直流电机的基本方程

1、、直流电机的基本方程式:（电系统的电势平衡方程式，机械系统的转矩平衡方程式，能量系统的功率 平衡方程式。）1、电动势平衡方程式：A、不计磁路饱和效应，并励电动机电枢回路和励磁回路的电势方程式：0=1 = %4口+及4二反+及耳elecfans com i 3 凭统支B、并励发电机电势方程式:第=4+ 1八I/3 = R3dbecfancom电单家爆血发电机的%大于42、转矩平衡方程式:空载转矩惯性转矩/域颤葩环初理直程 < ,彳户 j稳态方程B、发电机：7；=）十%+ J冬眠态方程/di原励机瓶项转炉elecfoywjn 将旦蠹统 41g心，'I 工3、功率方程式：A、直流电机中

2、的损耗、效率：损耗有三类：消耗于导体电阻中。消耗于摩擦损耗、通风和机械损耗。消耗于铁心中的损耗。铁耗：/筋由于电枢旋转时主磁通在电枢铁心内交变而引起的。铜耗：,电枢回路铜耗-,-励磁回路铜耗电刷接触铜耗P* = 21M- 2&R为一对电刷总接触电压降。机械损耗：Pq包 括轴承摩擦损耗、电刷摩擦损耗、定转子和空气的摩擦损耗。附加损耗：中左电枢齿、槽存在，使气隙磁通产生脉动，电枢反应使磁场畸变引起的铁耗。换向电 流引起的损耗。按额定容量的19计算，无补偿绕组按额定容量的 0.5%计算，有补偿绕组在 以上损耗中P口，Ps,随负载变化而变化，称为可变损耗;P。% Pg, P&为不变 损

3、耗。电机的效率:=Axl 00%= Q誉）X1OC%="迎乌除I麻nfi现吸当不变损耗二可变损耗时，bmx取得最大，平是4的二次曲线B、并励电动机的功率方程式:电磁功率口电功率巴机械功率p 户均 el<ecfan5*com 电 3 或施左PY=UI = UIf +ZJ= p* + * + p, + 4&=TQ = E I=f曰的贬屈空点MqM& a z " - u J / _ x_ zs ' x- QC、并励发电机的功率方程式:A1机械功率L 融。Pj.弓电功率elecfanscom 上3寞统治 * I& = k = ("+&

4、#39;l+2AL = P* + 广皿 + R +鸟 钎2=(丁 +珀人办国世驾言我将?就良一、直流电动机的工作特性：直流电动机的运行特性有：工作特性，起动，调速。工作特性是选用直流电 动机的一个重要依据。当端电压为额电压，电枢回路无外用电阻，励磁电流为额 定励磁电流时，电机转速 / 电磁转矩丁，和效率不与输出功率舄之间的关系。 即：电工1fg 实际运行中，乙可测，且乙随月增大而增大，所以，工作特性可表示为：, , '1 1'1、并励直流电动机的工作特性:A、转速特性:EC尸 U=E：q%其中，a为理想空载转速。转速特性为一斜率为a中的直线。当电机磁路饱和时，随着片的增大，心增

5、大，电枢反应的去磁作用使，增大, 直线上翘。为保证电机稳定运行，采取措施使特性略为下降。B、转矩特性：T=金'，不计去磁丁二或4，特性为一过原点的直线。当考虑电枢反应时，实际曲线偏离直线2心,仍接近于一条直线C、效率特性:2、申励直流电动机的工作特性:A、转速特性:鼠=。产中=以科/ :优 ； E 安我必产0：包£暧1 ：包分析：a、转速用随着心的增大而迅速减小。（因为1口 =与）b、空载时，4很小，及心咫很小，电机必须产生反电势 纥二<>与 电源电压相平衡，因此，打很高。理论上，心“°时，TO ,建70 。故申励xlOO%r?=旻 xlOO% = (1

6、2Pm 4- P- + 77 . + 产r + ?.Ar/ 7t=J -匕旦丁棘哂冷始理 ,U汶本,以是乙的二次曲线。当不变损耗=可变损耗时， 取得最大。基本方程式:不计饱和时:旦=Cn =C；5 =C = G0I T = Qg =)期电衩第E悌切您 工Jtv US* W JU*金M JT电动机不允许空载或轻负载运行。el-erfans com 电干期:丈七 y q得B、转矩特性：'-二二一：当心增大，鹿很快减小，使丁升很快。即，随着心增大，T将以高于心的 一次方比例增大。在同样大小的起动电流 乙下，用励电动机的大于并励电动 机的图oC、效率特性：与并励电动机类似。7 = xl00%

7、=?7+ 77 + n */'广-k "7 rJ T="- 3%碎蹿声猊妙石并励电动机与申励电动机工作特性比较：A、用励电机的打随行 增大而迅速下降。B、用励电动机不允许空载或轻负载运行。C、在同样大小的起动电流 匕下，用励电动机的 北大于并励电动机的图。3、复励直流电动机的工作特性：它介于并励和申励电动机特性之间。 当并励绕组磁动势起主要作用，特性接 近于并励电动机特性。当用励绕组磁动势起主要作用，特性接近于申励电动机特 性。在空载时无飞速现象。、直流发电机的工作特性:可测物理量有：发电机端电压口，电枢电流心，励磁电流。，转速日等。 有四种特性曲线：空载特性负载特

8、性 一一二：一外特性 11-1调节特性 ，一 , ，一 - -1（一）、他励发电机特性：1、他励发电机空载特性：当电机"二耳时，调节使发电机空载端电压 = 1-1-13 ,然后使0逐 渐回到零，测空载端电压 5 与。关系即为空载特性曲线 为二）。分析：A、空载特性表明电机磁路的性质。 即当FE一定时，电机绕组感应电势与其对 应磁动势的关系。B、改变励磁电流的方向，可测出反方向的空载特性曲线。C、改变电机转速打，可得不同的空载特性曲线。D并励、复励直流发电机的空载特性都以他励形式测取。 空载特性曲线：2、负载特性:当月=C ,时，端电压曲线与空载特性比较：当h上升时，两曲线都上升。当h

9、 一定时，两特性的电 压不同。3、外特性：当总=C ,0=c时，端电压口二了。白曲线。当负载电流及电枢电流增大时, 曲线略为下垂。4、调节特性:当月=C , = C时，端电压与=曲线。当电枢电流增大时，曲线往 上翘（二）、并励直流发电机空载电压的建立:并励和复励直流发电机均为自励发电机， 首先应在空载时建立电压，然后再 带负载。自励电压建立的三个条件：必须有剩磁；励磁绕组与电枢并联的极性正确；励磁回路中电阻小于临界电阻。电机有剩磁，极性正确气隙磁场得到加强.电枢绕组电势增加励磁电流增加电枢端电压建立起来 如何稳定呢?空载电压建立能否稳定？励磁绕组端电压5与励磁电流 5：在磁路上满足空载特性 二

10、,（），在电路上满足伏安特性%二。Q。当巧二%时，达稳定点A即两曲线的交点。（三）、并励、复励直流发电机负载运行：当片=C ,建立自励电压后，保持,接入负载出上，逐渐减小网上，测取口与I的曲线。下垂原因：电枢反应；电枢绕组压降；_并励直流电机随口的减小，电枢感应电势大大减小；申励电机0=4随负载变化，使u不稳定，可安自动装置。一、他励直流电动机的起动起动-从静止到一个稳定态的过程。先有磁场，再接入电枢电压。电机刚起 动时，n=0, E=0,电枢电流很大。使绕组发热和受很大的电磁冲击力。所以希望 上小于一定值。但电磁转矩 与1成正比，希望I大些。-成为一对矛盾。对起动的基本要求：1、足够大的起动

11、转矩Tst ;2、起动电流4限制在允许范围内；3、起动时间短；4、起动设备简单、经济、可靠。常用的起动方法：1、直接起动；-适用于小容量电机。2、电枢用电阻器起动;-损耗大。3、降压起动；-须有专用电源。损耗小，起动平稳。电阻分级起动过程分析：0，丁曲s com纯3支辑反选择最大转矩看，电阻切换转矩7I.=Q,5 2,0汉0 =-(1例对即却°?7/T8林彳、他励直流电动机的制动电机有两种运转状态：电动运转T与库同向。制动运转T与阿反向。制动的目的使系统停车或限速。自由停车法，电气制动，机械制动。能耗制动；反接制动；回馈制动 分析每种制动过程产生的条件，机械特性，及特点等。1、能耗制

12、动：产生条件：电机顺时针方向旋转，T与之同方向。电机在电动状态下运行 各物理量正方向如图所示：电机在电动状态下运行，合上用，断开匕制动。不变，U=0.制动瞬间：励磁不变，因惯性转速不变， 纥I不变，但电枢电流 二与纥J同方 向，而改变了方向，使T反向，电机处于制动状态。若带位能性负载最后将稳定在 C点，等速下放。五2越大，制动越快。Un D _ 尺？ +邑_ _ 总干士上心2、反接制动：1）、转速反向的反接制动：正接反转。产生条件：起重机起吊重物，电机的起动转矩小于重物的负载转矩， 电机被 负载拖动反向起动，使电机的转速逆电磁转矩的方向旋转， n与7反向，电机处 于制动状态。功率全消耗于 五0

13、上。=(u-(-Ea)y/几+ %)Ra + Rq _ nEL-T< 02）、电枢反接的反接制动：正转反接。产生条件：电机在电动状态下运行，突将电枢反接，即 U为负，电枢电流改 变方向，使T改变方向，电机处于制动状态。在 C应即时断开电源，否则电机 将反转。3、回馈制动：再生制动。Belbecfanscom1）、位能负载拖动电动机，电机运行在反向电动状态，某原因使电机的转速 达到某一数值时，电机的 丛U,使电枢电流反向，即T反向，电机进入发电 机运行状态，而起制动作用。电机将轴上输入的机械功率大部分回馈给电网， 小 部分消耗在电阻上。兄+电F 理二一叱一一号T2）、改变电枢电压:电机在正

14、向电动状态运行，突降电枢电压，约来不及变化，使旦U,出现回 馈制动，特性在第二象限。eljcfanscom 它 3 氐域血同一电动机在相同电枢电阻时各种运行状态：三、他励直流电动机的调速调速的目的：改变生产机械的工作速度，提高生产率。方法：机械方法、电气方法、机械电气配合。机械方法：改变转动机构的速比实现，机构复杂电气方法：机械结构简单，但电气结构复杂，在一定负载下可获得多种速度本节只讨论他励直流电动机的调速方法及其优缺点。他励直流电动机的转速特性：可见，要改变电动机的转速，有三种方法：(1)调节电枢端电压U;降压方向，从明向下调(2)调节励磁磁通 ；弱磁调速，从明向上调(3)调节电枢外用电阻

15、K风从向下调注意：调速与因负载变化而引起的转速变化是不同的。调速要人为的改变电气参数，机械特性变了，而改变负载时电气参数未变，机械特性也未变，在同一 条特性上变化。1、电枢用电阻：T1 £回才。幅.睥中电3家嫌发1）、物理过程：电枢用电阻后，电阻上流过电流产生压降，电枢端电压降低。从图可知：电 枢端电压的数值受负载影响很大，转速受负载的影响也很大，在空载时几乎没有 调速作用。在负载Tz下，用不同电阻得到不同转速，n1 > n2 > n3 > n4 。从n1将为n2过程：电机在a点稳定运行，电枢电阻突增至 R2时，该瞬间n、Ea不能突变，Ia 及M减小，由a-b,转矩

16、M降为M < Mz ,系统减速。随着n及Ea的下 降，Ia及M不断增高，直到系统转速为n2时，M = Mz ,建立新的平衡，调速过程结束。系统 稳定运行于c点。2）、特点调速指标不高，调速范围不大，有级调速。2、降低电源电压：小容量直流电动机用品闸管整流装置作为可调电源。对容量大的直流电动 机，用机组作为可调直流电源，用品闸管装置调节发电机 G的励磁电流，即调节 其感应电势，即电动机 M的电源电压。降低电源电压的机械特性方程为：改变电源电压UQ可以得一组平行线U0-整流电压，R0-整流装置内阻，若是机组为发电机电枢电阻。优点：特性硬度不变，D大，平滑性好。但投资大。3、弱磁调速1).物理过程：小容量可在励磁回路串接可调电阻，大容量用单独可控硅整流装置向励磁回 路供电。当日J ,