CH21 直流电机运行原理.ppt

* 直流电机的电磁转矩 T∝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； T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。 * 直流电机的电磁转矩 电势常数与转矩常数之间的关系式： CT=9.55Ce ?=2?n/60=?n/30 * 表明:若电枢绕组电动势公式中采用机械角速度表示，则Ea与电磁转矩计算中使用同一常数，即转矩常数CT，也可改称为电机常数。 直流电机的电磁转矩 * 直流发电机是将原动机输入的机械能转变为直流电能的电气设备。直流发电机的基本方程式与励磁方式有关，励磁方式不同，基本方程式略有差别。下面以他励直流发电机为例，介绍其基本方程式。 直流发电机的基本方程式 * 1.电压方程式 图21-9 他励直流发电机的稳态等效电路图 直流发电机的基本方程式 * 式中Rf为励磁回路总电阻，它包括励磁回路外串电阻和励磁绕组内阻。 式中Ra为电枢回路总电阻，它包括电刷接触电阻和电枢绕组内阻。 励磁回路方程为 电枢回路方程为 直流发电机的基本方程式 * 电压基本方程式可见： 电枢电势Ea必须大于电枢端电压U，这也是判断电机是否处于发电运行状态的依据。 直流发电机的基本方程式 * 2.转矩方程式 式中T1——原动机的拖动转矩 T——发电机中产生的电磁转矩，其性质为制动转矩 T0——空载转矩，它是由电机的机械摩擦和铁损引起 的转矩。 直流发电机的基本方程式 发电机的转向由原动机决定，T1T，故电磁转矩为制动转矩，是阻碍原动机的阻力转矩。 * 3.功率平衡关系 从原动机输入的机械功率为： 式中P1——输入的机械功率 Pem——电磁功率 p0——空载损耗。 直流发电机的基本方程式 * 空载损耗等于铁损pFe、机械摩擦损耗pm、附加损耗pad，即 p0=pFe+pm+ps 附加损耗又称杂散损耗，一般难以精确计算。估算约为额定功率PＮ的0.5%?1%。 电磁功率为 说明电磁功率具有机械功率性质。 直流发电机的基本方程式 * 电磁功率又可表示为: 表明：电磁功率又具有电功率性质，所以电磁功率是机电能量转换的桥梁。 发电机输出的电功率为: pCua为电枢回路铜耗，P2为输出的电功率，同时输出功率又可表示为： P2=UIa 直流发电机的基本方程式 * 图21-10 为他励直流发电机功率流程图。 直流发电机的基本方程式 * 直流电机的运行是可逆的，同一台电机既可在一定条件下作发电机运行，又可在另一条件下作电动机运行，如在原动机的拖动下，可作为发电机，将输入的机械能转变为电能；如在电枢两端输入直流电能，可作为电动机，将输入的电能转变为机械能。所以其方程有相似性。 直流电动机的基本方程式 * 图19-10 他励直流电动机的稳态等效电路图 直流电动机的基本方程式 * 1.电枢回路电压方程式 其中反电势Ea=CeΦ·n，若为并励时，存在 由于Ra很小，电枢回路上电阻压降很小，电源电压大部分降落在反电势Ea上。 直流电动机的基本方程式 * 2、转矩方程式 电动机空载时，轴上输出转矩T2=0，有： T=T0。 当负载转矩为TL，轴上输出有T2=TL，电动机匀速稳定运行时有 电磁转矩为拖动性质转矩，可用公式T=CTΦIa计算，（T2+T0）为总的制动转矩，方向与T相反。 直流电动机的基本方程式 * 3.功率平衡关系 他励直流电动机输入功率为： 式中电磁功率Pem的功率性质为电功率，pCua=I2aRa为电枢回路上的铜耗。 直流电动机的基本方程式 * 图21-12 他励直流电动机的功率流程图 直流电动机的基本方程式 * 第二十一章 直流电机的运行原理 * 直流电机空载时电机内部电磁关系 直流电机负载时电机内部电磁关系 稳态运行时直流电机的基本方程式 直流电机的可逆性 本章主要内容 * 直流电机空载运行磁场 空载的定义：电机对外没有功率输出、不带负载时的空转状态。 空载时，励磁绕组内通直流励磁电流，电动机电枢电流很小可忽略，而发电机电枢电流为零，此时电机气隙磁场是由励磁绕组通直流电流产生的磁动势决定。 * 图21-1 直流电机主磁极磁路 * 一.磁通与磁动势 主磁通Φ0 ：同时交链励磁绕组和电枢绕组。 主磁通路径：主磁极（N极）、气隙、电枢齿、电枢铁心、电枢齿、气隙、另一主磁极（S极）、定子磁轭回到主磁极（N极 功能：主磁通随电枢旋转产生感应电动势和电磁转