為發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性。1. 他勵(lì)發(fā)電機(jī)(1

21、)空載特性U0 = f (If)OIf當(dāng)n = nN且Ia = 0時(shí)，U0與If關(guān)系也等于E0與If 關(guān)系，即 E0 = f (If)當(dāng)勵(lì)磁電流為零時(shí)的電壓是什么電壓？U0Er剩磁感應(yīng)電動(dòng)勢1.6 直流發(fā)電機(jī)他勵(lì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性1.6.3U 0 U N(2)外特性U = f (Ia) 當(dāng)If = IfN ，n = nN時(shí)，U與Ia的關(guān)系曲線下降原因： U = Ea-IaRa 電樞反應(yīng)去磁，使Ea減小內(nèi)阻Ra有壓降 (主要)電壓變化的程度用U表示，稱為電壓變化率U 100%U N他勵(lì)電機(jī)U = (510)%OIaUU0UNIN1.6 直流發(fā)電機(jī)他勵(lì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性1.6.3OIIfIfNIaN（

22、3）調(diào)節(jié)特性當(dāng) n = nN，U = UN 時(shí)：If = f (Ia)（4）效率特性 小型發(fā)電機(jī)： N = 70% 90%中大型發(fā)電機(jī)： N = 91% 96%當(dāng) n = nN，U = UN 時(shí)： = f (P2)P2 =100%P11.6 直流發(fā)電機(jī)他勵(lì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性1.6.3問題：Ea ？ Ea ？(1)并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)主磁極必須有剩磁rr Er Ifr 與r 方向相同 EaEr 與r 方向相反 EaErIfEIf =ERaRfO Ifr If1If2 IfQ勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁通必須與剩磁同方向r Er Ifr EaEr IfIfr Ea Er發(fā)電機(jī)何時(shí)建立起穩(wěn)定的直流電壓？該電壓為多

23、大？1.6 直流發(fā)電機(jī)1.6.4并勵(lì)發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件和外特性EaIf =tan = = RaRfIfERf =Rk勵(lì)磁電路的電阻必須小于臨界電阻（磁場電阻線）RaRf磁場電阻線的斜率：當(dāng)n不變時(shí)，Rf增加，磁場電阻線斜率會增加。當(dāng)電阻線與空載曲線直線段重合時(shí)，無固定交點(diǎn)，U0不穩(wěn)定，此狀態(tài)叫臨界狀態(tài)。此時(shí)Rf叫臨界電阻Rk。EaIf當(dāng) Rf Rk 時(shí)，Ea Er ， 能夠自勵(lì)。當(dāng) Rf = Rk 時(shí)，Ea 不確定，不能自勵(lì)。當(dāng) Rf Rk 時(shí)，EaEr，不能自勵(lì)。 總結(jié)自勵(lì)的三個(gè)條件ErORfRkRfRk1.6 直流發(fā)電機(jī)I = IaIf，U = UfI IaRaIa Ea (電樞反應(yīng))U U

24、U0O當(dāng) n = nN、If = IfN 時(shí)：U = f (Ia) = EaRaIa 與他勵(lì)相比他勵(lì)并勵(lì)I(lǐng)Uf 特點(diǎn) 負(fù)載增加時(shí)， U 下降較快。U (2030)%1.6 直流發(fā)電機(jī)1.6.4并勵(lì)發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件和外特性并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的外特性1.6 直流發(fā)電機(jī) RL = 0，U = 0， If = 0 =r ，Ea = Er ISC 較小。RL I (Ia) U If 下降不多 RL I (Ia) U If （下降較快） Ea (較大幅度) U 的下降比 RL的減少得更快I = U/RLRL U I 穩(wěn)態(tài)短路電流 ISC 不大。Ea = Ce nU = EaRaIaU = RLI并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)

25、的外特性外特性有拐彎現(xiàn)象。INOIUUN他勵(lì)并勵(lì)U01.6 直流發(fā)電機(jī)I f U N 220【例16】 一臺并勵(lì)直流發(fā)電機(jī) UN = 220 V，IN = 76 A,nN =1500 r/min, 電樞電阻 Ra = 0.1，勵(lì)磁電阻 Rf 100，效率 = 86%。試求額定狀態(tài)下的輸入功率、電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩。解：勵(lì)磁電流為電樞電流為A 2.2ARf 100I aN I N + I fN (76 + 2.2)A 78.2A電樞電動(dòng)勢為Ea U N + Ia Ra (220 + 78.2 0.1)V 227.8VP2U N I N220 760.86W 19442W輸入功率為P1 Tem 電磁

26、功率為Pem Ea IaN 227.8 78.2W 17814W電磁轉(zhuǎn)矩為Pem Ea I a 2nN60N m 113.5 N m178142 1500601.6 直流發(fā)電機(jī)UEa 電機(jī)的可逆性：電機(jī)的可逆性：從原理上講，任何電機(jī)既可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行；電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。UEa發(fā)電機(jī)、亦可作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。1.7.1 直流電機(jī)的可逆原理1.7 直流電動(dòng)機(jī)(以他勵(lì)電機(jī)為例) 1. 電壓方程電樞回路電壓U=Ea+IaRa勵(lì)磁回路電壓U f I f R f2. 轉(zhuǎn)矩方程 電磁轉(zhuǎn)矩Tem CT I a轉(zhuǎn)矩平衡方程T em=T2+T0穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)T2+T0=TL1.7 直流電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩空載轉(zhuǎn)矩+TL=T0+ T2

27、1.7.2 直流電機(jī)的基本方程3. 功率(1)輸入功率電壓平衡方程U = Ea+ IaRa等式兩邊同時(shí)乘以電源電流I(他勵(lì)電機(jī)的IIa)(2)電磁功率+aaaaaxIaaaRIIEUIRIEUa2cuaemPPP+1aNPTnaNPCTnaNPnICIEPemTemaeaaem26060emememTnTP6021.7 直流電動(dòng)機(jī)1.7.2 直流電機(jī)的基本方程Tem 9.55T2 9.55T0 9.55 100%(3)輸出功率根據(jù)轉(zhuǎn)矩平衡方程Tem T2 + T0T2 Tem T0等式兩邊同時(shí)乘以P2 Pem p0空載損耗PemnPem2 2p0 p0 nP P np0 pFe + pm鐵損耗機(jī)械損耗(4)總損耗1 2P P p pFe + pC u + pm + pad附加損耗(5)效率P2P11.7 直流電動(dòng)機(jī)I a (6)功率流程圖P1pCuPemp0P2當(dāng)忽略空載損耗不計(jì)，Tem=TL，電動(dòng)機(jī)的電樞電流由負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL和磁通決定電樞電流U EaRaI a Tem TLCT CT 1.7 直流電動(dòng)機(jī)n0n0 nN當(dāng)Ia 時(shí)，n 下降不多(硬特性)。研究條