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直流电动机运行原理 3 7 1他励直流电动机稳态运行的基本方程式 正方向的选定 电量正方向 按电动机惯例选定 吸收电功率 电压 电流方向 端口处电流从高电位流入 低电位流出 电流 电势方向 方向相反 机械量正方向 电磁转矩T为拖动转矩 转速n与T同方向负载转矩TL为阻转矩 其中包括电动机空载转矩T0 与转速方向相反 正方向示意图 直流电动机的基本方程式 方程式应用 前四个方程式最为重要 四个方程式可以解出四个未知数 需确定的物理量有U Ea Ia n T TL七个 必须事先有三个物理量已知 如已知U TL从TL T 已知U TL 从TL T Ia Ea n 他励直流电动机的功率关系 由电压平衡方程式得可写成由转矩平衡方程式得可写成 他励直流电动机稳态运行时的功率关系 电动机效率 总损耗效率 3 8他励直流电动机的机械特性 3 8 1机械特性的一般表达式 3 8 2固有机械特性 固有机械特性 固有机械特性具有的特点 机械特性是一条直线 且随着电磁转矩的增大 转速下降 理想空载转速 T 0时 斜率 斜率很小 意味着转矩变化时 转速变化较小 习惯上称为硬特性 额定转速降小 起动转矩大 n 0 Ea 0 Ia UN Ra 电流很大 当转矩继续增大 T Ts 电枢转向改变 n 0 感应电动势为负Ea 0 与外加电压相加作用于电枢电阻 形式上不再是反电势 机械特性在第 象限 如果转速超过n0 n n0 此时电磁转矩改变方向 T 0 由拖动转矩变为制动转矩 是由于转轴上有拖动转矩 有机械能输入 电枢电流改变方向 小于零 感应电势大于外施电压 向外发出电功率 是发电机运行状态 机械特性在第 象限 例题3 9 一台他励直流电动机额定功率PN 22kW 额定电压UN 220V 额定电流IN 115A 额定转速nN 1500r min 电枢回路总电阻Ra 0 1 忽略空载转矩T0 电动机拖动恒转矩负载TL 0 85TN运行 稳定运行时电动机转速 电枢电流及电动势多大 基本思路 从哪一个方程入手 解 转矩平衡方程式 电磁转矩 电枢电流 感应电动势 转速 3 8 3人为机械特性 1 电枢回路串电阻的人为机械特性 机械特性仍为过理想空载点的直线 但斜率变大 转速降增大 串联电阻越大 转速下降越大 2 改变电枢电压的人为机械特性 理想空载转速随之改变 且与电压成正比 电压不能大于额定电压 但可以改变方向 3 减少气隙磁通量的人为机械特性 理想空载转速增高 斜率绝对值也变大 更倾斜 根据电机的铭牌数据估算机械特性 他励直流电动机的固有机械特性为一条直线 确定了理想空载点 n0 0 和额定工作点 nN TN 就可得到固有机械特性 电机的铭牌数据 额定容量PN kW 额定电压UN V 额定电流IN A 额定转速nN r min 励磁方式和额定励磁电流IfN A 理想空载转速估算 但是 铭牌上没有电枢电阻值 无法计算感应电动势 1 实测电阻Ra 2 估算电势EaN 感应电动势估算 1 估算EaN 2 计算Ce N 3 计算n0 4 计算TN 3 9串励和复励直流电动机 串励直流电动机的机械特性 每极磁通 电机转速 机械特性 电磁转矩 机械特性 特点 非线性 特性软 空载理想转速为无穷大 不允许空载运行 起动转矩大 过载能力强 复励直流