chap3-3直流電機(jī)原理三直流電動(dòng)機(jī)-Linda

第三章直流電動(dòng)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(dòng)機(jī)結(jié)束第五章直流電動(dòng)機(jī)本章要求：熟練掌握直流電動(dòng)機(jī)的基本方程，并能正確使用。掌握直流電動(dòng)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(dòng)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(dòng)狀態(tài)Ea<U上下+-UNST1TemT0nEaIaU=Ea-IaRa結(jié)束第二節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的基本方程一、電壓方程U、I正方向如圖，Ea為反電勢(shì)U=Ea+IaRa電樞總等效內(nèi)阻電樞感應(yīng)電勢(shì)Ea=Cen上下NST2TemT0nEaIaU結(jié)束二、轉(zhuǎn)矩方程

電磁轉(zhuǎn)矩為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩，負(fù)載和空載轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)的基本方程小結(jié)：電勢(shì)：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(tái)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(dòng)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(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)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(dòng)機(jī)特性

電動(dòng)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(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。結(jié)束2、數(shù)學(xué)表達(dá)式：電勢(shì)：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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)拖動(dòng)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電樞電流及電動(dòng)勢(shì)多大?例、一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)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(dòng)機(jī)額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩T2

（2）電動(dòng)機(jī)額定負(fù)載時(shí)的效率。Ea例：并勵(lì)電動(dòng)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(dòng)機(jī)UEaIaK1If

串勵(lì)直流電動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(tái)串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，UN=110V，Ra=0.1歐姆（忽略Rf）已知電動(dòng)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(dòng)機(jī)電樞電流和轉(zhuǎn)速各為多少？

例：串勵(lì)電動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(tái)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(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的輸入和輸出功率？結(jié)束解：NTnEaIa+-220VIfITnEaIa