第3章1电动汽车用电动机

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Ø 并励直流电动机的工作特性如下图所示。
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第3章1电动汽车用电动机
•并励直流电动机的工作特性
5. 直流电动机的运行特性
Ø 机械特性
并励(他励)直流电动机的机械特性可表示为
式中, 为电枢回路外的串联电阻。
Ø 由上式可以得到并励(他励)直流电动机的机械特 性曲线,即改变电枢电压、改变励磁电流、改变电 枢回路电阻时的机械特性曲线。
➢ 复励直流电动机的永磁励磁部分采用高磁性材料 钕铁硼,运行效率高。
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•各种激励方式直流电动机的电路图
1.直流电动机的分类
➢ 电动汽车所使用的直流电动机主要是他励直流电动 机、串励直流电动机、复励直流电动机三种类型。
➢ 小功率(100W~10kW)电动机采用的是小型高效 的永磁直流电动机,可以应用在小型、低速的搬运 设备上。
各种直流电动机的速度转矩特性
各种直流电动机的速度转矩特性
直流电动机的转速—转矩、电压特性曲线
5.功率方程式
Ø 他励直流电动机输入功率为
式中, 为输入功率; 为电磁功率; 为电枢回 路上的铜耗。
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5. 直流电动机的运行特性
Ø 直流电动机的工作特性是指电动机的转速特性、转矩 特性和效率特性。
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3.电动汽车对电动机的要求
(6)电动机应体积小,重量轻,一般为工业用电动机 的1/2~1/3;
(7)电动机的结构要简单坚固,适合批量生产,便于 使用和维护;
(8)价格便宜,从而能够减少整体电动汽车的价格, 提高性价比;
(9)运行时噪声低,减少污染。
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子之间的间隙称为气隙。 (1)定子部分
主磁极 机座 换向极 电刷装置 (2)转子部分
电枢铁心 电枢绕组 换向器
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•直流电动机的结构
•直流电动机的结构
2.直流电动机的结构与特点
2)直流电动机的特点
Ø 调速性能好:直流电动机可以在重负载条件下,实 现均匀、平滑的无级调速,而且调速范围较宽;
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2.电动机的额定指标
(3)额定电流 Ø 额定电流是指电动机额定运行(额定电压、
额定输出功率)情况下电枢绕组(或定子绕 组)的线电流(A)。 (4)额定频率 Ø 额定频率是指电动机额定运行情况下电枢 (或定子侧)的频率(Hz)。
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方程为
其中 为互感 Ø 励磁回路的电压方程为
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4 .直流电动机的基本方程
Ø 有以下结果: (1)对于永磁直流电动机, (2)对于并励直流电动机, (3)对于串励直流电动机, (4)对于复励直流电动机,其特性介于串励和并
励之间。
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2.直流电动机的结构与特点
Ø 由于存在电刷、换向器等易磨损器件,所以必须进 行定期维护或更换。
Ø 电动汽车专用的直流电动机和其它通用的电动机相 比,应在耐高温性、抗振动性、低损耗性、抗负载 波动性以及小型轻量化、免维护性等方面给予特殊 考虑。
Ø 除此之外,电动汽车用直流电动机大多在较低的 电压下驱动,同时是大电流电路,因此需要注意连 接接线的接触电阻。
第3章_1_电动汽车用电 动机
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2020/11/26
第3章1电动汽车用电动机
3.1 概述
• 它是将电能转变为机械能的一种机器。电 动机能提供的功率范围很大,从毫瓦级到万千瓦 级。电动机的使用和控制非常方便,能满足各种 运行要求;电动机的工作效率较高,又没有烟尘、 气味,不污染环境,噪声也较小。 • 由于它的一系列优点,所以在工农业生产、 交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设 备等各方面广泛应用。
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3.2 直流电动机
在电动汽车所采用的直流电动机中,小功率 电动机采用的是永磁式直流电动机,大功率电动 机采用的是绕组励磁式直流电动机。
绕组励磁式直流电动机根据励磁方式的不同, 可分为他励式、并励式、串励式和复励式四种类 型。
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1.直流电动机的分类
Ø 输出功率超过额定功率时称为过载运行,这时电动 机的负载电流大于额定电流,将会引起电动机过热, 从而减少了电动机使用寿命,严重时甚至烧毁电动 机。
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2.电动机的额定指标
Ø 电动机的输出功率小于额定功率时称为轻载运行, 轻载时电动机的效率和功率因数等运行性能均较 差,因此电动机应尽量避免轻载运行。
Ø 直流电动机的机械特性是指在电源电压恒定、励磁调 节电阻和电枢回路电阻不变的情况下,其转速与电磁 转矩之间的关系,又称为转矩—转速特性。
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5. 直流电动机的运行特性
(1)并励(他励)直流电动机的运行特性 ➢转速特性并励(他励)直流电动机的转速特性为
式中,
为电动机的理想空载转速;
2.电动机的额定指标
(5)额定转速 Ø 额定转速是指电动机额定运行(额定电压、
额定频率、额定输出功率)的情况下,电动 机转子的转速(r/min)。
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2.电动机的额定指标
Ø 当电动机在额定运行情况下输出额定功率时,称为 满载运行,这时电动机的运行性能、经济性及可靠 性等均处于优良状态。
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5. 直流电动机的运行特性
•逐渐减小电源电压时, 理想空载转速逐渐下 降,但从空载到满载 转速变化很小,这种 特性称为硬机械特性。
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• 改变电枢电压时的机械特性
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5. 直流电动机的运行特性
•逐渐减小励磁电 流时,理想空载转 速逐渐上升,曲线 斜率逐渐增大,使 特性变软,电动机 运行的稳定性变差。 过分“弱磁”时, 使电动机转速过高, 甚至引起“飞车”。
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3.电动汽车对电动机的要求
(3)电动机应在整个运行范围内,具有很高的效率, 以提高一次充电的续驶里程;
(4)电动机应能够在汽车减速时实现再生制动,将 能量回收并反馈给蓄电池,使得电动汽车具有最佳 能量的利用率;
(5)电动机应可靠性好,能够在较恶劣的环境下长 期工作;
机; Ø 异步电动机分为感应电动机和交流换向器电动机; Ø 同步电动机分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机
和磁滞同步电动机
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1.电动机的分类
(3)按用途分类 Ø 电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。 (4)按转子的结构分类 Ø 笼电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机和绕
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1.电动机的分类
•(1)按电动机工作电源分类
•直流电动机和交流电动机 ➢直流电动机又分为绕组励磁式直流电动机和永 磁式直流电动机 ➢交流电动机分为单相电动机和三相电动机。
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第3章1电动汽车用电动机
1.电动机的分类
(2)按结构及工作原理分类 直流电动机、异步电动机和同步电动机 Ø 直流电动机又分为无刷直流电动机和有刷直流电动
Ø 为了使励磁绕组中不致引起大的损耗和电压降,励 磁绕组的电阻越小越好,所以串励直流电动机通常 用较粗的导线绕成,它的匝数较少。
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1.直流电动机的分类
(4)复励直流电动机
➢ 复励直流电动机有并励和串励两个励磁绕组,电 动机的磁通由两个绕组内的励磁电流产生。若串 励绕组产生的磁通势与并励绕组产生的磁通势方 向相同称为积复励。若两个磁通势方向相反,则 称为差复励。
➢ 中等功率(10~100kW)的电动机采用他励、复励 或串励式直流电动机,可以用于结构简单、转矩要 求较大的电动货车上。
➢ 大功率(>100kW)直流电动机采用串励式,可用 在要求低速、高转矩的专用电动车上。
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2.直流电动机的结构与特点
1 )直流电动机的结构 ➢ 直流电动机由定子与转子两大部分构成,定子和转
(1)他励式直流电动机 Ø 他励式直流电动机的励磁绕组与电枢绕组无连接关
系,而由其它直流电源对励磁绕组供电。 Ø 他励直流电动机在运行过程中励磁磁场稳定而且容
易控制,容易实现电动汽车的再生制动要求。
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1.直流电动机的分类
(2)并励直流电动机 Ø 并励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组相并联,共
用同一电源,性能与他励直流电动机基本相同。
Ø 并励绕组两端电压就是电枢两端电压,但是励磁绕 组用细导线绕成,其匝数很多,因此具有较大的电 阻,使得通过它的励磁电流较小。
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1.直流电动机的分类
(3)串励直流电动机
Ø 串励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组串联后,再 接于直流电源,这种直流电动机的励磁电流就是电 枢电流。这种电动机内磁场随着电枢电流的改变有 显著的变化。
(2)串励直流电动机的运行特性 串励直流电动机的特点是负载电流、电枢电流和 励磁电流是一个电流,气隙主磁通随电枢电流的 变化而变化,同时对电动机转速产生较大影响。
4 .直流电动机的基本方程
(4)转矩方程式
➢ 电动机空载时,轴上输出转矩


当负载转矩为 ,轴上输出有 机匀速稳定运行时有
,则 ,电动
式中, 为空载转矩,它是由电动机的机械摩擦 和铁耗引起的转矩; 为电磁转矩,为拖动性质 转矩; 为总的制动转矩,方向与相反。 电 磁转矩公式:
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3.电动汽车对电动机的要求
(1)在恒转矩区,要求低速运行时具有大转矩,以 满足电动汽车起动和爬坡的要求;在恒功率区, 要求低转矩时具有高的速度,以满足电动汽车在 平坦的路面能够高速行驶的要求;。
(2)电动机应具有瞬时功率大、带负载启动性能好、 过载能力强,加速性能好,使用寿命长的特点;

转速调整率,由电枢电阻压降引起,一般为3~8%。
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5. 直流电动机的运行特性
➢ 转矩特性

•电动机的转矩特性可表示为
•T•e = •C •T F•I•a •

➢ 效率特性
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5. 直流电动机的运行特性
Ø 直流电动机的效率具有普遍意义。电动机的额定 效率是指电动机额定运行时的效率。一般直流电 动机的效率为75%~85%。
4 .直流电动机的基本方程
(2)直流电动机的电磁转矩 ➢ 直流电动机的电磁转矩是指电枢上所有载流导体在
磁场中受力所形成的转矩的总和。可表示为
式中, 为电磁转矩; 为转矩常数,与电动机结 构有关。
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4 .直流电动机的基本方程
(3)电压方程式 Ø 由他励直流电动机的等效电路,得电枢回路的电压
线转子感应电动机。
(5)按运转速度分类 Ø 电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、
恒速电动机、调速电动机。
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2. 电动机的额定指标
电动机的额定指标主要包括: (1)额定功率 Ø 额定功率是指额定运行情况下轴端输出的机
械功率(W或kW)。 (2)额定电压 Ø 额定电压指外加于线端的电源线电压(V)。
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3.直流电动机的工作原理
4 .直流电动机的基本方程
(1)电枢绕组的感应电动势 直流电动机电枢绕组的感应电动势是指从一对正负 电刷引出的电动势,也称电枢电动势,可表示为
为每极磁通量; 为电动势常数,与电动机结构 有关。
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第3章1电动汽车用电动机
Ø 起动力矩大:可以均匀而经济地实现转速调节,因 此,凡是在重负载下起动或要求均匀调节转速的机 械,例如大型可逆轧钢机、卷扬机、电力机车、电 车等,都可用直流电动机拖动
Ø 控制比较简单:一般用斩波器控制,它具有高效率、 控制灵活、重量轻、体积小、响应快等优点;
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第3章1电动汽车用电动机
•改变励磁电流时的机械特性
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第3章1电动汽车用电动机
5. 直流电动机的运行特性
•当电枢回路电阻 从零逐渐开始增 大时,机械特性 曲线的斜率逐渐 增大,使特性逐 渐变软,但电动 机的理想空载转 速不变。
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•改变电枢回路电阻时的机械特性
第3章1电动汽车用电动机
5. 直流电动机的运行特性
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