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文檔簡介
直流電機(jī)的基本方程式及功率平衡直流電機(jī)直流電動(dòng)機(jī)基本方程(他勵(lì))EaMIf+Uf-+U-Ia勵(lì)磁電壓Uf→
If→Φ電樞電壓
U
→
Ia
↓→T→n
→Ea
2)電壓平衡方程式勵(lì)磁電路:
Uf=Rf
If電樞電路:
U=Ea+RaIaIa
的大小取決于負(fù)載的大小,當(dāng)Ia=IaN
時(shí)為滿載,當(dāng)Ia>IaN
時(shí)為過載。規(guī)定短時(shí)過載的最大電樞電流:Iamax=(1.5~2)IaN=αMCIaN3)轉(zhuǎn)矩平衡方程式:
TM=T0+T2T0:空載轉(zhuǎn)矩(制動(dòng)轉(zhuǎn)矩),T2:負(fù)載轉(zhuǎn)矩(制動(dòng)轉(zhuǎn)矩)1)工作流程:TM:電磁轉(zhuǎn)矩(驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩)4)功率平衡方程式輸入功率P1=UIa=(Ea+IaRa)Ia
=EaIa+Ia2Ra=PM+PCua其中,電磁功率PM=EaIa=TMΩ
=(T0+T2)Ω=P0+P2P2:電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率;P0:電動(dòng)機(jī)的空載損耗,包括機(jī)械損耗、附加損耗和鐵損耗。P1=P2+PCua+PFe+Pm+Pad=P2+∑P
(∑P:直流電動(dòng)機(jī)的總損耗)直流電動(dòng)機(jī)基本方程(他勵(lì))輸入功率為電功率P1,由電源提供。電流流過電樞繞組時(shí),將在內(nèi)電阻上產(chǎn)生電損耗PCua(主要包括電樞電阻上的損耗和電刷上的電損耗),并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩TM,從而轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶殴β蔖M(PM=EaIa)。電磁功率PM驅(qū)動(dòng)電樞旋轉(zhuǎn)時(shí),還要扣除機(jī)械損耗pm、附加損耗pad和鐵耗pFe,其余功率才是真正驅(qū)動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)的機(jī)械輸出功率P2。直流電動(dòng)機(jī)功率流程(他勵(lì))P1=P2+PCu+PFe+Pm+Pad
=P2+∑P直流發(fā)電機(jī)基本方程(他勵(lì))+U-GIf+Uf-EaIa2)電動(dòng)勢平衡方程式空載運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁電路:電樞電路:Ea=U+RaIa3)轉(zhuǎn)矩平衡方程式:T1=TM+T0發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)向由原動(dòng)機(jī)決定,電磁轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩,是阻礙原動(dòng)機(jī)的阻力矩。
If
=UfRf1)工作流程T1:機(jī)械轉(zhuǎn)矩(驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩);TM:電磁轉(zhuǎn)矩(制動(dòng)轉(zhuǎn)矩),T0:空載轉(zhuǎn)矩(制動(dòng)轉(zhuǎn)矩)4)功率平衡方程式從原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械功率為:
P1=PM+P0電磁功率PM為:由于UIa=EaIa-Ia2Ra,所以發(fā)電機(jī)輸出功率P2為:P2=PM-PCu
綜上所述,功率平衡方程式為上式兩端同時(shí)除以Ω可以推導(dǎo)出轉(zhuǎn)矩平衡方程直流發(fā)電機(jī)功率流程(他勵(lì))輸入功率為機(jī)械功率P1,由原動(dòng)機(jī)提供;電樞在磁場中旋轉(zhuǎn)時(shí),電機(jī)將產(chǎn)生空載損耗p0,空載損耗p0包括機(jī)械損耗pm(由軸承、電刷和空氣摩擦所產(chǎn)生)、附加損耗pad和鐵耗pFe(由電樞鐵芯中磁滯、渦流所產(chǎn)生)。發(fā)電機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行時(shí),電樞繞組中將有電動(dòng)勢和電樞電流,其乘積便是電磁功率PM,電磁功率PM等于機(jī)械功率P1減去空載損耗p0。直流發(fā)電機(jī)功率流程(他勵(lì))電樞電流會(huì)在電樞回路的所有內(nèi)電阻上產(chǎn)生電損耗。主要包括電樞繞組電阻上的銅損耗pCua以及電刷接觸處的電損耗。除過內(nèi)電阻上的電損耗之后,其余功率將傳送電負(fù)載,即輸出功率P2。并勵(lì)直流電機(jī)基本方程直流發(fā)電機(jī)直流電動(dòng)機(jī)Ea
If
IIaU轉(zhuǎn)矩平衡方程轉(zhuǎn)矩平衡方程Ea:電樞電動(dòng)勢U:發(fā)電機(jī)端電壓Ea:電樞電動(dòng)勢U:電源電壓T1:機(jī)械轉(zhuǎn)矩TM:電磁轉(zhuǎn)矩T0:空載轉(zhuǎn)矩電壓平衡方程電壓平衡方程TM:電磁轉(zhuǎn)矩T2:負(fù)載轉(zhuǎn)矩T0:空載轉(zhuǎn)矩例:一臺(tái)25kW,125V的他勵(lì)直流電機(jī),以恒定轉(zhuǎn)速3000r/min運(yùn)行,并具有恒定勵(lì)磁電流,開路電樞電壓是125V,電樞電阻為0.02Ω。當(dāng)端電壓分別為(1)128V和(2)124V時(shí),計(jì)算電樞電流、輸入功率、電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩。答:(1)端電壓為128V時(shí),電樞電動(dòng)勢Ea=125,按電動(dòng)機(jī)慣例,電流為電動(dòng)機(jī)端的輸入功率為電磁功率為電磁轉(zhuǎn)矩為例題分析1、一臺(tái)25kW,125V的他勵(lì)直流電機(jī),以恒定轉(zhuǎn)速3000r/min運(yùn)行,并具有恒定勵(lì)磁電流,開路電樞電壓是125V,電樞電阻為0.02Ω。當(dāng)端電壓分別為(1)128V和(2)124V時(shí),計(jì)算電樞電流、輸入功率、電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩。答:(2)端電壓為124V時(shí),由于電樞電動(dòng)勢大于端電壓,電樞電流將流出電機(jī),電機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行,電樞電流為發(fā)電機(jī)端的輸出功率為電磁功率為電磁轉(zhuǎn)矩為例題分析
通過上述例題可知:對(duì)一臺(tái)直流電機(jī)究竟是作發(fā)電機(jī)運(yùn)行還是作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行,關(guān)鍵要看外加條件,即功率輸入的形式。若從軸上輸入機(jī)械功率,電機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行,電刷向外輸出直流電能;若從電刷上輸入電功率,電機(jī)作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行,軸上向外輸出機(jī)械能。對(duì)于同一臺(tái)電機(jī)在不同外界條件下作發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的原理,稱為可逆原理。
直流電機(jī)的基本工作原理是建立在電磁感應(yīng)定律和電磁力定律上的,直流電機(jī)的運(yùn)行是可逆的,同一臺(tái)電機(jī)既可在一定條件下作發(fā)電機(jī)運(yùn)行,又可在另一條件下作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行,如在原動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)下可作為發(fā)電機(jī),將輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?;如在電樞兩端輸入直流電能,可作為電?dòng)機(jī),將輸入的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能??偨Y(jié)1、一臺(tái)并勵(lì)直流發(fā)電機(jī),銘牌數(shù)據(jù)如下:PN=6kW,UN=230V,nN=1450r/min,Ra=0.57Ω(包括電刷接觸電阻),勵(lì)磁回路總電阻Rf=177Ω,額定負(fù)載時(shí)的電樞鐵損PFe=234W,機(jī)械損耗為Pm=61W,求:(1)額定負(fù)載時(shí)的電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩。(2)額定負(fù)載時(shí)的效率。解:(1)并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)電路圖思考與練習(xí)2、一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)為:PN=7.5kW,UN=110V,IN=79.84A,nN=1500r/min,電樞回路電阻Ra=0.1014Ω,求:(1)U=UN,Φ=ΦN時(shí),電樞電流Ia=60A時(shí)轉(zhuǎn)速是多少?(2)U=UN時(shí),主磁通減少15%,負(fù)載轉(zhuǎn)矩為TN,電動(dòng)機(jī)電樞電流與轉(zhuǎn)速是多少?(3)U=UN,Φ=ΦN時(shí),負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.8TN,轉(zhuǎn)速為(—800)r/min,電樞回路應(yīng)串入多大電阻?
(3)不計(jì)空載轉(zhuǎn)矩時(shí),Tem=TL,故:得:解:(1)(2)TN不變,Tm不變,即CTΦNIN=CTΦIa思考與練習(xí)3、一臺(tái)并勵(lì)直流發(fā)電機(jī),PN=23kW,UN=230V,nN=150
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