第5讲-第3章-直流电机原理-3.ppt

1 直流电机的额定值 2 直流电机的空载磁场分布 3 直流电机的励磁方式 4 直流电机的电枢电动势与电磁转矩的计算公式 回顾 预习1 直流发电机 2 直流电动机运行原理 3 直流电机的机械特性 第3章直流电机原理 第3章直流电机原理 电机及拖动基础 3 6直流发电机3 7直流电动机运行原理3 8他励直流电动机的机械特性 教学目的 了解直流发电机电动势平衡 转矩平衡和功率平衡方程式掌握直流电动机电动势平衡 转矩平衡和功率平衡方程式掌握直流电动机的工作特性掌握他励直流电动机的机械特性 一 重点 1 直流电机机与发电机运行状态判断2 直流电动机电动势平衡 转矩平衡和功率平衡程式 3 直流电动机的工作特性4 他励直流电动机的机械特性 重点与难点 二 难点 1 功率流程图 2 电枢反应对机械特性的影响 第5讲 他励直流发电机的结构示意图及电路图 3 6直流发电机 第3章直流电机原理 3 6 1直流发电机稳态运行的基本方程式 按照发电机惯例的参考方向如图 发电机基本方程如下 3 6 1直流发电机稳态运行的基本方程式 第3章直流电机原理 电压平衡方程式 转矩平衡方程式 电机在机电能量转换中 一部分能量不能被利用 这部分能量称为损耗 直流电机的损耗可分为 pm 由各类摩擦引起的机械损耗pFe 铁心损耗 磁滞与涡流之和 ps 附加损耗pcua 电枢回路铜耗pcua Ia2Rapcuf 励磁回路铜耗pcuf UIf RfIf2 空载损耗p0即不变损耗 因此 功率平衡方程式 就是扣除损耗的过程 可变损耗 3 6 2功率关系 第3章直流电机原理 上述的功率平衡关系可用功率流程图形象的表示 第3章直流电机原理 3 6 2功率关系 他励直流电动机的结构示意图及电路图 3 7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 第3章直流电机原理 按照电动机惯例的参考方向如图 电动机基本方程如下 3 7 1他励直流电动机稳态运行的基本方程式 第3章直流电机原理 电压平衡方程式 转矩平衡方程式 上述的功率平衡关系可用功率流程图形象的表示 第3章直流电机原理 3 7 2他励直流电动机的功率关系 例3 10一台他励直流电机接在220V电网上运行 已知 求 1 此电机是发电机运行还是电动机运行 2 电磁转矩 输入功率和效率各为多少 解1 判断一台直流电机是何种运行状态 可比较电枢电动势和端电压的大小 即 因为 故此电机是电动机运行状态 第3章直流电机原理 2 求 根据 则 电磁转矩 输入功率 输出功率 效率 第3章直流电机原理 P55例3 7 转速特性当U UN If IfN时 n f Ia 的关系 U Ea IaRa UN EaN IaRaEaN Ce Nn UN IaRa 当Ia n 但Ra较小 n 很小 n Ia n 3 7 3直流电动机的工作特性 第3章直流电机原理 2 转矩特性当U UN If IfN时 T f Ia 的关系 n Ia n T T 电磁转矩T与电枢电流Ia成正比 如果考虑电枢反应有去磁效应 随着Ia的增大 T要略微减小 3 7 3直流电动机的工作特性 第3章直流电机原理 3 效率特性当U UN If IfN时 f Ia 的关系 n Ia n T T 直流电动机效率约为0 75 0 94 容量大的效率更高 3 7 3直流电动机的工作特性 第3章直流电机原理 当不变损耗等于可变损耗时 效率最高 效率特性的这个特点 对其他电机 变压器也适用 具有普遍意义 3 8他励直流电动机的机械特性 直流电动机的机械特性就是指在稳定运行情况下 电动机的转速与电磁转矩之间的关系 即n f T 第3章直流电机原理 Ea n TL T Ia If Uf U R 电动机加上一定的电压U和一定的励磁电流If 并在电枢回路中串R 电磁转矩与转速之间的关系 即n f T 3 8 1机械特性的一般表达式 机械特性n f T 的推导 将T Ct Ia 代入转速特性 考虑到电枢串电阻R可得 斜率 越小 特性越平 称为硬特性 反之称为软特性 转速降 机械特性的斜率 理想空载转速 3 8 1机械特性的一般表达式 第3章直流电机原理 理想空载转速 机械特性的斜率 转速降 斜率 越小 特性越平 称为硬特性 反之称为软特性 机械特性曲线 实际空载转速 他励电动机的接线图 3 8 1机械特性的一般表达式 第3章直流电机原理 U UN N R 0的机械特性称固有机械特性 3 8 2固有机械特性 第3章直流电机原理 特点 1 n f T 为下斜直线 T n 2 当T 0时 n0 UN Ce N为理想空载转速 此时 Ia 0 E UN 特点 3 Ra小 斜率 很小 硬特性 4 nN n0 nN TN额定转速差 nN约0 95n0 nN约0 05n0 7 Tn0 在第 象限 发电机状态 6 T TS n 0 在第 象限 5 n 0 电机启动 Ia UN Ra IS Ts Ct NIS 很大 约20倍的额定值 会烧坏换向器 3 8 2固有机械特性 第3章直流电机原理 气隙磁通 电源电压 电枢回路电阻R Ra 1 电枢回路串电阻时的人为机械特性 斜率 增加 n0不变 3 8 3人为机械特性 第3章直流电机原理 n0 T n 0 Ra R1 R2 Ra R1 Ra R2 固有 人为 1 电枢回路串电阻时的人为机械特性 第3章直流电机原理 3 8 3人为机械特性 2 改变电源电压的人为机械特性 3 8 3人为机械特性 第3章直流电机原理 n n0 T 0 UN n01 n0 U1 U 0 U UN 特点 1 T一定时 n不变 斜率不变 各条特性互相平行 2 n0与U成正比 2 改变电源电压的人为机械特性 第3章直流电机原理 3 8 3人为机械特性 3 改变磁通的人为机械特性 3 8 3人为机械特性 第3章直流电机原理 n0 T 0 N 1 n1 1 N n 特点 n0将增高 n也要变大 机械特性变软 3 改变磁通的人为机械特性 第3章直流电机原理 3 8 3人为机械特性 第3章直流电机原理 3 改变磁通的人为机械特性 已知 求两点 理想空载点和额定运行 1 估算 2 计算 3 计算理想空载点 4 计算额定工作点 3 8 4根据电机的铭牌数据绘制机械特性 1 固有机械特性的绘制 EaN 0 93 0 97 UN 一般取0 95 第3章直流电机原理 例3 12一台他励直流电动机额定数据为PN 100kW UN 220V IN 517A nN 1200r min 电枢回路电阻Ra 0 044 试求 1 固有机械特性方程式 2 额定负载时的电枢电动势和额定电磁转矩 3 额定输出转矩和空载转矩 4 理想空载转速和实际空载转速 5 电机额定运行 分别求电枢回路外串电阻R 0 206 时的转速 电压U 50V时的转速和磁通F 75 FN时的转速 第3章直流电机原理 解 1 求固有机械特性方程式 2 求电枢电动势和电磁转矩电枢电动势为电磁转矩为 第3章直流电机原理 3 额定输出转矩和空载转矩输出转矩为空载转矩为 4 求理想空载转速和实际空载转速理想空载转速为实际空载转速为 第3章直流电机原理 5 电枢回路外串电阻R 0 206 时的转速 6 电压U 50V时的转速 7 磁通F 75 FN时的转速 第3章直流电机原理 p58例3 9 1 电