項目5 任務(wù)4直流電動機(jī)的磁場與公式

2/5/20232:44PM任務(wù)4直流電機(jī)的磁場與基本公式工作頁：1、直流電動機(jī)電樞電勢和電磁轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式。理解其物理意義。2、比較直流電動機(jī)空載和負(fù)載時的磁場。解釋電樞反應(yīng)，并說明電樞反應(yīng)的結(jié)果是什么？3、分析直流電動機(jī)勵磁方式有哪幾種？各有什么特點？2/5/20232:44PM4、分析他勵直流電動機(jī)電樞回路里的電壓平衡關(guān)系和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系。5、分析直流電動機(jī)功率轉(zhuǎn)換流程，都產(chǎn)生了哪些損耗？功率的平衡關(guān)系是怎樣的？2/5/20232:44PM一、直流電動機(jī)的勵磁方式2/5/20232:44PM①他勵直流電動機(jī)：勵磁繞組和電樞繞組由各自的電源供電②并勵直流電動機(jī)：勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)到同一電源上③串聯(lián)電動機(jī)：勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)到同一電源上，④復(fù)勵電動機(jī)：勵磁繞組一部分與電磁繞組并聯(lián)，另一部分與之串聯(lián)，接到同一電源上。2/5/20232:44PM1、空載時的主磁場

空載：時的氣隙磁場，只由主極的勵磁電流所建立，所以直流電機(jī)空載時的氣隙磁場，又稱勵磁磁場?？梢钥醋魇侵鞔艌??？蛰d的含義:作為發(fā)電機(jī)，電源輸出端不接任何電負(fù)載；用電樞電流表示：電樞電流等于零或小得可以忽略不計的情況。二、直流電動機(jī)的磁場2/5/20232:44PM主磁通：經(jīng)過主磁極、氣隙、電樞鐵心及機(jī)座構(gòu)成磁回路。它同時與勵磁繞組及電樞繞組交鏈，能在電樞繞組中感應(yīng)電動勢和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，稱為主磁通。漏磁通：僅交鏈勵磁繞組本身，不進(jìn)入電樞鐵心，不和電樞繞組相交鏈，不能在電樞繞組中感應(yīng)電動勢及產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，稱為漏磁通?？蛰d主磁場的分布：1.磁極中心及附近2.靠近極尖處3.極尖以外4.幾何中性線=>大、常數(shù)=>減少=>顯著減少=>為零2/5/20232:44PM2、直流電機(jī)的負(fù)載磁場電樞磁場分布2/5/20232:44PM2/5/20232:44PM2/5/20232:44PM電樞反應(yīng):電樞磁場對主磁場的影響

Ia=0If0If=0Iaa

兩磁場疊加2/5/20232:44PM每一極面下,主極磁場的一半被削弱,另一半被加強(qiáng)

幾何中性線與物理中性線(磁場為零的位置)不重合

G：物理中性線順電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向移動的α角度

M：物理中性線逆電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向移動的α角度

（1）.負(fù)載時氣隙磁場發(fā)生畸變（2）.有去磁作用：考慮磁場飽和情況:削弱>增強(qiáng)

∴負(fù)載時的每極磁通比空載時略有減少2/5/20232:44PM電樞通入電流后，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)在磁場中轉(zhuǎn)動起來。通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，又會在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢（用E表示）。1、電樞中的感應(yīng)電動勢FFU+–NS電刷換向片IIEE三、直流電機(jī)的感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩公式2/5/20232:44PM根據(jù)右手定則知，E和原通入的電流方向相反，其大小為：Ce：與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)n：電動機(jī)轉(zhuǎn)速：磁通單位：（韋伯），n（轉(zhuǎn)/每分），E（伏）FFU+–NS電刷換向片IIEE2/5/20232:44PMCT：與線圈的結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)（與線圈大小，磁極的對數(shù)等有關(guān)）：線圈所處位置的磁通Ia：電樞繞組中的電流2、電磁轉(zhuǎn)矩單位：

（韋伯），Ia（安培），T（牛頓米）由轉(zhuǎn)矩公式可知：(1)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的條件：必須有勵磁磁通和電樞電流。(2)改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向：改變電樞電流的方向或者改變磁通的方向。2/5/20232:44PM四、直流電動機(jī)的方程式(他勵為例)1、電樞繞組中電壓的平衡關(guān)系2、轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系3、功率平衡方程式2/5/20232:44PM1、電樞繞組中電壓的平衡關(guān)系因為E與通入的電流方向相反，所以叫反電勢。U：外加電壓Ra:電樞回路總電阻MRaIaEa+–+–U以上兩公式反映的概念：(1)電樞反電動勢的大小和磁通、轉(zhuǎn)速成正比，若想改變E，只能改變

或n。(2)若忽略繞組中的電阻Ra，則，可見，當(dāng)外加電壓一定時，電機(jī)轉(zhuǎn)速和磁通成反比，通過改變

可調(diào)速。2/5/20232:44PM2、轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系電磁轉(zhuǎn)矩Tem為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，在電機(jī)運行時，必須和外加負(fù)載和空載損耗的阻轉(zhuǎn)矩相平衡，即TL：負(fù)載轉(zhuǎn)矩T0

：空載轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩平衡過程：當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩（TL）發(fā)生變化時，通過電機(jī)轉(zhuǎn)速、電動勢、電樞電流的變化，電磁轉(zhuǎn)矩自動調(diào)整，以實現(xiàn)新的平衡。2/5/20232:44PM例：設(shè)外加電樞電壓U一定，T=TL+T0(平衡)，這時，若TL突然增加，則調(diào)整過程為：與原平衡點相比，新的平衡點：Ia

、P入TL

nEIaTem

最后達(dá)到新的平衡點。2/5/20232:44PM3、功率平衡方程式電網(wǎng)輸給電動機(jī)的功率他勵電動機(jī)總損耗電動機(jī)軸上的機(jī)械功率pad2/5/20232:44PM并勵電動機(jī)能量流程圖電網(wǎng)輸給電動機(jī)的功率并勵電動機(jī)總損耗電動機(jī)軸上的機(jī)械功率3、功率平衡方程式2/5/20232:44PM例2-4一臺并勵電動機(jī)，其額定值如下：PN=22kW，UN=110V，nN=1000r/min，η=0.84，Ra=0.04Ω，Rf=27.5Ω。試求：1）額定電流、額定電樞電流及額定勵磁電流；2）電樞銅耗、勵磁回路銅耗和空載損耗；3）反電動