直流电机的基本方程式

直流电机的基本方程式一．直流发电机的基本方程式以并励机为例：（一）.电压平衡方程直流发电机发出的电势E a产生电流I a，I a在电枢回路总电阻R a（包括电枢绕组电阻及两个电刷的接触电阻）上产生压降I a R a，则输出电压U＝E a－I a R a，可见发电机E a>U。

电路如图：（二）.转矩平衡方程式直流发电机是把机械能转变为电能，因此由原动机输入的机械转矩T1是驱动转矩；电磁转矩T是制动转矩；即使电机空转也存在的、对应电机机械摩擦、铁损耗等的空载转矩T0一定是阻转矩，当驱动＝制动时，电机恒速旋转。

因此发电机稳定运行时的转矩平衡方程为：T1=T+ T0（三）功率平衡方程式其功率流程图如图：从原动机输入机械功率P1，扣除了机械方面的损耗p机，就是机转变为电的部分称为电磁功率P M，再扣除了电方面的损耗p电，就是输出的电功率P2＝UI，对并励发电机I＝I a－I f。

额定时的P2就是P N=U N I N。

其中：p机是机械方面的损耗，它也是电机空载运行时就存在的损耗，故称空载损耗p，它包括了机械摩擦损耗mp、铁耗Fe p、附加损耗ad p（≈0.01~0.05P N），即:p 机＝0p ＝m p ＋Fe p ＋ad p ；p 电是电方面的损耗称为铜耗，它包括了电枢回路铜耗cua p ＝2a I R a 和励磁回路铜耗cuf p ＝UI 2fU R ＝2f I ＝f R ，即p 电＝cua p ＋cuf p 由功率流程图可列功率平衡方程：机械方面：10M P P p =+；电方面：2M cua P P p =-－cuf p ；把机械方面的功率平衡方程两边除以Ω，就得到了转矩平衡方程。

其中：T 1＝1P Ω；T 0＝0P Ω；T ＝M PΩ。

可见电磁功率M P ＝T Ω——这是用机械量表示的电磁功率。

把电压平衡方程U ＝E a －I a R a 的两边乘以I a ：UI a = E a I a －2a I R a ∵I a ＝I ＋I f ，则：UI a = U(I+I f )= E a I a －2a I R a ， ∴UI= E a I a －2a I R a －UI f ＝E a I a －cua p －cuf p其中：UI 就是P 2；对比电方面的功率平衡方程可知：E a I a 就是电磁功率P M 。

电机转速n （r/min ）；电枢表面线速度v （m/s ）； 电枢表面圆周速度Ω （rad/s ）；电枢直径D （m ）； 电机的极对数P ；频率f (Hz)； 每极总磁通Φ （Wb ）；a ：电枢绕组并联支路对数 电枢绕组每相有效匝数WA ； T U ∆：电压损耗（开关管损耗等） 电势系数e K ：是当电动机单位转速时在电枢绕组中所产生的感应电势平均值。

转矩系数T K ：(N.m/A) 是当电动机电枢绕组中通入单位电流时电动机所产生的平均电磁转矩值。

额定功率N P ：指电动机在额定运行时，其轴上输出的机械功率（W ）。

额定电压N U ：是指在额定运行情况下，直流电动机的励磁绕组和电枢绕组应加的电压值，（V ）。

额定电流a I ：是指电动机在额定电压下，负载达到额定功率时的电枢电流和励磁电流值，（A ）。

额定转速N n ：是指电动机在额定电压和额定功率时每分钟的转数，单位r/min.额定转矩N T 2：是指额定电压和额定功率时的输出转矩，单位N.m 。

电机成品的已知量：额定转速N n 、p 、a 、e K 、T K 、a R60pn f =n D v •=60π 6022n p f ⋅=⋅=Ωππ a n p C e ⋅⋅=60Φ⋅=e e C K e T C C ⋅=π260 Φ⋅=T T C KaT a a a R U E U I ∆−−= 功率P ：Ω=/P T机械特性：=n无刷直流电动机稳态特性的4个基本公式：电压平衡方程式：T a a a aU R I E U ∆+⋅+= 感应电势公式：n K E e a ⋅=转矩平衡方程式：20T T T em +=电磁转矩公式：a T emI K T ⋅=驱动器-电机系统实验数据结构：特性曲线：n-T P2-P1 P1、P2-I η-Iav机械特性曲线其中：n ：电机转速（r/min ）；T ：电机的输出转矩（N.m ）P1：电机的输入功率（W ） P2：电机的输出功率（W ） I ：系统母线电流（A ）η：效率 Iav ：输入电机的平均电流，电机n 相电流的平均值（A ）注意：n ：实际转可通过转速表直接测量；理论转速可以通过P f n ⋅=60计算得到（其中P 为电机极对数）；P1：av av I U P •=1； Uav 、Iav ：电机n 相电压电流的平均值，可通过直接测量各相电压电流然后计算得出；P2：Ω•=T P 2； T ：电机的输出转矩Ω：电枢表面圆周速度（rad/s ），可通过6022n p f ⋅=⋅=Ωππ求得； 电动机的功率与转矩--------------------------------------------电动机的功率，应根据生产机械所需要的功率来选择，尽量使电动机在额定负载下运行。

一、直流电机的基本方程式：
(电系统的电势平衡方程式，机械系统的转矩平衡方程式，能量系统的功率平衡方程式。

)
1、电动势平衡方程式：
A、不计磁路饱和效应，并励电动机电枢回路和励磁回路的电势方程式：
B、并励发电机电势方程式：
发电机的大于。

2、转矩平衡方程式：
3、功率方程式：
A、直流电机中的损耗、效率：
损耗有三类:
消耗于导体电阻中。

消耗于摩擦损耗、通风和机械损耗。

消耗于铁心中的损耗。

铁耗：由于电枢旋转时主磁通在电枢铁心内交变而引起的。

铜耗：
电枢回路铜耗
励磁回路铜耗
电刷接触铜耗，为一对电刷总接触电压降。

机械损耗：包
括轴承摩擦损耗、电刷摩擦损耗、定转子和空气的摩擦损耗。

附加损耗：电枢齿、槽存在，使气隙磁通产生脉动，电枢反应使磁场畸变引起的铁耗。

换向电流引起的损耗。

按额定容量的1%计算，无补偿绕组按额定容量的0.5%计算，有补偿绕组在以上损耗中，，随负载变化而变化，称为可变损耗;，，为不变损耗。

电机的效率：
当不变损耗=可变损耗时，取得最大，是的二次曲线。

B、并励电动机的功率方程式：
C、并励发电机的功率方程式：。

.直流电机的基本方程式一．直流发电机的基本方程式以并励机为例：（一）.电压平衡方程直流发电机发出的电势E产生电流I，I在电枢回路aaa总电阻R（包括电枢绕组电阻及两个电刷的接触电阻）上a产生压降IR，则输出电压U＝E－IR，可见发电机E>U。

aaaaaa电路如图：（二）.转矩平衡方程式直流发电机是把机械能转变为电能，因此由原动机输入的机械转矩T 是驱动转矩；1电磁转矩T是制动转矩；即使电机空转也存在的、对应电机机械摩擦、铁损耗等的空载转矩T一定是阻转矩，当驱动＝制动时，电机恒速旋转。

因此发电机稳定运行时的转矩0平衡方程为：T=T+ T 01（三）功率平衡方程式其功率流程图如图：从原动机输入机械功率P，扣除了机械方面的损耗，就是机转变为电的部分称为电磁p1机功率P，再扣除了电方面的损耗，就是输出的电功率P＝UI，对并励发电机p2M电I＝I－I。

额定时的P就是P=UI。

Na2fNN其中：是机械方面的损耗，它也是电机空载运行时就存在的损耗，故称空载损耗，pp0机它包括了机械摩擦损耗、铁耗、附加损耗（≈0.01~0.05P），即:ppp N adFem..＝＝＋＋；ppppp adFe0m机是电方面的损耗称为铜耗，它包括了电枢回路铜耗＝R和励磁回路铜耗2ppI a acua电2U＝UI，即＝＋pppp2R I＝＝cufcuacuf由功率流程图可列功率平衡方程：电ff R f机械方面：；电方面：－；pP?P?pP?P?p cuaM201Mcuf P；T＝把机械方面的功率平衡方程两边除以Ω，就得到了转矩平衡方程。

其中：11?PP TΩ——这是用机械量表示的电磁功率。

；T＝。

可见电磁功率＝＝T0M P0 M把电压平衡方程U＝E－IR的两边乘以I：UI= EI－R 2I aaaaaaaa a∵I ＝I＋I，则：UI = U(I+I)= EI－R，2I aaaaaff a∴UI= EI－R －UI＝EI－－其中：UI就是P；对比电方面的功率平衡方程可知：EI 2ppI afaaaa cuacufa就是电磁功率P。

直流电机的基本方程式一．直流发电机的基本方程式以并励机为例：（一）.电压平衡方程直流发电机发出的电势E a产生电流I a，I a在电枢回路总电阻R a（包括电枢绕组电阻及两个电刷的接触电阻）上产生压降I a R a，则输出电压U＝E a－I a R a，可见发电机E a>U。

电路如图：（二）.转矩平衡方程式直流发电机是把机械能转变为电能，因此由原动机输入的机械转矩T1是驱动转矩；电磁转矩T是制动转矩；即使电机空转也存在的、对应电机机械摩擦、铁损耗等的空载转矩T0一定是阻转矩，当驱动＝制动时，电机恒速旋转。

因此发电机稳定运行时的转矩平衡方程为：T1=T+ T0（三）功率平衡方程式其功率流程图如图：从原动机输入机械功率P1，扣除了机械方面的损耗p机，就是机转变为电的部分称为电磁功率P M，再扣除了电方面的损耗p电，就是输出的电功率P2＝UI，对并励发电机I＝I a－I f。

额定时的P2就是P N=U N I N。

其中：p机是机械方面的损耗，它也是电机空载运行时就存在的损耗，故称空载损耗p，它包括了机械摩擦损耗mp、铁耗Fe p、附加损耗ad p（≈0.01~0.05P N），即:p 机＝0p ＝m p ＋Fe p ＋ad p ；p 电是电方面的损耗称为铜耗，它包括了电枢回路铜耗cua p ＝2aI R a 和励磁回路铜耗 cuf p ＝UI 2fU R ＝2f I ＝f R ，即p 电＝cua p ＋cuf p 由功率流程图可列功率平衡方程：机械方面：10M P P p =+；电方面：2M cua PP p =-－cuf p ； 把机械方面的功率平衡方程两边除以Ω，就得到了转矩平衡方程。

其中：T 1＝1P Ω；T 0＝0P Ω；T ＝M PΩ。

可见电磁功率M P ＝T Ω——这是用机械量表示的电磁功率。

把电压平衡方程U ＝E a －I a R a 的两边乘以I a ：UI a = E a I a －2a I R a ∵I a ＝I ＋I f ，则：UI a = U(I+I f )= E a I a －2a I R a ， ∴UI= E a I a －2a I R a －UI f ＝E a I a －cua p －cuf p其中：UI 就是P 2；对比电方面的功率平衡方程可知：E a I a 就是电磁功率P M 。

直流电波动方程
直流电波动方程主要涉及到直流电动机和直流发电机的基本方程。

以下是他励直流电动机和直流发电机的基本方程：
1. 他励直流电动机：
电压平衡方程式：
U = Ea + IaRa + Ir
其中，U为电枢电压，Ea为电枢绕组感应电动势，Ia为电枢电流，Ra为电枢绕组电阻，Ir为电刷电阻压降。

转矩平衡方程式：
T = Tem - T0
其中，T为电磁转矩，Tem为电动机输出转矩，T0为空载转矩。

2. 直流发电机：
电压方程式（他励式）：
Uf = If * Rf
其中，Uf为励磁电压，If为励磁电流，Rf为励磁电阻。

电枢回路电压方程式：
Ea = UIa * Ra / 2Lambda Ub
其中，Ea为电枢绕组感应电动势，U为电枢电压，Ia为电枢电流，Ra为电枢绕组电阻，2Lambda Ub为电刷的电阻压降。

转矩方程式：
T1 = Tem = T0
其中，T1为电磁转矩，Tem为电动机输出转矩，T0为空载转矩。

这些方程描述了直流电动机和直流发电机在稳定运行时的电磁过程和机电过程。

在实际应用中，根据具体情况进行参数调整和控制，可以实现直流电的稳定输出。