电气工程概论第二章-直流电机PPT课件

按照电机的大小尺寸、容量分类：有大、中、小和微 型电机。
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二、直流电机
(一) 直流发电机工作原理
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(二) 直流电动机工作原理
（1）电机的可逆原理：直流电机可作为发电机运行，也可作 为电动机运行。
（2）换向器的作用是实现电枢线圈内的交流电动势、电流与
电刷的直流电压、电流之间的202转1 化。
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(三) 直流电机的结构
直流电机主要包括转子和定子两大部分。转子是电机 的转动部分，定子是电机的静止部分。
1 定子：用来产生磁场和作为电机的机械支架，主要包括
主磁极、换向极、机座和电刷装置。
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2 转子：也称为电枢，用来产生感应电动势和电磁转矩， 实现能量的转换。主要包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器、 转轴和风扇等。
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2 直流电机的功率平衡方程 （1）直流发电机的功率平衡方程
直流发电机的效率
（2）直流电动机的功率平衡方程
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(九) 直流发电机的特性
1 空载特性:发电机当n为常值，I=0A时,发电机空载端电 压U0与励磁电流If之间的函数关系。 2 负载特性:发电机n为常值，I>0A时，发电机端电压U与
枢端电压一定时，电机转速与电磁转矩之间的函数关系。
其中
（1）固有机械特性：当电动机端电压额定U=UN，每极气隙 励磁磁通额定Φ＝ΦN，电枢回路无串接电阻(Rst＝0)时的
机械特性。
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（2）人为机械特性：在固有机械特性的基础上，主要分析 改变电枢回路串接电阻、改变端电压和改变励磁磁通三种 情况下的人为机械特性。
(四) 直流电机的励磁
直流电机的励磁方式分为永磁体励磁、电机本体励磁 （并励、串励和复励）、其他电源励磁三种。
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(五) 直流电机中的感应电动势
其中p为极对数，N为电枢绕组的总导体数，a为支路对 数，Φ为每极主磁通，n为电机转速。
(六) 直流电机的电动势平衡方程
1 直流发电机的电动势方程
2 直流电动机的电动势方程
第四节 电机学
(直流部分)
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一、概述
电机是依据电磁感应定律和电磁力定律，实现电能和 机械能相互转化的电磁装置。
按照电机的用途分类：可分为发电机、电动机和控制 电机。
按照电机的电流类型分类：可以分为直流电机和交流 电机，其中交流电机可以分为同步电机和异步电机。
按照电机的相数分类：可以分为单相电机和多相电机， 如单相交流电机和最常见三相电机。
励磁电流之间的函数关系。
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3 外特性:发电机当n为常值，If为常值时,发电机电压U与 输出电流I之间的函数关系。 4 调节特性:发电机n为常值，U为常值时，励磁电流If与 输出电流I之间的函数关系。
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(十) 直流电动机的机械特性和调速
1 他励直流电动机的机械特性:电机励磁电流If恒定且电
1）电枢回路串接电阻的人为机械特性：
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2）改变电枢端电压的人为机械特性：
3）改变气隙磁通Φ的人为机械特性(Rst＝0) ：
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2 他励直流电动机的调速 （1）串电阻调速
优点：实现简单，适用于低速短时运行的拖动装置。
缺点：机械特性软，静差率大；转速调节范围小，只能低于 额定转速调节；串接电阻消耗功率；只能实现有级调速。
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(七) 直流电机的电磁转矩
(八) 直流电机损耗和功率平衡
1 直流电机损耗分类
（1）机械损耗pmec，主要由轴承间的磨擦和电刷与换向器间
的摩擦产生。
（2）铁芯损耗pFe，由电枢铁芯产生的涡流损耗和磁滞损耗。 （3）励磁损耗pf，由励磁绕组电阻产生的损耗。 （4）负载损耗pa，电枢绕组的电阻损耗等。 （5）杂散损耗pad。
的电压。
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计算题：
已知某直流电机额定工况下其转速 n = 1000r/min， 电枢开路电动势 Ea = 110V，扭矩 T = 250N·m，请 估算其额定电枢电流Ia。
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(十一) 直流电机的额定值
（1）额定功率PN：对于直流发电机，指电机输出的功率；
对于直流电动机，指电机输出的机械功率。
（2）额定电压UN：电机额定运行时的输入或输出电压。 （3）额定电流IN：电机额定运行时能承受的电流。 （4）额定转速nN：电机额定运行时的转子转速。 （5）额定励磁电压UfN：保证电机额定运行的励磁绕组所需
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（2）调压调速
优点：机械特性硬度不变；励磁电流额定时，可实现恒转矩 调速；调速范围宽，可实现无级调速；调速过程能量损耗 小。
缺点：需要调压电源；只能低于额定转速调节；随电压降低
静差率增大。
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（3）弱磁调速（恒功率调速）
优点：控制方便，调速平滑，经济性好。
缺点：调速范围窄，受电机机械强度和换向火花的限制，转 速不可太高，要防止电机飞车的现象发生。