直流电动机电动势转矩功率

第4讲直流电动机_电动势、转矩、功率（2学时）2013.04.07,电机及拖动基础,直流电流,交流电流,电磁转矩(拖动转矩),机械负载,反电动势,做功,直流电动机的电磁关系,内容回顾：,直流电机的主要结构概述：,定子,转子,直流电机的励磁方式,内容回顾：,直流电机的感应电动势-电枢绕组内部（电刷间）的电动势，也就是每条支路的电动势。由于每条支路串联的多个元件处于同一磁极下，电动势方向相同，变化规律一致，所以：可先求出每个元件的平均电动势再乘以串联元件数。,电枢绕组感应电动势和电磁转矩,一、感应电动势的计算,电枢绕组感应电动势和电磁转矩,一、电枢绕组感应电动势电枢绕组感应电动势是指直流电机电枢上正、负电刷间产生的感应电动势。,设电枢角速度为，当元件轴线从某一磁极转到相邻磁极时，电枢转过的角度为则：,电枢转动的机械角速度与感应电动势角频率e的关系,因此直流电机感应电动势为：由于：并联支路数=电刷数=磁极数即：并联支路对数（a）=磁极对数（np）因：电枢绕组每个串联支路的总导体数为2N当并联支路对数为a时总有效导体边数为：Z=2N*2a所以：,电动势常数,结论：直流电机的感应电动势与电机结构、气隙磁通及转速有关。,电枢绕组感应电动势和电磁转矩,产生电枢旋转n磁通大小每个导体：e=Blv导体切割磁场线的线速度：电动势：,一、电枢绕组感应电动势(另),e,e,E,=2NBlv,d-旋转半径,E=2Ne,总有效导体边数为：Z=2N*2a,电枢绕组感应电动势和电磁转矩,二、电磁转矩,电枢绕组感应电动势和电磁转矩,二、电磁转矩,总有效导体边数为：Z=2N*2a,电枢绕组感应电动势和电磁转矩,三、电磁转矩与电动势的关系,电枢绕组感应电动势和电磁转矩,直流电机的基本方程和工作特性,直流电机可为发电机运行和电动机运行。当直流电机由外动力拖动，在电枢转轴上输入机械能，电枢感应出电动势，并经电刷转换输出直流电能向负载供电，感应电动势大于电枢端电压，电机作发电机运行。当直流电机电枢输入直流电源电压，此电压经电刷转换流入电枢绕组，电枢受电磁转矩作用，在转轴输出机械能，同时电枢也产生感应电动势，但数值小于电枢电压，则电机作电动机运行。,直流电机的基本方程和工作特性,一、直流电动机模型&等效电路-注意参考方向,直流电机的基本方程和工作特性,一、直流电动机他励电动机的电压方程,直流电动机的电枢回路电源电压Ua，电枢绕组的电阻Rw，正、负电刷的接触电压降为2Ub，由基尔霍夫电压定律可列出电枢回路方程,式中Ra包括电枢绕组和电刷压降的等效电阻Ea直流电机感应电动势,稳态时，电枢电流Ia由谁确定？,稳态时，电枢电流Ia由谁确定？,在T、不变时，由Te=CTIa，则Ia不变Ua(Ra)变化时，Ia变化否（设不变）？,Ua(或Ra),瞬间n不变E不变,Ia,T,TeT2,Ea,Ia,Te,Te=T2,Ia不变(新稳态),结论：Ia的大小取决于负载的大小。当Ia=IaN时为满载，当IaIaN时为过载。规定短时过载的最大电枢电流：Iamax=(1.52)IaN=MCIaN,过载能力系数。,直流电机的基本方程和工作特性,直流电机的基本方程和工作特性,并励直流电动机励磁绕组与电枢回路并联，共用一个电源，电枢回路的电压方程与他励时相同，并有串励直流电动机励磁绕组与电枢回路串联，再与电源连接，此时,【例】某并励直流电动机，UN=220V，IN=12.5A，nN=3000r/min，Rf=628，Ra=0.41。求该电机在额定状态下运行时的：(1)If；(2)Ia；(3)Ea；(4)Te。解：(1)励磁电流If,(2)电枢电流IaIa=INIf=(12.50.35)A=12.15A(2)电动势EaEa=UNRaIa=(2200.4112.15)V=215V,CT=9.55CE=0.685Te=CTIa=0.68512.15Nm=8.32Nm,(4)电磁转矩,转矩平衡方程式,对于电动机：,其中:TL为负载制动转矩，T0为空载损耗转矩。J为转轴的转动惯量，为电机的转动角速度如果电机恒速转动，惯性转矩为0，则：Te=TL+T0,惯性转矩,J=m2,直流电机的基本方程和工作特性,电枢回路输入的电功率,式中pCua=RaIa2电枢回路的铜耗；Pem=EaIa电机的电磁功率，且有,由上式可得电动机电磁转矩的另一种计算公式,功率平衡方程,直流电机的基本方程和工作特性,直流电机的基本方程和工作特性,由：得：即：,式中PL电机的机械负载功率；p0-电机的空载损耗，包括机械摩擦损耗pm和铁心损耗pFe。上式说明，电磁功率转换成空载损耗和机械能输出。,直流电动机电动运行时的功率关系如图,【例】一并励电动机，UN=110V，IN=12.5A，nN=1500r/min，TL=6