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第三章直流電動機(jī)結(jié)束可逆原理基本方程工作特性機(jī)械特性串勵(lì)電機(jī)直流換向直流電動機(jī)結(jié)束第五章直流電動機(jī)本章要求:熟練掌握直流電動機(jī)的基本方程,并能正確使用。掌握直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速特性、轉(zhuǎn)矩特性以及效率特性。掌握直流電機(jī)的可逆原理,并能正確判斷直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。熟練掌握直流電動機(jī)的機(jī)械特性,并能靈活應(yīng)用。結(jié)束第一節(jié)直流電機(jī)的可逆原理發(fā)電狀態(tài)Ea>UNST2TemT0nEaIa電動狀態(tài)Ea<U上下+-UNST1TemT0nEaIaU=Ea-IaRa結(jié)束第二節(jié)直流電動機(jī)的基本方程一、電壓方程U、I正方向如圖,Ea為反電勢U=Ea+IaRa電樞總等效內(nèi)阻電樞感應(yīng)電勢Ea=Cen上下NST2TemT0nEaIaU結(jié)束二、轉(zhuǎn)矩方程
電磁轉(zhuǎn)矩為拖動轉(zhuǎn)矩,負(fù)載和空載轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩。穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)矩方程為:Tem=T2+T0電磁轉(zhuǎn)矩=CTIa空載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩上下NST2TemT0nEaIaU結(jié)束三、功率方程(并勵(lì))1、輸入功率勵(lì)磁損耗2、電樞功率電樞功率分為電磁功率和電樞銅耗。上下結(jié)束Ea3、電磁功率的分配摩擦損耗鐵損耗附加損耗其中:上下結(jié)束Ea發(fā)電機(jī)與電動機(jī)的P0是相同的,發(fā)電機(jī)中由輸入的機(jī)械功率提供,電動機(jī)中由電磁功率提供。4、總功率的分配總損耗p效率:功率流程P1pcufpcuPemP2p0上下結(jié)束勵(lì)磁損耗電樞回路損耗Ea直流電動機(jī)的基本方程小結(jié):電勢:U=Ea+IaRa轉(zhuǎn)矩:Tem=T2+T0功率:P1=pcuf+pcu+p0+P2P1P2上下PcufGIfNST2TT0nEaIaUpcuPemp0結(jié)束例題3-6一臺四極他勵(lì)直流電機(jī),電樞采用單波繞組,電樞總導(dǎo)體數(shù)N=372,電樞回路總電阻Ra=0.208?。當(dāng)此電機(jī)運(yùn)行在電源電壓U=220V,電機(jī)的轉(zhuǎn)速n=1500r/min,氣隙每極磁通Ф=0.011Wb,此時(shí)電機(jī)的鐵損耗PFe=362W,機(jī)械摩擦損耗Pm=204W(忽略附加損耗)。問:
(1)該電機(jī)運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài),還是電動機(jī)狀態(tài)?(2)電磁轉(zhuǎn)矩是多少?(3)輸入功率和效率各是多少?例題3-7一臺并勵(lì)直流電動機(jī),PN=96kW,UN=440V,IN=255A,IfN=5A,nN=500r/min,電樞回路總電阻Ra=0.078?,忽略電樞反應(yīng)的影響,試求:
(1)額定輸出轉(zhuǎn)矩;
(2)在額定電流時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩。第三節(jié)他、并勵(lì)直流電動機(jī)特性
電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n、電磁轉(zhuǎn)矩Tem
、效率與輸出功率P2或(Ia)的關(guān)系叫運(yùn)行特性。有以下幾種特性:轉(zhuǎn)速特性:n=f(Ia)轉(zhuǎn)矩特性:Tem=f(Ia)效率特性:
=f(Ia)機(jī)械特性:n=f(Tem)上下
轉(zhuǎn)速與電磁力矩之間的關(guān)系稱為電動機(jī)的機(jī)械特性。結(jié)束2、數(shù)學(xué)表達(dá)式:電勢:U=Ea+IaRa且Ea=Cenn=UNCeRaCeIa=n0-KIaUN式中:n0=Ce理想空載轉(zhuǎn)速K=RaCe斜率nIa0n0
電機(jī)實(shí)際空載運(yùn)行時(shí)存在T0,Ia00,實(shí)際空載轉(zhuǎn)速n0′<n0Ia0上下一、轉(zhuǎn)速特性:n=f(Ia)1、研究條件:U=UN,If=IfNT2NTeT0nEaIa+-UGIfI結(jié)束3、轉(zhuǎn)速變化率n:nIa0n0IaNnNn=n0-nN
nN100%他、并勵(lì)電機(jī)n=(2~8)%上下結(jié)束二、轉(zhuǎn)矩特性:T=f(Ia)研究條件:U=UN,If=IfNT=CTIaTIa0上下三、效率特性:
=f(Ia)研究條件:U=UN,If=IfN
=P2p1100%
=P1-pcu-p0p1100%
=P1-Ia2Ra-p0p1100%pcu:可變損耗;p0:不變損耗;它們相等最大
Ia0上下結(jié)束定義:當(dāng)端電壓一定,主磁通不變時(shí),電動機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系,即
Ea四、并勵(lì)直流電動機(jī)的機(jī)械特性研究條件:U=UN,If=IfN1、自然機(jī)械特性
在U=UN,If=IfN,電樞回路不串電阻條件下,得到的機(jī)械特性叫自然特性(固有特性)
以上三個(gè)條件只要改變其中一個(gè),得到的機(jī)械特性稱為人工機(jī)械特性。上下n=UNCeRaCTCe2Tem=n0-KTem結(jié)束1)電樞串電阻UEaIaK1Rc特性方程變?yōu)椋簄=UNCeRa+RCCTCe2Tem=n0-K′Temn=UNCeRaCTCe2Tem=n0-KTem
串電阻特性與自然特性比較,斜率變大了,n0未變nT0n0TNnN自然特性上下2、人工機(jī)械特性結(jié)束2)減小磁通n=UNCeRaCTCe2T=n0-KTnT0n0TNnN自然特性減小,n0和K都增加,特性上移,且變軟弱磁可以升速上下結(jié)束3)降低電樞端電壓Un=UCeRaCTCe2T=n0-KTnT0n0TNnN自然特性降低U
,n0減小K不變,特性向下平移上下結(jié)束例題3-9某他勵(lì)直流電動機(jī)額定功率PN=22kW,額定電壓UN=220V,額定電流IN=115A,額定轉(zhuǎn)速nN=1500r/min,電樞回路總電阻Ra=0.1?,忽略空載轉(zhuǎn)矩了。電動機(jī)拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載TL=0.85TN(TN為額定電磁轉(zhuǎn)矩)運(yùn)行,穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)電動機(jī)轉(zhuǎn)速、電樞電流及電動勢多大?例、一臺并勵(lì)直流電動機(jī)額定電壓UN=220v,電樞電流IaN=75A,額定轉(zhuǎn)速nN=1000r/min,電樞回路總電阻Ra=0.26歐姆,勵(lì)磁回路總電阻Rf=91歐姆,鐵損耗PFe=600w,機(jī)械損耗Pm=198w,求:
(1)電動機(jī)額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩T2
(2)電動機(jī)額定負(fù)載時(shí)的效率。Ea例:并勵(lì)電動機(jī)UN=220V,PN=10KW,nN=1000r/min,
ηN=0.8,Ra=0.3歐姆,Rf=150歐姆。
求:(1)If,Ia,IN;
(2)Ea,TN;
(3)當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩下降為額定轉(zhuǎn)矩的一半時(shí)的轉(zhuǎn)
速。
第四節(jié)串勵(lì)直流電動機(jī)UEaIaK1If
串勵(lì)直流電動機(jī)If=Ia,主磁通隨負(fù)載電流Ia的變化而變化。一、轉(zhuǎn)速特性:n=f(Ia)研究條件:U=UN,電樞回路總電阻R0不變n=UNCeR0CeIa特性表達(dá)式與他勵(lì)(并勵(lì))一樣上下結(jié)束n=UNCeR0CeIa
他勵(lì)與Ia無關(guān),串勵(lì)I(lǐng)f=Ia,與Ia符合磁化曲線關(guān)系.If=Ia01、輕載時(shí)Ia小,與Ia與成正比=k1Ian=UNCek1IaR0Cek1nIa0雙曲線上下結(jié)束2、重載時(shí)Ia=If
大,近似不變n=UNCeR0CeIa特性變?yōu)橹本€nIa0雙曲線上下If=Ia0結(jié)束二、轉(zhuǎn)矩特性:Tem=f(Ia)研究條件:U=UN,電樞回路總電阻R0不變Tem=CTIa1、輕載時(shí)=k1IaTem=CTk1Ia2TIa02、重載時(shí)=常數(shù)Tem=CTIa上下結(jié)束串勵(lì)直流電動機(jī)的機(jī)械特性Ea上述方程反映了如圖所示的機(jī)械特性:(1)當(dāng)T開始增大時(shí),n下降快速;當(dāng)T大于TN時(shí),n下降緩慢,機(jī)械特性較軟。(2)當(dāng)T=0時(shí),n為無窮大即理想空載轉(zhuǎn)速,所以串勵(lì)電動機(jī)不允許空載或輕載運(yùn)行。(3)適用于負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化較大的場合。nT0雙曲線三、幾種不同勵(lì)磁方式的機(jī)械特性它勵(lì)、并勵(lì)機(jī)械特性較硬,兩者較相似,適用于轉(zhuǎn)速變化較小的場合。串勵(lì)機(jī)械特性較軟,且不能空載運(yùn)行,適用于負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化較大的場合。復(fù)勵(lì)介于兩者中間,具有并勵(lì)和串勵(lì)的一些優(yōu)點(diǎn)。串勵(lì)復(fù)勵(lì)并勵(lì)它勵(lì)例一臺串勵(lì)直流電動機(jī),UN=110V,Ra=0.1歐姆(忽略Rf)已知電動機(jī)在某負(fù)載下運(yùn)行時(shí),電樞電流Ia=40A,n=1000r/min,現(xiàn)使負(fù)載轉(zhuǎn)矩增加到4倍,問電動機(jī)電樞電流和轉(zhuǎn)速各為多少?
例:串勵(lì)電動機(jī)UN=220V,IN=40A,nN=1000r/min,R’a=0.5歐姆,CT/Ce=9.55。求(1)當(dāng)I’a=0.5IN時(shí),n和;(2)如果保持不變,電壓由220v降到110v時(shí)的n和Ia。磁通與勵(lì)磁電流大小成正比習(xí)題課1、一他勵(lì)直流電動機(jī):PN=40KW,UN=220V,IN=210A,nN=1000rpm,Ra=0.078。求額定時(shí):P1、p;pcu、Pem、p0;T、T2、T0.解:上下結(jié)束2.一并勵(lì)直流電動機(jī):PN=96KW,UN=440V,IN=255A,If=5A,nN=500rpm,Ra=0.078。求額定時(shí):P1、p、;pcua、Pem、p0;T、T2、T0.解:上下UEaIaIfIN結(jié)束3、一臺他勵(lì)直流發(fā)電機(jī),PN=14KW,UN=230V,nN=1450r/min,2p=4,勵(lì)磁電流IfN=2.17A,N=84.5%,Ra=0.152?,F(xiàn)將此發(fā)電機(jī)改成并勵(lì)電動機(jī)運(yùn)行,接在220V電網(wǎng)上,并保持勵(lì)磁電流、電樞電流、效率均為額定值不變。求:1)電動機(jī)的額定輸出功率及轉(zhuǎn)速?2)此時(shí)T與發(fā)電狀態(tài)時(shí)T相同(大小、方向)嗎?3)作電動機(jī)運(yùn)行時(shí)的輸入和輸出功率?結(jié)束解:NTnEaIa+-220VIfITnEaIa
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