第17章 直流电机的运行.ppt

电机学 第17章 直流电机的运行 * 1 [内容] [要求] 17.3 直流电动机的机械特性 17.1 直流电机的基本方程式 17.2 直流发电机的运行特性 17.4 直流电动机的起动、调速和反转 掌握直流电机的电动势、功率和转矩平衡方程式。 掌握直流发电机的空载特性和外特性、并励发电机的自励条件。 掌握直流电动机的自然机械特性和人为机械特性。 掌握直流电动机的起动、调速及反转的原理及方法。 1 17.1 直流电机的基本方程式 电动机 一、电动势平衡方程式 发电机 电动势平衡方程式 功率平衡方程式 转矩平衡方程式 （以并励电机为例） 电枢回路总电阻 他励电机： 发电机 电动机 二、功率平衡方程式 1．功率流程图 发电机：将机械能转换成电能； 电动机：将电能转换成机械能。 在能量转换过程中将产生损耗。 2．损耗 电枢铁耗 电枢铁心中磁场交变引起的铁心损耗，主极铁心中没有铁耗。 机械损耗 由转动部件摩擦所引起的损耗。 附加损耗 由于齿槽存在及漏磁场畸变等多种因素所引起的损耗。 电枢铜耗 电枢绕组电阻和电刷接触电阻上的损耗 励磁铜耗 空载损耗 P0 （对于他励电机，励磁损耗由励磁电源提供，不出现在图中。） 17.1 直流电机的基本方程式 不变损耗： (0.5~1)%PN 可变损耗： 3．输入、输出、电磁功率 输入功率 发电机：指转轴上输入的机械功率； 电动机：指电源输入的电功率 输出功率 发电机：指电枢两端输出的电功率 电动机：指转轴输出的机械功率。 电磁功率 指电机内部的电功率和机械功率相互转换的功率。 机械功率 电功率 角速度 17.1 直流电机的基本方程式 4．功率平衡方程式 发电机 电动机 统一写成 空载损耗： 总 损 耗： 17.1 直流电机的基本方程式 三、转矩平衡方程式 发电机(EaU) 电动机(EaU) 发电机 讲[例17.1.1] p0 电动机 17.1 直流电机的基本方程式 17.2 直流发电机的运行特性 一、空载特性 指 时， 空载特性可以用试验求取。 试验时将发电机接成他励，使其处于空载， 并保持转速为额定转速。调节励磁电流， 可以测取整个磁滞回线，取平均曲线，作为电机的空载特性。 由于磁路有剩磁，在If = 0 时，有一个不大的剩磁电压，约为额定电压2%~4%。 二、外特性 指 时， 外特性是一条略带下垂的曲线。 所以并励比他励发电机端电压下降较多。 外特性下降原因： 他励时 不变， 并励时 外特性曲线可用负载试验测得。 额定电压变化率 他励：5％～10％ 并励：20％左右 17.2 直流发电机的运行特性 三、并励直流发电机的自励条件 2．励磁绕组与电枢绕组连接正确 1．电机主磁极中有剩磁 电枢旋转切割 若连接不正确 励磁电阻线 空载特性 二者交点为空载稳定运行点 3．励磁回路电阻 小于临界电阻 ,励磁电阻线斜率空载特性斜率，二者有交点。 ,电压不稳定； 不能建立电压。 17.2 直流发电机的运行特性 17.3 直流电动机的机械特性 指 为常值时，转速与电磁转矩之间的关系，即 一、机械特性表达式 机械特性 由 可得 转速特性 理想空载转速： 机械特性斜率 二、自然机械特性 时的 指 三、人为机械特性 1．电枢串电阻人为特性 很小，硬特性，转速稳定性好。 特点： 不变， 特性变软。 特点： 时的 指 （串电阻） 或 （降 压） 或 （弱 磁） 17.3 直流电动机的机械特性 2．降压人为特性 不变， 特点： 硬特性。 3．弱磁人为特性 特点： 特性变软。 17.3 直流电动机的机械特性 17.4 直流电动机的起动、调速和反转 一、直流电动机的起动 要求： 起动前应将励磁调节电阻短接，使磁通最大； 在保证Tem足够大的条件下，尽量减小Ia。 根据 起动方法：①直接起动；②电枢回路串变阻器起动；③降压起动。 1．直接起动（全压起动） 直接起动只适用于小型直流电动机。 起动瞬间，n=0, Ea=0, 很大，可达(10～20)IN 后果：造成电机换向困难，出现强烈火花，烧坏电机； 造成电网电压下降，影响其它电力设备正常运行。 2．电枢回路串变阻器起动 起动电流 为限制起动电流过大，串入起动电阻 起动电阻计算 设限制起动电流为 则应串入的起动电阻为 即 3. 降压起动 为限制 Ist 过大，起动时加低电压，随着n上升，Ea增大，逐步升高电压直至额定值。 优点：起动电