电机与拖动基础 第3章 直流电机原理.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 3.7.2 他励直流电动机的功率关系 U Ia = Ea Ia +I2aRa 写成 P1=PM+pCua P1= U Ia 电源输入的电功率 PM= Ea Ia =P2+p0 电磁功率 pCua=I2aRa 电枢回路铜损耗 T? = T2? + T0? 写成 PM=P2+p0 P2 =T2? 转轴上输出的机械功率 p0 = T0?= pm+ pFe 空载损耗 Ea n TL T Ia If Uf 电动机惯例 U 3.7.2 他励直流电动机的功率关系 综合功率关系： P1=PM+pCua=P2+pCua+pm+pFe 他励直流发电机的功率流程： p0=pm+pFe pCua=Ia2Ra P1=UIa PM=EaIa= T? P2=T2? 总损耗：∑p=pm+pFe+pCua+ps 电动机效率： 3.7.3 直流电动机的工作特性 转速特性 当U=UN，If=IfN时，n=f(Ia)的关系。 U=Ea+IaRa ? UN=EaN+IaRa EaN=CeΦNn=UN －IaRa 当UN，IaN，nN时的励磁电流 当Ia↑，n↓。但Ra较小， n↓很小。 n Ia n 3.7.3 直流电动机的工作特性 2. 转矩特性 当U=UN，If=IfN时，T=f(Ia)的关系。 n Ia n T ,T 电磁转矩T与电枢电流Ia成正比。如果考虑电枢反应有去磁效应，随着Ia的增大，T要略微减小。 3.7.3 直流电动机的工作特性 3. 效率特性 当U=UN，If=IfN时，η=f(Ia)的关系。 n Ia n T ,T ∑p中，p0=pFe+pm不随Ia变化，为不变损耗，电枢回路总铜耗pCua随Ia2成正比，是可变损耗，η=f(Ia)曲线如图所示。 η ，η 直流电动机效率约为0.75~0.94，容量大的效率更高。 令 得 pFe+pm=pCua= Ia2Ra 即当不变损耗等于可变损耗时，电机的效率最高。 3.8 他励直流电动机的机械特性 3.8.1 机械特性的一般表达式 Ea n TL T Ia If Uf U R 他励直流电动机的机械特性是指电动机加上一定的电压U和一定的励磁电流If ，并在电枢回路中串入电阻R，电磁转矩与转速之间的关系，即 n= f(T) 。 电动机的机械特性是分析电动机起动、调速、制动的重要工具。 3.8.1 机械特性的一般表达式 机械特性 n= f(T) 的推导 将T=CtΦIa，代入转矩特性， 考虑到电枢串电阻R可得： 为理想空载转速 为机械特性的斜率 3.8.2 固有机械特性 当U=UN，Φ=ΦN ，R=0时的机械特性 特点： 1） n= f(T)为下斜直线 ，T↑，n↓； 2）当T=0时，n0=UN/CeΦN为理想空载转速，此时，Ia=0，E=UN ； 0 n T n0 nN TN Ts 3.8.2 固有机械特性 特点： 3） Ra小，斜率? 很小，特性较平，称之为硬特性；（ ? 大的特性称为软特性） 4）T＝TN时， ?nN=n0-nN= ?TN 为额定转速差。nN约0.95n0， ?nN约0.05n0； 5）n=0，电机启动，Ia=UN/Ra=IS，T=CtΦNIS＝TS，很大，约额定值的20倍。会烧坏换向器。 以上为第一象限的情况：0TTS, 0nn0, 0EaUN 6）TTS，n0。在第Ⅳ象限。 7）T0， nn0。在第Ⅱ象限，发电机状态。 0 n T n0 nN TN Ts n=0 ：启动电流；电磁转矩 （ ：启动转矩） 例：如果 则 即 因此 3.8.2 固有机械特性 他励直流电动机固有机械特性是一条斜直线，跨越三个象限，特性较硬。 机械特性只表征电动机电磁转矩和转速之间的函数关系，是电动机本身的能力，至于电动机具体运行状态，还要看拖动什么样的负载。 固有机械特性是电动机最重要的特性，在此基础上，很容易得到电动机的人为机械特性。 3.8.3 人为机械特性 1.电枢回路串电阻的人为机械特性 UN，ΦN，电枢回路串R后的机械特性。 n0 T n 0 Ra R1R2 Ra+R1 Ra+R2 固有 人为 特点：n0不变，R增大，⊿n增大，特性变软，一组放射形直线。 若T为常数，⊿n???（Ra+R） 他励直流电动机的电压、励磁电流、电枢回路电阻等改变后，其对应的机械