第9章 直流电动机课件

1、1 1、直流电机的可逆原理、直流电机的可逆原理 直流电机的运行状态可通过比较直流电机的运行状态可通过比较 Ea与与 U 的大的大小，小，Ea 和和 Ia 的方向来决定。的方向来决定。 当当 UEa ，Ea 和和 Ia方向相反时为电动机运行，方向相反时为电动机运行，反之为发电机状态。反之为发电机状态。 EaIa为正值，向电网为正值，向电网输送电功率。输送电功率。1)1)、发电机、发电机 EaU 电磁转矩电磁转矩T与与n方向相反，方向相反，是制动转矩。是制动转矩。+RfRrIf Ia I -EaNSn T1T T0原原动动机机 EaIa为负值，从电网为负值，从电网 吸收电功率。吸收电功率。2)2)

2、、电动机、电动机 Ea U 电磁转矩电磁转矩T与与n方向相同，方向相同，是驱动转矩。是驱动转矩。+RfRrIf Ia I -EaNSn T2TT0拖动生产机械拖动生产机械 以并励式为例，如右图，以并励式为例，如右图，写出电动机的基本方程式写出电动机的基本方程式：1)1)、基本方程式、基本方程式+RfRrIf Ia I -EaU nCEea（9-1）02TTTTL（9-4）atICT（9-3）aaaRIEU（9-2）fffRUI（9-5）NSn T2TT0 电压平衡方程式电压平衡方程式两边同乘两边同乘Ia得得：CuMpPP1改写成改写成aaaaaRIIEUI2aaMIEP aUIP 1 式中式中

3、 是从电源输入的电功率，是从电源输入的电功率，是电枢吸收的电磁功率；是电枢吸收的电磁功率； 是电枢回路总是电枢回路总的铜损耗。的铜损耗。aaCuRIp22)2)、功率关系式、功率关系式 转矩平衡方程式转矩平衡方程式两边同乘机械角速度两边同乘机械角速度得得：02pPPM写成写成22TPTPM 式中式中 是电磁功率，是电磁功率， 是输出的是输出的机械功率；机械功率； 是空载损耗功率，包括机械损是空载损耗功率，包括机械损耗耗 pm 、铁损耗、铁损耗 pFe 和附加损耗功率和附加损耗功率pa 。00Tp02TTTCuaFemCuppppPppPP2021 得他励直流电动机稳态运行时的功率关系式：得他励

4、直流电动机稳态运行时的功率关系式： 由功率关系式可画出功率流程，如下图所示：由功率关系式可画出功率流程，如下图所示：aUITP11aFempppp0aaCuRIp2fpTIEPaaM22TP他励直流电动机的功率流程他励直流电动机的功率流程总损耗为：总损耗为：CuaFemfpppppppPpPP2121电动机的效率为：电动机的效率为： 流程图中还画出了励磁功率流程图中还画出了励磁功率pf ，在他励时该功，在他励时该功率为励磁回路所消耗的功率，并励时该功率为内部率为励磁回路所消耗的功率，并励时该功率为内部损耗。损耗。 工作特性，是指在工作特性，是指在UUN ，IfIfN 时，转速时，转速n、电磁转

5、矩电磁转矩T和效率和效率与输出功率与输出功率P2或电枢电流或电枢电流Ia的的关系。即关系。即 )(,2PfTn或或 。)(,aIfTn1、他励（并励）直流电动机的工作特性、他励（并励）直流电动机的工作特性 后者较为常用。额定励磁电流的规定：当外后者较为常用。额定励磁电流的规定：当外加电压加电压UUN ，带上负载后，电枢电流、转速、，带上负载后，电枢电流、转速、输出机械功率都达到额定值，这时的励磁电流即输出机械功率都达到额定值，这时的励磁电流即为额定励磁电流为额定励磁电流IfN 。fNfNIIUU,时，时，)(aIfn 的关系为的关系为转速特性转速特性。aeaaeaeNICRnICRCUn0根据

6、转速公式，可得：根据转速公式，可得：为理想空载转速。为理想空载转速。eNCUn0转速下降不多，考虑电枢发应，有可能升高。转速下降不多，考虑电枢发应，有可能升高。 Ian0n01）转速特性）转速特性)(aIfn 2）转矩特性）转矩特性)(aIfT 根据转矩公式：根据转矩公式：atatICICT 考虑去磁，曲线略有下降考虑去磁，曲线略有下降,转矩特性略向右偏，转矩特性略向右偏，见蓝色线。见蓝色线。可知，当可知，当不变时，不变时，T与与Ia成正比，转矩特性为一直成正比，转矩特性为一直线，见右图红线。线，见右图红线。IaT03）效率特性）效率特性)(aIfIa 0 与发电机相似，当电动机与发电机相似，

7、当电动机在某负载下不变损耗等于可在某负载下不变损耗等于可变损耗时，此时效率最高。变损耗时，此时效率最高。 在额定负载时，小容量电动机的效率约为在额定负载时，小容量电动机的效率约为7585；中大容量电动机的效率在；中大容量电动机的效率在8594左左右。右。 机械特性反映的是电动机加额定电压和励磁机械特性反映的是电动机加额定电压和励磁时时转速与电磁转矩之间的变化规律转速与电磁转矩之间的变化规律。 TnTCCRCUnteae02由由 可得：可得：ateaaeaaaRCTnCRInCRIEU 2teaCCR是机械特性的斜率。是机械特性的斜率。eCUn0式中，式中， 是理想空载转速；是理想空载转速； 机

8、械特性是一条略向下倾斜机械特性是一条略向下倾斜的直线，计及饱和，成为水平或的直线，计及饱和，成为水平或上翘。上翘。Tn0n0 他励（并励）电动机的转速他励（并励）电动机的转速随电磁转矩的增加而稍有变化，随电磁转矩的增加而稍有变化，该特性称为该特性称为硬特性硬特性。 用转速调整率来表征：用转速调整率来表征：%100%0NNnnnn 式中，式中，n0、nN分别是电动机的空载和额定转速。分别是电动机的空载和额定转速。0nTL反抗性负载特性反抗性负载特性0nTL位能性负载特性位能性负载特性 只有当电机机械特性与只有当电机机械特性与负载特性有交点时电机才能负载特性有交点时电机才能稳定运行。稳定运行。直流电动机带负载运行的稳定性问题直流电动机带负载运行的稳定性问题0nT n1= n +n , ,TTL J(d /dt)TL J(d /dt)0，加速，加速 n 回工作点回工作点An0T n + n n - n n=f (TL)TLn=f (T)A 0nT n + n n - n n=f (TL)TLn=f (T)B n1= n +n ,