第03章p直流电机讲义.pptVIP

第三章 直流电机 ;;;*;*;*;*;*;*; 第一节 直流电机的工作原理与结构 第二节 电枢绕组的感应电势和电磁转矩 第三节 直流发电机的运行特性 第四节 直流电动机的运行特性 第五节 无刷直流电动机;电枢绕组在原动机的拖动下逆时针方向旋转;直流电源;3 直流电机的电枢绕组和电刷的正确位置 ;电刷的位置正确与否, 将影响到正负电刷间的电动势E, 从而影响到发电机的电压和电动机的转速; 同时电刷的位置也影响到电刷下的火花。;电刷放在磁场几何中性线上 ;为了保证电刷的正确位置，通常在刷架与端盖或刷架与定子之间设置了正确装配的“标记”。;二、直流电机的结构 ;;;换向器的结构;;三、直流电机的额定值 ;4.额定转速nN ：额定状态下的转速;;电枢通入电流后，产生电磁转矩，使电机在磁场中转动起来。;;CE:与电机结构有关的常数称为电势常数;二、电枢绕组的电磁转矩; 电磁转矩是由电磁力产生的，而电磁力与气隙中的 磁密和电枢绕组电流成正比，所以电磁转矩T正比 于电枢电流Ia及每极磁通φ，其计算公式为: ;三、直流电机的电磁功率 ;可以由电磁转矩T和角速度Ω相乘而得。;电磁功率的表达式为:;直流电机的损耗有以下几种： 机械损耗PM 铁芯损耗PFe 励磁和电枢绕组的铜损耗PCu 附加损耗(杂散损耗)PΔ等.;;图3－12 直流电动机的功率流程图 ;当直流发电机带负载时，原动机在转轴上输入的机械功率P1应与输出的电功率P2和电机内部各种损耗 相平衡.即：;按励磁绕组与电枢绕组的连接关系，直流电机可分为4种 ： 他励（或称它励）、并励、串励、复励。;他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开。;M;直流发电机的励磁方式;;;（1）他励发电机：励磁绕组电路与电枢电路无关，励磁电流取自其它的直流电源。其励磁功率约为直流电机额定功率的 1～3％ 。;（2）并励发电机：励磁绕组电路与电枢电路并联。并励绕组导线细、匝数多、电阻大，励磁电流小。 励磁功率约为直流电机额定功率的 2～10％ 。;（3）串励发电机：励磁绕组与电枢绕组串联，电枢电流即为励磁电流。因此串励绕组匝数少、导线粗、电阻极小。;（4）复励发电机：主磁极上有两个励磁绕组，其中???个和电枢回路并连（称并励绕组），另一个和电枢回路串连（称串励绕组）。;复励发电机还分长复励和短复励;当发电机空载(I=0)及保持额定转速不变时, 电枢电动势(或空载电压U0)与励磁电流If之间的关系E=f(If)。;E;自励发电机靠剩磁建立电压。非线性的空载特性曲线(E=f(If))与线性的场阻线(Rf=E/If)的交点即为自励的稳定电压。;E;在稳定交点之前, dIf/dt0, 励磁电流If一直增加 。;在保持并励总电阻和额定转速不变的条件下, ;（1）他励发电机;（2）并励发电机;(3) 复励发电机;复励发电机主磁极上的串励绕组的励磁电流可以是负载电流(短复励)或电枢电流(长复励), 复励发电机又分为积复励发电机和差复励发电机。;串励与并励磁场方向一致的复励发电机称为积复励发电机。 ;直流发电机从空载到满载端电压变化的程度用电压变化率表示, 即;六、转矩和功率的平衡;将发电机的电压平衡方程式两边乘以电枢电Ia, 便得到他励发电功平衡方程式, 即;对于并励和复励发电机, Ia=I+If, 由上式可得其输出电功率为 ;他励电动机、并励电动机、串励电动机和复励电动机。;注意外串电阻的作用;由于他励和并励电动机的励磁电路都是接到外电源上，励磁电流不受电枢电流变化的影响。因此，他励和并励电动机的特性基本相同。;当电动机稳定运行时电枢电路的电压平衡方程式为;Rf为并励电路的总电阻。当励磁电流比负载电流小得多时, 常可忽略, 这时可认为 I ≈ Ia 。;当P2以kW为单位、T2以N?m为单位时，负载转矩与负载功率的关系为;机械特性 n = f ( T ); 电动机的转速与转矩之间的关系n=f(T)曲线, 称为机械特性曲线。;n0：理想空载转速,即T=0时的转速。;直流电动机的机械特性及转速特性均与励磁方式有关;n0;串励的特点：励磁线圈的电流和电枢线圈的电流相同，Φ随负载的增加而增加。;3) 复励电动机;电动机的电磁转矩与电枢电流之间的关系T=CT?Ia, 称为转矩特性。;2．串励电动机的磁通几乎与电枢电流成正比, 故电磁转矩近于与电枢电流的平方成正比, 其转矩特性曲线近似于抛物线; ;启动时,n= 0 ? Ea=0，若加入额定电压，则;（2）启动时降低电枢电压。;直流机在启动和工作时，励磁电路一定要接通，不能让它断开，而且启动时要满励磁。否则，磁路中只有很少的剩磁，可能产生以事故。;(1) 若电动机原本静止，由于励磁转矩 T = CT? Ia，而 ? ?