电机与拖动基础考点总结

考点总结

第四章

e T L T —生产机械的阻转矩 n —转速(r/min)】

第五章

一、直流电机的励磁方式：

I

I

I f I I f1图5-15直流电机的励磁方式

a) 他励式 b) 并励式 b) 串励式 b) 复励式

a)

b)

c)

d)

按励磁绕组的供电方式不同，直流电机分4种：

○

1他励直流电机 ○2并励直流电机 ○3串励直流电机 ○4复励直流电机 二、基础公式 1. 额定功率N P

N P （N T 为额定输出转矩，N n 为额定转速） 直流发电机中，N P 是指输出的电功率的额定值：

N N N I U P ⋅=

2. 电枢电动势a E

直流电机的电动势：n C E e a ⋅Φ⋅=（单位 V ） e C 为电动势常数

a

Z

n C P e 60⋅=

（P n —磁极对数，Z —电枢总有效边数，a —支路对数）

3. 电磁转矩e T

直流电机的电磁转矩：a T e I C T ⋅Φ⋅= （单位m N ⋅） T C 为转矩常数

a

Z

n C P T ⋅⋅=

π2 （P n —磁极对数，Z —电枢总有效边数，a —支路对数）

4. 常数关系式

由于

55.9260

≈=π

e T C C 故 e T C C ⋅=55.9

三、直流电机

(一) 分类：直流电动机和直流发电机。 直流电动机：直流电能→→机械能 直流发电机：机械能→→直流电能

(二) 直流电动机(考点：他励直流电动机【如下图】)

I 图5-18直流电动机物理量的正方向与等效电路

a) 物理量的参考正方向 b) 等效电路

a)

b)

1. 电压方程：

励磁回路：f f f I R U =

电枢回路：a a a a I R E U += (特点：a a E U >) (a R ——包括电枢绕组和电刷压降的等效电阻 a E ——直流电机感应电动势)

其中 Φn

C E e a =

2. 转矩方程：0L e T T T +=

3. 功率方程：

○

1输入电功率→电磁功率 输入电功率1P =励磁回路输入电功率f P +电枢回路输入电功率a P

(注意：一般题目没有给出励磁信息，那么输入电功率=电枢回路输入电功率)

电枢回路输入电功率a P =电磁功率em P +铜耗功率Cua p ∆ 励磁回路输入的电功率：2f f f f f I R I U P ==

电枢回路输入的电功率：

()Cua em 2a a a a a a a a a a a p P I R I E I I R E I U P ∆+=+=+== (2a a Cua I R p =∆——电枢回路的铜耗 a a em I E P =——电机的电磁功率)

且有ωωωe a p a p a p a a π2π2606060T ΦI a

Z

n ΦI a Z n ΦnI Z n I E ==⋅

== 即ωe a a T I E =

（原本基础公式为a e ΦI C T T =）

而由上式可得电动机电磁转矩的另一种计算公式：

n P

n P P T em em em

e 55.960π2==

=

ω 故n P

T em e 55.9=（em P 的取值单位为w 才适用）

n

P T em

e 9550

=（em P 的取值单位为kW 才适用） ○

2电磁功率→输出机械功率 电磁功率=机械功率=机械空载功率(损耗)+机械负载功率(输出功率)

由于0L e T T T +=和ωe T P em = 故 ωωωL 0e T T T += L 0em P p P +∆=

L P ——电机的机械负载功率

0p ∆——电机的空载损耗，包括机械摩擦损耗m p ∆和铁心损耗Fe p ∆

○

3输入电功率1P →输出机械功率2P 电功率

电磁功率

机械功率

P 1

P em P 2

p Cua p Fe p mec p Cuf

Cuf

p ∆Cua

p ∆Fe

p ∆m

p ∆图5-19直流电动机的功率图

p P P p p p p P p p P P P ∑∆+=+∆+∆+∆+∆=+∆+∆=+=22add m Fe Cu em Cua Cuf a f 1

式中2P ——电动机的输出功率，有P2=PL ；

add p ∆——电动机的附加损耗，是未被包括在铜耗、铁耗和机械损耗之内的其他损耗； p ∑∆——电动机的总损耗，并有

add 02a a 2f f add m Fe Cua Cuf p p I R I R p p p p p p ∆+∆++=∆+∆+∆+∆+∆=∑∆

故电动机的效率为：p P p

P P ∑∆+∑∆-==2

121η

4. 工作特性：

5. 如何避免造成“飞车”？ 答：直流电动机在使用时一定要保证励磁回路连接可靠，绝不能断开。 原因：一旦励磁电流 If = 0，则电机主磁通将迅速下降至剩磁磁通，若此时电动机负载较轻，电动机的转速将迅速上升，造成“飞车”；若电动机的负载为重载，则电动机的电磁转矩将小于负载转矩，使电机转速减小，但电枢电流将飞速增大，超过电动机允许的最大电流值，引起电枢绕组因大电流过热而烧毁。因此，在闭合电动机电枢电路前应先闭合励磁电路，保证电动机可靠运行。

(三) 直流发电机(考点：他励直流发电机【如下图】)

I 原动机

图5-21直流发电机物理量的正方向与等效电路

a) 物理量的参考正方向 b) 等效电路

a)

b)

1．电压方程：a a a a I R U E += (特点：a a E U <) 式中Φn

C E e a =

2．转矩方程：0e m T T

T +

=

3．功率方程：

○

1输入机械功率→电磁功率 输入机械功率m P (原动机)=电磁功率em P

+克服空载功率0p ∆ 0em 0e m m 1)(p P T T T P P ∆+=+===ωω ○

2电磁功率→输出电功率 电磁功率em P =输出电功率2P +铜耗功率Cua p ∆ Cua 22a a a a a em p P I R UI I E P ∆+=+==

○

3输入机械功率1P →输出电功率2P 机械功率

电磁功率

电功率

P 1图5-23直流发电机的功率图

e p p p P p P P F m Cua 20em 1∆+∆+∆+=∆+=