第22部分直流发电机和直流电动机ppt课件

1、第22章 直流发电机和直流电动机 22.1 直流电机按励磁方式分类图22-1 直流电机按励磁分类接线图 1)他励电机 2)并励电机 发电机 电动机 3)串励电机 4)复励电机(22-1)(22-2)(22-3)(22-4) 22.2 直流电机的根本方程式 22.2.1 电动势平衡方程式 根据基尔霍夫第二定律写出电枢回路电动势平衡方程式为 式中 ra电枢回路各绕组的总电阻； 2Ub正、负电刷之间的接触压降； 电枢回路总电阻。(22-5)图22-2 直流电机的电动势和电流方向 在电动机中，电枢电流方向与电源电压一致，见图22-2。这时E和Ia是反向的，故称E为反电动势。同理可得 22.2.2 转矩

2、平衡方程式 发电机的电磁转矩是制动转矩，其转向与原动机拖动方向相反。为了使电机恒速运(22-6) 转，原动机的驱动转矩T1应与空载制动转矩T0和电磁转矩Tem相平衡，故 电动机的电磁转矩Tem是驱动转矩。它必需与轴上负载制动转矩T2和空载制动转矩T0相平衡，才干稳定运转。故(22-7)(22-8) 22.2.3 功率平衡方程式 对发电机，由式(22-8)乘以得 或 式中P1=T1原动机输入的机械功率； Pem=Tem电磁功率； p0=T0发电机的空载损耗功率。有(22-9)(22-10) 式中pFe铁耗，由电枢旋转时主磁通在铁心内交变所引起。它包括电枢轭及齿部的磁滞损耗和涡流损耗。 pmec机

3、械损耗，包括轴承、电刷的摩擦损耗和空气摩擦损耗。 pad附加损耗，它产生的缘由复杂，难以准确计算，通常取pad=0.51%PN。(22-11) 同理，对电动机有 式中 P2电动机轴上输出的机械功率。 另 对发电机而言，将式(22-5)乘以电枢电流Ia，可得电功率表达式(22-12)(22-13) 总的功率平衡关系为 式中 并励直流发电机的总损耗。(22-14)(22-15) 对并励电动机而言，将式(22-6)乘以电枢电流Ia，可得电功率表达式 式中 P1=UI电动机输入的电功率。 又 最后可得并励直流电动机的功率平衡方程式为(22-16)(22-17) 直流电机的效率为(22-18)(22-1

4、9)图22-3 直流电机功率流程 22.3 他励发电机的运转特性 22.3.1 空载特性图22-4 他励直流发电机接线图 22.3.2 外特性图22-5 他励发电机的特性曲线 22.3.3 调整特性 22.4 并励发电机的自励条件和特性 22.4.1 自励过程及自励条件图22-6 并励发电机接线图图22-7 并励发电机的自励过程 22.4.2 外特性图22-8 直流发电机的外特性 22.5 复励发电机的特点图22-9 复励发电机外特性 22.6 直流电动机的任务特性 22.6.1 转速特性n=f(P2) 将E=Cen代入U=E+IaRa中，即得直流电动机的转速特性 用电机转速变化率n来表征从空

5、载到满载时电动机转速的变化程度，即(22-21) 式中 n0电动机的空载转速。 串励电动机不允许用皮带轮或链条拖动消费机械，而且负载转矩不得小于额定转矩的 ，其转速变化率定义为(22-22)(22-23) 式中 时的转速 22.6.2 转矩特性Tem=f(P2) 由转矩平衡方程式Tem=T2+T0知，T0为常数，那么Tem曲线直接与T2有关，由于(22-24)图22-10 并励电动机的任务特性图22-11 串励电动机的任务特性 22.6.3 效率特性=f(P2) 据效率计算公式得并励电动机效率特性为 式中变化较小的量pmec、pFe、pCuf称为不变损耗， 称为可变损耗。(22-25) 22.

6、7 直流电动机的机械特性 22.7.1 并励电动机的机械特性 用Ia=Tem/CT代入转速特性公式可得并励电动机的机械特性为 当忽略电枢反响的影响时，If=常数，那么为常值，故机械特性为不断线。式(22-26) 又可表示为(22-26) 式中 理想空载转速； 机械特性的斜率。 (1)自然机械特性 (2)人工机械特性 22.7.2 串励电动机的机械特性(22-27)图22-12 并励电动机的机械特性图22-13 串励电动机的机械特性 当负载不大，电机磁路处于不饱和形状时，Ia，即=C1Ia(C1为比例常数)，故 或 将式(22-29)和=C1Ia代入转速公式(22-21)中，并用Ra+Rj替代公

7、式中Ra，那么导出机械特性为22-2822-29 故不饱和时串励电动机的机械特性为一双曲线，随着负载添加，转速n迅速下降。 假设负载过大时，磁路处于饱和形状，接近于常数。设=C,故22-3022-31 把上式代入转速特性公式中可得 这时机械特性为不断线，转速n随电磁转矩Tem的添加而缓慢下降。 22.7.3 电力拖动机组稳定运转的条件 设电机总负载转矩为22-3222-33图22-14 电力拖动机组稳定运转的条件 得出机组能稳定运转的条件为 22.8 直流电动机的起动与调速方法 22.8.1 直流电动机的起动 (1)直接起动 起动时，应将并励绕组先接入电源，再接通电枢回路，因此必需先合上开关K

8、1，在22-34 电动机起动瞬间，n=0, E=Cen=0，这时的电枢电流称为起动电流Ist，即 由Ist产生的电磁转矩称为起动转矩Tst，即 (2)电枢电路串变阻器起动 (3)降压起动22-3522-36图22-15 并励电动机直接起动接线图图22-16 并励电动机直接起动时电枢电流和转速变化过程 22.8.2 直流电动机的调速 22.9 直流电动机的制动 22.9.1 能耗制动 从机械特性来分析，由于U=0，=N,这时电动机的机械特性方程式为 由Iamax可以计算出能耗制动过程电枢回路中串入制动电阻的最小值22-37图22-17 能耗制动接线图图22-18 能耗制动机械特性曲线 其中Ea为能耗制动开场瞬间的电枢电动势。 22.9.2 反接制动 (1)电枢电压反接制动 由于反接后，电压U=-UN，那么电枢电流sddsdsdsdssdfdf ，所以反接后电流的数值将非常大，为了限制电枢电流，反接22-38图22-19 电压反接制动的线路图 时必需在电枢回路串入一个足够大的限流电阻