華中科技大學(xué)-電機(jī)學(xué)--第二章-直流電機(jī)-PPT

1、電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué) Electric Machinery （第（第2章章 直流電機(jī)）直流電機(jī)） 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.1 2.1 概述概述 直流電機(jī)工作原理直流電機(jī)工作原理 直流電機(jī)額定值直流電機(jī)額定值 直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.1.1 2.1.1 直流電機(jī)工作原理直流電機(jī)工作原理 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.1.2 2.1.2 直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件 直流電機(jī)整體結(jié)構(gòu)直流電機(jī)整體結(jié)構(gòu) 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2

2、.1.2 2.1.2 直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件 直流電機(jī)主磁極與換向極直流電機(jī)主磁極與換向極 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.1.2 2.1.2 直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件 直流電機(jī)機(jī)座直流電機(jī)機(jī)座 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.1.2 2.1.2 直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件 直流電機(jī)電樞沖片和電樞繞組直流電機(jī)電樞沖片和電樞繞組 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.1.2 2.1.2 直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件 直流電機(jī)換向器直流電機(jī)換向器 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院

3、 2.1.2 2.1.2 直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件 直流電機(jī)電刷裝置直流電機(jī)電刷裝置 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.1.3 2.1.3 直流電機(jī)的額定值直流電機(jī)的額定值 額定功率：額定功率：PN，單位，單位 W或或kW 額定電壓：額定電壓：UN，單位，單位 V 額定電流：額定電流：IN，單位，單位 A 額定勵磁電壓：額定勵磁電壓：UfN，單位，單位 V 額定勵磁電流：額定勵磁電流：IfN，單位，單位 A 額定轉(zhuǎn)速：額定轉(zhuǎn)速：nN，單位，單位 r/min 額定效率：額定效率： N 額定轉(zhuǎn)矩：額定轉(zhuǎn)矩：TN，單位，單位 Nm 額定溫升：額定溫升： ，單位，單位C

4、 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.2 2.2 直流電機(jī)電樞繞組直流電機(jī)電樞繞組 基本特點基本特點 單疊繞組單疊繞組 單波繞組單波繞組 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.2.1 2.2.1 電樞繞組基本特點電樞繞組基本特點 電樞繞組設(shè)計的基本要求電樞繞組設(shè)計的基本要求 電動勢大，波形好電動勢大，波形好 電流大，產(chǎn)生并承受的電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩大電流大，產(chǎn)生并承受的電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩大 結(jié)構(gòu)簡單，連接可靠結(jié)構(gòu)簡單，連接可靠 便于維修便于維修 換向性能好換向性能好 電樞繞組類型電樞繞組類型 疊繞組：單疊繞組疊繞組：單疊繞組和復(fù)疊繞組和復(fù)疊繞組 波繞組：單波繞組波繞組：單波繞組和復(fù)

5、波繞組和復(fù)波繞組 蛙繞組：疊繞組與波繞組的組合蛙繞組：疊繞組與波繞組的組合 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.2.1 2.2.1 電樞繞組基本特點電樞繞組基本特點 基本概念基本概念 繞組元件繞組元件：兩端分別與兩片換向片連接的單匝或多匝線圈。：兩端分別與兩片換向片連接的單匝或多匝線圈。 元件邊元件邊：放在槽中切割磁力線、感應(yīng)電動勢的有效邊。：放在槽中切割磁力線、感應(yīng)電動勢的有效邊。 上（下）元件邊上（下）元件邊：放在某一槽上（下）層。：放在某一槽上（下）層。 端接端接：元件槽外的部分（前端接、后端接）。：元件槽外的部分（前端接、后端接）。 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院

6、2.2.1 2.2.1 電樞繞組基本特點電樞繞組基本特點 基本概念基本概念 槽內(nèi)每層元件邊數(shù)槽內(nèi)每層元件邊數(shù)：u 槽數(shù)槽數(shù)Z與虛槽數(shù)與虛槽數(shù)Zi： Zi =uZ 元件數(shù)元件數(shù)S、換向片數(shù)、換向片數(shù)K與虛槽數(shù)與虛槽數(shù)Zi：S=K= Zi 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.2.1 2.2.1 電樞繞組基本特點電樞繞組基本特點 基本概念基本概念 第一節(jié)距第一節(jié)距y1：兩個元件邊在電樞表面的跨距，用虛槽數(shù)表示：兩個元件邊在電樞表面的跨距，用虛槽數(shù)表示 極距極距 ：每個主磁極在電樞表面占據(jù)的距離，或相鄰兩主極：每個主磁極在電樞表面占據(jù)的距離，或相鄰兩主極 間的距離，用弧長或虛槽數(shù)表示。間的距

7、離，用弧長或虛槽數(shù)表示。 y1應(yīng)接近一個極距應(yīng)接近一個極距 ，且為整數(shù)。，且為整數(shù)。 整距整距： y1= 短距短距： y1 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.2.1 2.2.1 電樞繞組基本特點電樞繞組基本特點 基本概念基本概念 第二節(jié)距第二節(jié)距y2：與同一換向器相連的兩個元件，第一個元件的：與同一換向器相連的兩個元件，第一個元件的 下元件邊到第二個元件的上元件邊在電樞表面的跨距，也常下元件邊到第二個元件的上元件邊在電樞表面的跨距，也常 用虛槽數(shù)表示。疊繞組，用虛槽數(shù)表示。疊繞組， y2 0; 合成節(jié)距合成節(jié)距y：串聯(lián)的兩個元件對應(yīng)邊在電樞表面的跨距，用：串聯(lián)的兩個元件對應(yīng)邊在電樞

8、表面的跨距，用 虛槽數(shù)表示。虛槽數(shù)表示。y= y1+ y2 換向器節(jié)距換向器節(jié)距yK：與每個元件相連的兩個換向器：與每個元件相連的兩個換向器在換向器表面在換向器表面 的跨距，用換向片數(shù)表示的跨距，用換向片數(shù)表示。 y= yK 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院17 第一節(jié)距第一節(jié)距 y1 第二節(jié)距第二節(jié)距 y2 合成節(jié)距合成節(jié)距 y 換向節(jié)距換向節(jié)距 yK 整數(shù) 2 i 1 p Z y K21 yyyy 單疊繞組元件 右行左行 單波繞組元件 右行p K yy 1 K 左行 p K yy 1 K 右行 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.2.2 2.2.2 單疊繞組單疊繞組 4極

9、電機(jī)，極電機(jī)， Z=Zi=S=K=16 單疊右行整距繞組單疊右行整距繞組 i 1 21 16 4 24 1 1 43 Z y p y yyy 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院19 單疊繞組是把一個主極下的元件串聯(lián)成一條支路單疊繞組是把一個主極下的元件串聯(lián)成一條支路 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院20 并聯(lián)支路數(shù)等于極數(shù)，并聯(lián)支路對數(shù)并聯(lián)支路數(shù)等于極數(shù)，并聯(lián)支路對數(shù)a=2 電刷放置電刷放置 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.2.3 2.2.3 單波繞組單波繞組 4極電機(jī)極電機(jī) Z=Zi=S=K=15 單波左行短整距繞組單波左行短整距繞組 i 1 i 21 153 3

10、 244 115 1 7 2 7 34 Z y p Z y p yyy 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院22 單波繞組：所有處于同極性下的元件串聯(lián)起來構(gòu)成一條支路單波繞組：所有處于同極性下的元件串聯(lián)起來構(gòu)成一條支路 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院23 并聯(lián)支路數(shù)等于并聯(lián)支路數(shù)等于2，并聯(lián)支路對數(shù)并聯(lián)支路對數(shù)a=1 電刷放置位置電刷放置位置 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 小結(jié)小結(jié) 直流電機(jī)電樞繞組是無頭無尾的閉合繞組。直流電機(jī)電樞繞組是無頭無尾的閉合繞組。 直流電機(jī)電樞繞組至少有直流電機(jī)電樞繞組至少有2條并聯(lián)支路。條并聯(lián)支路。 在直流電機(jī)中，通常用在直流電機(jī)中，通常

11、用 a 表示表示并聯(lián)支路對數(shù)并聯(lián)支路對數(shù)； 單疊繞組，單疊繞組，a = p，即并聯(lián)支路對數(shù)恒等于電機(jī)極對數(shù)；即并聯(lián)支路對數(shù)恒等于電機(jī)極對數(shù)； 單波繞組，單波繞組，a = 1，即并聯(lián)支路對數(shù)恒等于，即并聯(lián)支路對數(shù)恒等于1。 電刷放置的一般原則：電刷放置的一般原則： 確?？蛰d時通過正、負(fù)電刷引出的電動勢最大；確?？蛰d時通過正、負(fù)電刷引出的電動勢最大； 被電刷短路的元件中的電動勢為零；被電刷短路的元件中的電動勢為零； 端接對稱的元件，電刷放置在主極軸線下的換向片上。端接對稱的元件，電刷放置在主極軸線下的換向片上。 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.3 2.3 直流電機(jī)的磁場直流電機(jī)的磁場

12、 磁場是電機(jī)實現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的媒介。磁場是電機(jī)實現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的媒介。 主極磁場可由永久磁鐵產(chǎn)生主極磁場可由永久磁鐵產(chǎn)生 主極磁場也可由勵磁繞組通入直流電流或由產(chǎn)生。主極磁場也可由勵磁繞組通入直流電流或由產(chǎn)生。 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.3.12.3.1 直流電機(jī)按勵磁方式分類直流電機(jī)按勵磁方式分類 他勵直流電機(jī)他勵直流電機(jī) 并勵直流電機(jī)并勵直流電機(jī) 串勵直流電機(jī)串勵直流電機(jī) 復(fù)勵直流電機(jī)復(fù)勵直流電機(jī) 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.3.22.3.2 直流電機(jī)的空載磁場直流電機(jī)的空載磁場 空載磁場（主磁場）：電樞電流空載磁場（主磁場）：電樞電流Ia=0，僅由，

13、僅由If 建立的勵磁磁場。建立的勵磁磁場。 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.3.22.3.2 直流電機(jī)的空載磁場直流電機(jī)的空載磁場 磁通磁通：空載是電機(jī)中的磁場是對稱分布的，分為兩部分：空載是電機(jī)中的磁場是對稱分布的，分為兩部分 主磁通主磁通：經(jīng)氣隙、電樞、相鄰主極下的氣隙、主極鐵芯、定：經(jīng)氣隙、電樞、相鄰主極下的氣隙、主極鐵芯、定 子磁軛閉合。子磁軛閉合。 p 主磁通同時交鏈與勵磁繞組和電樞繞組；主磁通同時交鏈與勵磁繞組和電樞繞組； p 在電樞繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，實現(xiàn)機(jī)電能量交換；在電樞繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，實現(xiàn)機(jī)電能量交換； p 用用 0表示。表示。 漏磁通漏磁通：經(jīng)主極間

14、的空氣或定子磁軛閉合。：經(jīng)主極間的空氣或定子磁軛閉合。 p 不穿過氣隙；不穿過氣隙； p 不參與機(jī)電能量交換；不參與機(jī)電能量交換； p 用用 表示。表示。 總磁通：總磁通：為主磁通與漏磁通之和，用為主磁通與漏磁通之和，用 m表示。表示。 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.3.22.3.2 直流電機(jī)的空載磁場直流電機(jī)的空載磁場 磁通間的關(guān)系磁通間的關(guān)系 k 主極漏磁系數(shù)，一般取值主極漏磁系數(shù)，一般取值1.151.25 000 0 1 m k 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.3.22.3.2 直流電機(jī)的空載磁場直流電機(jī)的空載磁場 磁動勢磁動勢 F0 每對極勵磁磁動勢每對極

15、勵磁磁動勢 Nf 每極主極上的勵磁繞組匝數(shù)每極主極上的勵磁繞組匝數(shù) 主磁路結(jié)構(gòu)主磁路結(jié)構(gòu) 五段式五段式 兩個氣隙兩個氣隙 兩個齒兩個齒 兩個主極兩個主極 一個定子軛一個定子軛 一個轉(zhuǎn)子軛一個轉(zhuǎn)子軛 0ff d2FHlN I 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.3.22.3.2 直流電機(jī)的空載磁場直流電機(jī)的空載磁場 主磁場分布主磁場分布 氣隙磁密為平頂波氣隙磁密為平頂波 0 0 ( ) ( ) F B x x 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院32 磁化曲線磁化曲線 起始階段為直線起始階段為直線 其延長線為氣隙線其延長線為氣隙線 鐵磁飽和導(dǎo)致磁化鐵磁飽和導(dǎo)致磁化 曲線的彎曲曲線的

16、彎曲 0 1 Fe FF k FF 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.3.32.3.3 直流電機(jī)的電樞磁場直流電機(jī)的電樞磁場 電樞繞組中的電流產(chǎn)生的磁場。電樞繞組中的電流產(chǎn)生的磁場。 主磁極的中心線稱為直軸，相鄰主磁極的中心線稱為直軸，相鄰N極極 和和S極的分界線稱為交軸。極的分界線稱為交軸。 一般情況下，直流電機(jī)電樞磁場方向一般情況下，直流電機(jī)電樞磁場方向 總是對準(zhǔn)交軸，稱為交軸電樞反應(yīng)?？偸菍?zhǔn)交軸，稱為交軸電樞反應(yīng)。 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院34 a a a N i A D 2 aaq A FF p D 2 a 電刷位于幾何中性線上電刷位于幾何中性線上 電氣工

17、程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院35 電刷偏離幾何中性線電刷偏離幾何中性線 aq () 2 FAb ad FAb 直軸電樞磁動勢直軸電樞磁動勢 交軸電樞磁動勢交軸電樞磁動勢 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.3.42.3.4 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng) 交軸電樞反應(yīng)交軸電樞反應(yīng) 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 交軸電樞反應(yīng)對氣隙磁場的影響交軸電樞反應(yīng)對氣隙磁場的影響 使磁場的零點偏移；使磁場的零點偏移； 不飽和時，每極磁通量不變；不飽和時，每極磁通量不變； 飽和時，每極磁通量會減少。飽和時，每極磁通量會減少。 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院38 電氣

18、工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 直軸電樞反應(yīng)對氣隙磁場的影響直軸電樞反應(yīng)對氣隙磁場的影響 直軸電樞磁場軸線與主機(jī)軸線重合；直軸電樞磁場軸線與主機(jī)軸線重合； 直軸電樞磁場對勵磁磁場起去磁或助磁的作用；直軸電樞磁場對勵磁磁場起去磁或助磁的作用； 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.3.5 2.3.5 感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩 感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢E：支路中各串聯(lián)元件感應(yīng)電動勢的代數(shù)和。：支路中各串聯(lián)元件感應(yīng)電動勢的代數(shù)和。 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 Tem：所有導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的代數(shù)和。：所有導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的代數(shù)和。 為每極磁通量，空載時由勵磁電流產(chǎn)生，負(fù)載時由勵磁電

19、流為每極磁通量，空載時由勵磁電流產(chǎn)生，負(fù)載時由勵磁電流 和電樞電流共同產(chǎn)生。和電樞電流共同產(chǎn)生。 CE為電動勢常數(shù)為電動勢常數(shù)CT為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)。為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)。 ema 2 T a T TCI pN C a 60 E a E ECn pN C a 30 TE CC 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.4 直流發(fā)電機(jī)的基本特性直流發(fā)電機(jī)的基本特性 2.4.1 基本方程基本方程 并勵發(fā)電機(jī)等效電路并勵發(fā)電機(jī)等效電路 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.4.1 基本方程基本方程 1、電動勢平衡方程、電動勢平衡方程 電樞回路電樞回路 ffjff f 2 2

20、 2 aa b aaa abaa a b aa a a EUI R U I RI rUIr I U Rr I UIrrI R III Ub 電刷接觸電阻電壓降，0.3 1V 勵磁回路勵磁回路 電流方程電流方程 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.4.1 基本方程基本方程 2、功率平衡方程、功率平衡方程 電磁功率：電磁功率：電樞繞組感應(yīng)電動勢電樞繞組感應(yīng)電動勢E與電樞電流與電樞電流Ia的乘積的乘積 2 f2CufCua2Cu 60230 ema aa emaaem emaa PEI pNpN PnIInT aa PUIUII RPppPp 1mecFead0 12Cu02 2 11 1

21、00%1100% emem PPpppPp PPppPp p P PP 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.4.1 基本方程基本方程 3、轉(zhuǎn)矩平衡方程、轉(zhuǎn)矩平衡方程 轉(zhuǎn)矩平衡方程可由功率平衡方程得出轉(zhuǎn)矩平衡方程可由功率平衡方程得出 01 10 em em PpP TTT 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.4.2 他勵發(fā)電機(jī)的運行特性他勵發(fā)電機(jī)的運行特性 1、空載特性、空載特性 當(dāng)當(dāng) n=常值、常值、I=0 時，時，U0=f (If)的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。 他勵發(fā)電機(jī)特性實驗接線圖他勵發(fā)電機(jī)特性實驗接線圖 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.4.2 他勵發(fā)電機(jī)的

22、運行特性他勵發(fā)電機(jī)的運行特性 1、空載特性、空載特性 他勵發(fā)電機(jī)空載特性曲線他勵發(fā)電機(jī)空載特性曲線 空載特性本質(zhì)上就是通空載特性本質(zhì)上就是通 過實驗方法測定發(fā)電機(jī)實過實驗方法測定發(fā)電機(jī)實 際的磁化曲線際的磁化曲線 空載特性曲線測定均按空載特性曲線測定均按 他勵發(fā)電機(jī)接線方式，與他勵發(fā)電機(jī)接線方式，與 電機(jī)的勵磁方式無關(guān)電機(jī)的勵磁方式無關(guān) 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.4.2 他勵發(fā)電機(jī)的運行特性他勵發(fā)電機(jī)的運行特性 2、負(fù)載特性、負(fù)載特性 當(dāng)當(dāng)n=常值、常值、I=常值時，常值時，U=f (If)的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。 他勵發(fā)電機(jī)負(fù)載特性曲線他勵發(fā)電機(jī)負(fù)載特性曲線 空載特性與負(fù)

23、載特性之空載特性與負(fù)載特性之 間存在一個特性三角形間存在一個特性三角形 EAU。 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.4.2 他勵發(fā)電機(jī)的運行特性他勵發(fā)電機(jī)的運行特性 3、外特性、外特性 當(dāng)當(dāng)n=常值、常值、If=常值時，常值時，U= f (I) 的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。 他勵發(fā)電機(jī)外特性曲線他勵發(fā)電機(jī)外特性曲線 外特性隨負(fù)載電流增大外特性隨負(fù)載電流增大 呈下降趨勢，是由電樞回呈下降趨勢，是由電樞回 路電阻壓降和電樞反應(yīng)去路電阻壓降和電樞反應(yīng)去 磁效應(yīng)引起的；磁效應(yīng)引起的； 機(jī)端電壓隨負(fù)載變化的機(jī)端電壓隨負(fù)載變化的 程度用電壓調(diào)整率衡量程度用電壓調(diào)整率衡量 0N N 100% UU

24、U U 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.4.2 他勵發(fā)電機(jī)的運行特性他勵發(fā)電機(jī)的運行特性 4、調(diào)節(jié)特性、調(diào)節(jié)特性 當(dāng)當(dāng)n=常值、常值、U=常值時，常值時， If =f (I)的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。 勵磁電流隨負(fù)載電流增勵磁電流隨負(fù)載電流增 加而增加，以補(bǔ)償電樞反加而增加，以補(bǔ)償電樞反 應(yīng)的去磁作用。應(yīng)的去磁作用。 鐵磁材料的飽和，使勵鐵磁材料的飽和，使勵 磁電流增加的速率還要高磁電流增加的速率還要高 于負(fù)載電流。于負(fù)載電流。 他勵發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性曲線他勵發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性曲線 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.4.3 并勵發(fā)電機(jī)的自勵條件和外特性并勵發(fā)電機(jī)的自勵條件和外特

25、性 1、自勵過程與條件、自勵過程與條件 并勵發(fā)電機(jī)運行特性實驗接線并勵發(fā)電機(jī)運行特性實驗接線 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.4.3 并勵發(fā)電機(jī)的自勵條件和外特性并勵發(fā)電機(jī)的自勵條件和外特性 1、自勵過程與條件、自勵過程與條件 并勵發(fā)電機(jī)自勵條件并勵發(fā)電機(jī)自勵條件 電機(jī)有剩磁電機(jī)有剩磁 勵磁繞組連接正確勵磁繞組連接正確 勵磁回路電阻小于臨界電阻勵磁回路電阻小于臨界電阻 不同轉(zhuǎn)速的臨界電阻不同轉(zhuǎn)速的臨界電阻 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.4.3 并勵發(fā)電機(jī)的自勵條件和外特性并勵發(fā)電機(jī)的自勵條件和外特性 2、外特性、外特性 當(dāng)當(dāng)n=常值、常值、If=常值時，常值時，U

26、= f (I) 的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。 并勵發(fā)電機(jī)外特性并勵發(fā)電機(jī)外特性 外特性下降快，有外特性下降快，有“拐彎拐彎 ” 電壓調(diào)整率可達(dá)電壓調(diào)整率可達(dá)20% 穩(wěn)態(tài)短路電流小穩(wěn)態(tài)短路電流小 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.4.3 復(fù)勵發(fā)電機(jī)的特點復(fù)勵發(fā)電機(jī)的特點 復(fù)勵發(fā)電機(jī)：復(fù)勵發(fā)電機(jī)：勵磁繞中既含有并勵繞組，又含有串勵勵磁繞中既含有并勵繞組，又含有串勵 繞組的直流發(fā)電機(jī)，包括繞組的直流發(fā)電機(jī)，包括積復(fù)勵發(fā)電機(jī)積復(fù)勵發(fā)電機(jī)（并勵繞組其（并勵繞組其 主要作用）和主要作用）和差復(fù)勵發(fā)電機(jī)差復(fù)勵發(fā)電機(jī)（串勵繞組其主要作用）（串勵繞組其主要作用） 復(fù)勵發(fā)電機(jī)實驗接線復(fù)勵發(fā)電機(jī)實驗接線 電

27、氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.4.3 復(fù)勵發(fā)電機(jī)的特點復(fù)勵發(fā)電機(jī)的特點 復(fù)勵發(fā)電機(jī)外特性復(fù)勵發(fā)電機(jī)外特性 復(fù)勵發(fā)電機(jī)外特性曲線復(fù)勵發(fā)電機(jī)外特性曲線 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.5 直流電動機(jī)的基本特性直流電動機(jī)的基本特性 2.5.1 基本方程基本方程 并勵電動機(jī)等效電路并勵電動機(jī)等效電路 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.5.1 基本方程基本方程 1、電動勢平衡方程、電動勢平衡方程 電樞回路電壓方程電樞回路電壓方程 電樞繞組電勢電樞繞組電勢 Ra電樞回路總等效電阻電樞回路總等效電阻 b aaa abaa a 2 2 U I RI rUIr I aa

28、UEI R E EC n 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.5.1 基本方程基本方程 勵磁回路電壓方程勵磁回路電壓方程 Rf=rf+rj勵磁回路總電阻勵磁回路總電阻 電流方程電流方程 ffjff UIrrI R af III 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.5.1 基本方程基本方程 動態(tài)情況下的電動勢平衡方程動態(tài)情況下的電動勢平衡方程 電樞回路電樞回路 勵磁回路勵磁回路 a aa aaf f af f d d T i LR ik i u t k i EC f ff f d d i LR iu t 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.5.1 基本方程基本方程

29、2、功率平衡方程、功率平衡方程 電功率平衡方程電功率平衡方程 電磁功率電磁功率 電樞銅耗電樞銅耗 勵磁繞組銅耗勵磁繞組銅耗 1 PUI af III aa UEI R 2 1aaaf PEII RUI a EI 2 aa I R f UI 1emCuaCufemCu PPppPp em2mecFead20 +PPpppPp 12CuaCufmecFead2Cu02 +PPpppppPppPp 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.5.1 基本方程基本方程 3、轉(zhuǎn)矩平衡方程、轉(zhuǎn)矩平衡方程 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài) 動態(tài)動態(tài) 02 20 em em PpP TTT 2020 d = d em TTTJTT

30、T t 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.5.2 工作特性工作特性 工作特性工作特性電動機(jī)運行時轉(zhuǎn)速電動機(jī)運行時轉(zhuǎn)速n、電磁轉(zhuǎn)矩、電磁轉(zhuǎn)矩Tem和和 效率效率 與負(fù)載與負(fù)載P2的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。 直流電動機(jī)的工作特性因勵磁方式而異。直流電動機(jī)的工作特性因勵磁方式而異。 工作特性通常用實驗方法確定。工作特性通常用實驗方法確定。 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.5.2 工作特性工作特性 1、并勵電動機(jī)、并勵電動機(jī) 工作特性實驗電路工作特性實驗電路 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.5.2 工作特性工作特性 （1）并勵電動機(jī)速率特性）并勵電動機(jī)速率特性n

31、= f ( P2 ) （2）并勵電動機(jī)轉(zhuǎn)矩特性）并勵電動機(jī)轉(zhuǎn)矩特性Tem = f ( P2 ) （3）并勵電動機(jī)效率特性）并勵電動機(jī)效率特性 = f ( P2 ) 工作特性實驗電路工作特性實驗電路 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.5.2 工作特性工作特性 2、串勵電動機(jī)、串勵電動機(jī) 串勵電動機(jī)工作特性接線串勵電動機(jī)工作特性接線 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.5.2 工作特性工作特性 2、串勵電動機(jī)、串勵電動機(jī) 串勵電動機(jī)工作特性串勵電動機(jī)工作特性 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.5.2 工作特性工作特性 3、復(fù)勵電動機(jī)、復(fù)勵電動機(jī) 復(fù)勵電動機(jī)工作特性

32、實驗電路復(fù)勵電動機(jī)工作特性實驗電路 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.5.3 機(jī)械特性機(jī)械特性 直流電動機(jī)機(jī)械特性直流電動機(jī)機(jī)械特性：在：在U=UN=常值時，轉(zhuǎn)速常值時，轉(zhuǎn)速n與電磁與電磁 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩Tem之間的關(guān)系曲線之間的關(guān)系曲線n=f (Tem)。 并勵電動機(jī)并勵電動機(jī) j j 2 emaa a TE aa a em EEET TUI R In CC UIRRRR U nT CCC C 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.5.3 機(jī)械特性機(jī)械特性 串勵電動機(jī)串勵電動機(jī) 1 2j 12 2 11 , a em ETE CU nCRR T CC C CC C C 電氣工程

33、與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.6 2.6 直流電力傳動直流電力傳動 電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ)電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ) 直流電機(jī)的調(diào)速直流電機(jī)的調(diào)速 直流電機(jī)的起動直流電機(jī)的起動 直流電機(jī)的制動直流電機(jī)的制動 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.6.1 電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ)電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ) 電力傳動的定義：電力傳動的定義：用各種電動機(jī)作為原動機(jī)拖動生產(chǎn)用各種電動機(jī)作為原動機(jī)拖動生產(chǎn) 機(jī)械，產(chǎn)生運動，機(jī)械，產(chǎn)生運動，電力傳動也稱為電力拖動電力傳動也稱為電力拖動。直流電直流電 力傳動力傳動是由直流電動機(jī)來實現(xiàn)的。是由直流電動機(jī)來實現(xiàn)的。 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.6.1 電力傳動系

34、統(tǒng)基礎(chǔ)電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ) 運動方程運動方程 emL d d JTT t 22 44 GDmD J g 1 2 D D 轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動慣量 對于均勻圓柱體對于均勻圓柱體 對于同心圓柱體對于同心圓柱體 22 12 2 DD D 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.6.1 電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ)電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ) 1、多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng) 22222 00011 1 11111 22222 K kkkk k JJJJJ 2 0 0 K k k k JJ 轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動慣量 2、直線運動系統(tǒng)、直線運動系統(tǒng) 轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動慣量 2 1 k k v Jm 22 1 11 22 kk Jmv 電氣工程與自動

35、化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.6.1 電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ)電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ) 穩(wěn)定運行條件穩(wěn)定運行條件 穩(wěn)定運行：電機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械組成的拖動機(jī)組已運行穩(wěn)定運行：電機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械組成的拖動機(jī)組已運行 于某一轉(zhuǎn)速，若外界短時擾動（負(fù)載突變）使轉(zhuǎn)速產(chǎn)于某一轉(zhuǎn)速，若外界短時擾動（負(fù)載突變）使轉(zhuǎn)速產(chǎn) 生的變化在擾動消失后能隨之消失，即機(jī)組能自行恢生的變化在擾動消失后能隨之消失，即機(jī)組能自行恢 復(fù)到原來的速度，則稱機(jī)組的運行是穩(wěn)定的，否則為復(fù)到原來的速度，則稱機(jī)組的運行是穩(wěn)定的，否則為 不穩(wěn)定運行。不穩(wěn)定運行。 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.6.1 電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ)電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ) 穩(wěn)定運行條件穩(wěn)

36、定運行條件 穩(wěn)定運行時機(jī)組的機(jī)械特性穩(wěn)定運行時機(jī)組的機(jī)械特性 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.6.1 電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ)電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ) 穩(wěn)定運行條件穩(wěn)定運行條件 不穩(wěn)定運行時機(jī)組的機(jī)械特性不穩(wěn)定運行時機(jī)組的機(jī)械特性 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.6.1 電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ)電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ) 穩(wěn)定運行條件穩(wěn)定運行條件 當(dāng)機(jī)組當(dāng)機(jī)組 n0時，有時，有 T=Tem-TL0，使機(jī)組速度自行，使機(jī)組速度自行 下降；當(dāng)下降；當(dāng)機(jī)組機(jī)組 n0，使機(jī)組速度，使機(jī)組速度 自行上升；即可使機(jī)組穩(wěn)定運行。自行上升；即可使機(jī)組穩(wěn)定運行。 即負(fù)載機(jī)械特性曲線的切線斜率要大于電動機(jī)機(jī)械即負(fù)載機(jī)械

37、特性曲線的切線斜率要大于電動機(jī)機(jī)械 特性曲線的切線斜率。特性曲線的切線斜率。 emL dd dd TT nn 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院 2.6.2 直流電機(jī)的起動直流電機(jī)的起動 電動機(jī)起動問題的引出電動機(jī)起動問題的引出 機(jī)械系統(tǒng)：電動機(jī)產(chǎn)生足夠大的電磁轉(zhuǎn)矩克服機(jī)組的靜止摩擦機(jī)械系統(tǒng)：電動機(jī)產(chǎn)生足夠大的電磁轉(zhuǎn)矩克服機(jī)組的靜止摩擦 轉(zhuǎn)矩、慣性轉(zhuǎn)矩以及負(fù)載轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩、慣性轉(zhuǎn)矩以及負(fù)載轉(zhuǎn)矩。 電氣系統(tǒng)：起動瞬間電氣系統(tǒng)：起動瞬間n=0，E=0，Ra很小，因此起動電流很大。很小，因此起動電流很大。 起動電流大將導(dǎo)致：電網(wǎng)電壓突然降低；電機(jī)本身遭受巨大電起動電流大將導(dǎo)致：電網(wǎng)電壓突然降低；電機(jī)本身遭受巨大電 磁力的沖擊。因此，電動機(jī)起動時限制起動電流非常必要。磁力的沖擊。因此，電動機(jī)起動時限制起動電流非常必要。 sta aa UEU II RR 電氣工程與自動化學(xué)院電