电动车电机技术详解

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1、电动车电机技术详解2011-11-2821、直流电机系统2、异步电机系统3、电系统应用趋势目录31.1、直流电机工作原理原理图(物理模型图)磁极对N、S不动,线圈（绕组）abcd旋转,换向片1、2旋转,电刷及出线A、B不动1、直流电机系统1.2、直流发电机原理（机械能--->直流电能）原动机拖动电枢以转速n(r/min)旋转；电机内部有磁场存在；或定子（不动部件）上的励磁绕组通过直流电流(称为励磁电流If)时产生恒定磁场（励磁磁场，主磁场）电枢线圈的导体中将产生感应电势e=Blv，但导体电势为交流电，而经过换向器与电刷的作用可以引出直流电势EAB，以便输出直流电能。为了得到稳

2、定的直流电势，直流电机的电枢圆周上一般有多个线圈分布在不同的位置，并通过多个换向片联接成电枢绕组。动画41.2、.直流电动机的原理(Principiesof DCMotor)将直流电源通过电刷和换向器接入电枢绕组，使电枢导体有电流ia通过。电机内部有磁场存在。载流的转子（即电枢）导体将受到电磁力f的作用f=Blia（左手定则）所有导体产生的电磁力作用于转子可产生电磁转矩，以便拖动机械负载以n(r/min)旋转。结论：直流电机的可逆性原理：同一台电机，结构上不作任何改变，可以作发电机运行，也可以作电动机运行。为了得到最大的直流电势，电刷的位置必须与位于几何中线上的导体相接触1、

3、直流电机系统动画51.3、直流电机的励磁方式定义   直流电机励磁绕组的接线方式称为励磁方式。实质上就是励磁绕组和电枢绕组如何联接。分类   除了永磁直流电机外，直流电机的励磁方式有他励式和自励（串励、并励和复励）式。1、直流电机系统61.4、直流电机的电势平衡方程式直流电机的电路包括电枢支路和励磁支路。在分析直流电机时，最好先根据励磁方式画出电机的电路连线。发电机按照发电机惯例标注电势，电流和电压。电动机则按照电动机惯例标注。1）直流发电机的电势平衡方程以他励发电机为例。注意图中电枢和励磁的图符。作为发电机运行时，电势Ea和电枢电流Ia同方向。除了电阻压降IaRa外，还

4、要考虑电刷压降△Us电势平衡方程为Ea=U+IaRa+2△Us如有串励绕组，则Ra中应为串励、补偿和换向极绕组电阻。2）直流电动机的电势平衡方程以并励电动机为例。电枢接通直流电源。流的转子导体在磁场中受力产生转矩子一旦旋转，就有电势产生。势与电流方向相反。故电动机的感应电势又叫反电势。U=Ea+IaRa+2△Us1、直流电机系统71.5、电磁转矩(Magnetic-electricTorque)在直流电机中，当电枢绕组通过电流时，与气隙磁场作用会产生电磁转矩T。在电动机中，电磁转矩属于拖动转矩；而在发电机中则为阻力转矩T=Ct*Φ*IaCT为转矩常数，由电机结构决定。可见电磁

5、转矩正比于每极磁通量和电枢电流。这一电磁转矩公式把机械量T，磁场量Φ和电量Ia联系起来了。稳态时的转矩平衡对发电机来说，转轴上输入的是机械转矩T1。T1克服各种阻力转矩（如摩擦，铁耗，风阻等）T0后与负载后电枢电流Ia产生的电磁转矩T相平衡: T1=T+T0对于电动机来说，从电枢端输入电流并产生电磁转矩T,T克服各种阻力转矩T0后与机械负载转矩T2相平衡:            T=T0+T21、直流电机系统81.6、直流电动机特性1）直流电动机的启动启动过程及其要求电动机接到规定电源后，转速从0上升到稳态转速的过程称为启动(starting)过程。合闸瞬间的启动电流很大可达

6、(10~20)INn=0,  Ea=CeΦn=0，Ia=(U-Ea)/Ra=U/Ra这样大的启动电流会引起电机换向困难，并使供电线路产生很大的压降。因此必须采取适当的措施限制启动电流。对启动的要求：（1）最初启动电流Ist要小；（2）最初启动转矩Tst要大；（3）启动设备要简单和可靠。直流电动机的启动方法a.电枢回路串电阻启动（1）最初启动电流：Ist=U/(Ra+Rst)（2）最初启动转矩：Tst=CTΦIst（3）为了在限定的电流Ist下获得较大的启动转矩Tst，应该使磁通Φ尽可能大些，因此启动时串联在励磁回路的电阻应全部切除。（4）有了一定的转速n后，电势Ea不再为

7、0，电流Ist会逐步减小，转矩Tst也会逐步减小。（5）为了在启动过程中始终保持足够大的启动转矩，一般将启动器设计为多级，随着转速n的增大，串在电枢回路的启动电阻Rst逐级切除，进入稳态后全部切除。（6）启动电阻Rst一般设计为短时运行方式，不容许长时间通过较大的电流1、直流电机系统9b、他励电动机降压启动对于他励直流电动机，可以采用专门设备降低电枢回路的电压以减小启动电流。串励与复励电动机启动方法基本上与并励电动机相同，即采用电枢回路串电阻的方法减小启动电流。串励电动机绝对不允许空载启动。串电阻启动设