直流电动机的机械特性本章的内容 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 2.1直流电机的基本结构及类型 1.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 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; 2.1直流电机的基本结构及类型 2.直流电机的基本结构 1)基本结构组成 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——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:由线圈两端的换向片与正负极电刷构成。 2.1直流电机的基本结构及类型 2.直流电机的基本结构 1)基本结构组成 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——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:由线圈两端的换向片与正负极电刷构成。 2.1直流电机的基本结构及类型 2.直流电机的基本结构 2)直流电机的等效电路 2.1直流电机的基本结构及类型 3.直流电动机的基本类型 按定子磁极的励磁方式分 复励电机励磁电机: 复励电机2.1 直流电机的基本结构及类型 3.直流电动机的基本类型 按定子磁极的励磁方式分 励磁电机励磁电机: 复励电机2.1 直流电机的基本结构及类型 3.直流电动机的基本类型 按定子磁极的励磁方式分 励磁电机励磁电机: 102.1 直流电机的基本结构及类型 3.直流电动机的基本类型 按定子磁极的励磁方式分 励磁电机励磁电机: 112.1 直流电机的基本结构及类型 3.直流电动机的基本类型 按定子磁极的励磁方式分 励磁电机励磁电机: 122.2 直流电机的基本原理 1.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; 图2-11直流电动机工作原理 图2-11直流电动机工作原理 132.2 直流电机的基本原理 2.发电机原理 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; 142.2 直流电机的基本原理 3.原理的应用 1)电动机原理直流电机 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 152.2 直流电机的基本原理 4.直流电动机的基本关系 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 电磁力大小:电磁力方向:左手定律 162.2 直流电机的基本原理 4.直流电动机的基本关系 1)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 Bli导体电磁力矩: 172.2 直流电机的基本原理 4.直流电动机的基本关系 1)电磁力矩方程 转子导体总电磁力矩 182.2 直流电机的基本原理 4.直流电动机的基本关系 1)电磁力矩方程 em 电机转矩常数;当磁场 一定时 em 192.2 直流电机的基本原理 4.直流电动机的基本关系 2)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; 202.2 直流电机的基本原理 4.直流电动机的基本关系 2)电势方程式 电动势常数;当磁场 一定时 212.2 直流电机的基本原理 4.直流电动机的基本关系 3)转矩平衡方程 为电机的负载转矩稳定运行时 222.2 直流电机的基本原理 4.直流电动机的基本关系 UEIR (2-6) 电枢回路电压平衡方程 232.2 直流电机的基本原理 4.直流电动机的基本关系 5)功率平衡关系 UIEI IR 由电压平衡方程,得CuaPP 242.2 直流电机的基本原理 4.直流电动机的基本关系 5)功率平衡关系 (2-9)em aa 252.2 直流电机的基本原理 4.直流电动机的基本关系 5)功率平衡关系 CuaPPp 其中为铁损耗 为机械摩擦损耗 为附加损耗 262.2 直流电机的基本原理 4.直流电动机的基本关系 5)功率平衡关系 他励电机稳态运行时的功率流程图 Cua Fe ms pp ppp 272.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 1.机械特性方程 根据稳定运行状态下的基本方程 (2-17)电流表达式 力矩表达式(2-18) 282.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 1.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) 电机的运行条件参数电机的结构常数 292.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 1.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; 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; 302.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 1.机械特性方程 机械特性的表达方式 3)特征参数 dTCCKK 特性斜率 312.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 2.固有特性 定义: 在额定运行条件下,即U ,所得到的机械特性为固有特性。 CCKK 322.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 2.固有特性 例题2-2 已知:P (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=0.82T 为额定电磁转矩),问电动机的转速、电枢电流以及电枢电 332.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 2.固有特性 CCKK 转速降落例题2-2 已知:P 342.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 2.固有特性 例题2-2已知:P =0.0192,22038300192 014176 1500 UIRKC 60955 352.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 2.固有特性 例题2-2已知:P 2201552 014176 /min 00192010004 955 955014176 362.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 2.固有特性 例题2-2 已知:P 082082426 nKTKTnr 负载时的转速降 (2)若负载转矩T=0.82T 为额定电磁转矩),问电动机的转速、电枢电流以及电枢电动势为多大? 372.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 2.固有特性 例题2-2 已知:P ./minnnn 电机转速082 082 31406A mNmN 电枢电流014176150942140V eNECn 电枢电动势 382.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 3.人为特性 定义 人为改变运行参数(U, ),所得到机械特性。 由机械特性的基本方程 392.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 3.人为特性 1)改变电枢回路电阻的人为特性 机械特性方程 CCKK 转速降落 402.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 3.人为特性 2)改变电枢端电压的人为特性 机械特性方程 CCKK 转速降落 412.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 3.人为特性 3)改变磁通的人为特性 机械特性方程 改变磁通的方法改变励磁电阻R 422.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 3.人为特性 3)改变磁通的人为特性 机械特性方程 432.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 3.人为特性 3)改变磁通的人为特性 机械特性方程 442.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 4.机械特性的绘制 应用:工程设计与性能分析 基本方法: 1)通过实测数据绘制;(用于实验室) a、测量n、T; b、测量n、I; 2)根据电动机铭牌数据来绘制;(用于工程实际) 计算特殊工况点,绘制机械特性图 TCIKI fT绘制 452.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 4.机械特性的绘制 1)绘制固有特性 已知条件:电动机铭牌数据 基本方法:求:理想空载点(0、n 462.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 4.机械特性的绘制 1)绘制固有特性 已知条件:电动机铭牌数据 电势系数计算R 472.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 4.机械特性的绘制 1)绘制固有特性 已知条件:电动机铭牌数据 用电桥或万用表实际测试计算R 按电枢的铜损耗估算(1)求理想空载点(0、n 482.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 4.机械特性的绘制 1)绘制固有特性 已知条件:电动机铭牌数据 492.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 4.机械特性的绘制 1)绘制固有特性 已知条件:电动机铭牌数据 的计算方法955 mNNeNN TCI CI 95510 502.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 4.机械特性的绘制 1)绘制固有特性 已知条件:电动机铭牌数据 (3)作特性曲线图根据计算得:(0、n 512.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 4.机械特性的绘制 2)绘制人为特性 i2已知:固有特性、附加电阻R 求:人为特性基本方法:计算(0,n 522.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 4.机械特性的绘制 2)绘制人为特性 依据: 主要结论:在转矩相同时,不同特性的转速降落n与其电枢回路总电阻R i2已知:固有特性、附加电阻R 求:人为特性(1)改变电枢电阻的人为特性曲线; 532.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 4.机械特性的绘制 2)绘制人为特性 (2)改变电枢端电压的人为特性; 基本方法: 已知U 0i,作平行于固有特性的人工特性; 542.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 4.机械特性的绘制 2)绘制人为特性 (3)改变磁通 的人为特性; 基本方法: 已知 0i和特性的斜率K 552.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 4.机械特性的绘制 例题2-3 Z-86型他励直流电动机铭牌数据 如下P =2250r/min。试求:(1)电动机固有特性曲线; (2)电动机额定输出转矩和空载转矩。 562.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 4.机械特性的绘制 例题2-3 Z-86型他励直流电动机铭牌数据 如下P =2250r/min。试求:解:(1)计算固有特性,求n 572.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 4.机械特性的绘制 例题2-3 Z-86型他励直流电动机铭牌数据 如下P 2202420 r/min 0.091 582.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 4.机械特性的绘制 例题2-3 Z-86型他励直流电动机铭牌数据 如下P =2250r/min。试求:额定电磁转矩 955 mNNeNN TCI CI 9550091529459 Nm连接(0,n 592.3 直流电动机的机械特性 2.3.1 他励电动机的机械特性 4.机械特性的绘制 例题2-3 Z-86型他励直流电动机铭牌数据 如下P =2250r/min。试求:解:(2)求额定输出转矩和空载转矩 额定输出转矩 95510=42.4Nm NNTTT Nm 602.3 直流电动机的机械特性 2.3.2 串励电动机的机械特性 内容自学 相同点:串励电机的电磁作用关系与他励直流电机相同; 不同点:串励电机 励磁电流