电机拖动第3章3

2. 自励直流电机 （1）并励直流电机 励磁绕组与电枢绕组并联连接，如图3.12（b）。 （2）串励直流电机 励磁绕组与电枢绕组串联，流过相同电流，如图3.1（c）。 （3）复励直流电机 励磁绕组分两部分，一部分与电枢回路串联，另一部分与电
枢回路并联。如图3.12 （d）。连接时，可先串后并，也可先并 后串。 不同励磁方式的直流电机有不同的特性。
示意图。若N为一个磁极上的励磁绕组匝数，励磁电流为I 时， 每极的励磁磁通势为：F = I N 。
图 3.8 四极直流电机 空载时的磁场示意图
图中主磁通的路径是： 从N极、经气隙、经电枢齿、经电枢轭、到另一部分电齿、再 到气隙、经S极、经定子轭、回到N极。称为 主磁路。
图中只与励磁绕组相链的磁通为漏磁通，其所经过的路径称 为漏磁路。
（3-12）
式中 ia = Ia/2a 为导体里流过的电流，Ia为总电流， a为支路
对数。
一根导所产生的转矩为
（3-13）
式中 D = 2 p τ/π 为电枢直径。
总电磁转矩为
（3-14）
将 Bav
li
代入式（3-14）得
（3-15）
式中
为转矩常数。若 Φ 的单位为Wb, 电流的单位
为A, 则转矩 T 的单位为 N·m
Z e 代表电机总虚槽数,用 u 每个实槽中的虚槽数，见图3.13 (c)。则总虚槽数为： 此时绕组的总导体数为： 直流电机最基本的形式有两种，即单叠绕组和单波绕组。
3.4.1 单叠绕组 1.节距 （见图3.14） （1）第一节距 y 1 ： 指同一元件两元件边的间距，用虚槽数
或换向片数表示。
式中 ε是使Y1凑成整数的一个分数。
第三章 直流电机原理

电机拖动系统电路 图和流程图第三章
V
VT 1
Id
VT 3
~
U d A （ ）
M
B （ ）
VT 2
Id
VT 4
图3-2 用晶闸管开关切换的可逆线路
VF
VR
~
M I d
Id
~
n
a)
0
Id
Id
n b)
图3-3 两组晶闸 管装置反并联 可逆线路
A BC
a bc
VF
VR
M a)
A BC
a bc
~
TM
U
* n
U
* i
ASR
Un
C
R
VD 1
AR
C
U
* i
R
-1
VD 2
U i
ACR
GTF
U
* c
L c1
GTR
ACR
U i
TG
TAF VF
Ld
M
Lc2 VR
TAR
图3-15 可控环流可逆调速系统原理图
电流反馈
U i
R0
R0
2
2
C oi
Ri
Ci
R2
电流给定
C
R0
R2
Ui
或
U
* i
VD
环境给定 RP 1
TG
图3-13 b)
~
~
U
* n
U
nAS
U
R
* i
U i
U ct
ACR
GTF
VF
Un
Ui
U dof
Rrec
TA E
Ra L

TL t TL L
根据上式，折算后的负载转矩为：
(功率不变，单位:N.m/s)
TL
式中，j
n 为传动机构总的转速比； L 为工作机构输出轴的机械角速度； TL 为工作 nL
TL TL T L n t ( ) t ( ) t j L nL
（3-4）
机构的实际负载转矩； t 为传动机构的总效率。 （2）当生产机械驱动电动机时，传动机构的损耗是由生产机械承担的。于是有：
（3-9）
GD2 将 J 4 g 代入上式，则折算后的飞轮矩为：
2 2 G1 D12 G2 D2 GL DL GD GD n 2 n 2 n 2 （ ） （ ） （ ） n1 n2 nL 2 2 M
G D2 G D2 G D2 2 GD2 GDM 1 1 2 2 L L n 2 n 2 n 2 （ ）（ ） （ ） n1 n2 nL
特点：
1 TL k n
图3.9给出了恒功率负载的转矩特性。
如车床等生产机械，切削加工中， 粗加工时切削量大，阻转矩较大，电 机在低速状态下运行；精加工时，切 削量小，阻转矩小，电机在高速状态 下运行。即负载转矩与转速成反比关 系，功率基本保持不变。 如恒张力卷取机，随卷取直径增大， 力矩增大。为保持张力恒定，线速度 必须不变，相应转速降低，即负载功 率恒定。
60FL vLt FL vLt TL 9.55 2 n n 式中，t 为重物下放时传动机构的效率。
（3-7）
重物下放时传动机构的效率t 与同一重物提升时传动机构的效率 t 之间满足下列关 系式： 1 t 2 （3-8） t
证明：重物提升时，传动机构的损耗 pH
恒转矩负载
大多数生产机械可归纳为：

电机学 Electric machinery
3.1 电力拖动系统的运动方程式和负载转矩特性
❖ 1.运动方程式
+
U
-
J
d
dt
Tem
TL
❖ 转动惯量：
J GD2 mD2 4g 4
M
Tem n
TL
图3.1.1 电动机与工作机构
Department of Electrical Engineering, HUT
电机学 Electric machinery
❖ 2.负载的转矩特性 ❖ a.恒转矩负载
n n
o
TL
o
TL
3.1.2 反抗性恒转矩负载特性
图3. 1. 3 位能性恒转矩负载特性
Department of Electrical Engineering, HUT
电机学 Electric machinery
0
T
图3. 2. 4
电动机不同电压机械特性
Department of Electrical Engineering, HUT
电机学 Electric machinery
❖ 减弱励磁磁通时的人为特性：
❖ 当 U UN R Ra 只减弱励磁磁通
n
UN Ce
Ra Ce
Ia
n
n02 2 n01 1 2 1 N
第3章 直流电动机的电力拖动基础
电机学 Electric machinery
❖ 电力拖动的定义：用各种电动机作为原动机拖动生产机械， 产生运动，电力拖动也称为电力传动。直流电力拖动是由直 流电动机来实现的。
电源
控制设备
电动机
工作机构
Department of Electrical Engineering, HUT