《电机学直流电动机》PPT课件

U
Ea
Ia Ra
Ce
n Ia Ra
Ce
n
T CT
Ra
n U Ra T
Ce CeCT 2
n
Ra CeCT 2
机械特性是稍下降的直线， 计及饱和， 成为水平或上翘。
T
硬特性:从并励电动机转速随所需电磁转矩的增加而 稍有变化。
用转速变化率来表征：
n% n0 nN 100 % nN
(1)固有机械特性
推论：
（1） 若制动TZ不变， φ不变， 稳定后的Ia不变。
Ia TZ CT
（2） 实际空载时， Ia 0。
（4）功率平衡式
P1 U I Ea Ia (Ra R ) Ia U I f
Ea Ia
I
2 a
(
Ra
R )
UI
f
PM
pcua pcuf
PM EaIa T (T2 T0) P2 p0
If Ia
Ea
Ra
rf
rΩ
电枢回路： U Ea Ia (Ra R ) U > Ea
励磁回路： U I f (rf r) I f Rf
重要的转速公式
n U Ia (Ra R ) Ce
基本方程式
（3）转矩平衡式 T＝T0＋ T2＝TZ
T2：输出转矩; T0:空载制动转矩;TZ:总负载转矩
P2 p
二、 直流电动机的工作特性
工作特性: 是指在U＝UN，If＝IfN时， 转速n、电磁转 矩T和效率随输出功率P2而变化的关系。即
或 n,T , f (P2 )
n,T , f (Ia )
机械特性:是指在U＝UN，If＝IfN时研究n与T之间的关系， 即。n＝f（T）
(一)并励（他励）电动 机
n n0
n0'
nN
0 T0
5. 额定转速变化率 ，n%表示电机额定负载时的转 速比n0降落的程度。
TN T
n% n0 nN 100 % nN 100 %
nN
nN
6. n>n0时为发电机状态，此时 Ea>U, Ia反向， Ea与Ia同向， 向电网送出电功率。
7.堵转点： 电枢电流： 电磁转矩：
n 0, Ea CeN n 0
电枢回路串电阻的人为机械特 性
保持U＝UN 及＝ N 不变而在电枢回路中串入电阻 Rc，所得的n＝f（T）关系。
n
UN Ce N
Ra Rc
CeCT
2 N
T
n0 T
对于给定的Rc，为常数。
n
Ra
n0
固有
Ra+Rc1
Ra+Rc2 Rc2>Rc1
人为
0
T
电枢回路串电阻的人为机械特 性
电枢串电阻人为特性的特点： （1）理想空载转速n0与固有机械特性的n0相同；
)
100%
P1
UN (Ia I f )
其中，
pcuf pFe pmec pad
pcua
I
2 a
Ra
为不变损耗 为可变损耗
(1
p )100% (1
pcuf
p fe
pmec
pad
I
2 a
Ra
)
100%
P1
UN (Ia I f )
η与Ia之间存在二次关系， 效率曲线存在一
个最大值。
I fN I N 忽略励磁电流
1、转速特性： U U N , R 0, I f I fN 时，n f (Ia )
根据转速公式，可得
n
n
UN Ce
Ra Ce
Ia
n0
Ra Ce
Ia
n0
UN
Ce
;
n0： 理想空载转速
Ia
转速下降不多， 考虑电枢反应， 有可能升高。
2、转矩特性：
根据转矩公式：
T
T CT Ia CT' Ia
§3－6 直流电动机
直流电动机的励磁方式可以是他励、并励、串励和复励。 以并励为例推导直流电动机的基本方程式。
各物理量正方向的规定：
U
电枢电动势Ea与电流Ia方向相反； 电磁转矩T与转速n方向一致。
I
T,n
If Ia
Ea
Ra
rf
rΩ
一、基本方程式
U
I
T,n
（1）电流方程 （2）电势平衡式
I I f Ia
I a U为RNa短路I电k 流； T CT为电N I机k 堵 T转k 转矩。
(2)人为机械特性分析
根据转速、转矩公式
n
U Ce
R CeCT 2
T
人为地改变电动机参数U、R或得到的机械特性，称为 人为机械特性。
有三种人为机械特性：
（1）电枢回路串电阻的人为机械特性； （2）改变端电压时的人为机械特性； （3）减弱电动机主磁通时的人为机械特性；
令 d 0 可得
dIa
Ia
pcuf pFe pmec pad Ia2Ra
电动机效率特性
结论：当电动机在某负载下不变损耗等于可变损耗时， 此时效率最高。
推论： （1）额定运行时总损耗
p
2I
2 N
Ra；
（2）可从额定数据来估算电枢回路总电阻。
Ra
1 2
UN
IN
I
2 N
PN
4、机械特性：
机械特性反映得是转速与电磁转矩之间的变化规律。
（2）斜率
Ra Rc
CeCT
2 N
N ，特性变软，
在同一个转矩下，转速下降更多。
改变端电压时的人为机械特 性
保持每极磁通为额定值不变，电枢回路不串电阻(Rc=0),只 改变电枢电压时的机械特性。
当U＝UN，Φ＝ΦN，电枢回路无外接电阻时，转速与转矩 之间的关系,称为固有机械特性。
n
UN Ce N
Ra
CeCT
2 N
T
分析：
n
n0
n0'
1. 电磁转矩越大， 转速越低， 机械特性是一条下斜直线；
0 T0
nN TN T
固有机械特性分析
n n0
n'0
0 T0
2.
当转矩等于零点，n
n0
UN
Ce N
2 n
60
p0 pFe pmec pad
功率平衡式 功率平衡式： P1 P2 pcua pcuf pFe pmec pad P2 p
功率流程：
P1 电功率
PM
机械功率 P2
效率：
pa pb pcuf
pmec pFe pad
P2 100% (1 p )100%
源自文库
P1
或者
T P2
2 n / 60
Ia
考虑去磁， 曲线有所下降。
思考题？
1、如何改变他励直流电动机的旋转方向？ 2、如何改变并励电动机的旋转方向？
3、效率特性：
当U＝UN， If＝IfN时， f (Ia ) 的关系叫效率特性。
(1
p )100% (1
pcuf
pFe
pmec
pad
I
2 a
Ra
为理想空载转速。
此时Ia＝0， Ea＝UN， 是一种理想工作状态。
nN
TN T
3. n0' 为电动机的实际空载转速， 比n0略低。对应于
空载转矩。
n0'
n0
Ra
CeCT
2 N
T0
4
Ra
CeCT
2 N
为机械特性斜率。ß增大，n也增大。 通
常称ß小的机械特性为硬特性，ß大的机械特性为软特性。
固有机械特性分析