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第 3 章 直流电机 直流电机模型 直流电机模型 直流电机模型 电枢铁心 换向器 3.2 直流电机的电枢绕组 3.4 电枢的感应电动势和电磁转矩 二、直流电机的电磁转矩 2. 直流发电机的功率（并励） (1) 输入功率 P1 : (2) 空载损耗 p0 : (3) 电磁功率 Pe : (4) 铜损耗 pCu : (5) 输出功率 P2 : 3.6 直流发电机及运行 二、直流发电机的运行分析 3.7 直流电动机的运行分析 练 习 题 * 以课本习题为准。 (2) 大小 T = CTΦ Ia CT 转矩常数： (3) 方向 由Φ 和 Ia 共同决定。 (4) 性质 CT = pN 2a? 单位：Wb 单位：A (N·m) CT CE = 60 2? = 9.55 CT = 9.55 CE CT = pN 2a? CE = pN 60a 3.5 直流电机基本方程 一、电压方程 基本方程：电压方程，转矩方程，电磁功率 1、他励直流电机 他励电动机 电枢电流与线路电流相等： 电压方程： 电枢绕组内阻 电枢回路总电阻 I 他励发电机 电枢电流与线路电流相等： 电压方程： 电枢绕组内阻 电枢回路总电阻 I 电机向负载供电，电枢感应电势Ea作为电源电势必定大于端电压U，采用发电机惯例。 2、并励直流电机 I 并励电动机 电枢电流与线路电流： 电压方程： 并励发电机 励磁电流由电枢供给： 电压方程： 二、转矩方程 电动机 发电机 N S N S 1、电动机转矩平衡方程 2、发电机转矩平衡方程 Te为电磁转矩，T2为输出的负载机械转矩，T0为空载转矩。 T1为原动机动力转矩，Te为电磁转矩，T0为空载转矩。 三、功率方程 电动机 电磁功率： 转子机械角速度： 则有： 1.他励电动机功率平衡方程 输入功率：P1=UI 电枢回路功率平衡方程: 输出功率平衡方程: 空载损耗 功率平衡方程: 他励电动机总损耗 P1 = T1Ω p0 = pFe＋pmec＋pad Pe= P1－ p0 　= TΩ = Ea Ia pCu = Ra Ia2＋Rf If2 P2 = U I = Pe－ pCu 2? 60 = T1n (6) 效率 ? = ×100% P2 P1 P1 pmec+ pad pFe Pe pCu P2 功率流程图 ※ 小型发电机： ?N = 70% ~ 85% 中大型发电机： ?N = 91% ~ 96% ※ 发电机功率平衡方程式： P1= P2+Σ p Σ p= pCua + pCuf＋pmec + pFe ＋pad 一. 并励直流发电机 并励的励磁是由发电机本身的端电压提供的，而端电压是在励磁电流作用下建立的，这一点与他励发电机不同。并励发电机建立电压的过程称为自励过程，满足建压的条件称为自励条件。 M Ia + U0 － If E + - rf rj A I V A RL n 定子铁心 RL B 定子铁心 转子电枢 定子采用永磁体励磁 N S Ia Ia Ia n 定子铁心 RL Ф0r 定子铁心 转子电枢 定子采用电流励磁绕组 N S Ea Ea 定子铁心有剩磁, 向上 空载 转子顺转 Фa 剩磁通和励磁电流磁通方向相同，正反馈 n 定子铁心 RL Ф0r 定子铁心 转子电枢 定子采用电流励磁绕组 N S Ea Ea 定子铁心有剩磁, 向上 空载 转子逆转 Фa 剩磁通和励磁电流磁通方向相反，负反馈 并励发电机自励条件 E ＋ Ua － G If Ia I E →Φ ? Φ → E ? ① 主磁极必须有剩磁Φr ： Φr →Er →Ifr →Φ →E＞Er Φ与Φr 方向相同 →E＜Er Φ与Φr 方向相反 ② 励磁电流产生的磁通必须与剩磁同方向： Φr →Er →Ifr →E＞Er → If＞Ifr →Φ ? →E ? ··· ※ E 与 If 既应满足空载特性又应满足欧姆定律。 当 Rf ? Rk 时， E ?? Er ， 能够自励。 当 Rf = Rk 时， E不确定，不能自励。 当 Rf ? Rk 时， E≈Er，不能自励。 ③ 励磁电路的电阻必须小于临界电阻。 If = E Ra＋Rf O If E Er Q Ifr If1 If2 If 场阻线： 场阻线的斜率： = Ra＋Rf tan? = E If O If E Er Rf =Rk Rf ＜Rk Rf＞Rk G Ia + Ua － If + Uf － 1. 他励发电机 外电源Uf →If →Φ E →n 原动机