电机与拖动技术项目化教程 课件 3直流电机的基本方程.pptx

电枢电动势Ea和电磁转矩T是建立直流电机基本方程和研究运行性能的前提。体现了直流电机通过电磁感应作用实现机电能量转换。

一、电枢电动势和电磁转矩

1、电枢电动势

直流电机转动时，电枢绕组切割磁力线而感应的电动势称为电枢电动势。

电枢电动势Ea=Cen

电枢电动势与每极磁通、转子转速成正比。

每根导体的感应电动势E=Blv右手定则

性质:发电机——电源电势(与电枢电流同方向);

电动机——反电势(与电枢电流反方向).

2、电磁转矩

在直流电机中，电磁转矩由电枢电流与磁场相互作用产生的电磁力形成，

每根载流导体受到的电磁力F=Bil左手定则

电磁转矩T=CTIa

电磁转矩与定子磁通，电枢电流Ia成正比。

性质:发电机——制动(与转速方向相反)；

电动机——驱动(与转速方向相同)。

二、直流电机的平衡方程

正方向规定：

他励直流电机电路

（b）电动机惯例

（a）发电机惯例

先规定电枢两端的端电压U的正方向。

对于发电机，Ia是输出电流，Ea与Ia同向。对于电动机，Ia是灌入电流，Ea与Ia反向。

T与n同/反方向，根据驱动/制动性质来确定。

1、电压平衡方程

（1）发电机运行时（按发电机惯例）

（2）电动机运行时（按电动机惯例）

式中：

U——外电压

ra——电枢绕组电阻

2△Ub—正负电枢总接触电阻压降

Ra——电枢回路总电阻

U=Ea+Iara+2△Ub=CeΦn+IaRa

Ea=U+Iara+2△Ub=U+IaRa

（b）电动机惯例

（a）发电机惯例

他励直流电机电路

3、功率平衡方程

他励式直流电动机的输入电功率

P1=IU=(Ea+Iara+2△Ub)Ia=EaIa+Ia2ra+2△UbIa=Pem+pcua+pb

（1）直流电动机功率平衡方程

电磁功率

Pem由电功率转换为机械功率以后，并不能全部以机械功率的形式从电机轴上输出，还要扣除以下几种损耗：铁损耗pFe、机械损耗pm、附加损耗pad

Pem=P2+pFe+pm+pad=P2+p0+pad

因此，他励直流电机的功率平衡方程为：

P1=P2+pFe+pm+pad+pcua+pb=P2+∑P

3、功率平衡方程

（2）直流发电机功率平衡方程

由转矩平衡方程式和电动势平衡方程式，将转矩平衡方程式两边同乘角速度，即得：

式中：T1——原动机输入功率P1

T0——克服空载转矩所需的空载功率p0

T——原动机克服电磁转矩所需输入的机械功率P

T1=T+T0

则：P1=P+p0

若考虑附加损耗pad，则P=P1-p0-pad=P1-(pFe+pm+pad)

直流电机的基本方程小结

1、电枢电动势和电磁转矩

2、直流电机的3个平衡方程

电压平衡方程

转矩平衡方程

功率平衡方程