第7章直流電機(jī)的基本理論

第7章直流電機(jī)的基本理論7.2直流電機(jī)的工作原理7.3直流電機(jī)的電樞反應(yīng)7.4電流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)7.5直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析7.6直流電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩7.7直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析7.8直流發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩第7章直流電機(jī)的基本理論7.2直流電機(jī)的工作原理7.3直流電機(jī)的電樞反應(yīng)7.4電流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)7.5直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析7.6直流電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩7.7直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析7.8直流發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩電機(jī)與拖動(dòng)返回主頁7.0直流電機(jī)的基本概念及分類7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)7.0電機(jī)的基本概念及分類第7章直流電機(jī)的基本理論

定義：一種機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的電磁裝置。

分類：（旋轉(zhuǎn)）電機(jī)直流電機(jī)交流電機(jī)同步電機(jī)異步電機(jī)他勵(lì)并、串、復(fù)勵(lì)按工作原理分：按能量轉(zhuǎn)換關(guān)系分：（旋轉(zhuǎn)）電機(jī)發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)主要用于電力拖動(dòng)主要用于控制對(duì)不同的電機(jī)對(duì)同一臺(tái)電機(jī)電機(jī)的可逆性原理

直流發(fā)電機(jī)7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)一、基本外形第7章直流電機(jī)的基本理論

直流電機(jī)7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

直流電動(dòng)機(jī)7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

直流電容電機(jī)7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

小型直流電機(jī)7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

ZQ-76直流牽引電機(jī)7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

ZQ-76直流牽引電機(jī)7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流牽引電機(jī)7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)剖面圖7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

電機(jī)裝配圖

更多的圖片

直流電機(jī)模型7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)二、直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)基本組成部分定子轉(zhuǎn)子定子鐵芯定子繞組轉(zhuǎn)子鐵芯轉(zhuǎn)子繞組慣稱“電樞”7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的定子裝配圖7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)一）、直流電機(jī)的定子直流電機(jī)的定子鐵心和繞組7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)(1)主磁極(2)換向磁極(3)機(jī)座(4)電刷裝置(5)端蓋等

直流電機(jī)的定子(a)主磁極(b)機(jī)座1.定子的主要組成7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的外形7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子的主要組成二）、直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子（電樞）的主要組成(1)電樞鐵心(2)電樞繞組7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)(3)換向器(4)轉(zhuǎn)軸與風(fēng)扇

直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子(a)轉(zhuǎn)子主體(b)電樞鋼片

直流電機(jī)電樞繞組的基本概念電樞繞組：由多個(gè)形狀一樣的單匝（或多匝）線圈以一定的規(guī)律連接起來構(gòu)成的整體，匝數(shù)用Ny表示。7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)元件：一個(gè)線圈就稱為一個(gè)元件，其個(gè)數(shù)用S表示。元件邊：線圈切割磁力線的有效部分（安放在轉(zhuǎn)子鐵芯的槽內(nèi)）。7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)線圈與換向片的連接原則：同一元件的首端和尾端分別連到不同的換向片上，各元件之間通過換向片彼此相連。同一換向片上，既連有一個(gè)元件的首端，又連有另一元件的尾端。12345678910111212356891112若換向片數(shù)用K表示，則S=K7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)實(shí)槽：電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯上嵌放電樞元件邊的凹槽，用Z表示。S=Z虛槽數(shù)：一個(gè)槽內(nèi)的上層（或下層），并列嵌放的元件邊數(shù)，用u表示?？偺摬蹟?shù)：用Ze表示u=3

Ze

=uZ=S=K總導(dǎo)體數(shù)：用z表示z=2NyZe=2NyuZAB12345678A

B1

2

3

48

7

6

57

6

5

48

1

2

3AB結(jié)論：整個(gè)電樞繞組通過換向片連成一個(gè)閉合回路。7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)AB12345678并聯(lián)支路對(duì)數(shù)：用a表示直流電樞繞并聯(lián)支路對(duì)數(shù)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)eeeeeeee＋－＋E

－A1

2

3

48

7

6

5BIaeeeeeeee1

2

3

48

7

6

5AB＋－Ia＋E

－a=1NSNS12345678910111212356891112A1B1A2B21）單疊繞組：線圈在相連的換向片進(jìn)行串聯(lián)。※并聯(lián)支路對(duì)數(shù)：a=2。※電刷的中心線對(duì)著磁極的中心線。A1A2B1B2n7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)36'

4

7'

58'11'8

10'7

9'6912'

10

1'

112'5'2

4'1

3'12電樞繞組的基本連接型式7.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2）單波繞組：線圈在相連的換向片進(jìn)行并聯(lián)。

單疊繞組：a=p結(jié)論：若用p表示磁極對(duì)數(shù)

單波繞組：a=1NS－U＋一、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理NS第7章直流電機(jī)的基本理論＋U－

安培力、電流i及磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向滿足左手定則。（磁力線穿過掌心，四指方向?yàn)殡娏鞣较?，大拇指方向?yàn)檩d流導(dǎo)體所受安培力的方向）7.2直流電機(jī)的工作原理NS第7章直流電機(jī)的基本理論NS＋U－＋U－電刷線圈邊切割磁感線會(huì)產(chǎn)生什么？換向片一、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理

動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的方向習(xí)慣上用右手定則確定。

（磁力線穿過右手掌心，大拇指方向?yàn)閷?dǎo)體切割磁力線的運(yùn)動(dòng)方向，四指方向?yàn)閯?dòng)生電動(dòng)勢(shì)的方向）直流電流交流電流電磁轉(zhuǎn)矩(拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩)機(jī)械負(fù)載克服反電動(dòng)勢(shì)做功7.1直流電機(jī)的工作原理

電磁關(guān)系換向Φ旋轉(zhuǎn)NS＋U－第7章直流電機(jī)的基本理論NS＋U－電刷換向片

小結(jié)2）電刷與換向片構(gòu)成換向機(jī)構(gòu)，起逆變作用，將外部直流電源轉(zhuǎn)換為交流輸入給電樞元件；1）電樞元件邊感生交變電動(dòng)勢(shì)，形成交變電流，且兩者方向相反，為反電動(dòng)勢(shì)；3）N極下方與S極下方導(dǎo)體電流方向不變，因此，電樞磁場(chǎng)不變，電磁轉(zhuǎn)矩亦不變,其方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相同，為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩并與負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡；4）N極下方與S極下方導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向不變，即電刷兩端感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向不變，且與外部輸入電源方向相同，起電壓平衡作用。NS二、直流發(fā)電機(jī)的工作原理NS－E＋7.1直流電機(jī)的工作原理－E＋輸出直流電原動(dòng)機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電流電磁轉(zhuǎn)矩（阻轉(zhuǎn)矩）做功

電磁關(guān)系Φ換向第7章直流電機(jī)的基本理論

小結(jié)3）電刷與換向片構(gòu)成換向機(jī)構(gòu)，起整流作用，將電樞交變電動(dòng)勢(shì)整成直流，作為直流電源輸出；2）N極下方及S極下方導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向不變，即電刷兩端感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向不變，輸出為直流。NS－E＋1）電樞元件邊感生交變電動(dòng)勢(shì)，形成交變電流，且兩者方向相同，為電源電動(dòng)勢(shì)；4）N極下方與S極下方導(dǎo)體電流方向不變，因此，電樞磁場(chǎng)不變，電磁轉(zhuǎn)矩亦不變，其方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反，為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩并與輸入轉(zhuǎn)矩平衡；三、勵(lì)磁方式+Ua－+Uf－他勵(lì)并勵(lì)串勵(lì)復(fù)勵(lì)1.直流電動(dòng)機(jī)按勵(lì)磁方式分類7.2直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)MIfIaM+U－IIfIaM+U－IIaMIaIf+U－I2.復(fù)勵(lì)的分類7.2直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1）按連接方式短復(fù)勵(lì)長(zhǎng)復(fù)勵(lì)2）按與電樞磁場(chǎng)的關(guān)系來分積復(fù)勵(lì)：兩者方向相同差復(fù)勵(lì)：兩者方向相反短復(fù)勵(lì)長(zhǎng)復(fù)勵(lì)1.額定電壓UN

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。2.額定電流IN

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。3.額定功率PN

發(fā)電機(jī)的PN

：指輸出電功率的額定值(UNIN)

。電動(dòng)機(jī)的PN

：指輸出機(jī)械功率的額定值

(UNINηN)

。四、額定值7.2直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)4.額定轉(zhuǎn)速nN5.額定勵(lì)磁電壓UfN6.額定勵(lì)磁電流IfN※

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I=IN的狀態(tài)。7.2直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)五、例題見教材P198題7.4.1NS7.3直流電機(jī)的電樞反應(yīng)幾何中心線NS勵(lì)磁磁場(chǎng)（空載磁場(chǎng)）物理中心線電樞磁場(chǎng)合成磁場(chǎng)（負(fù)載時(shí)的磁場(chǎng)）物理中心線

電樞反應(yīng)：電樞磁通勢(shì)對(duì)主極磁場(chǎng)的影響。第7章直流電機(jī)的基本理論

電樞反應(yīng)的影響①總磁場(chǎng)被扭歪了。幾何中心線與物理中心線分開了,

電刷位置處元件的e≠0，增加換向困難。②一半磁極的磁通增加，一半磁極的磁通減少，磁路不飽和時(shí)，每極磁通不變；磁路臨界飽和時(shí)，增加的少，減少的多，每極磁通減少，e和T相應(yīng)減少。7.3直流電機(jī)的電樞反應(yīng)NS7.4直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)一、電磁轉(zhuǎn)矩1.產(chǎn)生電樞電流i

磁場(chǎng)ΦF→T2.大小

電磁力：F=B

li

平均磁密：

第7章直流電機(jī)的基本理論BlB=Φl極距7.4直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)一、電磁轉(zhuǎn)矩1.產(chǎn)生電樞電流i

磁場(chǎng)ΦF→T2.大小電磁力：F=B

li第7章直流電機(jī)的基本理論B=ΦlBl極距R

平均磁密：每根導(dǎo)體上電磁力所形成的電磁轉(zhuǎn)矩：FRR

電樞繞組串聯(lián)總匝數(shù)（每條支路總匝數(shù)）：N

電樞繞組并聯(lián)支路數(shù)：2a

總導(dǎo)體數(shù)：2N·2a=4aN

電樞的周長(zhǎng)：2R=2p

電磁轉(zhuǎn)矩：

T=4aN

·FR=4aN··B

lip

=4aN··

lip

Φl=4aN··Φi

p

=·Φ·2ai

2pN

電樞電流Ia7.4直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)2.大小

T=CTΦIaCT轉(zhuǎn)矩常數(shù)：3.方向由Φ和Ia

共同決定。4.性質(zhì)發(fā)電機(jī)：電動(dòng)機(jī)：T與n方向相反，為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。T與n方向相同，為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩。7.4直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)CT=2pN單位：Wb單位：A(N·m)1.產(chǎn)生電樞旋轉(zhuǎn)n

磁場(chǎng)Φ2.大小每個(gè)導(dǎo)體：e=Blv

導(dǎo)體切割磁場(chǎng)線的線速度：電動(dòng)勢(shì)：

E=2N

e

二、電動(dòng)勢(shì)

e→∑e→E7.4直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)v=n2R60=2NBlv=2N··

l·n

2p

60Φl=n2p60=Φn4pN60CTCE=602=9.55CT

=

9.55CE7.4直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)CT

=2pNCE

=4pN60

E=CEΦn

CE

電動(dòng)勢(shì)常數(shù)：CE=4pN60單位：Wb單位：r/min(V)3.方向：由Φ和n共同決定。4.性質(zhì)發(fā)電機(jī)為電源電動(dòng)勢(shì)；電動(dòng)機(jī)為反電動(dòng)勢(shì)。5.CE、CT關(guān)系：三、例題【例7.4.1】

見教材P198題7.6.1。解：轉(zhuǎn)矩常數(shù)為

電動(dòng)勢(shì)矩常數(shù)為電磁轉(zhuǎn)矩為電磁轉(zhuǎn)矩為

【例7.4.2】

某四極直流電動(dòng)機(jī)額定功率為100KW，額定電壓為330V，額定轉(zhuǎn)速為730r/min，額定效率為0.915，單波繞組，電樞總導(dǎo)體數(shù)為186，額定每極磁通為0.00698Wb，求額定電磁轉(zhuǎn)矩。額定電流為額定電磁轉(zhuǎn)矩為2.3變壓器的額定值解：轉(zhuǎn)矩常數(shù)為

【例7.4.3】

某四極直流發(fā)電機(jī)額定功率為10KW，額定轉(zhuǎn)速為2850r/min，單疊繞組，電樞總導(dǎo)體數(shù)為372。當(dāng)發(fā)出的電動(dòng)勢(shì)Ea=250V時(shí)，求氣隙每極磁通Φ。氣隙每極磁通為2.3變壓器的額定值解：電動(dòng)勢(shì)常數(shù)為7.5直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析一、他勵(lì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電壓Uf→If→Φ電樞電壓Ua→Ia↓→T→n→E1.電壓平衡方程式勵(lì)磁電路：

Uf=Rf

If電樞電路：

Ua

=E+Ra

Ia第7章直流電機(jī)的基本理論EMIf+Uf－+Ua－Ia電動(dòng)機(jī)慣例

穩(wěn)態(tài)電樞電流Ia

由誰確定？T

=CTΦ

Ia

，

Ua

=E+Ra

Ia例如：負(fù)載不變(T不變)，Ua

(Ra)

變化時(shí)，

Ia

變化否（設(shè)Φ

不變）？Ua(或Ra)

瞬間n不變

E不變Ia

→T

→T＜TLE

←n↓Ia

←T

←T

=TL←Ia不變←

結(jié)論：Ia

的大小取決于負(fù)載的大小。當(dāng)Ia=IaN

時(shí)為滿載，當(dāng)Ia＞IaN

時(shí)為過載。※

規(guī)定短時(shí)過載的最大電樞電流：

Iamax

=(1.5~2)IaN=αMC

IaN7.5直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析機(jī)械特性ECEΦn=Ua－Ra

IaCEΦ=UaCEΦ=－RaCECTΦ2T2.轉(zhuǎn)速OnTn0當(dāng)T

時(shí)，n下降不多

——硬特性。勵(lì)磁電路斷電的后果當(dāng)If=0，Φ=Φr

很小，n不能突變，E很小→T=

CTΦr

Ia

仍有一定數(shù)值。→Ia

(1)若T＞TL→n

→飛車！(2)T＜TL→n

→n=0→悶車！7.5直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析7.5直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析3.轉(zhuǎn)向取決于電磁轉(zhuǎn)矩T

的方向。

T的方向取決于Φ

和Ia的方向。磁場(chǎng)反向電樞反向+Ua－IaIf+Uf－M+Ua－IaIf－Uf+M－Ua+IaIf+Uf－M二、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)

并勵(lì)與他勵(lì)的區(qū)別:1.輸入電壓

U

=Ua

=

Uf2.輸入電流

I

=Ia+If3.輸入功率

P1

=UI=UIa+UIf7.5直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析Ia+U－IIfM【例7.5.1】某并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，UN=220V，IN=12.5A，nN=3000r/min，Rf=628Ω，Ra=0.41Ω。求該電機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)的：

(1)If；

(2)Ia；

(3)E

；

(4)T

。解：(1)勵(lì)磁電流If7.5直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析UfRfIf=220628=A=0.35A(2)電樞電流IaIa=IN－If=(12.5－0.35)A=12.15A(2)電動(dòng)勢(shì)EE=UN－RaIa

=(220－0.41×12.15)V=215VIa+U－IIfMCTΦ=9.55CEΦ=0.685T=CTΦIa

=0.685×12.15N·m=8.32N·m(4)電磁轉(zhuǎn)矩7.5直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析CEΦ=EnN2153000==0.0717三、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)7.5直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析1.電壓

U

=Ua

+

Uf=E

+(Ra+Rf

)I2.電流

I

=Ia

=IfRa+RfU－E=CTΦT=3.轉(zhuǎn)矩

T=CTΦIa(1)當(dāng)Ia

較小、磁路未飽和時(shí)，

Φ∝Ia，T∝Ia2

。

(2)當(dāng)Ia

較大、磁路已飽和時(shí)，Φ≈常數(shù)，

T∝Ia

。EM＋

Uf

－＋

Ua－+U－IIfIa

即

T∝Iam

(1＜m＜2)

與并勵(lì)電動(dòng)機(jī)比較，有如下特點(diǎn)：(1)

對(duì)應(yīng)于相同的T，

Ia

小。(2)

對(duì)應(yīng)于允許的Iamax

，能夠產(chǎn)生的T大，

Tst

和Tmax

較大。4.轉(zhuǎn)速7.5直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析ECEΦn=U－(Ra

+Rf

)

IaCEΦ=UCEΦ=－Ra

+RfCECTΦ2T(1)當(dāng)T=0時(shí)，Ia=If

=0，Φ=Φr，n0=(5~6)nN。EM＋

Uf

－＋

Ua－+U－IIfIa(2)當(dāng)T很小時(shí)，Ia

很小，磁路未飽和，T→Ia

→Φ、E→n迅速下降。

(3)當(dāng)T很大時(shí)，Ia

很大，磁路已飽和，T

→Ia→Φ基本不變→n下降較少。

7.5直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析5.應(yīng)用(1)特別適用于起重機(jī)和電氣機(jī)車等運(yùn)輸機(jī)械。(2)不能在輕載或空載下運(yùn)行。(3)不能用皮帶輪傳動(dòng)。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性軟特性O(shè)nT輕載→Ia(If)很小→Φ很小、E很大→n極高四、復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)1.積復(fù)勵(lì)、差復(fù)勵(lì)。2.機(jī)械特性(1)

有較大的Tst。(2)

可以空載運(yùn)行。并勵(lì)復(fù)勵(lì)7.5直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析MIaIf+U－I串勵(lì)OnT7.6直流電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩1.功率平衡方程式(1)輸入功率P1

P1

=

U

I(2)銅損耗PCuPCu=

RaIa2＋RfIf2(3)電磁功率PePe

=P1－PCu

推導(dǎo)：

U

I

=

U(

Ia＋I(xiàn)f

)=

UaIa＋UfIf

=(E＋RaIa

)Ia＋RfIf2

=E

Ia＋RaIa2＋RfIf2

第7章直流電機(jī)的基本理論P(yáng)e=

E

Ia

一、直流電動(dòng)機(jī)的功率+Ua－IaIf+Uf－M7.6直流電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩Pe

=

E

Ia=

CEΦnIa

=TΩ260=

CTΦnIa

功率流程圖P1PCuPeP0P2260T2n=(4)空載損耗P0

P0

=PFe＋Pme＋Pad(5)輸出功率P2

P2

=Pe－P0

=

T2Ω7.6直流電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩(6)總損耗Pal

=PCu＋PFe＋Pme＋Pad(7)功率平衡方程式

P1－P2

=Pal(8)效率P2P1

=×100%二、直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩T

=T0＋T2空載：T

=

T0穩(wěn)態(tài)時(shí)：T2

=

TL【例7.6.1】

一并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，UN=110V，IN=12.5A，

nN=1500r/min，TL=6.8N·m，T0=0.9N·m。求該電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的P2、Pe、P1、Pal和。解：P2P1

=×100%6.2860=×6.8×1500W=1067.6WPe=P2＋P0=(1067.6＋143.3)W=1208.9WP1=UNIN=110×12.5W=1375WPal=

P1－P2=(1375－1067.6)W=307.4W7.6直流電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩260P2=TLn6.2860=×0.9×1500W=143.3W260P0=T0n1067.61375=×100%=77.64%7.7直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析一、他勵(lì)發(fā)電機(jī)第7章直流電機(jī)的基本理論外電源Uf→If→ΦE→n原動(dòng)機(jī)→電樞→Ua1.空載運(yùn)行勵(lì)磁電路：If

=UfRf勵(lì)磁電路總電阻電樞電路：

Ia

=0，Ua

=U0

=E調(diào)節(jié)Rf→If

可變→Φ可變→E可變→Ua可變。+Ua－GIf+Uf－EIa發(fā)電機(jī)慣例

U0

=E=f(If)

空載特性O(shè)IfU0Er剩磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2.負(fù)載運(yùn)行

輸出電壓:U

=Ua

輸出電流:I

=Ia

電壓平衡方程式

U

=Ua

=E－RaIa當(dāng)IaRaIaE

(電樞反應(yīng))Ua

n=nNIa

=07.7直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析空載特性+Ua－GIf+Uf－EIa發(fā)電機(jī)慣例

電壓調(diào)整率VR

=U0－UNUN×100%(5%~10%)

調(diào)整特性當(dāng)n

=nN，U=UN時(shí)：

If=f(I)OI

If

IfNIN7.7直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析調(diào)整特性

外特性

U=f(I)n=nNIf

=常數(shù)OIUn=nNIf

=IfNINUNU0外特性【例7.7.1】

一他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，PN=10kW，UN=230V，nN=1000r/min，Ra=0.4Ω。如果磁通Φ

保持不變，求1000r/min時(shí)的空載電壓U0和900r/min時(shí)的滿載電壓U

。解：在nN和UN時(shí)的電樞電流9001000E'

=EU0=E

=Ua＋RaIaN

=(230＋0.4×43.5)V=247V在Φ

保持不變時(shí)，E

∝n10×103230=A=43.5APNUaIaN=9001000=×247V=222V7.7直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析U=E'－RaIaN=(222－

0.4×43.5)V=205V*二、并勵(lì)發(fā)電機(jī)＋Ua－

E

→Φ

?Φ→

E

?

1.自勵(lì)條件(1)主磁極必須有剩磁Φr

：Φr→Er→Ifr→Φ→E＞ErΦ與Φr方向相同→E＜ErΦ與Φr方向相反(2)

勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁通必須與剩磁同方向：Φr→Er→Ifr→E＞Er→If＞Ifr→Φ→E

···※E與If

既應(yīng)滿足空載特性又應(yīng)滿足歐姆定律。7.7直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析GEIfIaI當(dāng)Rf

Rk

時(shí)，

EEr，能夠自勵(lì)。當(dāng)Rf=Rk

時(shí)，

E不確定，不能自勵(lì)。當(dāng)Rf

Rk

時(shí)，

E≈Er，不能自勵(lì)。(3)勵(lì)磁電路的電阻必須小于臨界電阻。If=ERa＋RfOIfEErQIfrIf1If2If場(chǎng)阻線：場(chǎng)阻線的斜率：=Ra＋Rftan=EIfOIfEErRf

=RkRf

＜RkRf＞Rk7.7直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析2.運(yùn)行分析I

=Ia－IfU

=Ua

=UfUa

=E－RaIaI→IaRaIaE(電樞反應(yīng))Uf

→ΦUa

外特性

U=f(I

)n=nNRf

=常數(shù)OIUU0他勵(lì)并勵(lì)(1)負(fù)載增加時(shí)，U下降較快。

VR

≈20%7.7直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析E＋Ua－IfIaIG(2)外特性有拐彎現(xiàn)象。OIUU0他勵(lì)并勵(lì)I(lǐng)NUNRL

→I(Ia)

→U

低飽和磁路RL

→U→If→Φ→E

(較大幅度)→U的下降比RL的減少得更快I=U/RLRL

→U→I→RL=0，U=0，If

=0→

Φ=Φr，

E=Er

→ISC

較小。(3)

穩(wěn)態(tài)短路電流不大。7.7直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析【例7.7.2】

例7.7.1中的他勵(lì)發(fā)電機(jī)，勵(lì)磁繞組的電阻為100Ω。轉(zhuǎn)速為1000r/min時(shí)的空載特性如圖所示。今將它改作并勵(lì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行。問勵(lì)磁電路內(nèi)應(yīng)串聯(lián)多大的電阻才能獲得230V的空載電壓和滿載電壓？解：空載運(yùn)行時(shí)EIfRf

=U0

=E－RaIf≈E

查空載特性得：

If=1.5A

時(shí)E=

230V根據(jù)E=

(Ra＋Rf)If可得2301.5=Ω=153.3Ω

7.7直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析01234If/AE/V300200100應(yīng)串聯(lián)的電阻為：

R=Rf－100

=(153.3－

100)Ω=53.3Ω若要滿載電壓為230V，則需E=247V。再查空載特性得：

If=2A

時(shí)E=

247V根據(jù)UN

=RfIf可得2302=(－100

)Ω=15Ω

01234If/AE/V300200100UNIfR

=－100

7.7直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析*三、串勵(lì)發(fā)電機(jī)1.

基本關(guān)系

I

=Ia

=IfU

=Ua－Uf=E－(Ra＋Rf)I2.

外特性空載時(shí)，I

=Ia

=If=0Φ

=Φr

，E

=Er負(fù)載時(shí)，I(If)

→Φ

→UI(If)7.7直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析OIUEr外特性

磁路飽和E不再增加→電阻壓降

→U

。G+U－IfIIa四、復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)1.

分為積復(fù)勵(lì)和差復(fù)勵(lì)2.對(duì)于積復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)(1)平復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)當(dāng)I

=IN時(shí)的UN

=

U0。(2)過復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)當(dāng)I

=IN時(shí)的UN＞U0。(3)

欠復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)當(dāng)