電機(jī)與拖動技術(shù)項目化教程 課件 3直流電機(jī)的基本方程

直流電機(jī)的基本方程BasicequationofDCmotor電樞電動勢Ea和電磁轉(zhuǎn)矩T是建立直流電機(jī)基本方程和研究運(yùn)行性能的前提。體現(xiàn)了直流電機(jī)通過電磁感應(yīng)作用實現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。一、電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩1、電樞電動勢直流電機(jī)轉(zhuǎn)動時，電樞繞組切割磁力線而感應(yīng)的電動勢稱為電樞電動勢。電樞電動勢Ea=Cen電樞電動勢與每極磁通、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速成正比。每根導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢

E=Blv右手定則

B∝

v∝nCe:與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)，稱為電動勢系數(shù)

:

氣隙每極磁通（Wb）n：電動機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）性質(zhì):

發(fā)電機(jī)——電源電勢(與電樞電流同方向);

電動機(jī)——反電勢(與電樞電流反方向).2、電磁轉(zhuǎn)矩在直流電機(jī)中，電磁轉(zhuǎn)矩由電樞電流與磁場相互作用產(chǎn)生的電磁力形成，每根載流導(dǎo)體受到的電磁力

F=Bil左手定則

B∝

F∝i電磁轉(zhuǎn)矩

T=CTIaCT:與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的另一常數(shù)，稱為轉(zhuǎn)矩系數(shù)

:

氣隙每極磁通（Wb）Ia：電樞電流（A）電磁轉(zhuǎn)矩與定子磁通

，電樞電流Ia成正比。性質(zhì):發(fā)電機(jī)——制動(與轉(zhuǎn)速方向相反)；

電動機(jī)——驅(qū)動(與轉(zhuǎn)速方向相同)。二、直流電機(jī)的平衡方程正方向規(guī)定：他勵直流電機(jī)電路（b）電動機(jī)慣例（a）發(fā)電機(jī)慣例先規(guī)定電樞兩端的端電壓

U的正方向。對于發(fā)電機(jī)，Ia是輸出電流，Ea與Ia同向。對于電動機(jī)，Ia是灌入電流，Ea與Ia反向。T與

n

同/反方向，根據(jù)驅(qū)動/制動性質(zhì)來確定。1、電壓平衡方程（1）發(fā)電機(jī)運(yùn)行時（按發(fā)電機(jī)慣例）（2）電動機(jī)運(yùn)行時（按電動機(jī)慣例）式中：U——外電壓ra——電樞繞組電阻2△Ub—正負(fù)電樞總接觸電阻壓降Ra——電樞回路總電阻U=Ea+Iara+2△Ub=CeΦn+IaRa

Ea=U+Iara+2△Ub=U+IaRa（b）電動機(jī)慣例（a）發(fā)電機(jī)慣例他勵直流電機(jī)電路3、功率平衡方程他勵式直流電動機(jī)的輸入電功率P1=IU=(Ea+Iara+2△Ub)

Ia=EaIa+Ia2ra+2△Ub

Ia=Pem+pcua+pb

（1）直流電動機(jī)功率平衡方程電磁功率電樞銅損耗，消耗在電樞電阻中，與電樞電流的平方成正比；電刷接觸壓降引起的損耗。Pem由電功率轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率以后，并不能全部以機(jī)械功率的形式從電機(jī)軸上輸出，還要扣除以下幾種損耗：鐵損耗

pFe、機(jī)械損耗

pm、附加損耗

padpFepcuapbpmpadpemPem=P2+pFe+pm+pad=P2+p0+pad空載功率損耗因此，他勵直流電機(jī)的功率平衡方程為：P1=P2+pFe+pm+pad+pcua+pb=P2+∑P總損耗3、功率平衡方程

（2）直流發(fā)電機(jī)功率平衡方程由轉(zhuǎn)矩平衡方程式和電動勢平衡方程式，將轉(zhuǎn)矩平衡方程式兩邊同乘角速度

，即得：式中：T1——原動機(jī)輸入功率P1

T0——克服空載轉(zhuǎn)矩所需的空載功率p0

T——原動機(jī)克服電磁轉(zhuǎn)矩所需輸入的機(jī)械功率PT1=

T+T0

則：P1=P+p0若考慮附加損耗

pad，則

P=P1

-p0-

pad=P1-