chap3-3直流电机原理三直流电动机-Linda

第三章直流电动机结束可逆原理基本方程工作特性机械特性串励电机直流换向直流电动机结束第五章直流电动机本章要求：熟练掌握直流电动机的基本方程，并能正确使用。掌握直流电动机的转速特性、转矩特性以及效率特性。掌握直流电机的可逆原理，并能正确判断直流电机的运行状态。熟练掌握直流电动机的机械特性，并能灵活应用。结束第一节直流电机的可逆原理发电状态Ea>UNST2TemT0nEaIa电动状态Ea<U上下+-UNST1TemT0nEaIaU=Ea-IaRa结束第二节直流电动机的基本方程一、电压方程U、I正方向如图，Ea为反电势U=Ea+IaRa电枢总等效内阻电枢感应电势Ea=Cen上下NST2TemT0nEaIaU结束二、转矩方程

电磁转矩为拖动转矩，负载和空载转矩为制动转矩。稳定运行时转矩方程为：Tem=T2+T0电磁转矩=CTIa空载转矩负载转矩上下NST2TemT0nEaIaU结束三、功率方程(并励)1、输入功率励磁损耗2、电枢功率电枢功率分为电磁功率和电枢铜耗。上下结束Ea3、电磁功率的分配摩擦损耗铁损耗附加损耗其中：上下结束Ea发电机与电动机的P0是相同的，发电机中由输入的机械功率提供，电动机中由电磁功率提供。4、总功率的分配总损耗p效率：功率流程P1pcufpcuPemP2p0上下结束励磁损耗电枢回路损耗Ea直流电动机的基本方程小结：电势：U=Ea+IaRa转矩：Tem=T2+T0功率:P1=pcuf+pcu+p0+P2P1P2上下PcufGIfNST2TT0nEaIaUpcuPemp0结束例题3-6一台四极他励直流电机，电枢采用单波绕组，电枢总导体数N=372，电枢回路总电阻Ra＝0.208Ω。当此电机运行在电源电压U=220V，电机的转速n=1500r／min，气隙每极磁通Ф＝0.011Wb，此时电机的铁损耗PFe=362W，机械摩擦损耗Pm=204W(忽略附加损耗)。问：

(1)该电机运行在发电机状态，还是电动机状态?(2)电磁转矩是多少?(3)输入功率和效率各是多少?例题3-7一台并励直流电动机，PN＝96kW，UN＝440V，IN＝255A，IfN=5A，nN=500r／min，电枢回路总电阻Ra＝0．078Ω，忽略电枢反应的影响，试求：

(1)额定输出转矩；

(2)在额定电流时的电磁转矩。第三节他、并励直流电动机特性

电动机的转速n、电磁转矩Tem

、效率与输出功率P2或（Ia）的关系叫运行特性。有以下几种特性：转速特性：n=f(Ia）转矩特性：Tem=f(Ia）效率特性：

=f(Ia）机械特性：n=f(Tem)上下

转速与电磁力矩之间的关系称为电动机的机械特性。结束2、数学表达式：电势：U=Ea+IaRa且Ea=Cenn=UNCeRaCeIa=n0-KIaUN式中：n0=Ce理想空载转速K=RaCe斜率nIa0n0

电机实际空载运行时存在T0，Ia00，实际空载转速n0´<n0Ia0上下一、转速特性：n=f(Ia）1、研究条件：U=UN,If=IfNT2NTeT0nEaIa+-UGIfI结束3、转速变化率n：nIa0n0IaNnNn=n0-nN

nN100%他、并励电机n=（2~8）%上下结束二、转矩特性：T=f(Ia）研究条件：U=UN，If=IfNT=CTIaTIa0上下三、效率特性：

=f(Ia）研究条件：U=UN，If=IfN

=P2p1100%

=P1-pcu-p0p1100%

=P1-Ia2Ra-p0p1100%pcu：可变损耗；p0：不变损耗；它们相等最大

Ia0上下结束定义：当端电压一定，主磁通不变时，电动机转速与转矩之间的关系，即

Ea四、并励直流电动机的机械特性研究条件：U=UN，If=IfN1、自然机械特性

在U=UN，If=IfN，电枢回路不串电阻条件下，得到的机械特性叫自然特性（固有特性）

以上三个条件只要改变其中一个，得到的机械特性称为人工机械特性。上下n=UNCeRaCTCe2Tem=n0-KTem结束1）电枢串电阻UEaIaK1Rc特性方程变为：n=UNCeRa+RCCTCe2Tem=n0-K´Temn=UNCeRaCTCe2Tem=n0-KTem

串电阻特性与自然特性比较，斜率变大了，n0未变nT0n0TNnN自然特性上下2、人工机械特性结束2）减小磁通n=UNCeRaCTCe2T=n0-KTnT0n0TNnN自然特性减小，n0和K都增加，特性上移，且变软弱磁可以升速上下结束3）降低电枢端电压Un=UCeRaCTCe2T=n0-KTnT0n0TNnN自然特性降低U

，n0减小K不变，特性向下平移上下结束例题3-9某他励直流电动机额定功率PN=22kW，额定电压UN=220V，额定电流IN=115A，额定转速nN=1500r／min，电枢回路总电阻Ra=0．1Ω，忽略空载转矩了。电动机拖动恒转矩负载TL=0．85TN(TN为额定电磁转矩)运行，稳定运行时电动机转速、电枢电流及电动势多大?例、一台并励直流电动机额定电压UN=220v，电枢电流IaN=75A，额定转速nN=1000r/min，电枢回路总电阻Ra=0.26欧姆，励磁回路总电阻Rf=91欧姆，铁损耗PFe=600w，机械损耗Pm=198w，求：

（1）电动机额定负载运行时输出转矩T2

（2）电动机额定负载时的效率。Ea例：并励电动机UN=220V，PN=10KW，nN=1000r/min，

ηN=0.8，Ra=0.3欧姆，Rf=150欧姆。

求：(1)If,Ia,IN;

(2)Ea,TN;

(3)当负载转矩下降为额定转矩的一半时的转

速。

第四节串励直流电动机UEaIaK1If

串励直流电动机If=Ia，主磁通随负载电流Ia的变化而变化。一、转速特性：n=f(Ia）研究条件：U=UN,电枢回路总电阻R0不变n=UNCeR0CeIa特性表达式与他励（并励）一样上下结束n=UNCeR0CeIa

他励与Ia无关，串励If=Ia，与Ia符合磁化曲线关系.If=Ia01、轻载时Ia小，与Ia与成正比=k1Ian=UNCek1IaR0Cek1nIa0双曲线上下结束2、重载时Ia=If

大，近似不变n=UNCeR0CeIa特性变为直线nIa0双曲线上下If=Ia0结束二、转矩特性：Tem=f(Ia）研究条件：U=UN,电枢回路总电阻R0不变Tem=CTIa1、轻载时=k1IaTem=CTk1Ia2TIa02、重载时=常数Tem=CTIa上下结束串励直流电动机的机械特性Ea上述方程反映了如图所示的机械特性：（1）当T开始增大时，n下降快速；当T大于TN时，n下降缓慢，机械特性较软。（2）当T=0时，n为无穷大即理想空载转速，所以串励电动机不允许空载或轻载运行。（3）适用于负载转矩变化较大的场合。nT0双曲线三、几种不同励磁方式的机械特性它励、并励机械特性较硬，两者较相似，适用于转速变化较小的场合。串励机械特性较软，且不能空载运行，适用于负载转矩变化较大的场合。复励介于两者中间，具有并励和串励的一些优点。串励复励并励它励例一台串励直流电动机，UN=110V，Ra=0.1欧姆（忽略Rf）已知电动机在某负载下运行时，电枢电流Ia=40A，n=1000r/min，现使负载转矩增加到4倍，问电动机电枢电流和转速各为多少？

例：串励电动机UN=220V，IN=40A，nN=1000r/min，R’a=0.5欧姆，CT/Ce=9.55。求（1）当I’a=0.5IN时，n和；（2）如果保持不变，电压由220v降到110v时的n和Ia。磁通与励磁电流大小成正比习题课1、一他励直流电动机：PN=40KW，UN=220V,IN=210A,nN=1000rpm,Ra=0.078。求额定时:P1、p;pcu、Pem、p0;T、T2、T0.解：上下结束2.一并励直流电动机：PN=96KW，UN=440V,IN=255A,If=5A,nN=500rpm,Ra=0.078。求额定时:P1、p、;pcua、Pem、p0;T、T2、T0.解：上下UEaIaIfIN结束3、一台他励直流发电机，PN=14KW,UN=230V,nN=1450r/min,2p=4,励磁电流IfN=2.17A,N=84.5%,Ra=0.152。现将此发电机改成并励电动机运行，接在220V电网上，并保持励磁电流、电枢电流、效率均为额定值不变。求：1）电动机的额定输出功率及转速？2）此时T与发电状态时T相同（大小、方向）吗？3）作电动机运行时的输入和输出功率？结束解：NTnEaIa+-220VIfITnEaIa