電機拖動第二章直流電機.ppt

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1,重慶大學(xué)自動化學(xué)院,電機學(xué)及拖動基礎(chǔ),2,第二章直流電機,3,主要內(nèi)容,第一節(jié)直流電機的工作原理及結(jié)構(gòu)第二節(jié)直流電機的銘牌數(shù)據(jù)第三節(jié)直流電機的繞組第四節(jié)直流電機的勵磁方式及磁場第五節(jié)感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩的計算第六節(jié)直流電機的運行原理第七節(jié)直流電機的換向,4,第六節(jié)直流電機的運行原理,電機在進行能量轉(zhuǎn)換時，必有其運動方程式，以表征其內(nèi)部電磁過程和機電過程（一）電動勢平衡方程式（二）轉(zhuǎn)矩平衡方程式（三）功率平衡方程式,一直流電機的基本方程式,5,（一）電動勢平衡方程式,以并勵為例進行推導(dǎo)電動機各量正方向規(guī)定：電樞電動勢Ea與電流Ia方向相反電磁轉(zhuǎn)矩Te與轉(zhuǎn)速n方向相同，為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩發(fā)電機中正方向的規(guī)定：電樞電動勢Ea與電流Ia方向一致電磁轉(zhuǎn)矩Te與轉(zhuǎn)速n方向相反，為制動轉(zhuǎn)矩,6,（一）電動勢平衡方程式,穩(wěn)態(tài)運行時，對于電動機：穩(wěn)態(tài)運行時，對于發(fā)電機：,重要的轉(zhuǎn)速公式：,7,（二）轉(zhuǎn)矩平衡方程式,對于電動機：穩(wěn)態(tài)運行時，電動機以恒定角速度轉(zhuǎn)動，則：對于發(fā)電機：,T2負(fù)載制動轉(zhuǎn)矩T0空載損耗轉(zhuǎn)矩TJ慣性轉(zhuǎn)矩,T1原動機拖動轉(zhuǎn)矩,推論：若總制動不變，不變，則穩(wěn)定后Ia不變實際空載時，Ia0,8,（三）功率平衡方程式,對于電動機：輸入電功率P1電磁功率Pe空載損耗p0輸出機械功率P2功率平衡式：效率：,9,（三）功率平衡方程式,對于發(fā)電機：輸入機械功率P1電磁功率Pe輸出電功率P2功率平衡式：,10,功率圖,11,工作特性：是指在U=UN、電樞回路中無外加電阻、If=IfN時，轉(zhuǎn)速n、電磁轉(zhuǎn)矩Te和效率三者與輸出功率P2之間的關(guān)系。即：實際運行中，Ia可直接測量，且Ia隨P2的增大而增大，兩者增大的趨勢相差不多，因此往往將工作特性表示為：,二直流電動機的工作特性,12,（一）并勵（他勵）電動機的轉(zhuǎn)速特性,U=UN、R=0、If=IfN時，n=f(Ia)的關(guān)系曲線為轉(zhuǎn)速特性。根據(jù)轉(zhuǎn)速公式：理想空載轉(zhuǎn)速若不計電樞反應(yīng)，下降不多若考慮電樞反應(yīng)，可能升高,13,（二）并勵（他勵）電動機的轉(zhuǎn)矩特性,U=UN、If=IfN時，Te=f(Ia)的關(guān)系曲線為轉(zhuǎn)矩特性。根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式：若不計電樞反應(yīng)，接近直線若考慮電樞反應(yīng)，下降不多,14,（三）并勵（他勵）電動機的效率特性,U=UN、If=IfN時，=f(Ia)的關(guān)系曲線為效率特性。其中,為不變損耗為可變損耗,15,與Ia之間存在二次關(guān)系，效率曲線存在一個最大值因IfNIN，可忽略勵磁電流；且p和pc可估算則令可得：結(jié)論：當(dāng)電動機在某負(fù)載下不變損耗等于可變損耗時，此時效率最高。推論：1）額定運行時總損耗2）可從額定數(shù)據(jù)來估算電樞回路總電阻上述結(jié)論和推論具有普遍性,16,（四）串勵直流電動機的工作特性,基本方程式：,電動勢平衡方程式,電動勢公式,轉(zhuǎn)矩平衡方程式,轉(zhuǎn)矩公式,轉(zhuǎn)速公式,（Rfc為串勵繞組電阻，）,17,結(jié)論：轉(zhuǎn)速特性：1）隨負(fù)載增大迅速降低；2）空載時有飛速危險，不允許在空載或負(fù)載很小情況下運行。轉(zhuǎn)矩特性：以高于電流一次方的比例增加，保證在同樣大小的起動電流下得到比并勵電動機更大的起動轉(zhuǎn)矩。效率特性：與并勵相似。,并勵電動機,串勵電動機,18,（五）復(fù)勵直流電動機的工作特性,結(jié)論：工作特性介于并勵與串勵的特性之間；若并勵磁動勢為主，則接近并勵特性；若串勵磁動勢為主，則接近串勵特性；由于有并勵磁動勢存在，空載時沒有飛速的危險。,1并勵電動機2積復(fù)勵電動機3串勵電動機,19,20,（2）減少電動機的勵磁電流，使磁通減少10%，當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定時的電樞電流和轉(zhuǎn)速分別是多少？,解,（1）電樞回路中突然串入電阻R最初瞬間,穩(wěn)態(tài)時,21,（2）磁通減少為原來的0.9,22,直流發(fā)電機的四個基本物理量：U、I、If、n直流發(fā)電機由原動機拖動，通常n=nN保持不變作為電源使用，關(guān)注的首要問題是端電壓的特性常用直流發(fā)電機：他勵、并勵和復(fù)勵,二直流發(fā)電機的特性,