直流电机的基本方程式

1、精选文档直流电机的基本方程式一直流发电机的基本方程式以并励机为例：（一）.电压平衡方程直流发电机发出的电势Ea产生电流Ia，Ia在电枢回路总电阻Ra（包括电枢绕组电阻及两个电刷的接触电阻）上产生压降IaRa，则输出电压UEaIaRa，可见发电机Ea>U。电路如图：（二）.转矩平衡方程式直流发电机是把机械能转变为电能，因此由原动机输入的机械转矩T1是驱动转矩；电磁转矩T是制动转矩；即使电机空转也存在的、对应电机机械摩擦、铁损耗等的空载转矩T0一定是阻转矩，当驱动制动时，电机恒速旋转。因此发电机稳定运行时的转矩平衡方程为：T1=T+ T0（三）功率平衡方程式其功率流程图如图：从原动机输入机械

2、功率P1，扣除了机械方面的损耗，就是机转变为电的部分称为电磁功率PM，再扣除了电方面的损耗，就是输出的电功率P2UI，对并励发电机IIaIf。额定时的P2就是PN=UNIN。其中： 是机械方面的损耗，它也是电机空载运行时就存在的损耗，故称空载损耗，它包括了机械摩擦损耗、铁耗、附加损耗（0.010.05PN），即:；是电方面的损耗称为铜耗，它包括了电枢回路铜耗Ra和励磁回路铜耗UI，即由功率流程图可列功率平衡方程：机械方面：；电方面：；把机械方面的功率平衡方程两边除以，就得到了转矩平衡方程。其中：T1；T0；T。可见电磁功率T这是用机械量表示的电磁功率。把电压平衡方程UEaIaRa的两边乘以Ia

3、：UIa= EaIaRaIaIIf，则：UIa = U(I+If)= EaIaRa，UI= EaIaRa UIfEaIa其中：UI就是P2；对比电方面的功率平衡方程可知：EaIa就是电磁功率PM。PMEaIa这是用电量表示的电磁功率。那么，EaIa是否等于T呢？据，则：T=由此可得结论：1）从机械方面的功率平衡方程除以可得到转矩平衡方程；从电方面的功率平衡方程除以Ia可得到电势平衡方程。2）由于电磁功率是从机转变到电的那部分功率，因此它必然既可以用机械量T表示，也可以用电量表示。三直流电动机的基本方程式同样以并励机为例：（一）.电压平衡方程电网电压U产生电流I，因为并励，IIaIf，Ia在磁场

4、中受电磁力作用使电机旋转，电枢导体切割磁力线感生反电势Ea，Ia在电枢回路总电阻Ra（包括电枢绕组电阻及两个电刷的接触电阻）上产生压降IaRa，因此：EaUIaRa，电路如图：（二）.转矩平衡方程式电动机是把电能转变为机械能，因此所有电动机的电磁转矩T都是驱动转矩；输出的机械转矩T2一定是制动转矩；即使电机空转也存在的、对应电机机械摩擦、铁损耗等的空载转矩T0一定是阻转矩。因此电动机稳定运行时的转矩平衡方程一定为：T = T2+ T0。（三）功率平衡方程式电动机是把电能转变为机械能，其功率流程图如图：从直流电网输入电功率P1UI，扣除了电方面的损耗，就是电转变为机的部分，称为电磁功率PM，再扣

5、除了机械方面的损耗，就是输出的机械功率P2，额定时的P2就是PN。其中：是机械方面的损耗，是电机空转时就存在的损耗，故称空载损耗，与直流发电机一样；电方面的损耗称为铜耗，也与直流发电机一样，。可见直流电动机功率流程图的功率传递方向刚好与发电机相反。同样由功率流程图可列电方面和机械方面的功率平衡方程：电方面：；机械方面：； 把机械方面的功率平衡方程两边除以，就得到了转矩平衡方程。其中：T2；T0；T与发电机一样。据电方面的功率平衡方程：UI=EaIaRaUIf移项：U(IIf)= UIa= EaIaRa方程两边除以Ia，就得到了电势平衡方程：UEaIaRa。可见电动机U> Ea。四直流电机

6、的可逆性 从直流电机工作原理和结构已知：一台直流电机可作发电机运行、也可作电动机运行，只是能量的传递方向不同，称为电机的可逆性原理。在讨论感应电势和电磁转矩时也讲过：发电机Ea >U；Ea与Ia同向；T与n反向 电动机Ea <U；Ea与Ia反向；T与n同向如今我们可以通过平衡方程式进一步分析电机的可逆性原理：设一台他励（不变）直流发电机由原动机拖动以速度n旋转，向直流电网供电，电网电压U是不变的。发电机EaUIaRa，Ea>U，电流Ia与Ea同向，T与n反向。若把原动机的转速下降，据Ea可知， Ea，U不变故Ia，当Ia0发电机空载运行。若继续把原动机转速下降，则Ea<U，Ia反向变成由电网U提供，据T，T也反向，n方向并没有变，故T与n同向，该电机便成了电动机运行。原动机反被电动机拖着转，成了电动机的机械负载了。这就是直流电机的可逆性原理。原动机n发电EaEa>