直流电动机的工作特性

所能提供的功率
额定电流 IN
额定电U压N 在额定工况下，电机
在额定电压下，运行于 额定功率时对应的电流
出线端的平均电压
额定转速 nN
发电机：是指输出额定电压； 电动机：是指输入额定电压。
在额定电压、额定电流下，运 行于额定功率时对应的转速
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额定励磁电流IfN
励磁方式
对应于额定电压、额定电流、额
转起来。由于换向器配合电刷对电流的换向作用，使得线圈边只要
处在N极下，其中通过电流的方向总是由电刷A流入的方向；而在S
极下时，总是从电刷B流出的方向，就使电动机能够连续地旋转。
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3
（二）直流发电机的工作原理
用原动机拖动电枢逆时针方向恒速 转动，线圈边ab和cd就分别切割不同 极性磁极下的磁场，线圈中产生了交 变的电动势。由于换向器配合电刷对 电流的换向作用，在电刷A、B端的 电动势确是直流电动势。
定转速及额定功率时的励磁电流
指直流电机的励磁线圈与电枢线
圈的连接方式
此外，电机铭牌上还标有其它数据，如励磁电压、出厂日期、 出厂编号等。
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电机运行时，所有物理量与额定值相同——电机运行 于额定状态。
电机的运行电流小于额定电流——欠载运行；
运行电流大于额定电流——过载运行。长期欠载运行 将造成电机浪费，而长期过载运行会缩短电机的使用寿命。
B — 磁场的磁感应强度(Wb/m2) i — 导体中的电流(A) l — 导体的有效长度(m)
当线圈ax中通入直流电流时，线圈边a和x上均受到电磁力，根据 左手定则确定力的方向。这一对电磁力形成了作用于电枢的一个电 磁转矩。
当安装换向器以后，将直流电压加于电刷端，直流电流经电刷流
过电枢上的线圈，则产生电磁转矩，电枢在电磁转矩的作用下就旋
一台直流电机
作为电动机运行——在直流电机的两电刷端上加上直流电压，电枢 旋转，拖动生产机械旋转 ，输出机械能；
作为发动机运行——用原动机拖动直流电机的电枢，电刷端引出直 流电动势，作为直流电源，输出电能。
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4
直流电机的物理模型
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5
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6
二、直流电机的结构
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7
主磁极
定子
换向磁极 电刷装置
机座
直流电机
=1019N.m
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第三节 直流电机的励磁方式及磁场
一、直流电机的励磁方式
1、他励直流电机——励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而是由 其他直流电源对励磁绕组供电。
2、并励直流电机——励磁绕组与电枢绕组并联。
3、串励直流电机——励磁绕组与电枢绕组串联。
4、复励直流电机——两个励磁绕组，一个与电枢绕组并联，
KT: 转矩常数
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电磁转矩的认识
Tem 2 P aN IaKTIa
一台制造好的电机， 它的电磁转矩正比于每极 磁通和电枢电流， 与磁密分布无关。
电势常数Ke和转矩常数KT决定于结构常数。它们 的关系为：
K T 60
K e 2
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(3) 电磁功率
电枢电功率
PemEa Ia Ke nIa 260KT nIa Tem
另一个与电枢绕组串.联。
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第四节 感应电动势和电磁转矩的计算
(1)直流电机的感应电势
一、直流电机的电枢电势
电枢电势：直流机正、负电刷之间的感应电势， 即每个支路里的感应电势。
计算：求出一根导体在一个极距范围内切割气隙磁 密的平均感应电势，乘上一个支路里总的导体数。
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(1)直流电机的感应电势
具体计算：
一根导体： eavBavli v
v 2P n
60
Bav：平均磁密；li：导体长度； v：电枢旋转线速度
n：电枢旋转速度（r/min)
Bavli
：每极磁通
支路电势：
Ea
N 2aeav
N
2a li
li
2P
n 60
6P0aNnKe n
N：总导体数 Ke：电势常数
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20
Ea6P0 aN nKen
电机最好运行于额定状态或额定状态附近，此时电机 的运行效率、工作性能等比较好。
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上节复习
1、动力学 2、电磁定律 3、直流电机工作原理 4、电机铭牌数据
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一台直流发电机，其部分铭牌数据如下： PN=180kW, U N=230V, n N=1450r/min,ηN=89.5%，
试求：
①该发电机的额定电流；
端盖 电枢铁心
转子
电枢绕组 换向器
转轴
轴承
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第二节 直流电机的铭牌数据
直流电机的额定值有： 1、额定功率PN(kW) 2、额定电压UN(V) 3、额定电流IN(A) 4、额定转速nN(r/min) 5、额定励磁电压UfN(V)
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指轴上输出 的机械功率
电动机
额定功率 PN
指电刷间输出的
额定条件下电机 发电机 额定电功率
U N=220V,n N=1500r/min,ηN=90%，求 该电机的额定输入功率P1N、额定电流IN和额 定输出转矩T2N
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解：额定电流为 IN= P1N/UN=177.8*103/220 =808.2A
额定输出转矩为
T2N=PN/wN=PN/(2*pi*nN/60) =160*103/（2*3.14*1500/60)
一台制造好的电机， 它的电枢电势(V)正比于每极 磁通φ（韦伯)和转速n（r/min), 与磁密分布无关。
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(2)直流电机的Fra Baidu bibliotek磁转矩
一根导体的平均电磁力：
favBavli ia
ia
Ia 2a
电磁转矩：
Tem fD 2BavliiaND 2
D 2P
T em lili2 Ia aN 2 2 P 2 P aN Ia K T Ia
第三章 直流电动机的工作特性
直流电机的工作原理和基本结构 直流他励电机的机械特性 直流他励电机的启动特性 直流他励电机的调速特性 直流他励电机的制动特性 直流他励电机传动系统过渡过程分析
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第一节 直流电机的工作原理及结构
一、直流电机的工作原理 （一）直流电动机的工作原理
载流导体在磁场中受到的力
f Bil
②电流保持为额定值而电压下降为100V时， 原动机的输出功率（设此时η=ηN）
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解：
（1）PN=UNIN IN= PN/UN=180KW/230 IN=782.6A
该发电机的额定电流为782.6A
(2) P= IN*100/ηN P=87.4KW
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一台直流电动机的额定值为： PN=180kW,
机械功率
直流电动机：从电源吸收的电功率， 通过电磁感应 作用， 转换成轴上的机械功率；
直流发电机：原动机克服电磁转矩的制动作用所做的 机械功率等于通过电磁感应作用在电枢回路所得到的 电功率。