new电气 第三章 直流电机.ppt

直流电机的特点 由于存在换向器，其制造复杂，价格较高 直流电机的用途 一、基本结构 直流电机电刷和换向器结构 直流电机的物理模型 直流电动机运行时的几点结论 直流电机的可逆原理 同一台直流电机， 通过改变外界条件， 可当发电机运行， 也可当电动机运行。 三、励磁方式 励磁方式：励磁绕组的通电方式 他励：两个独立电路，I=Ia 电机电压、电流； 电枢电压、电流； 励磁电压、电流 并励：电机电压U=励磁电压Uf 串励：电机电流I=励磁电流If 复励 四、直流电机的额定值 一、直流电枢绕组的构成 实际电机的电枢 把导体的一条边放在一个磁极正下方，另一条边放在相临磁极下，以提高导体利用率。 一对导体边称为一个元件。 每个元件接在一个换向片上，通过换向片与电刷相连。 电枢铁心为实心结构，表面加工有槽，导体边（线圈边）放在槽内。 直流电机结构---转子绕组 二、单叠绕组 单叠绕组分析实例 单叠绕组展开图 某一瞬间电刷、磁极放置 磁极：均匀分布，N、S极交替放置。 电刷：连接内、外电路。为了在正负电刷间获得最大直流电势以及产生最大的电磁转矩， 电刷放在被电刷短路的元件电势为零的位置。根据这一原则，使电刷恰好放在磁极中心线上。 电势为零的元件：在一个主极下的元件边电势具有相同的方向。在磁极的几何中心线上电势为零。 单叠绕组的特点 并联支路数等于磁极数，2a=2p; 元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上； 每条支路由不相同的电刷引出，电刷数等于磁极数; 由正负电刷引出的电枢电流Ia为各支路电流之和，即 单叠绕组和单波绕组的区别 磁场是电机实现机电能量转换的媒介。 直流电机中除主极磁场外，当电枢绕组中有电流流过时，还将会产生电枢磁场。 电枢磁场与主磁场的合成形成了电机中的气隙磁场，它是直接影响电枢电动势和电磁转矩大小的。 磁通、磁路 二、直流电机负载时磁场 负载时的气隙磁场将由主极磁动势和电枢磁动势共同作用建立。 2）电刷偏离几何中性线时的直轴电枢磁动势和直轴电枢反应 一、电枢绕组的感应电动势 二、直流电机的电磁转矩 三、电磁功率 一、电枢绕组的感应电动势 直流电机运行时感应电动势始终存在 一个磁极极距范围内，平均磁密用 表示，极距为 ，电枢的轴向有效长度为 ，每极磁通为Ф，则 一根导体的平均电动势为： 又因为： 所以： 因为一条支路里的串联总导体数 （z为电枢总导体数），于是，电枢电动势为： 二 、直流电机的电磁转矩 3）电机总的电磁转矩则为： 式中： 是一个常数，称为转矩常数， 是电枢总电流，从表达式可以看出，电磁转矩的大小正比与每极磁通和电枢电流。 ， 对于一个具体的电机而言，是一个常数，并且通过换算，两者之间有一固定的关系， 或 三、电磁功率 例: 已知一台四极直流电动机额定功率为100kW，额定电压为330V，额定转速为 720r/min，额定效率为0.915，单波绕组，电枢总导体数为186，额定每极磁通为 6.98×10-2Wb，求额定电磁转矩是多少？ 解：转矩常数 额定电流 额定电磁转矩 特点：I=Ia； 电动势与电流关系： 特点：I=Ia；电流方向 电动势与电流关系： 电压方程 该两种电压方程适合任何励磁方式的直流电机 二、功率方程 直流电机的制动运行状态 直流电机的电动运行状态 四、直流电机的可逆性 电机的可逆性： 从原理上讲，任何电机既可作为发电机、亦作为电动机运行。 电动机： 电动势方向与电流方向相反 电磁转矩与转速转向相同 发电机时： 电动势方向与电流方向相同 电磁转矩与转速转向相反 直流电机总结 电磁转矩 电动势 电压方程（电动机） 转矩方程（电动机） 电压调整率 从空载到负载，电压下降的程度由电压变化率来表示。 并励发电机的自励条件 （2）并励发电机的外特性 U＝f（I） 分析:Ia增大时，影响电动机转速的因素 电枢电阻压降,使n↓ 电枢反应去磁,使n↑ 为稳定运行,使曲线稍微下降 转速调整率 运行中，励磁绕组不允许断开. 如果断开，If=0，φ趋向于剩磁磁通，电枢电流增加，Te数值不稳定. 当T2为轻载时，TeT2+T0，电机一直加速，飞车; 当T2为重载时，TeT2+T0，停车，发热. 额定电压UN,Rf为常值时的n=f(Te) 不计磁饱和时,稍微下降的直线 考虑磁饱和时,下降程度趋小 (水平略上翘) 拖动计算时一般按斜线计算 三、电力拖动系统稳定运行条件 1、稳定运行的概念 电力拖动系统在某种扰动作用下，