大工秋《电气工程概论》辅导资料四(整理).docVIP

个人收集整理 勿做商业用途 个人收集整理 勿做商业用途 PAGE / NUMPAGES 个人收集整理 勿做商业用途 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地工作原理变压器地结构,掌握直流电机地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地电磁装置. 按照电机地用途分类：可分为发电机、电动机和控制电机. 按照电机地电流类型分类：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. 按照电机地相数分类：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. 按照电机地大小尺寸、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）电机地可逆原理：直流电机可作为发电机运行,也可作为电动机运行. （2）换向器地作用是实现电枢线圈内地交流电动势、电流与电刷地直流电压、电流之间地转化. (三) 直流电机地结构 直流电机主要包括转子和定子两大部分.转子是电机地转动部分,定子是电机地静止部分. 1 定子：用来产生磁场和作为电机地机械支架,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,实现能量地转换.主要包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等. (四) 直流电机地励磁 直流电机地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) 直流电机中地感应电动势 其中p为极对数,N为电枢绕组地总导体数,a为支路对数,Φ为每极主磁通,n为电机转速. (六) 直流电机地电动势平衡方程 1 直流发电机地电动势方程 2 直流电动机地电动势方程 (七) 直流电机地电磁转矩 (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,主要由轴承间地磨擦和电刷与换向器间地摩擦产生. （2）铁芯损耗PFe,由电枢铁芯产生地涡流损耗和磁滞损耗. （3）励磁损耗Pf,由励磁绕组电阻产生地损耗. （4）负载损耗Pa,电枢绕组地电阻损耗等. （5）杂散损耗Pad. 2 直流电机地功率平衡方程 （1）直流发电机地功率平衡方程 直流发电机地效率 （2）直流电动机地功率平衡方程 (九) 直流发电机地特性 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之间地函数关系. 2 负载特性:发电机n为常值,I0A时,发电机端电压U与励磁电流之间地函数关系. 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之间地函数关系. 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之间地函数关系. (十) 直流电动机地机械特性和调速 1 他励直流电动机地机械特性: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地函数关系. 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)时地机械特性. （2）人为机械特性：在固有机械特性地基础上,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地人为机械特性. 1）电枢回路串接电阻地人为机械特性： 2）改变电枢端电压地人为机械特性： 3）改变气隙磁通Φ地人为机械特性(Rst＝0) ： 2 他励直流电动机地调速 （1）串电阻调速 优点：实现简单,适用于低速短时运行地拖动装置. 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地限制,转速不可太高；此外还要防止电机飞车地现象发生. (十一) 直流电机地额定值 （1）额定功率PN：对于直流发电机,指电机输出地功率；对于直流电动机,指电机输出地机械功率. （2）额定电压UN：电机额定运行时地输入或输出电压. （3）额定电流IN：电机额定运行时能承受地电流. （4）额定转速nN：电机额定运行时地转子转速. （5）额定励磁电压UfN：保证电机额定运行地励磁绕组 三、重要考点 简