直流电动机机械特性.pptx
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1、第2章 直流电动机的机械特性1本章的内容2.1直流电机的基本结构及类型2.2直流电机的基本原理2.3直流电动机的机械特性第1页/共60页2.1 直流电机的基本结构及类型21.直流电机的功能作用利用电与磁的相互作用,实现“电能 机械能”的转换;电磁作用的基本定律电磁作用的基本定律1)电磁力定律:(左手定理)载流导体在磁场中,受电磁力作用;2)电磁感应定律:(右手定理)运动导体切割磁力线,产生感应电动势;第2页/共60页2.1 直流电机的基本结构及类型32.直流电机的基本结构1)基本结构)基本结构组成组成定子部分定子部分作用产生磁场;由主磁极、机座、轴承、电刷装置等组成。转子部分转子部分作用产生电
2、磁力矩;由电枢绕组、电枢铁心、转轴等组成。换向器:换向器:由线圈两端的换向片与正负极电刷构成。第3页/共60页2.1 直流电机的基本结构及类型42.直流电机的基本结构1)基本结构)基本结构组成组成定子部分定子部分作用产生磁场;由主磁极、机座、轴承、电刷装置等组成。转子部分转子部分作用产生电磁力矩;由电枢绕组、电枢铁心、转轴等组成。换向器:换向器:由线圈两端的换向片与正负极电刷构成。第4页/共60页2.1 直流电机的基本结构及类型52.直流电机的基本结构2)直流电机的)直流电机的等效电路等效电路RRBIBUIUBE+-+-nI IB FnFU+_第5页/共60页2.1 直流电机的基本结构及类型6
3、3.直流电动机的基本类型 按定子磁极的励磁方式分A.永磁电机小功率B.励磁电机他励电机串励电机并励电机复励电机励磁电机:nI IB FnFU+_RRBIBUIUBE+-+-第6页/共60页他励电机串励电机并励电机复励电机2.1 直流电机的基本结构及类型73.直流电动机的基本类型 按定子磁极的励磁方式分RUIE+-nI IB FnFU+_A.永磁电机小功率B.励磁电机励磁电机:第7页/共60页他励电机串励电机并励电机复励电机2.1 直流电机的基本结构及类型83.直流电动机的基本类型 按定子磁极的励磁方式分RUIE+-nI IB FnFU+_A.永磁电机小功率B.励磁电机励磁电机:第8页/共60页
4、2.1 直流电机的基本结构及类型93.直流电动机的基本类型 按定子磁极的励磁方式分UIE+-他励电机串励电机并励电机复励电机nI IB FnFU+_A.永磁电机小功率B.励磁电机励磁电机:第9页/共60页2.1 直流电机的基本结构及类型103.直流电动机的基本类型 按定子磁极的励磁方式分复励串励并励他励TnnI IB FnFU+_他励电机串励电机并励电机复励电机A.永磁电机小功率B.励磁电机励磁电机:第10页/共60页2.2 直流电机的基本原理111.电动机原理 电磁力定律:(左手定理)载流导体在磁场中,受电磁力作用;nI IB FnFU+_图2-11直流电动机工作原理第11页/共60页2.2
5、 直流电机的基本原理122.发电机原理 nI IB TnU+_电磁感应定律:(右手定理)运动导体切割磁力线,产生感应电动势;图2-12直流发电机工作原理第12页/共60页2.2 直流电机的基本原理133.原理的应用 nI IB TnU+_1)电动机原理直流电机I,UT,n 直流电机I,UT,n 2)发电机原理应用:机电系统驱动控制电机:电 能 机械能,称可逆原理应用:机电系统制动控制nI IB FnFU+_第13页/共60页2.2 直流电机的基本原理144.直流电动机的基本关系nI IB FnFU+_电磁力定律:(左手定理)载流导体在磁场中,受电磁力作用;1)电磁力矩方程)电磁力矩方程电磁力大
6、小:电磁力方向:左手定律第14页/共60页2.2 直流电机的基本原理154.直流电动机的基本关系1)电磁力矩方程)电磁力矩方程电磁力定律:(左手定理)载流导体在磁场中,受电磁力作用;电磁力方向:左手定律导体电磁力矩:nI IB FnFU+_电磁力大小:第15页/共60页2.2 直流电机的基本原理164.直流电动机的基本关系1)电磁力矩方程)电磁力矩方程转子导体总电磁力矩电机的电磁力矩方程(2-1)式中 电机转矩常数;nI IB FnFU+_第16页/共60页2.2 直流电机的基本原理174.直流电动机的基本关系1)电磁力矩方程)电磁力矩方程(2-1)式中 电机转矩常数;当磁场 一定时 转矩系数
7、;式中nI IB FnFU+_第17页/共60页2.2 直流电机的基本原理184.直流电动机的基本关系2)电势方程式电势方程式电磁感应定律:(右手定理)运动导体切割磁力线,产生感应电动势;n IB TnU+_E(2-3)式中 电动势常数;nI IB FnFU+_第18页/共60页2.2 直流电机的基本原理194.直流电动机的基本关系2)电势方程式电势方程式(2-3)式中 电动势常数;当磁场 一定时(2-3)电势系数;式中n IB TnU+_EnI IB FnFU+_第19页/共60页2.2 直流电机的基本原理204.直流电动机的基本关系3)转矩转矩平衡方程平衡方程式中为电机的空载阻转矩为电机的
8、输出转矩为电机的负载转矩稳定运行时(2-5)nI IB FnFU+_第20页/共60页2.2 直流电机的基本原理214.直流电动机的基本关系n IB TnU+_E4)电压平衡方程)电压平衡方程(2-6)电枢回路电压平衡方程nI IB FnFU+_第21页/共60页2.2 直流电机的基本原理224.直流电动机的基本关系5)功率平衡关系)功率平衡关系由电压平衡方程,得式中(2-7)RaRBIBUIaUBEa+-+-为电动机从电源输入的电功率为电枢回路的总消耗功率,称铜损耗(2-8)为电磁功率,转换成机械功率的部分电功率第22页/共60页2.2 直流电机的基本原理234.直流电动机的基本关系5)功率
9、平衡关系)功率平衡关系同理,由转矩平衡方程,得式中(2-9)为电磁功率为空载损耗,包括铁损耗和机械摩擦损耗为电机转轴上输出的机械功率(2-10)第23页/共60页2.2 直流电机的基本原理244.直流电动机的基本关系5)功率平衡关系)功率平衡关系得电机功率总损耗其中为铁损耗为机械摩擦损耗为附加损耗第24页/共60页2.2 直流电机的基本原理254.直流电动机的基本关系5)功率平衡关系)功率平衡关系他励电机稳态运行时的功率流程图第25页/共60页2.3 直流电动机的机械特性262.3.1 他励电动机的机械特性1机械特性方程机械特性方程根据稳定运行状态下的基本方程得机械特性方程(2-17)电流表达
10、式力矩表达式(2-18)第26页/共60页2.3 直流电动机的机械特性272.3.1 他励电动机的机械特性1机械特性方程机械特性方程机械特性的表达方式1)特性方程(2-17)电流表达式力矩表达式(2-18)式中电机的运行条件参数电机的结构常数第27页/共60页2.3 直流电动机的机械特性282.3.1 他励电动机的机械特性1机械特性方程机械特性方程机械特性的表达方式2)特性曲线当参数U、R 及均固定不变时,机械特性曲线是一条直线;由确定一条直线的方法:(1)已知:一个点的坐标和斜率;(2)已知:两个点的坐标;第28页/共60页2.3 直流电动机的机械特性292.3.1 他励电动机的机械特性1机
11、械特性方程机械特性方程机械特性的表达方式3)特征参数理想空载转速特性斜率称为转速降落特性方程可写成第29页/共60页2.3 直流电动机的机械特性302.3.1 他励电动机的机械特性2固有特性固有特性定义:定义:在额定运行条件下,即UN、N、R=Ra,所得到的机械特性为固有特性。理想空载转速特性斜率第30页/共60页2.3 直流电动机的机械特性312.3.1 他励电动机的机械特性2固有特性固有特性例题例题2-2已知:PN=75kW,UN=220V,IN=383A,nN=1500r/min,电枢总电阻Ra=0.0192,求:(1)理想空载转速;固有机械特性的斜率;额定转速降;(2)若负载转矩T=0
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