电机控制技术教学课件作者韩建霞5.ppt

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1、项目五直流电动机机械特性绘制任务一直流电动机的基本方程任务二直流电动机的机械特性任务一直流电动机的基木方程一、直流电机的励磁方式直流电机的励磁方式是指对励磁绕组如何供电、产生励磁磁通势而建立主磁场的问题。根据励磁方式的不同，直流电机可分为下列几种类型。(一)他励直流电机励磁绕组与电枢绕组无连接关系，而由其他直流电源对励磁绕组供电的直流电机称为他励直流电机，接线如图5-1(a)所示。图中M表示电动机，若为发电机，则用G表示。永磁直流电机也可看做他励直流电机下一页返回任务一直流电动机的基木方程(二)并励直流电机并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组相并联，接线如图5-1(b)所示。作为并励发

2、电机来说，是电机本身发出来的端电压为励磁绕组供电;作为并励电动机来说，励磁绕组与电枢共用同一电源，从性能上讲与他励直流电动机相同。(三)串励直流电机串励直流电机的励磁绕组与电枢绕组串联后，再接于直流电源，接线如图5-1(c)所示这种直流电机的励磁电流就是电枢电流上一页下一页返回任务一直流电动机的基木方程(四)复励直流电机复励直流电机有并励和串励两个励磁绕组，接线如图5-1(d)所示。若串励绕组产生的磁通势与并励绕组产生的磁通势方向相同，则称为积复励。若两个磁通势方向相反，则称为差复励不同励磁方式的直流电机有着不同的特性。一般情况直流电动机的主要励磁方式是并励式、串励式和复励式，直流

3、发电机的主要励磁方式是他励式、并励式和复励式。上一页下一页返回任务一直流电动机的基木方程二、直流电机的电枢电动势和电磁转矩直流电机运行时，其电枢中产生电磁转矩和感应电动势。当直流电机作为电动机运行时，电磁转矩为拖动转矩，通过电机轴带动负载，电枢感应电动势为反向电动势与电枢所加外电压相平衡;当其作为发电机运行时，电磁转矩为阻转矩，电枢感应电动势为发生电动势向外输出电压，供给直流负载(一)电枢电动势电枢绕组中的感应电动势称为电枢电动势。电枢电动势是指直流电机正、负电刷之间的感应电动势，也就是每个支路里的感应电动势。上一页下一页返回任务一直流电动机的基木方程每条支路所含的元件数是相等的，

4、而每个支路里的元件都是分布在同极性下的不同位置上。这样，先求出一根导体在一个极距范围内切割气隙磁通密度的平均感应电动势。再乘上一个支路里总的导体数，就是电枢电动势。因此，电枢电动势可用下式表示式中，为电动势常数，N为电枢导体总数;中为磁通，单位为Wb;n为转速，单位为r/min;Ea为感应电动势，单位为V式(5一1)表明直流电机的感应电动势与电机结构、气隙磁通和电机转速有关。当电机制造好以后，与电机结构有关的常数Ce不再变化，因此电枢电动势仅与气息磁通和转速有关，改变转速和磁通均可改变电枢电动势的大小。上一页下一页返回任务一直流电动机的基木方程(二)电磁转矩根据电磁力定律，当电枢绕

5、组有电枢电流流过时，在磁场内将受到电磁力的作用，该力与电机电枢铁芯半径之积称为电磁转矩。电磁转矩的表达式为式中,为转矩常数，其大小取决于电机的结构;Ia为电枢电流，单位为A;Φ为磁通，单位为Wb电动势常数Ce和转矩常数CT，之间的关系为上一页下一页返回任务一直流电动机的基木方程三、直流电动机的基本方程(一)功率平衡方程电机是进行能量转换的装置，因而功率关系是电机运行中最基本的关系。电机在运行中，存在着输入功率、输出功率和各种损耗，它们之间应满足能量守恒定律。以他励直流电动机为例，输入电功率中的一小部分供给励磁绕组电阻上的铜耗，大部分提供给电枢电路，电枢电路存在铜耗，电枢电流入与电枢

6、电势双方向相反，产生电磁功率电与磁的相互作用，转换成机械功率，即上一页下一页返回任务一直流电动机的基木方程电磁功率中扣除机械损耗Pmec和铁损耗PFe,剩下的功率为直流电动机的输出功率P2。并励直流电动机的功率流程图如图5一2所示并励直流电动机的功率平衡方程式为式中，P0，称为空载损耗，也是不变损耗上一页下一页返回任务一直流电动机的基木方程(二)电势平衡方程根据电动机电动运行状态惯例或者从功率平衡方程中都可以推出电动势平衡方程说明:并励直流电动机稳定运行时，电枢电阻很小，电枢绕组电阻上的压降不大，电枢电动势方向与外加电压方向相反，其数值略小于端电压U,Ea为反电势。(三)转矩平衡方

7、程将功率平衡方程两边同时除以机械角速度月，得到转矩平衡方程上一页下一页返回任务一直流电动机的基木方程直流电动机稳定运行时，作用在电枢转轴上的电磁转矩Tem.为驱动转矩，其方向与转速的方向相同。由空载损耗产生的空载转矩T0，其方向与转速的方向相反，T0起制动作用，且T0的数值较小，可忽略不计，则Tem≈T2;而电动机实际输出转矩T2的大小由负载转矩的数值来决定。所以当电磁转矩与负载转矩大小相等、方向相反时，Tem≈T2=TL，电动机以恒定的转速稳定运行上一页返回任务二