电机学课件二模板

电机学

ElectricMachinery皖西学院机械与电子工程学院杜成涛2013.05（第2章直流电机－电动机）2022/12/24《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动电机学

ElectricMachinery皖西学院2013直流电动机的基本特性和直流电力传动直流电动机的工作特性直流电动机的机械特性直流电动机的基本方程直流电动机的启动直流电动机的调速电力传动系统稳定运行条件直流电动机的制动2022/12/24《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动直流电动机的基本特性和直流电力传动直流电动机的工作特性直流一、基本方程1.电动势平衡方程为电枢回路总电阻为励磁回路总电阻为电刷接触压降2.5直流电动机的基本特性2022/12/243《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动一、基本方程1.电动势平衡方程为电枢回路总电阻为励磁回路总电2.功率平衡方程输入电功率P1电磁功率Pem电枢铜耗pCua励磁铜耗pCuf电机铁耗pFe机械损耗pmec附加损耗pad输出机械功率P2pCua+pCuf

亦称之为可变损耗。pFe+pmec+pad=p0

称之为空载损耗，亦称为不变损耗。2022/12/244《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动2.功率平衡方程输入电功率P1电磁功率PempCua+输入电功率P1励磁损耗PCuf电枢铜耗PCua电刷接触损耗Pc电磁功率Pe机械损耗Pmech铁心损耗PFe机械功率P2电动机情形：直流电动机电磁功率Pe,Pe=Ea×IaPe＝Te×ω2022/12/245《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动输入电功率P1励磁损耗PCuf电枢铜耗PCua电刷接触损耗P输入机械功率P1铁心损耗Pe机械损耗Pmech电枢铜耗PCu电磁功率Pe电刷接触损耗Pc励磁损耗PCuf电功率P2发电机情形：直流发电机电磁功率Pe,Pe=Ea×IaPe＝Te×ω2022/12/246《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动输入机械功率P1铁心损耗Pe机械损耗Pmech电枢铜耗PCu3.转矩方程稳态运行转矩方程电磁转矩Tem负载转矩T2空载制动转矩T0动态运行转矩方程4.效率2022/12/247《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动3.转矩方程稳态运行转矩方程电磁转矩Tem动态运行转矩方二、工作特性并励电动机试验接线图直流电动机n、Tem、η＝f（P2）的关系曲线称为工作特性。直流电动机的工作特性因励磁方式而异，可用计算法求得，但大多用实验方法确定。1.并励电动机的工作特性由于电枢电流便于测量，因此往往将工作特性表示为：条件:U=UN

,If=IfN,电枢回路无外加电阻。2022/12/248《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动二、工作特性并励电动机直流电动机n、Tem、η＝f（P2（一）并励直流电动机的工作特性1.转速特性理想转速特性实际转速特性理想转速特性和实际转速特性为什么不一致？思考提示：1、从参数变化的角度思考？2、什么原因导致了Φ的变化？当电机电流较大时，电枢反应表现出明显的去磁特性，从而使Φ减小，磁通减小将会使（1）理想空载转速n0略微上升，（2）使转速曲线斜率减小。综合两方面的因素，设计时使得并励直流电机具有略微下降的转速特性。2022/12/249《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动（一）并励直流电动机的工作特性1.转速特性理想转速特性实际2.转矩特性当U=UN

,If=IfN时，Te=f(Ia)的关系曲线理想转速特性和实际转速特性为什么不一致？思考提示：1、从参数变化的角度思考？2、什么原因导致了Φ的变化？理想转矩特性实际转矩特性2022/12/2410《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动2.转矩特性当U=UN,If=IfN时，Te=f(Ia)3.效率特性当U=UN

,If=IfN时，η=f(Ia)的关系曲线主磁通在电枢铁磁材料中交变所产生的损耗，分为磁滞损耗和涡流损耗。当电机主磁通和转速变化不大时，铁耗近似不变，因此这部分损耗也被称为不变损耗。机械损耗包括轴承及电刷的摩擦损耗、电机通风散热引起的风阻损耗。在电机转速不变时，机械损耗也是大致不变的。励磁回路铜耗，一般可以忽略不计。电枢绕组铜耗，当电枢绕组有电流流过时，产生的发热损耗。这一部分损耗是随着电枢电流变化的，或者说输出功率变化的，因此也被称为可变损耗。电刷接触损耗。当电机可变损耗等于不变损耗时，电机的效率达到最高。一般电机的最高效率点出现在80％的额定功率附近。2022/12/2411《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动3.效率特性当U=UN,If=IfN时，η=f(Ia)的2022/12/2412《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动2022/12/1812《电机学》第2章直流电机——直流电转速调整率2022/12/2413《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动转速调整率2022/12/1813《电机学》第2章直流电2.串励电动机的工作特性串励电动机试验接线图串励电动机绝对不允许空载运行，以避免发生“飞速”现象。2022/12/2414《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动2.串励电动机的工作特性串励电动机串励电动机绝对不允许空载3.复励电动机的工作特性复励电动机试验接线图1－并励电动机2－并励为主的复励电动机3－串励为主的复励电动机4－串励电动机5－差复励电动机速率特性比较2022/12/2415《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动3.复励电动机的工作特性复励电动机1－并励电动机速率特性比三、机械特性n=f(Tem)Rj为串入电枢回路的调节电阻，用于改变机械特性的形状。Rj=0时为自然机械特性，Rj≠0为人工机械特性。称为理想空载转速并励电动机的自然机械特性接近于一水平线，称为硬特性。1.并励电动机2022/12/2416《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动三、机械特性n=f(Tem)Rj为串入电枢回路的调节电2.串励电动机设磁路不饱和2022/12/2417《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动2.串励电动机设磁路不饱和2022/12/1817《电机学2.6直流电力电力传动一、电力传动系统稳定运行条件2022/12/2418《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动2.6直流电力电力传动一、电力传动系统稳定运行条件202022/12/2419《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动2022/12/1819《电机学》第2章直流电机——直流电1.直接启动2.电枢回路串电阻启动二、直流电动机的启动3.降压启动2022/12/2420《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动1.直接启动2.电枢回路串电阻启动二、直流电动机的启动3三、直流电动机的调速1.电枢回路串电阻调速2022/12/2421《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动三、直流电动机的调速1.电枢回路串电阻调速2022/12/2.改变励磁电流调速3.改变端电压调速2022/12/2422《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动2.改变励磁电流调速3.改变端电压调速2022/12/11.能耗制动并励电动机能耗制动接线图四、直流电动机的制动2022/12/2423《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动1.能耗制动并励电动机能耗制动接线图四、直流电动机的制动22.反接制动反接制动的优点是能很快地使机组停转，缺点是电流过大；当转速接近零值时，应及时把电源断开，否则电机将反转运行起来。并励电动机反接制动接线图2022/12/2424《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动2.反接制动反接制动的优点是能很快地使机组停转，缺点是电流3.回馈制动以串励电动机为例，当串励电动机拖动电车或电力机车下坡时，若不制动，速度会越来越高而达到危险程度。设想此时将串励改为并励或他励，则当转速升高至某一数值，即E>U

时，电流将反向，电机进入发电机运行状态，电磁转矩起制动作用，限制了转速的进一步上升，将下坡时机车的位能转换为电能回馈给电网，故称为回馈制动。2022/12/2425《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动3.回馈制动以串励电动机为例，当串励电动2022/12/2426《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动2022/12/1826《电机学》第2章直流电机——直流电2022/12/2427《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动2022/12/1827《电机学》第2章直流电机——直流电2022/12/2428《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动2022/12/1828《电机学》第2章直流电机——直流电2022/12/2429《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动2022/12/1829《电机学》第2章直流电机——直流电2022/12/2430《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动2022/12/1830《电机学》第2章直流电机——直流电2022/12/2431《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动2022/12/1831《电机学》第2章直流电机——直流电电机学

ElectricMachinery皖西学院机械与电子工程学院杜成涛2013.05（第2章直流电机－电动机）2022/12/24《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动电机学

ElectricMachinery皖西学院2013直流电动机的基本特性和直流电力传动直流电动机的工作特性直流电动机的机械特性直流电动机的基本方程直流电动机的启动直流电动机的调速电力传动系统稳定运行条件直流电动机的制动2022/12/24《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动直流电动机的基本特性和直流电力传动直流电动机的工作特性直流一、基本方程1.电动势平衡方程为电枢回路总电阻为励磁回路总电阻为电刷接触压降2.5直流电动机的基本特性2022/12/2434《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动一、基本方程1.电动势平衡方程为电枢回路总电阻为励磁回路总电2.功率平衡方程输入电功率P1电磁功率Pem电枢铜耗pCua励磁铜耗pCuf电机铁耗pFe机械损耗pmec附加损耗pad输出机械功率P2pCua+pCuf

亦称之为可变损耗。pFe+pmec+pad=p0

称之为空载损耗，亦称为不变损耗。2022/12/2435《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动2.功率平衡方程输入电功率P1电磁功率PempCua+输入电功率P1励磁损耗PCuf电枢铜耗PCua电刷接触损耗Pc电磁功率Pe机械损耗Pmech铁心损耗PFe机械功率P2电动机情形：直流电动机电磁功率Pe,Pe=Ea×IaPe＝Te×ω2022/12/2436《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动输入电功率P1励磁损耗PCuf电枢铜耗PCua电刷接触损耗P输入机械功率P1铁心损耗Pe机械损耗Pmech电枢铜耗PCu电磁功率Pe电刷接触损耗Pc励磁损耗PCuf电功率P2发电机情形：直流发电机电磁功率Pe,Pe=Ea×IaPe＝Te×ω2022/12/2437《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动输入机械功率P1铁心损耗Pe机械损耗Pmech电枢铜耗PCu3.转矩方程稳态运行转矩方程电磁转矩Tem负载转矩T2空载制动转矩T0动态运行转矩方程4.效率2022/12/2438《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动3.转矩方程稳态运行转矩方程电磁转矩Tem动态运行转矩方二、工作特性并励电动机试验接线图直流电动机n、Tem、η＝f（P2）的关系曲线称为工作特性。直流电动机的工作特性因励磁方式而异，可用计算法求得，但大多用实验方法确定。1.并励电动机的工作特性由于电枢电流便于测量，因此往往将工作特性表示为：条件:U=UN

,If=IfN,电枢回路无外加电阻。2022/12/2439《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动二、工作特性并励电动机直流电动机n、Tem、η＝f（P2（一）并励直流电动机的工作特性1.转速特性理想转速特性实际转速特性理想转速特性和实际转速特性为什么不一致？思考提示：1、从参数变化的角度思考？2、什么原因导致了Φ的变化？当电机电流较大时，电枢反应表现出明显的去磁特性，从而使Φ减小，磁通减小将会使（1）理想空载转速n0略微上升，（2）使转速曲线斜率减小。综合两方面的因素，设计时使得并励直流电机具有略微下降的转速特性。2022/12/2440《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动（一）并励直流电动机的工作特性1.转速特性理想转速特性实际2.转矩特性当U=UN

,If=IfN时，Te=f(Ia)的关系曲线理想转速特性和实际转速特性为什么不一致？思考提示：1、从参数变化的角度思考？2、什么原因导致了Φ的变化？理想转矩特性实际转矩特性2022/12/2441《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动2.转矩特性当U=UN,If=IfN时，Te=f(Ia)3.效率特性当U=UN

,If=IfN时，η=f(Ia)的关系曲线主磁通在电枢铁磁材料中交变所产生的损耗，分为磁滞损耗和涡流损耗。当电机主磁通和转速变化不大时，铁耗近似不变，因此这部分损耗也被称为不变损耗。机械损耗包括轴承及电刷的摩擦损耗、电机通风散热引起的风阻损耗。在电机转速不变时，机械损耗也是大致不变的。励磁回路铜耗，一般可以忽略不计。电枢绕组铜耗，当电枢绕组有电流流过时，产生的发热损耗。这一部分损耗是随着电枢电流变化的，或者说输出功率变化的，因此也被称为可变损耗。电刷接触损耗。当电机可变损耗等于不变损耗时，电机的效率达到最高。一般电机的最高效率点出现在80％的额定功率附近。2022/12/2442《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动3.效率特性当U=UN,If=IfN时，η=f(Ia)的2022/12/2443《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动2022/12/1812《电机学》第2章直流电机——直流电转速调整率2022/12/2444《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动转速调整率2022/12/1813《电机学》第2章直流电2.串励电动机的工作特性串励电动机试验接线图串励电动机绝对不允许空载运行，以避免发生“飞速”现象。2022/12/2445《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动2.串励电动机的工作特性串励电动机串励电动机绝对不允许空载3.复励电动机的工作特性复励电动机试验接线图1－并励电动机2－并励为主的复励电动机3－串励为主的复励电动机4－串励电动机5－差复励电动机速率特性比较2022/12/2446《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动3.复励电动机的工作特性复励电动机1－并励电动机速率特性比三、机械特性n=f(Tem)Rj为串入电枢回路的调节电阻，用于改变机械特性的形状。Rj=0时为自然机械特性，Rj≠0为人工机械特性。称为理想空载转速并励电动机的自然机械特性接近于一水平线，称为硬特性。1.并励电动机2022/12/2447《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动三、机械特性n=f(Tem)Rj为串入电枢回路的调节电2.串励电动机设磁路不饱和2022/12/2448《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动2.串励电动机设磁路不饱和2022/12/1817《电机学2.6直流电力电力传动一、电力传动系统稳定运行条件2022/12/2449《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动2.6直流电力电力传动一、电力传动系统稳定运行条件202022/12/2450《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动2022/12/1819《电机学》第2章直流电机——直流电1.直接启动2.电枢回路串电阻启动二、直流电动机的启动3.降压启动2022/12/2451《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动1.直接启动2.电枢回路串电阻启动二、直流电动机的启动3三、直流电动机的调速1.电枢回路串电阻调速2022/12/2452《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动三、直流电动机的调速1.电枢回路串电阻调速2022/12/2.改变励磁电流调速3.改变端电压调速2022/12/2453《电机学》第2章直流电机——直流电动机特性与传动2.改变励磁电流调速3.改变端电压调速2022/12/11.能耗制动并励电动机能耗制动接线图四、直流