电机与拖动基础第3版 汤天浩 谢卫第03章.直流电机原理.ppt

-*- 式中，P2 —— 电动机的输出功率，并有P2=PL； Δpadd —— 电动机的附加损耗，是未被包括在铜耗、铁耗 和机械损耗之内的其他损耗； ΣΔp —— 电动机的总损耗，并有 第三章 直流电机原理 由此，电动机的效率为 （3-20） （3-21） 例3-1 -*- 第三章 直流电机原理 功率流程 -*- 第三章 直流电机原理 如果忽略电枢反应， 当Ia 增加时，转速n下降，形成转速降 ?n，如图3-17中曲线1 所示。 若考虑电枢反应的去磁效应，磁通下降可能引起转速的上升，与Ia 增大引起的转速降相抵消，使电动机的转速变化很小。实际运行中为保证电动机稳定运行，一般使电动机的转速随电流Ia 的增加而下降。转速降一般为额定转速的3~8%，呈基本恒速状态。 4. 工作特性 (1) 转速特性 是指当Ua=UN ，If =IfN 时，n = f（I a）的关系曲线。由感应电动势公式和电压方程可得 （3-22） -*- 第三章 直流电机原理 (2) 转矩特性 是指当Ua=UN ，I f=I fN时，Te = f（I a）的关系曲线。由转矩特性公式Te = CT? Ia 可知，在磁通为额定值时，电磁转矩与电枢电流成正比。若考虑电枢反应的去磁效应，转矩随电枢电流的增加而略微下垂，如图3-17中曲线2所示。 (3) 效率特性 是指Ua =UN ，I f =IfN 时，? = f（I a）的关系曲线。由式（3-20）可见，电动机的损耗中仅电枢回路的铜耗与电流Ia成平方正比关系，其他部分与电枢电流无关。电动机的效率随Ia 增大而上升，当Ia 大到一定值后，效率又逐渐下降，如图3-17中曲线3所示。一般直流电动机的效率在0.75~0.94之间（与变压器情况相似）。 -*- 第三章 直流电机原理 -*- 第三章 直流电机原理 直流电动机在使用时一定要保证励磁回路连接可靠，绝不能断开。一旦励磁电流 If = 0， 则电机主磁通将迅速下降至剩磁磁通，若此时电动机负载较轻，电动机的转速将迅速上升，造成“飞车”；若电动机的负载为重载，则电动机的电磁转矩将小于负载转矩， 使电机转速减小，但电枢电流将飞速增大， 超过电动机允许的最大电流值，引起电枢绕组因大电流过热而烧毁。 因此，在闭合电动机电枢电路前应先闭合励磁电路，保证电动机可靠运行。 例3-2* 第三章 直流电机原理 第三章 直流电机原理 -*- 第三章 直流电机原理 二、直流发电机 直流发电机各物理量的参考正方向选定如图3-18a所示。 -*- 第三章 直流电机原理 1. 电压方程 他励式直流发电机由外动力拖动按图3-18a 所示逆时针旋转，产生感应电动势Ea ，并且Ea Ua，使电枢电流Ia反向，此时电枢回路的电压方程为 其中， 。 他励式直流发电机的励磁线圈采用单独电源供电，其回路方程见式（3-7），即 （3-23） -*- 第三章 直流电机原理 （3-24） （3-25） 如果发电机采用并励方式，励磁绕组与电枢回路并联，由图3-19所示的电流方向，电枢回路的电压方程与他励时相同，但电流变为式（3-25），即 -*- 第三章 直流电机原理 2. 转矩方程 直流发电机的电枢在外动力转矩Tm的拖动下逆时针旋转，工作在发电状态时，与反方向的空载转矩T0 和电磁转矩Te 平衡。这样，按图3-18中正方向的约定， 可写出发电机状态的转矩平衡方程 （3-26） 3. 功率方程 对于直流发电机，输入的机械功率为 （3-27） 因电磁功率 （3-28） -*- 第三章 直流电机原理 （3-29） 上式说明，他励直流发电机将输入的原动机的机械功率转换成电能输出和内部的热能损耗。其功率关系如图3-20所示，可见机械能转换成电能的变换过程。 -*- 第三章 直流电机原理 由此可得，直流发电机的效率为 （3-30） 式中 ΣΔp —— 直流发电机的总损耗，对于他励直流发电机 对于并励直流发电机，则在上式中还应加上励磁损耗ΔpCuf 。 （3-31） -*- 第三章 直流电机原理 4. 工作特性 (1) 空载特性 是指当发电机不带负载Ia=0，U = Ea时，E0 = Ea = f（If）的关系曲线。这里分两种情况讨论：