电机拖动总复习 直流电机部分

第一部分直流电机一、基本知识点(一)直流电机的原理、结构和额定值1.原理·直流发电机(1)原动机拖动转子以n旋转；(2)电机内部须有磁场存在（直流励磁或永磁）；(3)转子上的电枢导体切割磁场→交流e=Blv(右手法则判定其方向)→电刷→直流E。·直流电动机(1)直流电源→电刷→在电枢中产生ia；(2)电机内部须有磁场存在（直流励磁或永磁）；(3)电枢导体受到电磁力f=Blia(左手法则判定其方向)→T→转子旋转→负载。2.结构凡是旋转电机，其基本结构总是由定子和转子两大部分组成。直流电机结构参见教材29页图3.4。其定子和转子的基本构成如下3.额定值额定值是电机长期运行时允许的各物理量的值。主要有·额定电压(V)·额定励磁电压(V)·额定电流(A)·额定励磁电流(A)·额定转速(r/min)·励磁方式(他励方式；自励方式—并励、串励、复励)·额定功率(kw)(为额定输出功率)·额定效率(对电动机，指额定运行时输出机械功率与电源输入电功率之比)电机的效率公式中，P1泛指输入功率，P2泛指输出功率。(1)对直流电动机，有(2)对直流发电机，有·电动机轴上输出的额定转矩4.电枢绕组电枢绕组一般装在直流电机的转子上。有叠绕组(单叠、复叠)、波绕组(单波、复波)和混合绕组。最基本的是单叠绕组、单波绕组。各种绕组的规律常用绕组展开图来表示。(二)直流电机的磁场分析1.励磁方式直流电机绕组，一般包括定子磁极上的励磁绕组和转子上的电枢绕组。两个绕组的不同连接方式，决定直流电机的励磁方式。励磁方式有两大类四种：他励方式；自励方式—并励、串励、复励。不同励磁方式电机的运行特性也不同。特别是并励电机的电流关系：(1)对直流电动机(2)对直流发电机分别为电枢电流、负载电流和励磁电流。2.空载磁通空载磁通密度Box分布呈“平顶波”。主磁通Φ的路径为闭合磁路：气隙→电枢齿→电枢轭→电枢齿→气隙→主磁极→定子轭→主磁极→气隙。励磁磁势的绝大部分是消耗在气隙中。3.电枢反应电枢磁通密度Box分布呈“马鞍形”。在负载运行时，电枢磁场对空载磁场的影响称作电枢反应。(三)直流电机的电动势、功率、转矩平衡1.直流电动势表达式(1)对直流电动机：它为反电势（Ea与Ia反向）(2)对直流发电机：它为正电势（Ea与Ia同向）结构参数p、a、z分别为极对数、并联支路数、电枢绕组总导体数。2.电磁转矩表达式(1)对直流电动机：它为拖动性转矩（T与n同向）(2)对直流发电机：它为制动性转矩（T与n反向）结构参数p、a、z分别为极对数、并联支路数、电枢绕组总导体数。注意公式的应用3.电动势平衡方程式（参看下页模型）(1)对直流电动机(U>Ea):(2)对直流发电机(U<Ea):或换向器│图1交流发电机物理模型图2直流发电机物理模型图3直流电动机物理模型4.功率平衡方程式(1)对直流电动机若总损耗因为他励电动机中不包含pCuf，则他励电动机(2)对直流发电机若总损耗因为他励发电机中不包含pCuf，则他励发电机5.转矩平衡方程式(1)对直流电动机:(2)对直流发电机:(T2为电动机输出转矩)(T1为原动机输入给发电机轴上的输入转矩)6.和值的计算的计算可根据电动势表达式和电压平衡方程式解得(1)对直流电动机:(2)对直流发电机:对于同一台电机，有(四)直流电机的特性1直流电动机(1)工作特性：转速特性、转矩特性、效率特性——指在额定工作电压、额定励磁情况下，负载变化时n、T、η分别随P2(或Ia)的变化关系。(2)机械特性：固有机械特性、人为机械特性（电枢串电阻、降低电枢电压、减小励磁电流→减小气隙磁通）——指电动机在一定的工作电压和励磁电流情况下，电磁转矩与转速之间的变化关系。机械特性一般公式当时，→固有机械特性；当分别单独改变上述三个参数时，所得到的是人为机械特性。(3)直流电动机启动要求启动电流要小，启动转矩要大是电动机启动性能好的两个要素。注意：在启动并励、他励和复励电动机时，电枢回路外接电阻应置于最大（限制启动电流）、励磁回路外接电阻应置于最小（提高启动转矩）。串励直流电动机不能空载或轻载启动。(4)直流电动机调速调速依据其中·改变电枢回路外接电阻R→n：R↑