大工秋《电气工程概论》辅导文档四.docVIP

大连理工大学网络教育学院 第 PAGE 1页 共 NUMPAGES 9页 电气工程概论辅导资料四 主 题：直流电机 学习时间：2010年 内 容： 我们这周主要学习直流电机。 一、学习要求 通过学习了解直流电机的工作原理变压器的结构，掌握直流电机的调速和功率平衡方程。 二、主要内容 一、概述 电机是依据电磁感应定律和电磁力定律，实现电能和机械能相互转化的电磁装置。 按照电机的用途分类：可分为发电机、电动机和控制电机。 按照电机的电流类型分类：可以分为直流电机和交流电机，其中交流电机可以分为同步电机和异步电机。 按照电机的相数分类：可以分为单相电机和多相电机，如单相交流电机和最常见三相电机。 按照电机的大小尺寸、容量分类：有大、中、小和微型电机。 二、直流电机 (一) 直流发电机工作原理 (二) 直流电动机工作原理 （1）电机的可逆原理：直流电机可作为发电机运行，也可作为电动机运行。 （2）换向器的作用是实现电枢线圈内的交流电动势、电流与电刷的直流电压、电流之间的转化。 (三) 直流电机的结构 直流电机主要包括转子和定子两大部分。转子是电机的转动部分，定子是电机的静止部分。 1 定子：用来产生磁场和作为电机的机械支架，主要包括主磁极、换向极、机座和电刷装置。 2 转子：也称为电枢，用来产生感应电动势和电磁转矩，实现能量的转换。主要包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等。 (四) 直流电机的励磁 直流电机的励磁方式分为永磁体励磁、电机本体励磁（并励、串励和复励）、其他电源励磁三种。 (五) 直流电机中的感应电动势 其中p为极对数，N为电枢绕组的总导体数，a为支路对数，Φ为每极主磁通，n为电机转速。 (六) 直流电机的电动势平衡方程 1 直流发电机的电动势方程 2 直流电动机的电动势方程 (七) 直流电机的电磁转矩 (八) 直流电机损耗和功率平衡 1 直流电机损耗分类 （1）机械损耗Pmec，主要由轴承间的磨擦和电刷与换向器间的摩擦产生。 （2）铁芯损耗PFe，由电枢铁芯产生的涡流损耗和磁滞损耗。 （3）励磁损耗Pf，由励磁绕组电阻产生的损耗。 （4）负载损耗Pa，电枢绕组的电阻损耗等。 （5）杂散损耗Pad。 2 直流电机的功率平衡方程 （1）直流发电机的功率平衡方程 直流发电机的效率 （2）直流电动机的功率平衡方程 (九) 直流发电机的特性 1 空载特性:发电机当n为常值，I=0A时,发电机空载端电压U0与励磁电流If之间的函数关系。 2 负载特性:发电机n为常值，I0A时，发电机端电压U与励磁电流之间的函数关系。 3 外特性:发电机当n为常值，If为常值时,发电机电压U与输出电流I之间的函数关系。 4 调节特性:发电机n为常值，U为常值时，励磁电流If与输出电流I之间的函数关系。 (十) 直流电动机的机械特性和调速 1 他励直流电动机的机械特性:电机励磁电流If恒定且电枢端电压一定时，电机转速与电磁转矩之间的函数关系。 其中 （1）固有机械特性：当电动机端电压额定U=UN，每极气隙励磁磁通额定Φ＝ΦN，电枢回路无串接电阻(Rst＝0)时的机械特性。 （2）人为机械特性：在固有机械特性的基础上，主要分析改变电枢回路串接电阻、改变端电压和改变励磁磁通三种情况下的人为机械特性。 1）电枢回路串接电阻的人为机械特性： 2）改变电枢端电压的人为机械特性： 3）改变气隙磁通Φ的人为机械特性(Rst＝0) ： 2 他励直流电动机的调速 （1）串电阻调速 优点：实现简单，适用于低速短时运行的拖动装置。 缺点：机械特性软，静差率大；转速调节范围小，只能低于额定转速调节；串接电阻消耗功率；只能实现有级调速。 （2）调压调速 优点：机械特性硬度不变；励磁电流额定时，可实现恒转矩调速；调速范围宽，可实现无级调速；调速过程能量损耗小。 缺点：需要调压电源；只能低于额定转速调节；随电压降低静差率增大；串接电阻消耗功率；只能实现有级调速。 （3）弱磁调速（恒功率调速） 优点：控制方便，调速平滑，经济性好。 缺点：调速范围窄，受电机机械强度和换向火花的限制，转速不可太高；此外还要防止电机飞车的现象发生。 (十一) 直流电机的额定值 （1）额定功率PN：对于直流发电机，指电机输出的功率；对于直流电动机，指电机输出的机械功率。 （2）额定电压UN：电机额定运行时的输入或输出电压。 （3）额定电流IN：电机额定运行时能承受的电流。 （4）额定转速nN：电机额定运行时的转子转速。 （5）额定励磁电压UfN：保证电机额定运行的励磁绕组 三、重要考点 简答题 1直流电动机的励磁方式有哪