《电机及拖动基础》课件第1章.ppt

(2)求输入功率P1、电磁功率Pem和效率η:

根据U=Ea+IaRa，得电枢电流为

输入功率为电磁功率为

输出功率为

效率为(3)求电磁转矩T、输出转矩T2和空载阻转矩T0:

电磁转矩为

输出转矩为

空载阻转矩为1.6直流电动机的工作特性

直流电动机的工作特性是指端电压U=UN=常数，励磁电

流If=IfN(串励除外)，电枢回路不串附加电阻时，电动机的转

速n、电磁转矩T和效率η与输出功率P2(或电枢电流Ia)之间的关系。1.6.1他励直流电动机的工作特性

他励直流电动机的接线图如图1-15所示。

1.转速特性

转速特性是指U=UN，If=IfN时，n=f(Ia)的关系曲线。

把公式Ea=CeΦn代入电动势平衡方程式U=Ea+IaRa中，

可得

(1-16)上式即为他励直流电动机的转速公式。若忽略电枢反应的去磁作用，则Φ与Ia无关，是一个常数，上式可写成直线方程式:

(1-17)图1-17他励直流电动机的工作特性2.转矩特性

转矩特性是指U=UN，If=IfN时，T=f(P2)的关系曲线。3.效率特性

效率特性是指U=UN，If=IfN时，η=f(Ia)的关系曲线。

直流电动机的效率是指输出功率P2与输入功率P1之比的百分值，他励直流电动机的效率为(不计附加损耗)

(1-18)从式(1-18)中可以看出，效率η是电枢电流Ia的二次曲

线，典型的曲线形状如图1-17所示。如果对该式求导，并令dη/dIa=0，则可得到他励直流电动机获得最大效率的条件，

即

p0=pCua(1-19)1.6.2串励直流电动机的工作特性

串励直流电动机的接线图如图1-18所示，串励直流电动机的特点是励磁绕组与电枢绕组串联，If=Ia，气隙主磁通Φ随Ia的变化而变化。在求取工作特性时，保持U=UN。图1-18串励直流电动机的接线图1.转速特性n=f(Ia)

根据图1-18可写出串励直流电动机的电动势平衡方程式为

把Ea=CeΦn代入上式中，可得串励电动机的转速公式为

(1-20)

式中：Ra′=Ra+Rf。图1-19串励直流电动机的工作特性2.转矩特性T=f(Ia)

由于T=CTΦIa，当Ia较小时，磁路未饱和，磁通Φ正比于励磁电流即电枢电流Ia，因此电磁转矩T正比于I2a，此时电磁转矩随着Ia的增加而迅速上升，T=f(Ia)是一条抛物线；随着Ia的继续增加，磁路逐渐饱和，Ｔ正比于Ｉa,此时转矩线性增加，比抛物线上升得慢，如图1-19所示。3.效率特性η=f(Ia)

串励电动机的效率特性和他励电动机相似，如图1-19中

的曲线所示。1.7直流电机的换向

直流电机工作时，旋转的电枢绕组元件由某一支路经过电刷进入另一支路时，该元件中的电流方向就会发生改变，这种电流方向的改变过程称为换向。1.7.1直流电机的换向过程

图1-20表示一个单叠绕组线圈的换向过程。图中电刷是固定不动的；电枢绕组和换向器以速度v从右向左移动。图1-20换向过程(a)换向开始瞬间；(b)换向线圈被短接；(c)换向结束1.7.2影响换向的电磁原因

1.电抗电动势

换向时换向线圈中换向电流i的大小、方向发生急剧变化，因而会产生自感电动势。同时，进行换向的线圈不止一个，电流的变化，除了各自产生自感电动势外，各线圈之间还会产生互感电动势。自感电动势和互感电动势的总和称为电抗电动势ex。根据楞次定律，电抗电动势ex具有阻碍换向线圈中电流变化的趋势。2.电枢反应电动势

直流电机负载运行时，电枢反应使主极磁场畸变，几何中性线处的磁场不为零，这时处在几何中性线上的换向线圈，就要切割电枢磁场而产生一种旋转电动势，称为电枢反应电动势

ea，该电动势也阻碍电流的换向。图1-21换向电流和变化过程1.7.3改善换向的方法

1.选用合适的电刷

电刷的质量对换向有很大影响，有些换向不良的电机，仅靠选择合适的电刷就能使换向改善。从限制换向电流以改善换向来看，应选用接触电阻大的电刷。但接触电阻大时，接触电阻上的电压降也增大，所以，应综合