直流电机原理.pdf

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1、3.5直流电机的基本方程电机的基本方程即电机稳态运行时内部物理过程的数学描述。电机中存在着机、电、磁耦合关系，稳态运行时必须满足电磁方面和机械方面的平衡要求。一、电压平衡方程基本方程基本方程二、转矩平衡方程三、功率平衡方程（效率）1.它励直流电机方程－发电机＋电动势平衡方程U－fIf＋E=U+IR+2ΔUI=Iaasa=U+IRRaaΔUsRf2ΔUUsR=R+EaaITaeTΔU电枢回路总电阻0sΩT－1发电机惯例，电流的Uf=IfRfIa=I方向和电势方向相同2.它励直流电机方程－电动机＋电动势平衡方程U－fIf＋U=E+IR+2ΔUI=Iaasa=E+IRRaaaΔUsR

2、f2ΔUUsR=R+EaaIaT2电枢回路总电阻TΔU0sTΩe－电动机惯例，电流的方Uf=IfRfIa=I向和电压降方向相同1.它励直流电机方程结论：发电机：E>U则有E=U+IR+2ΔU=U+IRaaasaa电动机：Ea

3、02式中，T为电动机轴2上的负载转矩。T2T0电磁转矩方向和转速方向一致S三、电磁功率Ω=2πn60电磁功率用P表示，则:P=EIeeaa推导可得：电磁功率就是能量转换过程中电能转换为机械能或pZ相反转换的转换功率。aEI=ΩΦI=TΩaaae2πa能量转换发生在电枢电路=和机械系统之间，转换功率（电磁功率）的大小与发电机：励磁大小(即耦合场强弱)机械能TeΩ转化为电能EaIa；有关。电动机：励磁绕组和机械系统之间电能EaIa转化为机械能TeΩ。没有能量转换恒转矩问题！！！！1.磁通不变时，恒转矩则电枢电Te流不变Ia==constCΦT2.磁通可能变化时EIaaEI=TΩ=c

4、onstaaeΩEIaaEI=Teaa=constΩn四、直流电机的可逆性电机的可逆性：从原理上讲，任何电机既可作为发电机、亦作为电动机运行。E>U发电机运行；aEaE

5、稳态运行特性：1.标志输出电压质量的外特性2.励磁调节用的调整特性3.表征力能指标的效率特性一、他励发电机的运行特性1.空载特性剩磁2.外特性3.调整特性4.效率特性1.空载特性定义：当n=C1、I=0时，U=f(If)空载时，U=Ea。由于Ea=CeΦn，因此空载特性实质上就是E=f(I)。由af空载特性曲线于Ea正比于Φ，所以空载特性曲线的形上升分支状与空载磁化特性曲线相同。U直流发电机的空载特性是非线性的，上升与下降的过程不相同。平均空载特性曲线o实际中通常取平均特性曲线作为If空载特性曲线。直流电机励磁后再将励磁断开，空载特性曲线磁路中就会有剩磁下降分支2.外特性标志输

6、出电压质量的外特性外特性曲线定义：当n=nN、If=IfN时，U=f(I)U结论：负载电流增大时，端电压U有所下降。0U=CΦn−IReaaI0(1)电枢回路上的电阻压降随负载电流增大而增加，使端电压下降(2)在励磁电流一定情况下，负载电流增大，电枢反应的去磁作用使每极磁通量减少，使电动势减少；3.调节特性励磁调节用的调整特性定义：当n=C1、U=C2时，If=f(I)外特性曲线If在负载电流变化时，若保持端电压不变，必须改变励磁电流，补偿电枢反应及电枢回路电阻压降对对输出端电压的影响。I04.效率特性他励发电机P=P+p+p+p¾输入机械功率1eΩFeΔ¾电磁功率P=EIea

7、a2p=IR¾电枢铜耗Cuaa¾电刷的接触损耗ps2¾励磁铜耗p=UI=IRCufffff¾电机铁耗pFe励磁铜耗不纳入他励发¾机械损耗pΩ电机的效率计算当中¾杂散损耗pΔ¾输出电功率P24.效率特性P=P+p+p+p1eΩFeΔ他励发电机P=P+p+pe2CuasP=P+p+p1eCuas他励电动机P=P+p+p+pe2ΩFeΔ4.效率特性并励发电机P=P+p+p+p¾输入机械功率1eΩFeΔ¾电磁功率P=EIeaa2p=IR¾电枢铜耗Cuaa¾电刷的接触损耗ps2¾励磁铜耗p=UI=IR