第4,5节 直流电机公式和运行原理

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2.4电枢绕组电动势与电磁转矩电动势Ea.:正负电刷间的感应电动势回忆：直流电机的电枢绕组绕线方式？极对数p=电刷对数=并联支路对数a

bδ

bδ0

Bav

x

iaf

n

每条支路的瞬时感应电动势相等

..............

2.4直流电机电枢绕组的感应电动势单根导体的电动势：提问：直流电机感应电动势如何产生？bδ

eavBavlv有效导体数：N

右手定则0

bδ

Bav

x

..............iaT

2s

n

N每一支路串连导体数：N

2a

S是线圈的个数

电枢感应电动势为

Ea

ei1

2a

i

N2a

eav

电枢绕组的电动势(续)电枢线速度：v2pn/60(m/s)CeNp60a

每根导体的平均感应电动势：

eavBavlv

电动势常数

l

lv

l

l

2pn60

2p60Np

n

电枢绕组感应电动势：N

Ea

ei1

2a

i

N2a

eav

N2p2a60

n

n

60a

EaCen结论：对于已制造的电机，它的电枢电动势正比于每极磁通和转速。

elBv

Ce

Np60a

电枢电动势和电磁转矩的方向在发电机中电磁转矩和电机转速方向相反，是制动性转矩电流与感应电动势方向一致

N+An

eifei

B--

S

N

ie

f+n

在电动机中电磁转矩和电机转速方向一致，是拖动性转矩e

if

S--

电流与感应电动势方向相反

2.4直流电机电枢绕组的电磁转矩提问：电磁力？fbliablIa2abδ

左手定则D2bδBav

电磁转矩：tavBavl

tf

IaD2a2T

0x

..............iaTn

总电磁转矩：

ti1

N

i

NtavNBavl

IaD2a2

电枢绕组的电磁转矩将D2p/及Bavl代入总电磁转矩表达式得：TpN2aIaCtIaCtpN2a

[N]

且有

转矩常数

结论：对于已制造的电机，它的电枢电磁转矩正比于每极磁通和电枢电流。

电机学最重要的两个公式

EaCenTemCTIaCT9.55Ce

Ce

Np60apN2a

CT

第五节直流电动机的运行原理+-直流电机的运行原理：用运动方程式表征其内部的电磁过程和机电过程。1,基本平衡方程：

+

-

包括电机电气系统的电压平衡方程式和机械系统的转矩平衡方程式。2,工作特性：

考虑电枢电阻上压降后的电动机空载运行定义：当输入功率全部消耗在电枢绕组发热上，即电动机没有拖动负载，空转的状况。

第五节直流电动机的运行原理+-基本方程式包括：1.电压平衡方程式

+

-

UEaIaRa电枢电动势：反电动势：电磁转矩

EaCen

TemCTIa

2.转矩平衡方程式TT2输出转矩；

em

T2T0励磁电

流

I

T0空载转矩(U=Ea);

f

U

f

Rf

第五节直流电动机的运行原理+-电压平衡方程式UEaIaRa电枢电动势EaCen电磁转矩TemCTIaem

+

-

转矩平衡方程式T

T2T0

EaIaPem功率平衡方程式P1PempCuaPcu电枢铜损耗

空载转矩T0

PemP2p

0

P0空载损耗(U=Ea)

功率平衡方程式：U=Ea+Iara+2△UbUIa=(Ea+Iara+2△Ub)Ia

UIa=EaIa+Ia2ra+2△UbIaP1=Pem+pcua+pb电磁功率

Pem=EaIa=CenIa=Tem

Pem=P2+pFe+pm+pad=P2+p0+padP1=P2+pFe+pm+pad+pcua+pbpFe:铁损耗,铁心中的涡流和磁滞损耗pm:机械损耗、机械摩擦和风阻pad:附加损耗、杂散损耗、齿槽效应和磁通脉动

他励直流电动机功率流程图pFe:铁损耗,铁心中的涡流和磁滞损耗pm:机械损耗、机械摩擦和风阻pad:附加损耗、杂散损耗、齿槽效应和磁通脉动

例某他励直流电动机，PN=6kW,UN=220V,nN=1000r/min,pcua=500W,p0=395W。试求额定运行时，电动机的：①额定输出转矩T2N;②T0空载转矩；③TemN额定电磁转矩；④电磁功率Pem;⑤额定效率ηN;

⑥电枢回路总电阻Ra;

作业：P49:8P50:23、24

二、直流电动机的工作特性直流电机的工作特性：在额定电压和励磁电流工作状态时，电动机的转速、电磁转矩和效率与输出功率(电枢电流)的关系。

n、Tem、f(P2)UUIa可直接量，近似正比于P2

IfIfNRad0

N

转速特性转矩特性

nf(Ia)

Tf(Ia)

三类曲线

效率特性

f(Ia)

(一)他(并)励电动机的工作特性1.转速特性：nf(Ia)nUCeRaCe