大學(xué)考研電動(dòng)與拖動(dòng)課件第7章直流電機(jī)的基本理論

1、lfchun 制作 大連理工大學(xué)電氣工程系第第 7 章章 直流電機(jī)的基本理論直流電機(jī)的基本理論7.1 直流電機(jī)的工作原理直流電機(jī)的工作原理7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)7.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng)7.4 電流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)電流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)7.5 直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析7.6 直流電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩直流電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩7.7 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析7.8 直流發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩直流發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩7.1 直流電機(jī)的工作原理直流電機(jī)的工作原理7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)7.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)

2、直流電機(jī)的電樞反應(yīng)7.4 電流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)電流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)7.5 直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析7.6 直流電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩直流電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩7.7 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析7.8 直流發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩直流發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩電機(jī)與拖動(dòng)電機(jī)與拖動(dòng)返回主頁(yè)返回主頁(yè)大連理工大學(xué)電氣工程系nsu7.1 直流電機(jī)的工作原理直流電機(jī)的工作原理一、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理一、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理ns第第7 章章 直流電機(jī)的基本理論直流電機(jī)的基本理論u大連理工大學(xué)電氣工程系ns7.1 直流電機(jī)的工作原理直流電機(jī)的工作原理一、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理一、直流電動(dòng)機(jī)的

3、工作原理第第7 章章 直流電機(jī)的基本理論直流電機(jī)的基本理論nsuu電刷電刷線(xiàn)圈邊切割磁感線(xiàn)會(huì)產(chǎn)生什么線(xiàn)圈邊切割磁感線(xiàn)會(huì)產(chǎn)生什么？換向片換向片大連理工大學(xué)電氣工程系直流直流電流電流交流交流電流電流電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩(拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩)機(jī)械機(jī)械負(fù)載負(fù)載克克 服服反電反電動(dòng)勢(shì)動(dòng)勢(shì)做功做功7.1 直流電機(jī)的工作原理直流電機(jī)的工作原理 電磁關(guān)系電磁關(guān)系換向換向旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)大連理工大學(xué)電氣工程系ns二、直流發(fā)電機(jī)的工作原理二、直流發(fā)電機(jī)的工作原理nse7.1 直流電機(jī)的工作原理直流電機(jī)的工作原理e輸出輸出直流電直流電原動(dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī)感應(yīng)電動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電流勢(shì)、電流電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩（阻轉(zhuǎn)矩）（阻轉(zhuǎn)矩）做功做功 電磁電

4、磁 關(guān)系關(guān)系換向換向大連理工大學(xué)電氣工程系7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)一、主要部件一、主要部件1. 定子定子(1) 主磁極主磁極(2) 換向磁極換向磁極(3) 機(jī)座機(jī)座(4) 端蓋等端蓋等第第7 章章 直流電機(jī)的基本理論直流電機(jī)的基本理論 直流電機(jī)的定子直流電機(jī)的定子 (a) 主磁極主磁極 (b) 機(jī)座機(jī)座 大連理工大學(xué)電氣工程系 直流電機(jī)的定子直流電機(jī)的定子7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 更多的圖片更多的圖片 大連理工大學(xué)電氣工程系2. 轉(zhuǎn)子（電樞）轉(zhuǎn)子（電樞）(1) 電樞鐵心電樞鐵心(2) 電樞繞組電樞繞組7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)(3) 換

5、向器換向器(4) 轉(zhuǎn)軸與風(fēng)扇轉(zhuǎn)軸與風(fēng)扇 直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子 (a) 轉(zhuǎn)子主體轉(zhuǎn)子主體 (b) 電樞鋼片電樞鋼片 大連理工大學(xué)電氣工程系 直流電樞繞組直流電樞繞組a b12345678a b1 2 3 48 7 6 57 6 5 48 1 2 3ab結(jié)論：結(jié)論：整個(gè)電樞繞組通過(guò)換向片連成一個(gè)閉合回路。整個(gè)電樞繞組通過(guò)換向片連成一個(gè)閉合回路。7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)a b12345678大連理工大學(xué)電氣工程系 直流電樞繞組直流電樞繞組電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)兩匝元件兩匝元件7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)e e e ee e e eea1 2 3 48 7

6、 6 5bia e e e ee e e e1 2 3 48 7 6 5abia e大連理工大學(xué)電氣工程系nsns1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 2 3 5 6 8 9 11 12a1 b1 a2 b2 單疊繞組的展開(kāi)圖單疊繞組的展開(kāi)圖 并聯(lián)支路對(duì)數(shù)：并聯(lián)支路對(duì)數(shù)：a = 2。 電刷的中心線(xiàn)對(duì)著磁極的中心線(xiàn)。電刷的中心線(xiàn)對(duì)著磁極的中心線(xiàn)。a1a2b1b2n7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)3 6 4 7 5 811 8 10 7 9 69 12 10 1 11 25 2 4 1 3 12大連理工大學(xué)電氣工程系 單疊繞組的展開(kāi)圖單疊繞組的展開(kāi)圖nsns1 2 3

7、 4 5 6 7 8 9 10 11 121 2 3 5 6 8 9 11 12a1 b1 a2 b2n 電刷的中心線(xiàn)對(duì)電刷的中心線(xiàn)對(duì) 著磁極的中心線(xiàn)：著磁極的中心線(xiàn)： 電刷之間的電動(dòng)電刷之間的電動(dòng) 勢(shì)最大。勢(shì)最大。 被電刷短接的元被電刷短接的元 件電動(dòng)勢(shì)為零。件電動(dòng)勢(shì)為零。 習(xí)慣稱(chēng)習(xí)慣稱(chēng) “電刷放在電刷放在 幾何中心線(xiàn)位置幾何中心線(xiàn)位置”。磁極中心線(xiàn)磁極中心線(xiàn)幾何中心線(xiàn)幾何中心線(xiàn)7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)大連理工大學(xué)電氣工程系7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)電樞電樞大連理工大學(xué)電氣工程系7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

8、電機(jī)裝配圖電機(jī)裝配圖 更多的圖片更多的圖片 大連理工大學(xué)電氣工程系7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 直流電機(jī)直流電機(jī) 更多的圖片更多的圖片 大連理工大學(xué)電氣工程系二、勵(lì)磁方式二、勵(lì)磁方式+ua+uf他他勵(lì)勵(lì)并并勵(lì)勵(lì)串串勵(lì)勵(lì)復(fù)復(fù)勵(lì)勵(lì)1. 直流電動(dòng)機(jī)按勵(lì)磁方式分類(lèi)直流電動(dòng)機(jī)按勵(lì)磁方式分類(lèi)7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)mifiam+uiifiam+uiiamiaif+ui大連理工大學(xué)電氣工程系2. 直流發(fā)電機(jī)按勵(lì)磁方式分類(lèi)直流發(fā)電機(jī)按勵(lì)磁方式分類(lèi)自自勵(lì)勵(lì)7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)他他勵(lì)勵(lì)串串勵(lì)勵(lì)復(fù)復(fù)勵(lì)勵(lì)并并勵(lì)勵(lì)gif+ufia+uagia+uifig+ui

9、fiiagifia+ui大連理工大學(xué)電氣工程系1. 額定電壓額定電壓 un 發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)的 un ：指輸出電壓的額定值。：指輸出電壓的額定值。 電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)的 un ：指輸入電壓的額定值。：指輸入電壓的額定值。2. 額定電流額定電流 in 發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)的 in ：指輸出電流的額定值。：指輸出電流的額定值。 電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)的 in ：指輸入電流的額定值。：指輸入電流的額定值。3. 額定功率額定功率 pn 發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)的 pn ：指輸出電功率的額定值：指輸出電功率的額定值(un in ) 。 電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)的 pn ：指輸出機(jī)械功率的額定值：指輸出機(jī)械功率的額定值 (un inn ) 。三

10、、額定值三、額定值7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)大連理工大學(xué)電氣工程系4. 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 nn5. 額定勵(lì)磁電壓額定勵(lì)磁電壓 ufn6. 額定勵(lì)磁電流額定勵(lì)磁電流 ifn 額定狀態(tài)額定狀態(tài) ： 指指 u、i、p、n 均為額定值的狀態(tài)。均為額定值的狀態(tài)。 滿(mǎn)載狀態(tài)滿(mǎn)載狀態(tài) ： 指指 i = in 的狀態(tài)。的狀態(tài)。7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)大連理工大學(xué)電氣工程系ns7.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng)幾何幾何中心線(xiàn)中心線(xiàn) n s勵(lì)磁磁場(chǎng)勵(lì)磁磁場(chǎng)（空載磁場(chǎng)）（空載磁場(chǎng)）物理物理中心線(xiàn)中心線(xiàn)電樞磁場(chǎng)電樞磁場(chǎng)合成磁場(chǎng)合成磁場(chǎng)（負(fù)載時(shí)的磁場(chǎng)）（負(fù)載時(shí)的磁場(chǎng)）物理

11、物理中心線(xiàn)中心線(xiàn) 電樞反應(yīng)：電樞反應(yīng)：電樞磁通勢(shì)對(duì)主極磁場(chǎng)的影響。電樞磁通勢(shì)對(duì)主極磁場(chǎng)的影響。第第7 章章 直流電機(jī)的基本理論直流電機(jī)的基本理論大連理工大學(xué)電氣工程系 電樞反應(yīng)的影響電樞反應(yīng)的影響 總磁場(chǎng)被扭歪了總磁場(chǎng)被扭歪了 幾何中心線(xiàn)與物理中心線(xiàn)分開(kāi)了幾何中心線(xiàn)與物理中心線(xiàn)分開(kāi)了, 電刷位置處的元件的電刷位置處的元件的 e0，增加換向困難。，增加換向困難。 一半磁極的磁通增加，一半磁極的磁通減少，一半磁極的磁通增加，一半磁極的磁通減少， 磁路不飽和時(shí)，每極磁通不變；磁路不飽和時(shí)，每極磁通不變； 磁路飽和時(shí)，磁路飽和時(shí)，每極磁通減少，每極磁通減少，e 和和t 相應(yīng)減少。相應(yīng)減少。7.3 直流

12、電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng)大連理工大學(xué)電氣工程系7.4 直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)一、電磁轉(zhuǎn)矩一、電磁轉(zhuǎn)矩1. 產(chǎn)生產(chǎn)生 電樞電流電樞電流 i 磁磁 場(chǎng)場(chǎng) f t 2. 大小大小 電磁力：電磁力： f = b l i 平均磁密：平均磁密： 第第7 章章 直流電機(jī)的基本理論直流電機(jī)的基本理論blb = l極距極距大連理工大學(xué)電氣工程系7.4 直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)一、電磁轉(zhuǎn)矩一、電磁轉(zhuǎn)矩1. 產(chǎn)生產(chǎn)生 電樞電流電樞電流 i 磁磁 場(chǎng)場(chǎng) f t 2. 大小大小l 電磁力：電磁力： f = b l i l 平均磁密：平均磁密：l 每根導(dǎo)線(xiàn)

13、上電磁力所每根導(dǎo)線(xiàn)上電磁力所 形成的電磁轉(zhuǎn)矩：形成的電磁轉(zhuǎn)矩： fr第第7 章章 直流電機(jī)的基本理論直流電機(jī)的基本理論b = lbl極距極距r大連理工大學(xué)電氣工程系 rl 電樞繞組串聯(lián)總匝數(shù)：電樞繞組串聯(lián)總匝數(shù)： nl 電樞繞組并聯(lián)支路數(shù)：電樞繞組并聯(lián)支路數(shù)：2al 總導(dǎo)體數(shù)：總導(dǎo)體數(shù)： 2n 2a = 4anl 電樞的周長(zhǎng)：電樞的周長(zhǎng)： 2 r = 2p l 電磁轉(zhuǎn)矩：電磁轉(zhuǎn)矩： t = 4an fr= 4an b l i p = 4an l i p l= 4an i p = 2ai 2pn 電樞電流電樞電流 ia7.4 直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)大連理工大學(xué)電氣工

14、程系2. 大小大小 t = ct iact 轉(zhuǎn)矩常數(shù)：轉(zhuǎn)矩常數(shù)：3. 方向方向 由由 和和 ia 共同決定。共同決定。4. 性質(zhì)性質(zhì) 發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)： 電動(dòng)機(jī)：電動(dòng)機(jī)：t 與與 n 方向相反，為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。方向相反，為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。t 與與 n 方向相同，為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩。方向相同，為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩。7.4 直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)ct =2pn 單位：?jiǎn)挝唬簑b單位：?jiǎn)挝唬篴(nm) 大連理工大學(xué)電氣工程系1. 產(chǎn)生產(chǎn)生 電樞旋轉(zhuǎn)電樞旋轉(zhuǎn) n 磁磁 場(chǎng)場(chǎng) 2. 大小大小l 每個(gè)導(dǎo)體：每個(gè)導(dǎo)體：e = b l vl 導(dǎo)體切割磁場(chǎng)線(xiàn)的線(xiàn)速度：導(dǎo)體切割磁場(chǎng)線(xiàn)的線(xiàn)速度：l 電動(dòng)勢(shì)：電動(dòng)勢(shì)：

15、 e = 2n e 二、電動(dòng)勢(shì)二、電動(dòng)勢(shì) ee e 7.4 直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)v = n2 r60= 2n b l v = 2n l n 2p 60 l= n2p 60= n 4pn 60大連理工大學(xué)電氣工程系ctce=602 = 9.55 ct = 9.55 ce7.4 直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)勢(shì)ct =2pn ce =4pn60 e = ce n ce 電動(dòng)勢(shì)常數(shù)：電動(dòng)勢(shì)常數(shù)：ce =4 pn60單位：?jiǎn)挝唬簑b單位：?jiǎn)挝唬簉/min(v) 3. 方向：方向：由由 和和 n 共同決定。共同決定。4. 性質(zhì)性質(zhì) 發(fā)電機(jī)為電源電動(dòng)勢(shì)；

16、電動(dòng)機(jī)為反電動(dòng)勢(shì)。發(fā)電機(jī)為電源電動(dòng)勢(shì)；電動(dòng)機(jī)為反電動(dòng)勢(shì)。大連理工大學(xué)電氣工程系7.5 直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析一、他勵(lì)電動(dòng)機(jī)一、他勵(lì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電壓勵(lì)磁電壓 uf if 電樞電壓電樞電壓 ua ia t n e 1. 電壓平衡方程式電壓平衡方程式勵(lì)磁電路：勵(lì)磁電路： uf = rf if電樞電路：電樞電路： ua = e + ra ia第第7 章章 直流電機(jī)的基本理論直流電機(jī)的基本理論emif+uf+uaia大連理工大學(xué)電氣工程系 穩(wěn)態(tài)電樞電流穩(wěn)態(tài)電樞電流 ia 由誰(shuí)確定由誰(shuí)確定？ t = ct ia ， ua = e + ra ia例如：例如：負(fù)載不變負(fù)載不變 ( t 不變不變

17、)，ua (ra) 變化時(shí)，變化時(shí)， ia 變化否（設(shè)變化否（設(shè) 不變）？不變）？ua (或或ra ) 瞬間瞬間 n 不變不變 e 不變不變ia t ttle n ia t t = tlia不變不變 結(jié)論：結(jié)論：ia 的大小取決于負(fù)載的大小。的大小取決于負(fù)載的大小。 當(dāng)當(dāng) ia= = ian 時(shí)為滿(mǎn)載，當(dāng)時(shí)為滿(mǎn)載，當(dāng) iaian 時(shí)為過(guò)載。時(shí)為過(guò)載。 規(guī)定短時(shí)過(guò)載的最大電樞電流：規(guī)定短時(shí)過(guò)載的最大電樞電流： iamax =( (1.5 2) )ian =mc ian7.5 直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析大連理工大學(xué)電氣工程系機(jī)械特性機(jī)械特性e ce n = uara iace=uac

18、e=racect2t 2. 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速o ntn0當(dāng)當(dāng)t 時(shí)，時(shí)， n 下降不多下降不多 硬特性硬特性。 勵(lì)磁電路斷電的后果勵(lì)磁電路斷電的后果 當(dāng)當(dāng) if = 0， =r 很小，很小，n 不能突變，不能突變，e 很小很小t = ctr ia 仍有一定數(shù)值。仍有一定數(shù)值。ia (1) 若若 t tl n 飛車(chē)！飛車(chē)！ (2) t tl n n = 0 悶車(chē)！悶車(chē)！ 7.5 直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析大連理工大學(xué)電氣工程系7.5 直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析3. 轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向取決于電磁轉(zhuǎn)矩取決于電磁轉(zhuǎn)矩 t 的方向。的方向。 t 的方向取決于的方向取決于 和和 ia 的方向。的

19、方向。磁磁場(chǎng)場(chǎng)反反向向電電樞樞反反向向+uaiaif+ufm+uaiaifuf+mua+iaif+ufm大連理工大學(xué)電氣工程系二、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)二、并勵(lì)電動(dòng)機(jī) 并勵(lì)與他勵(lì)的區(qū)別并勵(lì)與他勵(lì)的區(qū)別:1. 輸入電壓輸入電壓 u = ua = uf2. 輸入電流輸入電流 i = ia + if3. 輸入功率輸入功率 p1 = ui = uia + uif7.5 直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析ia+uiifm大連理工大學(xué)電氣工程系 【例例7.5.1】 某并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，某并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，un = 220 v，in = 12.5 a，nn = 3 000 r/min ，rf = 628 ，ra =

20、0.41 。求該電機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)的：。求該電機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)的： (1) if ； (2) ia； (3) e ； (4) t 。 解：解： (1) 勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流 if 7.5 直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析ufrfif =220628= a = 0.35a(2) 電樞電流電樞電流 ia ia = in if = (12.50.35) a = 12.15 a (2) 電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì) e e = un ra ia = (2200.4112.15) v = 215 v大連理工大學(xué)電氣工程系ct = 9.55 ce = 0.685t = ct ia = 0.68512.15 n

21、m = 8.32 nm (4) 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩7.5 直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析ce =enn2153 000= = 0.071 7 大連理工大學(xué)電氣工程系三、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)三、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)7.5 直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析1. 電壓電壓 u = ua + uf = e + (ra+ rf ) i2. 電流電流 i = ia = ifra+ rfue=ct t=3. 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩 t = ct ia(1)當(dāng)當(dāng) ia 較小、磁路未飽和時(shí)，較小、磁路未飽和時(shí)， ia，t ia2 。 (2)當(dāng)當(dāng) ia 較大、磁路已飽和時(shí)，較大、磁路已飽和時(shí)， 常數(shù)，常數(shù)， t ia 。em uf

22、 ua+uiifia大連理工大學(xué)電氣工程系 即即 t iam (1m2) 與并勵(lì)電動(dòng)機(jī)比較，有如下特點(diǎn)：與并勵(lì)電動(dòng)機(jī)比較，有如下特點(diǎn)：(1) 對(duì)應(yīng)于相同的對(duì)應(yīng)于相同的 t ， ia 小。小。(2) 對(duì)應(yīng)于允許的對(duì)應(yīng)于允許的 iamax ，能夠產(chǎn)生的，能夠產(chǎn)生的 t 大，大， tst 和和 tmax 較大。較大。4. 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速7.5 直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析ecen =u(ra + rf ) iace=uce=ra + rfcect2t(1) 當(dāng)當(dāng)t = 0 時(shí)，時(shí)，ia = if = 0， =r， n0 = (5 6) nn。大連理工大學(xué)電氣工程系(2) 當(dāng)當(dāng)t 很小時(shí)，很小時(shí)

23、，ia 很小，很小，磁路未飽和，磁路未飽和，t ia n 迅速下降。迅速下降。 (3) 當(dāng)當(dāng)t 很大時(shí)，很大時(shí)，ia 很大，很大，磁路已飽和，磁路已飽和，t ia 基本不變基本不變 n下降較少。下降較少。 7.5 直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析5. 應(yīng)用應(yīng)用(1) 特別適用于起重機(jī)特別適用于起重機(jī) 和電氣機(jī)車(chē)等運(yùn)輸機(jī)械。和電氣機(jī)車(chē)等運(yùn)輸機(jī)械。(2) 不能在輕載或空載下運(yùn)行。不能在輕載或空載下運(yùn)行。(3) 不能用皮帶輪傳動(dòng)。不能用皮帶輪傳動(dòng)。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性軟特性軟特性o nt大連理工大學(xué)電氣工程系四、復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)四、復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)1. 積復(fù)勵(lì)、差復(fù)勵(lì)。積復(fù)勵(lì)、差復(fù)勵(lì)

24、。2. 機(jī)械特性機(jī)械特性(1) 有較大的有較大的tst 。(2) 可以空載運(yùn)行?？梢钥蛰d運(yùn)行。并勵(lì)并勵(lì)復(fù)勵(lì)復(fù)勵(lì)7.5 直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析miaif+ui串勵(lì)串勵(lì)o nt大連理工大學(xué)電氣工程系7.6 直流電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩直流電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩1. 功率平衡方程式功率平衡方程式(1) 輸入功率輸入功率 p1 p1 = u i(2) 銅損耗銅損耗 pcu pcu = ra ia2rf if2 (3) 電磁功率電磁功率 pe pe = p1 pcu 推導(dǎo)：推導(dǎo)： u i = u( iaif ) = uaiaufif = ( era ia ) iarf if2 = e iara

25、ia2rf if2 第第7 章章 直流電機(jī)的基本理論直流電機(jī)的基本理論pe = e ia 一、直流電動(dòng)機(jī)的功率一、直流電動(dòng)機(jī)的功率大連理工大學(xué)電氣工程系7.6 直流電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩直流電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩pe = e ia = ce n ia = t 2 60= ct n ia 功率流程圖功率流程圖p1pcupep0p22. 轉(zhuǎn)矩平衡方程式轉(zhuǎn)矩平衡方程式 空載：空載： t = t0 負(fù)載負(fù)載: : t = t0 + t2 2 60t2n =(4) 空載損耗空載損耗 p0 p0 = pfepmepad (5) 輸出功率輸出功率p2 p2 = pe p0 = t2大連理工大學(xué)電氣工程系7.6 直流

26、電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩直流電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩(6) 總損耗總損耗 pal = pcu pfepmepad (7) 功率平衡方程式功率平衡方程式 p1 p2 = pal(8) 效率效率p2p1 = 100%二、直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩二、直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩 t = t0 tl大連理工大學(xué)電氣工程系 【例例7.6.1】 一并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，一并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，un = 110 v， in =12.5 a， nn = 1 500 r/min ，tl= 6.8 nm，t0 = 0.9 nm。求該電機(jī)的求該電機(jī)的 p2 、pe、p1 、pal 和和 。 解：解：p2p1 = 100%6.2860= 6.81 500 w = 1

27、067.6 w pe = p2p0 = (1 067.6143.3) w = 1 208.9 w p1 = un in = 11012.5 w = 1 375 wpal = p1p2 = (1 3751 067.6) w = 307.4 w7.6 直流電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩直流電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩2 60p2= tln 6.2860= 0.91 500 w = 143.3 w 2 60p0= t0n 1 067.61 375= 100% = 77.64% 大連理工大學(xué)電氣工程系7.7 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析一、他勵(lì)發(fā)電機(jī)一、他勵(lì)發(fā)電機(jī)第第7 章章 直流電機(jī)的基本理論直流電機(jī)的基本理

28、論外電源外電源uf if e n原動(dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī)電樞電樞ua 1. 空載運(yùn)行空載運(yùn)行勵(lì)磁電路：勵(lì)磁電路：if =ufrf勵(lì)磁電路勵(lì)磁電路總電阻總電阻電樞電路：電樞電路： ia = 0， ua = u0 = e調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)rfif 可變可變 可變可變 e 可變可變 ua可變。可變。 +uagif+ufeia大連理工大學(xué)電氣工程系 u0 = e = f (if ) 空載特性空載特性oifu0er剩磁感應(yīng)剩磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)2. 負(fù)載運(yùn)行負(fù)載運(yùn)行 輸出電壓輸出電壓: u = ua 輸出電流輸出電流: i = ia 電壓平衡方程式電壓平衡方程式 u = ua = era ia當(dāng)當(dāng) ia ra ia e (電樞

29、反應(yīng)電樞反應(yīng))ua 外特性外特性 u = f (i )n = nnia = 0oiun = nnif = ifninunu0n = nnif = 常數(shù)常數(shù)7.7 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析空載特性空載特性外特性外特性大連理工大學(xué)電氣工程系 電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率vr =u0unun100% ( 5% 10% ) 調(diào)整特性調(diào)整特性 當(dāng)當(dāng) n = nn，u = un 時(shí)：時(shí)： if = f ( i )oi if ifnin7.7 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析調(diào)整特性調(diào)整特性大連理工大學(xué)電氣工程系 【例例7.7.1】 一他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，一他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)， pn = 10 kw

30、，un = 230 v，nn = 1 000 r/min ，ra = 0.4。如果磁通如果磁通 保保持不變，求持不變，求 1 000 r/min 時(shí)的空載電壓時(shí)的空載電壓 u0 和和 900 r/min 時(shí)時(shí)的滿(mǎn)載電壓的滿(mǎn)載電壓 u 。 解：解：在在 nn 和和 un 時(shí)的電樞電流時(shí)的電樞電流9001 000e = e u0 = e = uara ian = (2300.443.5) v = 247 v 在在 保持不變時(shí)，保持不變時(shí)， e n10103230= a = 43.5 a pnuaian = 9001 000= 247 v = 222 v 7.7 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行

31、分析u = era ian = (222 0.443.5) v = 205 v大連理工大學(xué)電氣工程系二、并勵(lì)發(fā)電機(jī)二、并勵(lì)發(fā)電機(jī)ua e ? e ? 1. 自勵(lì)條件自勵(lì)條件(1) 主磁極必須有剩磁主磁極必須有剩磁r ：rerifreer與與r 方向相同方向相同eer與與r 方向相反方向相反(2) 勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁通必須與剩磁同方向：勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁通必須與剩磁同方向：rerifreer ififr e e 與與 if 既應(yīng)滿(mǎn)足空載特性又應(yīng)滿(mǎn)足歐姆定律。既應(yīng)滿(mǎn)足空載特性又應(yīng)滿(mǎn)足歐姆定律。7.7 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析geifiai大連理工大學(xué)電氣工程系當(dāng)當(dāng) rf rk 時(shí)，時(shí)，

32、 e er ， 能夠自勵(lì)。能夠自勵(lì)。當(dāng)當(dāng) rf = rk 時(shí)，時(shí)， e不確定，不能自勵(lì)。不確定，不能自勵(lì)。當(dāng)當(dāng) rf rk 時(shí)，時(shí)， eer，不能自勵(lì)。，不能自勵(lì)。(3) 勵(lì)磁電路的電阻必須小于臨界電阻。勵(lì)磁電路的電阻必須小于臨界電阻。if =erarfoifeerqifrif1if2if場(chǎng)阻線(xiàn)：場(chǎng)阻線(xiàn)：場(chǎng)阻線(xiàn)的斜率：場(chǎng)阻線(xiàn)的斜率：= rarftan =eifoifeerrf =rkrf rkrfrk7.7 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析大連理工大學(xué)電氣工程系2. 運(yùn)行分析運(yùn)行分析i = ia ifu = ua = ufua = e raiai ia raia e ( (電樞反應(yīng)電樞

33、反應(yīng)) )uf ua 外特性外特性 u = f ( i )n = nnrf = 常數(shù)常數(shù)oiuu0他勵(lì)他勵(lì)并勵(lì)并勵(lì)(1) 負(fù)載增加時(shí)，負(fù)載增加時(shí)， u 下降較快。下降較快。 vr 20%7.7 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析euaifiaig大連理工大學(xué)電氣工程系(2) 外特性有拐彎現(xiàn)象。外特性有拐彎現(xiàn)象。oi uu0他勵(lì)他勵(lì)并勵(lì)并勵(lì)inunrl i (ia) u 低飽和磁路低飽和磁路rl u if e (較大幅度較大幅度) u 的下降比的下降比 rl的減少得更快的減少得更快 i = u / rlrl u i rl = 0，u = 0， if = 0 =r ， e = er isc

34、較小。較小。(3) 穩(wěn)態(tài)短路電流不大。穩(wěn)態(tài)短路電流不大。7.7 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析大連理工大學(xué)電氣工程系 【例例7.7.2】 例例7.7.1 中的他勵(lì)發(fā)電機(jī)，勵(lì)磁繞組的中的他勵(lì)發(fā)電機(jī)，勵(lì)磁繞組的電阻為電阻為 100。轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為 1 000 r/min 時(shí)的空載特性如圖所示。時(shí)的空載特性如圖所示。今將它改作并勵(lì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行。問(wèn)勵(lì)磁電路內(nèi)應(yīng)串聯(lián)多大的今將它改作并勵(lì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行。問(wèn)勵(lì)磁電路內(nèi)應(yīng)串聯(lián)多大的電阻才能獲得電阻才能獲得 230 v 的空載電壓和滿(mǎn)載電壓？的空載電壓和滿(mǎn)載電壓？ 解：解：空載運(yùn)行時(shí)空載運(yùn)行時(shí)eifrf = u0 = era if e 查空載特性得：查空載特性

35、得： if = 1.5 a 時(shí)時(shí) e = 230 v 根據(jù)根據(jù) e = ( rarf ) if可得可得2301.5= = 153.3 7.7 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析01 2 3 4 if /ae/v300200100大連理工大學(xué)電氣工程系應(yīng)串聯(lián)的電阻為：應(yīng)串聯(lián)的電阻為： r = rf100 = (153.3 100) = 53.3 若要滿(mǎn)載電壓為若要滿(mǎn)載電壓為230 v，則需則需 e = 247 v。再查空載特性得：再查空載特性得： if = 2 a 時(shí)時(shí) e = 247 v 根據(jù)根據(jù) un = rf if可得可得2302= ( 100 ) = 15 01 2 3 4 if

36、/ae/v300200100unifr = 100 7.7 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析大連理工大學(xué)電氣工程系*三三、串勵(lì)發(fā)電機(jī)、串勵(lì)發(fā)電機(jī)1. 基本關(guān)系基本關(guān)系 i = ia = if u = ua uf = e ( rarf ) i2. 外特性外特性空載時(shí)，空載時(shí)，i = ia = if = 0 = r ，e = er 負(fù)載時(shí)，負(fù)載時(shí)，i (if) u i (if) 7.7 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析oiuer外特性外特性 磁路飽和磁路飽和e不再增加不再增加電阻壓降電阻壓降 u 。 g+uifiia大連理工大學(xué)電氣工程系四、復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)四、復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)1. 分為積復(fù)勵(lì)

37、和差復(fù)勵(lì)分為積復(fù)勵(lì)和差復(fù)勵(lì)2. 對(duì)于積復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)對(duì)于積復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)(1) 平復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)平復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī) 當(dāng)當(dāng) i = in 時(shí)的時(shí)的 un = u0 。(2) 過(guò)復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)過(guò)復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī) 當(dāng)當(dāng) i = in 時(shí)的時(shí)的 unu0 。(3) 欠復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)欠復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī) 當(dāng)當(dāng) i = in 時(shí)的時(shí)的 un u0 。他勵(lì)他勵(lì)并勵(lì)并勵(lì)過(guò)復(fù)勵(lì)過(guò)復(fù)勵(lì)in平復(fù)勵(lì)平復(fù)勵(lì)欠復(fù)勵(lì)欠復(fù)勵(lì)差復(fù)勵(lì)差復(fù)勵(lì)7.7 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析oiuungiiaif+u大連理工大學(xué)電氣工程系7.8 直流發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩直流發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩一、直流發(fā)電機(jī)的功率一、直流發(fā)電機(jī)的功率1. 輸入功率輸入功率 p1 :2. 空載損耗空載損耗 p0 :3. 電磁功率電磁功率 pe :4. 銅損耗銅損耗 pcu :5. 輸出功率輸出功率 p2 :p1 = t1p0 = pfepmepadpe = p1 p0= t = e ia pcu = ra ia2rf if2p2 = u i = pe pcu2 60= t1n第第7 章章 直流電機(jī)的基本理論