DCM结构运行及特性.ppt

电枢表面任一点处载流导体的电磁转距为 式中， — 该点处的气隙磁密。 则一个极下的载流导体上的电磁转矩 应为 式中， — 气隙平均磁密。 三、DCM磁场—电磁转矩 电磁转矩Te：电枢上所有载流导体在磁场中受力所形成的转矩的总和。 伺服系统技术研发中心 可得直流电机的电磁转矩公式为 再考虑到 则整个电枢上的电磁转矩 为: 三、DCM磁场—电磁转矩 伺服系统技术研发中心 根据 和 可得到电势常数 与转矩常数之间的关系式： 所以有：CT=9.55Ce 三、DCM磁场—电势常数和转矩常数关系 伺服系统技术研发中心 ①Ea∝φn，改变φ或n的大小，可使Ea大小发生变化，当磁通Φ单位为Wb，转速n单位为r/min，则电势Ea单位为V； ②Ea方向取决于φ和n的方向，改变Φ的方向（即改变励磁电流If的方向），就可改变Ea的方向，n同样。 ①T∝φIa，改变φ或Ia的大小，可使T大小发生变化，当磁通Φ单位为Wb，电枢电流Ia单位为A，则电磁转矩T单位为N·m； ②T方向取决于φ和Ia的方向，改变Φ的方向（即改变励磁电流If的方向），就可改变T的方向，同样Ia。 三、 DCM磁场—感应电势和电磁转矩的调节 伺服系统技术研发中心 四、DCM基本方程—电压方程 发电机等效电路图 电动机等效电路图 发电机: 电动机: 伺服系统技术研发中心 四、DCM基本方程—转矩方程 — 为电磁转矩。 发电机: — 电机内部的机械阻力转矩； — 原动机的驱动转矩； 电磁转矩为制动转矩 —轴上输出转矩 电动机: 电磁转矩为驱动转矩 伺服系统技术研发中心 四、DCM基本方程—电磁功率方程 电磁功率用 表示，则 将 代入上式，得 发电机： 将机械能 转化为电能 ； 电动机： 将电能 转化为机械能 。 伺服系统技术研发中心 在转矩平衡方程式T1=T2+T0两边同乘以角速度Ω可得： T1Ω=T2Ω+T0Ω 则有：Pem=P2+p0； 也可表示为：P2=Pem-p0 式中电磁功率Pem的性质为机械功率， 空载损耗：p0=pFe+pm+pad 四、DCM基本方程—电磁功率分配图 伺服系统技术研发中心 工作特性：在U=UN，If=IfN且电枢回路不外串电阻的条件下，转速n、转矩T、效率η与输出功率P2（ Ia）之间的关系曲线。 五、DCM工作特性—自然转速、转矩、效率特性 根据电势方程式Ea=CeΦ·n和电压方程式U=Ea+Ia·Ra可得转速特性： 根据转矩公式T=CTΦIa，忽略电枢反应，转矩特性是一条过原点的直线。 根据效率的定义可得： 式中：总损耗 伺服系统技术研发中心 五、DCM工作特性—自然转速、转矩、效率特性图 伺服系统技术研发中心 电源电压U=UN，气隙磁通=ФN，电枢外串电阻RΩ=0时，电动机的转速与转矩之间的关系称为机械特性n=?(T)： 六、DCM机械特性—固有机械特性 式中 称为固有斜率，ΔnN为额定负载 时的 转速降。 伺服系统技术研发中心 六、DCM机械特性—固有机械特性图 结论：特性硬 伺服系统技术研发中心 每台电动机只有一条固有机械特性；当改变电气参数如变电源电压、或变气隙磁通、或变电枢外串电阻时，所得到的机械特性，称为人为机械特性。 六、DCM机械特性—人为机械特性图／串电阻调速 电枢回路串电阻时的人为机械特性是指：在电源电压U=UN，气隙磁通Ф=ФN，改变电枢外串电阻RΩ时，n=?(T)的机械特性，其数学表达式为： 式中：β称为人为斜率（与不串电阻的固有斜率对应） 伺服系统技术研发中心 六、DCM机械特性—人为机械特性图／串电阻调速 结论：随串入电阻的增大而特性变软 伺服系统技术研发中心 改变电枢电源电压时的人为机械特性是指：在气隙磁通Ф=ФN，电枢外串电阻RΩ=0，改变电枢端电压时，n=?(T)的机械特性，其数学表达式为: 六、DCM机械特性—人为机械特性图／变电压调速 式中UUn。 结论：平行于固有特性的一族曲线 伺服系统技术研发中心 减少气隙磁通时的人为机械特性是指：在电源电压U=UN，电枢外串电阻RΩ=0