Ce C'e Ia C'e Ra’=Ra+R+Rf,C’e=CeKf T nM TL Ra 电磁转矩:T=CtΦIa=C’t Ia2 ( C’t=CtKf ) Ea n C't U R'a C'e T C'e 1.9.1 串励直流电动机的机械特性 n C't U R'a C'e T C'e n n0 直流电机的励磁方式 • 直流电动机按励磁方式(即获得磁通Φ的方式) 可分为 他励式 并励式 永磁式 M 串励式 M M M 复励式 M 1.7 直流电动机运行原理 1.7.1 他励直流电动机稳态运行的基本方程式 各物理量正方向按发动机惯例 U=Ea+IaRa U Ea=CeΦn Ia Ea T=CtΦIa 稳定运行时:T=T2+T0=TL If =Uf / Rf , Φ=f(If , Ia) 枢回路中串R,电磁转矩与转 速之间的关系,即 n= f(T) 。 Uf If T n TL 1.8.1 机械特性的一般表达式 • 机械特性 n= f(T) 的推导 将T=CtΦNIa,代入转矩特性, n UN Ce N Ra Ce N Ia 考虑到电枢串电阻R可得: n UN Ce N Ra R CeCt 2 N 1.8.2 固有机械特性 • 他励直流电动机固有机械特性是一条斜直线, 跨越三个象限,特性较硬。 • 机械特性只表征电动机电磁转矩和转速之间的 函数关系,是电动机本身的能力,至于电动机 具体运行状态,还要看拖动什么样的负载。 • 固有机械特性是电动机最重要的特性,在此基 础上,很容易得到电动机的人为机械特性。 T n0 T n0
UN Ce N 为理想空 载转速
Ra R CeCt 2 N 为机械特 性的斜率 1.8.2 固有机械特性 • 当U=UN,Φ=ΦN ,R=0时的机械特性 n U N Ra T Ce N CeCt 2 N 特点: n n0 nN 1) n= f(T)为下斜直线 , T↑,n↓; 2)当T=0时,n0=UN/CeΦN 0 为理想空载转速,此时, 3. 减小气隙磁通量的人为机械特性 UN,Ra不变,减小Φ时的机械特性 n
UN Ce
Ra CeCt 2 T n 特点:n0将增高,Δn也要变大, 机械特性变软。 n1 n0 Φ1<ΦN Φ1 ΦN 0 T 1.8.4 根据铭牌数据估算机械特性 • 他励直流电动机的固有机械特性是一条斜直线, 由(n0,0)和 (nN,TN),定固有机械特性。 n 电磁转矩T与电枢电流Ia成正 比。如果考虑电枢反应有去磁 效应,随着Ia的增大,T要略微 减小。 T Ia 1.7.3 直流电动机的工作特性 3. 效率特性 当U=UN,If=IfN时, η=f(Ia)的关系。n ,T ,η ∑p中,p0=pFe+pm不随Ia变化,电 n 枢回路总铜耗pCua随Ia2成正比。 η η=f(Ia)曲线如图所示。 IN T Ia=0,E=UN ; 1.8.2 固有机械特性 • 特点: 3) Ra小,斜率 很小,硬特性;( 大的特性 称为软特性) 4)∆nN=n0-nN= TN 额定转速差。nN约0.95n0, ∆nN约0.05n0; 5)n=0,电机启动,Ia=UN/Ra=IS,T=CtΦNIS,很 大,约20倍的额定值。会烧坏换向器。 6)T>TS,n<0。在第Ⅳ象限。 7)T<0, n>n0。在第Ⅱ象限,发电机状态。 1.8.3 人为机械特性 1.电枢回路串电阻的人为机械特性 UN,ΦN不变,电枢回路串R后,机械特性。 n U N Ra R T Ce N Ce Ct 2 N n R1<R2 特点:n0不变,Rad增大, n0 ⊿n增大,特性变软。 Ra 固有 Ra+R1 人 若T为常数,⊿n(Ra+R) Ra+R2 为 0 • U=Ea+IaRa UN=EaN+IaRa n • EaN=CeΦNn=UN -IaRa n UN Ce N Ra Ce N Ia 当Ia↑,n↓。但Ra较小, n↓很小。 Ia 1.7.3 直流电动机的工源自文库特性 2. 转矩特性 当U=UN,If=IfN时,T=f(Ia)的关系。n ,T T Ct N Ia • 铭牌数据有:PN,UN,IN,nN,IfN n0
UN Ce N , Ce N
EaN nN UN I N Ra nN 1) 估算EaN:EaN= (0.93~0.97)UN ,一般取0.95; 2) 实则Ra:要用降压法测。 1.8.4 根据铭牌数据估算机械特性 • 额定转矩按下式计算: TN CtN IN 9.55CeN IN T 1.8.3 人为机械特性 2. 改变电枢电压的人为机械特性 ΦN, Ra不变,改变U时,机械特性。 n U Ra T Ce N CeCt 2 N n n0 n01 特点: 1)T一定时,Δn不变,斜率不 变,各条特性互相平行; 0 2)n0与U成正比。 -n0 UN U1 T U=0 U= -UN 1.8.3 人为机械特性 pCua=Ia2Ra p0=pm+pFe P1=UIa PM=EaIa= T P2=T2 总损耗:∑p=pm+pFe+pCua+ps 电动机效率: P2 1 p P1 P2 p 1.7.3 直流电动机的工作特性 1. 转速特性 当UN,IaN,nN时的励磁电流 当U=UN,If=IfN时,n=f(Ia)的关系。n 由铭牌数据求电动机的固有机械特性的步骤: 1)估算EaN或实则Ra; 2)计算CeΦN; 3)求n0; 4)计算TN。 1.9 串励和复励直流电动机 1.9.1 串励直流电动机的机械特性 + U - Ia I f , K f I f K f Ia Ia R Φ Rf 电机转速:n U IaR'a U R'a n0 • 用途广,电车拖动等。 0 U Ea M Ia 串励绕组 If 并励绕组 他励 并励 串励 T T 直流电动机效率约为0.75~0.94, 容量大的效率更高。 Ia 1.8 他励直流电动机的机械特性 1.8.1 机械特性的一般表达式 电动机转速n与电磁转矩T的关系为电动机的机械 特性,电动机的机械特性是分析电动机起动、 调速、制动的重要工具。 U 电动机加上一定的电压U和 Ia Ea R 一定的励磁电流If ,并在电 他励 • 特点: 串励 1)非线性软特性; 0 T 2)理想T=0,n0=∞。不允许空载运行; 3)T与Ia的平方成正比。启动转矩大,过载倍 数强。 1.9.2 并励直流电动机的机械特性 • 积复励直流电动机机械特 性介于他励与串励直流电 I 动机特性之间,它具有串 励直流电动机的启动转矩 大,过载倍数大的优点, 而没有空载转速很高的缺 点。 Uf If T n TL 电动机惯例 1.7.2 他励直流电动机的功率关系 • U Ia = Ea Ia +I2aRa • P1=PM+pCua • PM=P2+p0 • T = T2 + T0 U Ia Ea Uf If T n TL 电动机惯例 1.7.2 他励直流电动机的功率关系 • 综合功率关系: P1=PM+pCua=P2+pCua+pm+pFe 他励直流发电机的功率流程: