第二章直流电机课件

1、第二章直流电机第二章直流电机 第一节直流电机的工作原理（掌握）及结构第一节直流电机的工作原理（掌握）及结构（了解）（了解） 第二节直流电机的铭牌数据（了解）第二节直流电机的铭牌数据（了解） 第三节直流电机的绕组（阅读）第三节直流电机的绕组（阅读） 第四节直流电机的励磁方式及磁场（熟悉）第四节直流电机的励磁方式及磁场（熟悉） 第五节感应电动势和电磁转矩的计算（掌握）第五节感应电动势和电磁转矩的计算（掌握） 第六节直流电机的运行原理（掌握）第六节直流电机的运行原理（掌握） 第七节直流电机的换向（阅读）第七节直流电机的换向（阅读）第一节第一节 直流电机原理、结构直流电机原理、结构直流电动机的工作原理

2、直流电动机的工作原理 直流发电机的工作原理直流发电机的工作原理 电机可逆原理（理解）电机可逆原理（理解）直流电机的结构（了解）直流电机的结构（了解） 一、直流电动机的工作原理一、直流电动机的工作原理N SiabcdFFii+-n电动机模型1主磁极线线圈圈电电枢枢气隙nd是否能连是否能连续旋转续旋转? ?图中:通电导体段 bc 是否影响旋转运动？fBli 主磁极建立磁场主磁极建立磁场 线圈外加线圈外加固定直流电压固定直流电压 , ,在线圈中产生电流在线圈中产生电流 载流导体在磁场中产生载流导体在磁场中产生电磁力电磁力( (左手定则）左手定则），产生电磁转矩，使线圈旋转，产生电磁转矩，使线圈旋转（

3、逆时针旋转）（逆时针旋转）转子旋转转子旋转180180电角度电角度 直流电源供电，电流方向不变直流电源供电，电流方向不变 旋转旋转180180电角度后电角度后, ,通电导体运动到通电导体运动到新的磁极位置新的磁极位置, ,线圈顺时针旋转线圈顺时针旋转（反向旋转）（反向旋转） 平均电磁转矩为平均电磁转矩为0 0不能连续旋转不能连续旋转N SiabcdFFii+-n电动机模型1主磁极线圈线圈电枢电枢气隙 若要维持电磁力方向不若要维持电磁力方向不变，必须变，必须: : 改变磁极极性改变磁极极性 改变线圈中电流方向改变线圈中电流方向 二者改变且仅改变一个二者改变且仅改变一个直流电动机原理换向直流电动机

4、原理换向 几何中性线几何中性线 - -磁极的几何分界线磁极的几何分界线 电刷和换向器配合实现电刷和换向器配合实现电流换向电流换向- -导体运动经过磁极的几何中性导体运动经过磁极的几何中性线期间线期间 - -交换线圈电源极性，改变线圈交换线圈电源极性，改变线圈电流方向电流方向 - -电磁转矩方向维持不变电磁转矩方向维持不变IU+SbNadcU+U+电刷电刷换向片换向片2U+IFFTn换向片作用：换向片作用：将外部直流电转换成线圈内部交替变化的交流电将外部直流电转换成线圈内部交替变化的交流电（即电流换向），（即电流换向）， 图中电刷相对图中电刷相对于磁极的位置保证，处于同一磁极下的线圈边中电流方向

5、始终不变，均产生顺时于磁极的位置保证，处于同一磁极下的线圈边中电流方向始终不变，均产生顺时针方向的电磁力矩，从而使转子获得了一个固定方向的电磁转矩。针方向的电磁力矩，从而使转子获得了一个固定方向的电磁转矩。N ,S为磁极为磁极,不动不动 电刷电刷A,B,不动不动 abcd为线圈为线圈,转动转动 换向片换向片1,2,转动转动 相对静止相对静止相对静止相对静止AB12线圈中感应电势与电流方向相反；线圈中感应电势与电流方向相反；产生的电磁转矩与转子转动方向相同。产生的电磁转矩与转子转动方向相同。直流电动机运行时的几点结论直流电动机运行时的几点结论IU+SbNadcU+U+U+IFFTnAB12直流电

6、动机线圈中有直流电动机线圈中有没有感应电动势没有感应电动势?产生的电磁转矩方向产生的电磁转矩方向与电机转动方向关与电机转动方向关系？系？ee外施电压、电流是直流，外施电压、电流是直流， 电枢线圈内电流是交流；电枢线圈内电流是交流； 电机的各组成部件电机的各组成部件直流电动机动画直流电动机动画直流电源导电体定子电磁场左手定则瞬间旋转运动换向器持续旋转运动输出转矩产生电磁转矩直流电动机的能量变换途径：直流电动机的能量变换途径：课堂练习一课堂练习一: :二、直流发电机的工作原理二、直流发电机的工作原理 主磁极建立磁场主磁极建立磁场 外加机械转矩外加机械转矩 线圈在磁场中旋转线圈在磁场中旋转 运动导体

7、在磁场中产生运动导体在磁场中产生感应电势（右手定则）感应电势（右手定则）Blve N Seabcde+AB-电刷电刷换换向向片片n发电机模型n原动机 对外输出电能对外输出电能 X问题问题:此时此时a,x间电位高间电位高低低直流发电机的工作原理换向直流发电机的工作原理换向 线圈转过线圈转过180180度时度时 线圈旋转方向不变线圈旋转方向不变 axax间感应电势方向改变间感应电势方向改变即即axax间输出的是交变电势间输出的是交变电势问题：怎样才能输出直流电？问题：怎样才能输出直流电？ 感应电势换向感应电势换向整流整流 经过磁极的几何中性线经过磁极的几何中性线 交换线圈输出极性交换线圈输出极性

8、. .输出脉动直输出脉动直流流 . . 否则，输出交流否则，输出交流N Seabcde+AB-n发电机模型Xabc问题问题:此时此时a,x间电位高间电位高低低特点特点:N ,S为磁极为磁极,不动不动 电刷电刷A,B,不动不动 abcx为线圈为线圈,转动转动 换向片换向片1,2,转动转动 相对静止相对静止相对静止相对静止课堂练习二课堂练习二: :直流发电机电动势动画直流发电机电动势动画N Seabcde+AB-电刷电刷换换向向片片n发电机模型n原动机XN Seabcde+AB-n发电机模型Xabc电枢线圈内电势、电流方向是交流电；电枢线圈内电势、电流方向是交流电；直流发电机机线圈是否直流发电机机

9、线圈是否受到电磁力作用受到电磁力作用?负载负载I电刷电刷AB间为直流电势。通过换向器电刷向外输出，接上负载后，线圈中间为直流电势。通过换向器电刷向外输出，接上负载后，线圈中电流方向与感应电势一致；电流方向与感应电势一致；线圈受到电磁力作用，且产生的电磁转矩方向与转速反向。线圈受到电磁力作用，且产生的电磁转矩方向与转速反向。FFT直流电源导电体电磁场右手定则交变感应电势换向器直流感应电势输入转矩产生感应电势直流发电机的能量变换途径：直流发电机的能量变换途径：直流发电机实质是带有换向器的交流发电机直流发电机实质是带有换向器的交流发电机三三.直流电机的可逆性原理直流电机的可逆性原理 一台直流电机，即

10、可作发电机运行也可作电动机运行一台直流电机，即可作发电机运行也可作电动机运行-直流电机的可逆性原理直流电机的可逆性原理C 结构一样结构一样 C 所处状态，由运行环境决定所处状态，由运行环境决定 掌握：如何判断直流电机的运行状态？掌握：如何判断直流电机的运行状态？四、直流电机结构四、直流电机结构主磁极主磁极换向磁极换向磁极电刷电刷装置装置机座机座端盖端盖电枢绕组电枢绕组电枢铁心电枢铁心换向器换向器转轴转轴磁极铁心磁极铁心励磁绕组励磁绕组电刷电刷刷握刷握绝缘支架绝缘支架压紧力调整装置压紧力调整装置定子定子转子转子直直流流电电机机直流电机结构及工作原理.mpeg气隙气隙结构结构细说细说直流电机横剖面

11、示意图直流电机横剖面示意图第二节直流电机铭牌数据第二节直流电机铭牌数据铭牌 由生产厂家为产品设定的额定（Normal）工作参数在额定工况下，电机出线端的平均电压发电机：是指输出额定电压；发电机：是指输出额定电压；电动机：是指输入额定电压。电动机：是指输入额定电压。NU额定电压在额定电压下，运行于额定功率时对应的电流NI额定电流在额定电压、额定电流下，运行于额定功率时对应的转速Nn额定转速指轴上输出指轴上输出的机械功率的机械功率指电刷间输出的指电刷间输出的额定电功率额定电功率电动机电动机发电机发电机额定条件下电机所能提供的功率额定功率NPNNNIUP NNNNIUP fNI额定励磁电流对应于额定

12、电压、额定电流、额定转速及额定功率时的励磁电流 指直流电机的励磁线圈与电枢线圈的连接方式励磁方式电机运行时，所有物理量与额定值相同电机运行时，所有物理量与额定值相同电机运行于电机运行于额定状态额定状态。电机的运行电流小于额定电流电机的运行电流小于额定电流欠载运行欠载运行；运行电流大于额定电流运行电流大于额定电流过载运行过载运行。课堂练习课堂练习例题：例题： 一台直流电动机其额定功率一台直流电动机其额定功率P PN N=160kW=160kW，额定电压，额定电压U UN N=220V=220V，额，额定效率定效率N N=90%=90%，额定转速，额定转速n nN N=1500r/min=1500

13、r/min，求该电动机额定运，求该电动机额定运行状态时的输入功率、额定电流及额定转矩各是多少？行状态时的输入功率、额定电流及额定转矩各是多少？解：解：额定输入功率额定输入功率 P P1 1= P= PN N/ / N N=160/0.9=177.8kW=160/0.9=177.8kW 额定电流额定电流 I IN N= P= PN N/ U/ UN N N N=160=160* *10103 3/220/220* *0.9=808.1A0.9=808.1A 额定转矩额定转矩 T TN N= 9.55 P= 9.55 PN N/ n/ nN N=9.55=9.55* *160160* * 10 1

14、03 3 /1500=1018.7N/1500=1018.7N m m第三节直流电机的绕组第三节直流电机的绕组直流电机绕组的作用直流电机绕组的作用:实现机电能量转换的枢纽实现机电能量转换的枢纽.是直流电机的主要电路是直流电机的主要电路对电枢绕组的要求对电枢绕组的要求:第四节第四节 直流直流 电机电机的励磁方式及磁场的励磁方式及磁场一、直流电机的励磁方式一、直流电机的励磁方式他励：他励：直流电机的励磁电流由其它直流电机的励磁电流由其它直流电源单独供给直流电源单独供给. .励磁绕组和电枢励磁绕组和电枢绕组相互独立。绕组相互独立。他励式积复励差复励1.串励式2.并励式3.复励式自励式直流电机的励磁方

15、式M并励：并励：电机的励磁绕组与电机的励磁绕组与电枢绕组并联，由同一电电枢绕组并联，由同一电源供电。且满足源供电。且满足 ： faIII串励串励：励磁绕组与电枢绕组串励磁绕组与电枢绕组串联。满足联。满足 IIIfa2.自励式：顾名思义，励磁电流自励式：顾名思义，励磁电流由电机自身供给。而根据自励方由电机自身供给。而根据自励方式即电枢绕组和励磁绕组的连接式即电枢绕组和励磁绕组的连接方式的不同，自励式又分为串励方式的不同，自励式又分为串励式、并励式和复励式：式、并励式和复励式：I IMM复励复励：并励和串励两种励磁方式的结合。电机有两个励磁绕组，并励和串励两种励磁方式的结合。电机有两个励磁绕组，一

16、个与电枢绕组串联，一个与电枢绕组并联。一个与电枢绕组串联，一个与电枢绕组并联。(先并后串先并后串/先串后并先串后并)MM二、直流电机的空载磁场二、直流电机的空载磁场空载空载: :电枢电流为零或很小电枢电流为零或很小, ,且可不计其影响的一种运行状态且可不计其影响的一种运行状态。无负载的运行状态，即无功率输出无负载的运行状态，即无功率输出. .对发电机而言不输出电功率，对电动机而对发电机而言不输出电功率，对电动机而言不输出机械功率言不输出机械功率. . 空载磁场空载磁场只由主磁极的励磁电流所建立，所以直流电机空载时的气隙磁场，只由主磁极的励磁电流所建立，所以直流电机空载时的气隙磁场，又称又称励磁

17、磁场励磁磁场。几何中心线几何中心线磁极轴线磁极轴线磁极轴线磁极轴线电机空载是否电机空载是否意味着电机不意味着电机不转转?直流电机空载磁通直流电机空载磁通 主极磁场根据磁力线通路（磁路）差异区分主极磁场根据磁力线通路（磁路）差异区分 C 主磁通主磁通 ：通过气隙，并形成气隙磁场：通过气隙，并形成气隙磁场（主磁（主磁场），同时交链励磁绕组和电枢绕组场），同时交链励磁绕组和电枢绕组 主磁通参与机电能量转换，能产生感应电动势和电主磁通参与机电能量转换，能产生感应电动势和电磁转矩，是工作磁通磁转矩，是工作磁通C 主极漏磁通主极漏磁通f f ：不通过气隙的磁通，不产生感：不通过气隙的磁通，不产生感应电势应

18、电势, ,只影响饱和程度只影响饱和程度. . 主磁路主磁路 : :磁力线由磁力线由N N极出来，经气隙、电枢齿部、电枢极出来，经气隙、电枢齿部、电枢铁心的铁轭、电枢齿部、气隙进入铁心的铁轭、电枢齿部、气隙进入S S极，再经定子铁轭极，再经定子铁轭回到回到N N极极主极漏磁路主极漏磁路: :磁力线不进入电枢铁心，直接经过气隙、磁力线不进入电枢铁心，直接经过气隙、相邻磁极或定子铁轭形成闭合回路相邻磁极或定子铁轭形成闭合回路空载气隙磁场分布空载气隙磁场分布 假设假设 C 铁磁材料铁磁材料 C 不计齿槽影响不计齿槽影响 则则 IdlHffxxINH 22 ffxxINB 0 xffxINB 0注意注意

19、:磁极轴线附近磁通密度最大磁极轴线附近磁通密度最大,极靴极靴附近逐渐减小附近逐渐减小,磁极几何中心线上的磁磁极几何中心线上的磁通密度近似为通密度近似为0.空载磁化曲线空载磁化曲线：表示空载主磁通空载磁化曲线：表示空载主磁通0与主磁极磁动势与主磁极磁动势Ff之间的之间的关系曲线，关系曲线， 0f（ Ff）。通过实验或计算得到。）。通过实验或计算得到。0Ff直线，不饱和部分膝点饱和部分工程常识工程常识: 在直流电机中在直流电机中,为了感应电动势或为了感应电动势或产生电磁转矩产生电磁转矩,气隙里需要有一定数量的每极气隙里需要有一定数量的每极磁通磁通. 当励磁绕组的匝数一定时当励磁绕组的匝数一定时,每

20、极磁通的每极磁通的大小决定于励磁电流大小决定于励磁电流.BavBavBav平均磁通密度。平均磁通密度。 导体有效长度极距，每极磁通llavB电枢磁动势电枢磁动势: :当直流电机带上负载以后，电枢绕组内流过电流当直流电机带上负载以后，电枢绕组内流过电流, ,由电枢电流建立的磁动势叫电枢磁动势由电枢电流建立的磁动势叫电枢磁动势. .直流电机带负载时直流电机带负载时, ,电机中气隙磁场由励磁磁动势与电枢磁动势电机中气隙磁场由励磁磁动势与电枢磁动势共同建立共同建立. .双边励磁系统双边励磁系统. .电枢反应电枢反应: :电枢磁动势对励磁磁动势所产生的气隙磁场的影响叫电枢磁动势对励磁磁动势所产生的气隙磁

21、场的影响叫-.-.三三. .直流电机负载时的磁场直流电机负载时的磁场4 4个元件所产生的电枢磁动势波形个元件所产生的电枢磁动势波形电枢反应后磁动势波形电枢反应后磁动势波形电枢反应电枢反应: :1 1、有负载时气隙磁场发生了畸变、有负载时气隙磁场发生了畸变2 2、电枢反应呈现去磁作用、电枢反应呈现去磁作用. .负载时比空载时负载时比空载时每极磁通略有减少每极磁通略有减少. .对电机运行有影响对电机运行有影响. .工程常识工程常识: 通常情况下假设从空载到负载通常情况下假设从空载到负载,每每极磁通基本不变极磁通基本不变.除非特别考虑才考虑电枢反除非特别考虑才考虑电枢反应应.不考虑电枢反应时不考虑电

22、枢反应时,当励磁绕组的匝数一当励磁绕组的匝数一定时定时,每极磁通的大小决定于励磁电流每极磁通的大小决定于励磁电流.在电机的物理量中：在电机的物理量中：感应电动势感应电动势 :直流电机正负电刷之间的感应电动势，也就是电直流电机正负电刷之间的感应电动势，也就是电枢绕组里每条并联支路的感应电动势。枢绕组里每条并联支路的感应电动势。-主要的电气特征量主要的电气特征量电磁转矩电磁转矩 主要的机械特征量主要的机械特征量一、感应电动势 Ea量纲：伏特量纲：伏特产生：无论产生：无论导体是否带电导体是否带电，只要按一定方向切割磁力线，导，只要按一定方向切割磁力线，导体都将产生感应电动势。体都将产生感应电动势。直

23、流电机的感应电动势直流电机的感应电动势 ； 每极合成磁通每极合成磁通Wb Ea = Ce n ； Ce 电动势常数电动势常数 ；n 电机转速电机转速r/min第五节感应电势和电磁转矩的计算第五节感应电势和电磁转矩的计算CeaPZ60N Seabcde+AB-n发电机模型TnSbNdFFacIIEEU+感应电动势性质感应电动势性质: : 发电机发电机电源电势电源电势( (与电枢电流同方向与电枢电流同方向);); 电动机电动机反电势反电势( (与电枢电流反方向与电枢电流反方向).).故也叫反电动势故也叫反电动势发电机和电动机的感应发电机和电动机的感应电动势方向与电枢电流电动势方向与电枢电流方向有何

24、关系？方向有何关系？电动机模型n原动机II二、电磁转矩 Tm量纲：牛顿米量纲：牛顿米2. 2. 产生：电枢绕组中有电枢电流流过时产生：电枢绕组中有电枢电流流过时, ,在磁场内受电磁力的在磁场内受电磁力的作用作用, ,该力与电枢铁心半径之积称为电磁转矩。该力与电枢铁心半径之积称为电磁转矩。3. 3. 直流电机的电磁转矩直流电机的电磁转矩 ； ,每极每极 合成磁通合成磁通WbTe = CT Ia ；CM 转矩常数转矩常数 ；Ia 电机电枢电流电机电枢电流A2TpZCaeC9.55CTCeaPZ60N Seabcde+AB-n发电机模型电动机模型TnSbNdFFacIIEEU+电磁转矩性质电磁转矩性

25、质: : 发电机发电机制动制动( (与转速方向相反与转速方向相反) )； 电动机电动机驱动驱动( (与转速方向相同与转速方向相同) )。发电机和电动机的电磁发电机和电动机的电磁转矩电动势方向与电机转矩电动势方向与电机转动方向有何关系？转动方向有何关系？FFTn原动机 思考题思考题 当电枢回路电流为零时，是否能确定Ea为零？1. 当电机转速为零时，是否能确定 Tem 为零？三、机电能量的关系 EaIa： （从电能角度看）（从电能角度看） 通过电磁感应输出的电机的通过电磁感应输出的电机的电功率电功率Te ：（从机械能角度（从机械能角度) 通过电枢转轴输出的通过电枢转轴输出的机械功率机械功率2226

26、060eaaaaaTPZIaPZInaPZInaEI转矩常数CT电动势常数Ce见 P3840eTCC9.55直流电机的电磁功率直流电机的电磁功率Pm：MaaePE IT直流电动机：从电源吸收的电功率，直流电动机：从电源吸收的电功率， 通过电磁感应作用，通过电磁感应作用， 转换成轴上的机械功率；转换成轴上的机械功率；直流发电机：原动机克服电磁转矩的制动作用所做的机械功直流发电机：原动机克服电磁转矩的制动作用所做的机械功率等于通过电磁感应作用在电枢回路所得到的电功率。率等于通过电磁感应作用在电枢回路所得到的电功率。 思考题思考题 从电机（发电机，电动机）感应电动势与电枢电流的方向，从电机（发电机，

27、电动机）感应电动势与电枢电流的方向，电磁转矩与转速的方向说明电机的能量转换方向。电磁转矩与转速的方向说明电机的能量转换方向。例：例： 一台直流发电机一台直流发电机2p=4,2a=2,312p=4,2a=2,31槽，每槽元件数为槽，每槽元件数为1212，E=115VE=115V，额定转速额定转速n nN N=1450r/min=1450r/min。求：。求：（1 1）每极磁通。）每极磁通。（2 2）此发电机作为电动机使用，当电枢电流为）此发电机作为电动机使用，当电枢电流为800A800A时，能产生时，能产生多大电磁转矩。多大电磁转矩。解：解：(1) C(1) Ce e=pZ/60a=2=pZ/6

28、0a=2* *3131* *12/6012/60* *1=12.41=12.4 E/ C Ce en=(115/12.4n=(115/12.4* *1450)Wb=6.41450)Wb=6.4* *1010-3-3WbWb (2) C(2) CT T=9.55C=9.55Ce e=118.42=118.42 T= C T= CT T I Ia a=(118.42=(118.42* *6.46.4* *1010-3-3* *800)N800)Nm=606.3Nmm=606.3Nm例例 上题电机之数据，当每极磁通量不变时：上题电机之数据，当每极磁通量不变时：(1)(1)电机转速降低至电机转速降低至

29、1000r/min1000r/min时，电枢感应电动势为多少？时，电枢感应电动势为多少？(2)(2)电枢电流减小到电枢电流减小到500A500A时，电枢产生的电磁转矩为多大？时，电枢产生的电磁转矩为多大？解：解： 带入式感应电动势公式及电磁转矩公式计算如下：带入式感应电动势公式及电磁转矩公式计算如下： (1) E(1) Ea a =C =Ce e n= (12.4= (12.4* *6.46.4* *1010-3-3* *1000)V=79.36V1000)V=79.36V (2) T=C (2) T=CT T I Ia a=(118.42=(118.42* *6.46.4* *1010-3-

30、3* *500)Nm=378.94Nm500)Nm=378.94Nm一、描述运行规律的一般数学表达+Ua_ +Ea _+Uf_LaRaIa电动运行第六节、直流电机的运行原理第六节、直流电机的运行原理V注意：注意：UaUa是外施电源电压是外施电源电压1. 电动势平衡方程式电动势平衡方程式(以电枢回路为主以电枢回路为主)dtdiLRiEuaaaaaa电动运行状态电动运行状态稳态时为零aaaaUEI RUa Ea+Ua_ +Ea _+Uf_LaRaIa发电运行1. 电动势平衡方程式电动势平衡方程式(以电枢回路为主以电枢回路为主)aaaaadiEuiRLdt发电运行状态发电运行状态稳态时为零aaaaE

31、UI RRzUa Ea2. 转矩平衡方程式转矩平衡方程式电动运行状态电动运行状态dtdJTTTem022-7 2-7 直流电机的运行原理直流电机的运行原理+U_+Uf_ia电动运行稳态时为零 Tem T0 n T2 输出机械功率输出机械功率机械负载机械负载V+Ea _02TTTem+U_+Uf_ia Tem T0 n Tl 原动机转矩原动机转矩输入机械功率输入机械功率0 0emem1 1T TT TT T发电运行状态发电运行状态发电运行2. 转矩平衡方程式转矩平衡方程式稳态时为零Rz+Ea _d dt td dJ JT TT TT T0 0e em m1 12-7 2-7 直流电机的运行原理直

32、流电机的运行原理3. 能量平衡方程式能量平衡方程式(以并励电动机为例以并励电动机为例 )emcCuaCuf1Pppp faUIUIUIP aEe e m ma ae e m mP PI I= = T T20202F em e c(TT)PPPppPCufPCuaPFePCPmecP1PemP2输入电功率输出机械功率铜耗：铜耗：电流在导线中的热功损耗：电流在导线中的热功损耗：包括电枢绕组、励磁绕组、电刷与换包括电枢绕组、励磁绕组、电刷与换向器接触电阻电阻向器接触电阻电阻,的损耗，与的损耗，与Ia，If有关有关(不是常数不是常数)机械损耗：机械损耗：各种摩擦、阻力引起的损耗各种摩擦、阻力引起的损耗

33、一般看为常值一般看为常值铁耗：铁耗：磁通在铁磁材料中的损磁通在铁磁材料中的损耗耗与磁通变化频率有关与磁通变化频率有关一般看为常值一般看为常值 并励发电机并励发电机102emecFeeecuaccufPPppPpPPppp)P(fn)I(fn2a 或或)P(f)I(f2a 或或2()()eaeTf ITf P或工作特性工作特性2()NeffNUUnTfPII、转速特性转速特性:转矩特性转矩特性:效率特性效率特性:二二. 直流电动机工作特性直流电动机工作特性机械特性：机械特性：（第九章讲）（第九章讲）( )()nf Tnf Ia或R=Ra注意注意:电动机励磁方式不同电动机励磁方式不同,其工作特性不

34、同其工作特性不同.规定各物理量的参考方向如图规定各物理量的参考方向如图,电动机的基本方程如下：电动机的基本方程如下：ae1220EC naaafffafeTacufcuaceeF em eceaaeUEI RUUIRIIITCIPPPPPPPPPPPPE IT1.并励电动机工作特性并励电动机工作特性注意：电动状态注意：电动状态EaU并励电动机工作特性并励电动机工作特性转速特性转速特性 (以并励电动机为例以并励电动机为例 ) n= f ( Ia )aaNeaNeNInICRCUn0负斜率项n0nIaN Ian0理想空载转速理想空载转速 思考 电动机处于稳定空载运行时，大致在该特性的哪个位置点？转

35、矩特性转矩特性 (以并励电动机为例以并励电动机为例 ) Tem= f ( Ia )aTemICT忽忽略略电电枢枢反反应应的的影影响响正斜率项Tem0TemIaN Ia效率特性效率特性 (以并励电动机为例以并励电动机为例 ) = f ( Ia )=f(P2)100%100%) )I IU(IU(IU U2I2IR RI Ip pp pp p- -1 1 100%100%) )P Pp p(1(1 100%100%P PP Pf fa ac ca aa a2 2a aCufCufmecmecFeFe1 11 12 2所有的损耗和铜耗：铜耗：电流在导线中的热功损耗：电流在导线中的热功损耗：包括电枢绕

36、组、励磁绕组、电刷包括电枢绕组、励磁绕组、电刷电阻的损耗，与电阻的损耗，与Ia，If有关有关机械损耗：机械损耗：各种摩擦、阻力引起的损耗各种摩擦、阻力引起的损耗一般看为常值一般看为常值铁耗：铁耗：磁通在铁磁材料中的损耗磁通在铁磁材料中的损耗与磁通变化频率有关与磁通变化频率有关一般看为常值一般看为常值（并励）直流电动机工作特性（并励）直流电动机工作特性nTemn,Tem0IaN Ia 思考题思考题 1.电动机的电磁转矩是驱动转矩，但从直流电动机的工作特性看，电磁转矩增大时，电动机的电磁转矩是驱动转矩，但从直流电动机的工作特性看，电磁转矩增大时，转速反而下降，为什么？转速反而下降，为什么？2.从效

37、率曲线看从效率曲线看,什么情况时并励电动机效率最大什么情况时并励电动机效率最大?0addI 2Femeccufa apppI r 12121Femeccufa aacafPPpppI rIUU II 结论：当电动机在某负载下不变损耗结论：当电动机在某负载下不变损耗等于随电流平方而变化的可变损耗时，等于随电流平方而变化的可变损耗时， 效率最高。效率最高。推论推论： （1）额定运行时总损耗）额定运行时总损耗 ； （2）可从额定数据来估算电枢回路总电阻。）可从额定数据来估算电枢回路总电阻。aNRIp22221NNNNaIPIUR上述结论和推论具有普遍性上述结论和推论具有普遍性Ea规定各物理量的参考方向如图规定各物理量的参考方向如图,电动机的基本方程如下：电动机的基本方程如下：2.串励电动机工作特性串励电动机工作特性(aee2122