直流电机的感应电动势和电磁转矩.pptxVIP

会计学 1 直流电机的感应电动势和电磁转矩 电枢绕组的感应电动势 电枢绕组的感应电动势是指直流电机正负电刷之间的感应电动势，也就是电枢绕组一条并联支路的电动势。 我们可以先求一根导体的在一个极距范围内所产生的平均电动势，再求一条支路的。 一个磁极极距范围内，平均磁密用 表示，极距为 电枢的轴向有效长度为L ，每极磁通为Ф，则 第1页/共39页 电枢绕组的感应电动势 一根导体的平均电动势为： 又因为： 所以： 第2页/共39页 电枢绕组的感应电动势 因为一条支路里的串联总导体数 （N 为电枢总导体数），于是，电枢电动势为： （电动势常数） 可见，直流电机的感应电动势与电机结构、气隙磁通及转速有关。 第3页/共39页 电枢绕组的电磁转矩 如果电动势和发电机相关，那么，电磁转矩和电动机可以联系在一起，求解电磁转矩的过程和求解电动势是一样的： 1）先求一根导体的平均电磁力： 2）平均电磁力乘以电枢的半径，即得到一根导体所受的平均转矩： 第4页/共39页 电枢绕组的感应电动势与电磁转矩 3）电机总的电磁转矩则为： 式中： 是一个常数，称为转矩常数， 是电枢总电流，从表达式可以看出，电磁转矩的大小正比与每极磁通和电枢电流。 第5页/共39页 电枢绕组电磁转矩 ， 对于一个具体的电机而言，是一个常数，并且通过换算，两者之间有一固定的关系， 或 第6页/共39页 直流电动机 直流电动机平衡方程式 一般情况下，若额定励磁电压与电枢电压相等，他励和 并励直流电动机就无实质性区别。本章以分析并励直流电动 机为重点。 1.6.1 直流电动机稳态运行的基本关系式 如图，并励直流电动机的示意图。接通直流电源时，励磁 绕组中流过励磁电流If，建立主磁场，电枢绕组流过电枢电流 Ia，电枢旋转时，电枢导体又切割气隙磁场，产生电枢电动势 Ea，其方向与Ia相反，称反电动势。 第7页/共39页 直流电动机稳态运行的基本关系式 图1.25 并励直流电动机 第8页/共39页 直流电动机稳态运行的基本关系式 当电动机稳态运行时，有几个平衡关系，分别用方程式表示。 （1）电压平衡方程式 式中，Ra为电枢回路电阻，其中包括电刷和换向器之间的接触电阻。 显然，直流电动机在电动机运行状态下的电枢电动势Ea总小于端电压U。 （2）转矩平衡方程式 式中，T为电磁转矩，T2为轴上所带生产机械的转矩，T0为电动机空载损耗转矩。 U=Ea+ IaRa I=Ia+If 第9页/共39页 直流电动机稳态运行的基本关系式 （3）功率平衡方程式 将电压平衡方程两边同乘以电枢电流Ia，得到： 可以写成： 式中， ——电动机从电源输入的功率； ——电磁功率； ——电枢回路的铜损耗。 又， 式中， ——电动机的机械角速度，单位为弧度/秒。 UIa=EaIa+ Ia2Ra 第10页/共39页 直流电动机稳态运行的基本关系式 将转矩平衡方程两边乘以机械角速度Ω，得 可写成 式中， ——电磁功率； ——轴上输出的机械功率； ——空载损耗，包括机械损耗 和铁损耗 由前述功率方程可以作出并励直流电动机的功率流程图： 第11页/共39页 直流电动机稳态运行的基本关系式 他励直流电动机的功率流程图 并励直流电动机的功率平衡方程式 式中， ——并励直流电动机的总损耗。 第12页/共39页 并励直流电动机的工作特性 直流电动机 并励直流电动机的工作特性是指当电动机的端电压U=UN、励磁电流If=IfN、电枢回路不串外加电阻时，转速n、电磁转矩T、效率η分别与电枢电流I a之间的关系。 1、转速特性 忽略电枢反应的去磁作用，转速与负载电流按线性关系变化。如图所示。 第13页/共39页 并励直流电动机的工作特性 2、转矩特性 转矩表