第4,5节 直流电机公式和运行原理

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

bδ 0

Bav

x

ia f

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

e av B av lv有效导体数： N

右手定则0

bδ

Bav

x

. . . . . . . . . . . . . .ia T

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

ei 1

2a

i

N 2a

e av

电枢绕组的电动势(续) 电枢线速度：v 2 p n / 60( m / s )Ce Np 60 a

每根导体的平均感应电动势：

e av B av lv

电动势常数

l

lv

l

l

2 p n 60

2p 60Np

n

电枢绕组感应电动势：N

Ea

ei 1

2a

i

N 2a

e av

N 2p 2 a 60

n

n

60 a

E a C e n 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。

e lB v

Ce

Np 60 a

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

e i f e i

B --

S

N

ie

f+n

在电动机中电 磁转矩和电机 转速方向相同， 是拖动性转矩e

i f

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？f b li a b l Ia 2abδ

左手定则D 2bδ Bav

电磁转矩：tav B av l

t f

Ia D 2a 2T

0 x

. . . . . . . . . . . . . .ia T n

总电磁转矩：

ti 1

N

i

N t av N B av l

Ia D 2a 2

电枢绕组的电磁转矩 将 D 2 p / 及 B a v l 代入总电磁转矩表 达式得：T pN 2 a Ia Ct IaCt pN 2 a

[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

E a C e nT em C T I aC T 9 .5 5 C e

Ce

Np 60apN 2 a

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，空转的情况。

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

+

-

U E a I a Ra电枢电动势： 反电动势： 电磁转矩

E a C e n

T em C T I a

2.转矩平衡方程式 TT2输出转矩；

em

T 2 T0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 U E a I a R a 电枢电动势 E a C e n 电磁转矩T em C T I aem

+

-

转矩平衡方程式 T

T 2 T0

E a I a Pem功率平衡方程式 P1 Pem p C u aPcu电枢铜损耗

空载转矩T0

Pem P2 p

0

P0空载损耗(U=Ea)

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

UI a=EaIa+Ia2ra+2△UbIa P1=Pem+pcua+pb电磁功率

Pem=EaIa=Ce nIa=Tem

Pem=P2+pFe+pm+pad=P2+p0+pad P1=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; ② T0空载转矩； ③ TemN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： P49:8 P50:23、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 、 T em、 f ( P2 ) U UI a可 直 接 量 ， 近 似 正 比 于 P 2

I f I fN R ad 0

N

转速特性 转矩特性

n f (Ia )

T f (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：n f ( I a )n U C e Ra C e Ia0IN Ia n n0 nN

n0 n

固有转速特性n0:电动机的理想空载转速 Δ n:由负载引起的转速降

2.转矩特性 T f ( I a )

T em C T I aTem

电枢反应

0

Ia

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