直流电机的工作原理解析教学课件

LFChun 制作 第第 7 章章 直流电机的基本理论直流电机的基本理论7.1 直流电机的工作原理直流电机的工作原理7.2 直流电机的基本结构直流电机的基本结构7.3 直流电机的电枢反应直流电机的电枢反应7.4 电流电机的电磁转矩和电动势电流电机的电磁转矩和电动势7.5 直流电动机的运行分析直流电动机的运行分析7.6 直流电动机的功率和转矩直流电动机的功率和转矩7.7 直流发电机的运行分析直流发电机的运行分析7.8 直流发电机的功率和转矩直流发电机的功率和转矩第第 7 章章 直流电机的基本理论直流电机的基本理论7.1 直流电机的工作原理直流电机的工作原理7.2 直流电机的基本结构直流电机的基本结构7.3 直流电机的电枢反应直流电机的电枢反应7.4 电流电机的电磁转矩和电动势电流电机的电磁转矩和电动势7.5 直流电动机的运行分析直流电动机的运行分析7.6 直流电动机的功率和转矩直流电动机的功率和转矩7.7 直流发电机的运行分析直流发电机的运行分析7.8 直流发电机的功率和转矩直流发电机的功率和转矩电机与拖动电机与拖动返回主页返回主页2020/10/161NSU7.1 直流电机的工作原理直流电机的工作原理一、直流电动机的工作原理一、直流电动机的工作原理NS第第7 章章 直流电机的基本理论直流电机的基本理论U湖南理工学院信息学院2020/10/162NS7.1 直流电机的工作原理直流电机的工作原理一、直流电动机的工作原理一、直流电动机的工作原理第第7 章章 直流电机的基本理论直流电机的基本理论NSUU电刷电刷线圈边切割磁感线会产生什么线圈边切割磁感线会产生什么？换向片换向片湖南理工学院信息学院2020/10/163直流直流电流电流交流交流电流电流电磁转矩电磁转矩(拖动转矩拖动转矩)机械机械负载负载克克 服服反电反电动势动势做功做功7.1 直流电机的工作原理直流电机的工作原理 电磁关系电磁关系换向换向旋转旋转湖南理工学院信息学院2020/10/164NS二、直流发电机的工作原理二、直流发电机的工作原理NSE7.1 直流电机的工作原理直流电机的工作原理E输出输出直流电直流电原动机原动机感应电动感应电动势、电流势、电流电磁转矩电磁转矩（阻转矩）（阻转矩）做功做功 电磁电磁 关系关系换向换向湖南理工学院信息学院2020/10/1657.2 直流电机的基本结构直流电机的基本结构一、主要部件一、主要部件1.定子定子(1)主磁极主磁极(2)换向磁极换向磁极(3)机座机座(4)端盖等端盖等第第7 章章 直流电机的基本理论直流电机的基本理论 直流电机的定子直流电机的定子 (a)主磁极主磁极 (b)机座机座 湖南理工学院信息学院2020/10/166 直流电机的定子直流电机的定子7.2 直流电机的基本结构直流电机的基本结构 更多的图片更多的图片 湖南理工学院信息学院2020/10/1672.转子（电枢）转子（电枢）(1)电枢铁心电枢铁心(2)电枢绕组电枢绕组7.2 直流电机的基本结构直流电机的基本结构(3)换向器换向器(4)转轴与风扇转轴与风扇 直流电机的转子直流电机的转子 (a)转子主体转子主体 (b)电枢钢片电枢钢片 湖南理工学院信息学院2020/10/168 直流电枢绕组直流电枢绕组A B12345678A B1 2 3 48 7 6 57 6 5 48 1 2 3AB结论：结论：整个电枢绕组通过换向片连成一个闭合回路。整个电枢绕组通过换向片连成一个闭合回路。7.2 直流电机的基本结构直流电机的基本结构A B12345678湖南理工学院信息学院2020/10/169 直流电枢绕组直流电枢绕组电动机电动机发电机发电机两匝元件两匝元件7.2 直流电机的基本结构直流电机的基本结构e e e ee e e eEA1 2 3 48 7 6 5BIae e e ee e e e1 2 3 48 7 6 5ABIaE湖南理工学院信息学院2020/10/1610NSNS1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 2 3 5 6 8 9 11 12A1 B1 A2 B2 单叠绕组的展开图单叠绕组的展开图 并联支路对数：并联支路对数：a=2。电刷的中心线对着磁极的中心线。电刷的中心线对着磁极的中心线。A1A2B1B2n7.2 直流电机的基本结构直流电机的基本结构3 6 4 7 5 811 8 10 7 9 69 12 10 1 11 25 2 4 1 3 12湖南理工学院信息学院2020/10/1611 单叠绕组的展开图单叠绕组的展开图NSNS1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 2 3 5 6 8 9 11 12A1 B1 A2 B2n 电刷的中心线对电刷的中心线对 着磁极的中心线：着磁极的中心线：电刷之间的电动电刷之间的电动 势最大。势最大。被电刷短接的元被电刷短接的元 件电动势为零。件电动势为零。习惯称习惯称“电刷放在电刷放在 几何中心线位置几何中心线位置”。磁极中心线磁极中心线几何中心线几何中心线7.2 直流电机的基本结构直流电机的基本结构湖南理工学院信息学院2020/10/16127.2 直流电机的基本结构直流电机的基本结构 直流电机的结构直流电机的结构电枢电枢湖南理工学院信息学院2020/10/16137.2 直流电机的基本结构直流电机的基本结构 电机装配图电机装配图 更多的图片更多的图片 湖南理工学院信息学院2020/10/16147.2 直流电机的基本结构直流电机的基本结构 直流电机直流电机 更多的图片更多的图片 湖南理工学院信息学院2020/10/1615二、励磁方式二、励磁方式+Ua+Uf他他励励并并励励串串励励复复励励1.直流电动机按励磁方式分类直流电动机按励磁方式分类7.2 直流电机的基本结构直流电机的基本结构MIfIaM+UIIfIaM+UIIaMIaIf+UI湖南理工学院信息学院2020/10/16162.直流发电机按励磁方式分类直流发电机按励磁方式分类自自励励7.2 直流电机的基本结构直流电机的基本结构他他励励串串励励复复励励并并励励GIf+UfIa+UaGIa+UIfIG+UIfIIaGIfIa+UI湖南理工学院信息学院2020/10/16171.额定电压额定电压 UN 发电机的发电机的 UN：指输出电压的额定值。：指输出电压的额定值。电动机的电动机的 UN：指输入电压的额定值。：指输入电压的额定值。2.额定电流额定电流 IN 发电机的发电机的 IN：指输出电流的额定值。：指输出电流的额定值。电动机的电动机的 IN：指输入电流的额定值。：指输入电流的额定值。3.额定功率额定功率 PN 发电机的发电机的 PN：指输出电功率的额定值：指输出电功率的额定值(UN IN)。电动机的电动机的 PN：指输出机械功率的额定值：指输出机械功率的额定值 (UN INN)。三、额定值三、额定值7.2 直流电机的基本结构直流电机的基本结构湖南理工学院信息学院2020/10/16184.额定转速额定转速 nN5.额定励磁电压额定励磁电压 UfN6.额定励磁电流额定励磁电流 IfN 额定状态额定状态：指指 U、I、P、n 均为额定值的状态。均为额定值的状态。满载状态满载状态：指指 I=IN 的状态。的状态。7.2 直流电机的基本结构直流电机的基本结构湖南理工学院信息学院2020/10/1619NS7.3 直流电机的电枢反应直流电机的电枢反应几何几何中心线中心线 N S励磁磁场励磁磁场（空载磁场）（空载磁场）物理物理中心线中心线电枢磁场电枢磁场合成磁场合成磁场（负载时的磁场）（负载时的磁场）物理物理中心线中心线 电枢反应：电枢反应：电枢磁通势对主极磁场的影响。电枢磁通势对主极磁场的影响。第第7 章章 直流电机的基本理论直流电机的基本理论湖南理工学院信息学院2020/10/1620 电枢反应的影响电枢反应的影响 总磁场被扭歪了总磁场被扭歪了 几何中心线与物理中心线分开了几何中心线与物理中心线分开了,电刷位置处的元件的电刷位置处的元件的 e0，增加换向困难。，增加换向困难。一半磁极的磁通增加，一半磁极的磁通减少，一半磁极的磁通增加，一半磁极的磁通减少，磁路不饱和时，每极磁通不变；磁路不饱和时，每极磁通不变；磁路饱和时，磁路饱和时，每极磁通减少，每极磁通减少，e 和和T 相应减少。相应减少。7.3 直流电机的电枢反应直流电机的电枢反应湖南理工学院信息学院2020/10/16217.4 直流电机的电磁转矩和电动势直流电机的电磁转矩和电动势一、电磁转矩一、电磁转矩1.产生产生 电枢电流电枢电流 i 磁磁 场场 F T 2.大小大小 电磁力：电磁力：F=B l i 平均磁密：平均磁密：第第7 章章 直流电机的基本理论直流电机的基本理论BlB=l极距极距湖南理工学院信息学院2020/10/16227.4 直流电机的电磁转矩和电动势直流电机的电磁转矩和电动势一、电磁转矩一、电磁转矩1.产生产生 电枢电流电枢电流 i 磁磁 场场 F T 2.大小大小l 电磁力：电磁力：F=B l i l 平均磁密：平均磁密：l 每根导线上电磁力所每根导线上电磁力所 形成的电磁转矩：形成的电磁转矩：FR第第7 章章 直流电机的基本理论直流电机的基本理论B=lBl极距极距R湖南理工学院信息学院2020/10/1623 Rl 电枢绕组串联总匝数：电枢绕组串联总匝数：Nl 电枢绕组并联支路数：电枢绕组并联支路数：2al 总导体数：总导体数：2N 2a=4aNl 电枢的周长：电枢的周长：2 R=2p l 电磁转矩：电磁转矩：T=4aN FR=4aN B l i p =4aN l i p l=4aN i p =2ai 2pN 电枢电流电枢电流 Ia7.4 直流电机的电磁转矩和电动势直流电机的电磁转矩和电动势湖南理工学院信息学院2020/10/16242.大小大小 T=CT IaCT 转矩常数：转矩常数：3.方向方向 由由 和和 Ia 共同决定。共同决定。4.性质性质 发电机：发电机：电动机：电动机：T 与与 n 方向相反，为制动转矩。方向相反，为制动转矩。T 与与 n 方向相同，为拖动转矩。方向相同，为拖动转矩。7.4 直流电机的电磁转矩和电动势直流电机的电磁转矩和电动势CT=2pN 单位：单位：Wb单位：单位：A(Nm)湖南理工学院信息学院2020/10/16251.产生产生 电枢旋转电枢旋转 n 磁磁 场场 2.大小大小l 每个导体：每个导体：e=B l vl 导体切割磁场线的线速度：导体切割磁场线的线速度：l 电动势：电动势：E=2N e 二、电动势二、电动势 ee E 7.4 直流电机的电磁转矩和电动势直流电机的电磁转矩和电动势v=n2 R60=2N B l v=2N l n 2p 60 l=n2p 60=n 4pN 60湖南理工学院信息学院2020/10/1626CTCE=602=9.55 CT=9.55 CE7.4 直流电机的电磁转矩和电动势直流电机的电磁转矩和电动势CT=2pN CE=4pN60 E=CE n CE 电动势常数：电动势常数：CE=4 pN60单位：单位：Wb单位：单位：r/min(V)3.方向：方向：由由 和和 n 共同决定。共同决定。4.性质性质 发电机为电源电动势；电动机为反电动势。发电机为电源电动势；电动机为反电动势。湖南理工学院信息学院2020/10/16277.5 直流电动机的运行分析直流电动机的运行分析一、他励电动机一、他励电动机励磁电压励磁电压 Uf If 电枢电压电枢电压 Ua Ia T n E 1.电压平衡方程式电压平衡方程式励磁电路：励磁电路：Uf=Rf If电枢电路：电枢电路：Ua=E+Ra Ia第第7 章章 直流电机的基本理论直流电机的基本理论EMIf+Uf+UaIa湖南理工学院信息学院2020/10/1628 稳态电枢电流稳态电枢电流 Ia 由谁确定由谁确定？T=CT Ia，Ua=E+Ra Ia例如：例如：负载不变负载不变(T 不变不变)，Ua(Ra)变化时，变化时，Ia 变化否（设变化否（设 不变）？不变）？Ua (或或Ra)瞬间瞬间 n 不变不变 E 不变不变Ia T TTLE n Ia T T =TLIa不变不变 结论：结论：Ia 的大小取决于负载的大小。的大小取决于负载的大小。当当 Ia=IaN 时为满载，当时为满载，当 IaIaN 时为过载。时为过载。规定短时过载的最大电枢电流：规定短时过载的最大电枢电流：Iamax=(1.5 2)IaN=MC IaN7.5 直流电动机的运行分析直流电动机的运行分析湖南理工学院信息学院2020/10/1629机械特性机械特性E CE n=UaRa IaCE=UaCE=RaCECT2T 2.转速转速O nTn0当当T 时，时，n 下降不多下降不多 硬特性硬特性。励磁电路断电的后果励磁电路断电的后果 当当 If=0，=r 很小，很小，n 不能突变，不能突变，E 很小很小T=CTr Ia 仍有一定数值。仍有一定数值。Ia (1)若若 T TL n 飞车！飞车！(2)T TL n n=0 闷车！闷车！7.5 直流电动机的运行分析直流电动机的运行分析湖南理工学院信息学院2020/10/16307.5 直流电动机的运行分析直流电动机的运行分析3.转向转向取决于电磁转矩取决于电磁转矩 T 的方向。的方向。T 的方向取决于的方向取决于 和和 Ia 的方向。的方向。磁磁场场反反向向电电枢枢反反向向+UaIaIf+UfM+UaIaIfUf+MUa+IaIf+UfM湖南理工学院信息学院2020/10/1631二、并励电动机二、并励电动机 并励与他励的区别并励与他励的区别:1.输入电压输入电压 U=Ua=Uf2.输入电流输入电流 I=Ia+If3.输入功率输入功率 P1=UI=UIa+UIf7.5 直流电动机的运行分析直流电动机的运行分析Ia+UIIfM湖南理工学院信息学院2020/10/1632 【例例7.5.1】某并励直流电动机，某并励直流电动机，UN=220 V，IN=12.5 A，nN=3 000 r/min，Rf=628，Ra=0.41。求该电机在额定状态下运行时的：。求该电机在额定状态下运行时的：(1)If；(2)Ia；(3)E；(4)T。解：解：(1)励磁电流励磁电流 If 7.5 直流电动机的运行分析直流电动机的运行分析UfRfIf=220628=A=0.35A(2)电枢电流电枢电流 Ia Ia=IN If =(12.50.35)A=12.15 A(2)电动势电动势 E E=UN Ra Ia =(2200.4112.15)V=215 V湖南理工学院信息学院2020/10/1633直流并励电动机电路仿真模型直流并励电动机电路仿真模型直流并励电动机电路仿真模型直流并励电动机电路仿真模型2020/10/1634空载起动，空载起动，起动电流达到起动电流达到2500A转速从转速从0上升达到上升达到3100转转/分时，分时，电枢电流减小到电枢电流减小到0。0.5秒时电机加载，秒时电机加载，电机转速略有下降，电机转速略有下降，电枢电流增加到电枢电流增加到88A 转速转速 稳定在稳定在2020/10/1635CT=9.55 CE=0.685T=CT Ia =0.68512.15 Nm=8.32 Nm (4)电磁转矩电磁转矩7.5 直流电动机的运行分析直流电动机的运行分析CE=EnN2153 000=0.071 7 湖南理工学院信息学院2020/10/1636三、串励电动机三、串励电动机7.5 直流电动机的运行分析直流电动机的运行分析1.电压电压 U=Ua+Uf =E+(Ra+Rf)I2.电流电流 I=Ia=IfRa+RfUE=CT T=3.转矩转矩 T=CT Ia(1)当当 Ia 较小、磁路未饱和时，较小、磁路未饱和时，Ia，T Ia2。(2)当当 Ia 较大、磁路已饱和时，较大、磁路已饱和时，常数，常数，T Ia。EM Uf Ua+UIIfIa湖南理工学院信息学院2020/10/1637 即即 T Iam (1m2)与并励电动机比较，有如下特点：与并励电动机比较，有如下特点：(1)对应于相同的对应于相同的 T，Ia 小。小。(2)对应于允许的对应于允许的 Iamax，能够产生的，能够产生的 T 大，大，Tst 和和 Tmax 较大。较大。4.转速转速7.5 直流电动机的运行分析直流电动机的运行分析ECEn=U(Ra+Rf)IaCE=UCE=Ra+RfCECT2T(1)当当T=0 时，时，Ia=If=0，=r，n0=(5 6)nN。湖南理工学院信息学院2020/10/1638(2)当当T 很小时，很小时，Ia 很小，很小，磁路未饱和，磁路未饱和，T Ia n 迅速下降。迅速下降。(3)当当T 很大时，很大时，Ia 很大，很大，磁路已饱和，磁路已饱和，T Ia 基本不变基本不变 n下降较少。下降较少。7.5 直流电动机的运行分析直流电动机的运行分析5.应用应用(1)特别适用于起重机特别适用于起重机 和电气机车等运输机械。和电气机车等运输机械。(2)不能在轻载或空载下运行。不能在轻载或空载下运行。(3)不能用皮带轮传动。不能用皮带轮传动。串励电动机的机械特性串励电动机的机械特性软特性软特性O nT湖南理工学院信息学院2020/10/1639四、复励电动机四、复励电动机1.积积复励、差复励。复励、差复励。2.机械特性机械特性(1)有较大的有较大的Tst。(2)可以空载运行。可以空载运行。并励并励复励复励7.5 直流电动机的运行分析直流电动机的运行分析MIaIf+UI串励串励O nT湖南理工学院信息学院2020/10/16407.6 直流电动机的功率和转矩直流电动机的功率和转矩1.功率平衡方程式功率平衡方程式(1)输入功率输入功率 P1 P1=U I(2)铜损耗铜损耗 PCu PCu=Ra Ia2Rf If2(3)电磁功率电磁功率 Pe Pe=P1 PCu 推导：推导：U I=U(IaIf)=UaIaUfIf =(ERa Ia)IaRf If2 =E IaRa Ia2Rf If2 第第7 章章 直流电机的基本理论直流电机的基本理论Pe =E Ia 一、直流电动机的功率一、直流电动机的功率湖南理工学院信息学院2020/10/16417.6 直流电动机的功率和转矩直流电动机的功率和转矩Pe=E Ia=CE n Ia=T 2 60=CT n Ia 功率流程图功率流程图P1PCuPeP0P22.转矩平衡方程式转矩平衡方程式 空载：空载：T=T0 负载负载:T=T0+T2 2 60T2n=(4)空载损耗空载损耗 P0 P0=PFePmePad(5)输出功率输出功率P2 P2=Pe P0 =T2湖南理工学院信息学院2020/10/16427.6 直流电动机的功率和转矩直流电动机的功率和转矩(6)总损耗总损耗 Pal=PCu PFePmePad(7)功率平衡方程式功率平衡方程式 P1 P2=Pal(8)效率效率P2P1 =100%二、直流电动机的转矩二、直流电动机的转矩 T=T0 TL湖南理工学院信息学院2020/10/1643 【例例7.6.1】一并励电动机，一并励电动机，UN=110 V，IN=12.5 A，nN=1 500 r/min，TL=6.8 Nm，T0=0.9 Nm。求该电机的求该电机的 P2、Pe、P1、Pal 和和 。解：解：P2P1 =100%6.2860=6.81 500 W=1 067.6 W Pe=P2P0 =(1 067.6143.3)W=1 208.9 W P1=UN IN=11012.5 W=1 375 WPal=P1P2=(1 3751 067.6)W=307.4 W7.6 直流电动机的功率和转矩直流电动机的功率和转矩2 60P2=TLn 6.2860=0.91 500 W=143.3 W 2 60P0=T0n 1 067.61 375=100%=77.64%湖南理工学院信息学院2020/10/16447.7 直流发电机的运行分析直流发电机的运行分析一、他励发电机一、他励发电机第第7 章章 直流电机的基本理论直流电机的基本理论外电源外电源Uf If E n原动机原动机电枢电枢Ua 1.空载运行空载运行励磁电路：励磁电路：If=UfRf励磁电路励磁电路总电阻总电阻电枢电路：电枢电路：Ia=0，Ua=U0=E调节调节RfIf 可变可变 可变可变 E 可变可变 Ua可变。可变。+UaGIf+UfEIa湖南理工学院信息学院2020/10/1645 U0=E=f(If)空载特性空载特性OIfU0Er剩磁感应剩磁感应电动势电动势2.负载运行负载运行 输出电压输出电压:U=Ua 输出电流输出电流:I=Ia 电压平衡方程式电压平衡方程式 U=Ua=ERa Ia当当 Ia Ra Ia E (电枢反应电枢反应)Ua 外特性外特性 U=f(I)n=nNIa=0OIUn=nNIf=IfNINUNU0n=nNIf=常数常数7.7 直流发电机的运行分析直流发电机的运行分析空载特性空载特性外特性外特性湖南理工学院信息学院2020/10/1646 电压调整率电压调整率VR=U0UNUN100%(5%10%)调整特性调整特性 当当 n=nN，U=UN 时：时：If=f(I)OI If IfNIN7.7 直流发电机的运行分析直流发电机的运行分析调整特性调整特性湖南理工学院信息学院2020/10/1647 【例例7.7.1】一他励直流发电机，一他励直流发电机，PN=10 kW，UN=230 V，nN=1 000 r/min，Ra=0.4。如果磁通如果磁通 保保持不变，求持不变，求 1 000 r/min 时的空载电压时的空载电压 U0 和和 900 r/min 时时的满载电压的满载电压 U。解：解：在在 nN 和和 UN 时的电枢电流时的电枢电流9001 000E=E U0=E =UaRa IaN =(2300.443.5)V=247 V 在在 保持不变时，保持不变时，E n10103230=A=43.5 A PNUaIaN=9001 000=247 V=222 V 7.7 直流发电机的运行分析直流发电机的运行分析U=ERa IaN=(222 0.443.5)V=205 V湖南理工学院信息学院2020/10/1648二、并励发电机二、并励发电机Ua E?E?1.自励条件自励条件(1)主磁极必须有剩磁主磁极必须有剩磁r：rErIfrEEr与与r 方向相同方向相同EEr与与r 方向相反方向相反(2)励磁电流产生的磁通必须与剩磁同方向：励磁电流产生的磁通必须与剩磁同方向：rErIfrEEr IfIfr E E 与与 If 既应满足空载特性又应满足欧姆定律。既应满足空载特性又应满足欧姆定律。7.7 直流发电机的运行分析直流发电机的运行分析GEIfIaI湖南理工学院信息学院2020/10/1649当当 Rf Rk 时，时，E Er，能够自励。能够自励。当当 Rf =Rk 时，时，E不确定，不能自励。不确定，不能自励。当当 Rf Rk 时，时，EEr，不能自励。，不能自励。(3)励磁电路的电阻必须小于临界电阻。励磁电路的电阻必须小于临界电阻。If=ERaRfOIfEErQIfrIf1If2If场阻线：场阻线：场阻线的斜率：场阻线的斜率：=RaRftan =EIfOIfEErRf=RkRf RkRfRk7.7 直流发电机的运行分析直流发电机的运行分析湖南理工学院信息学院2020/10/16502.运行分析运行分析I=Ia IfU=Ua=UfUa=E RaIaI Ia RaIa E (电枢反应电枢反应)Uf Ua 外特性外特性 U=f(I )n=nNRf=常数常数OIUU0他励他励并励并励负载增加时，负载增加时，U 下降较快。下降较快。VR 20%7.7 直流发电机的运行分析直流发电机的运行分析EUaIfIaIG湖南理工学院信息学院2020/10/1651 【例例7.7.2】例例7.7.1 中的他励发电机，励磁绕组的中的他励发电机，励磁绕组的电阻为电阻为 100。转速为转速为 1 000 r/min 时的空载特性如图所示。时的空载特性如图所示。今将它改作并励发电机运行。问励磁电路内应串联多大的今将它改作并励发电机运行。问励磁电路内应串联多大的电阻才能获得电阻才能获得 230 V 的空载电压和满载电压？的空载电压和满载电压？解：解：空载运行时空载运行时EIfRf=U0=ERa If E 查空载特性得：查空载特性得：If=1.5 A 时时 E=230 V 根据根据 E=(RaRf)If可得可得2301.5=153.3 7.7 直流发电机的运行分析直流发电机的运行分析01 2 3 4 If/AE/V300200100湖南理工学院信息学院2020/10/1652应串联的电阻为：应串联的电阻为：R=Rf100=(153.3 100)=53.3 若要满载电压为若要满载电压为230 V，则需则需 E=247 V。再查空载特性得：再查空载特性得：If=2 A 时时 E=247 V 根据根据 UN=Rf If可得可得2302=(100)=15 01 2 3 4 If/AE/V300200100UNIfR=100 7.7 直流发电机的运行分析直流发电机的运行分析湖南理工学院信息学院2020/10/1653*三三、串励发电机、串励发电机1.基本关系基本关系 I=Ia=If U=Ua Uf =E(RaRf)I2.外特性外特性空载时，空载时，I=Ia=If=0 =r，E=Er 负载时，负载时，I(If)U I(If)7.7 直流发电机的运行分析直流发电机的运行分析OIUEr外特性外特性 磁路饱和磁路饱和E不再增加不再增加电阻压降电阻压降 U 。G+UIfIIa湖南理工学院信息学院2020/10/1654四、复励发电机四、复励发电机1.分为积复励和差复励分为积复励和差复励2.对于积复励发电机对于积复励发电机(1)平复励发电机平复励发电机 当当 I=IN 时的时的 UN=U0。(2)过复励发电机过复励发电机 当当 I=IN 时的时的 UNU0。(3)欠复励发电机欠复励发电机 当当 I=IN 时的时的 UN U0。他励他励并励并励过复励过复励IN平复励平复励欠复励欠复励差复励差复励7.7 直流发电机的运行分析直流发电机的运行分析OIUUNGIIaIf+U湖南理工学院信息学院2020/10/16557.8 直流发电机的功率和转矩直流发电机的功率和转矩一、直流发电机的功率一、直流发电机的功率1.输入功率输入功率 P1:2.空载损耗空载损耗 P0:3.电磁功率电磁功率 Pe:4.铜损耗铜损耗 PCu:5.输出功率输出功率 P2:P1=T1P0=PFePmePadPe=P1 P0=T=E Ia PCu=Ra Ia2Rf If2P2=U I =Pe PCu2 60=T1n第第7 章章 直流电机的基本理论直流电机的基本理论湖南理工学院信息学院2020/10/1656P1Pme+PadPFePePCuP2功率流程图功率流程图7.8 直流发电机的功率和转矩直流发电机的功率和转矩6.总损耗总损耗 Pal=PCu PFePmePad 7.效率效率 =100%P2P1湖南理工学院信息学院2020/10/1657二、直流发电机的转矩二、直流发电机的转矩T1=T0+T转矩平衡方程：转矩平衡方程：输入转矩输入转矩 T1：空载转矩空载转矩 T0：电磁转矩电磁转矩 T：P1 T1=7.8 直流发电机的功率和转矩直流发电机的功率和转矩60 2 P1n=P0 T0=60 2 P0n=Pe T=60 2 Pen=小型发电机：小型发电机：N=70%90%中大型发电机：中大型发电机：N=91%96%湖南理工学院信息学院2020/10/1658 P2=UI =230100 W=23 000 WIa=IIf=(1002)A=102 APCu=Ra Ia2 Rf If2 =(0.2102211522)W =2 540.8 W Pe=P2PCu=25 540.8 W 【例例7.8.1】一并励直流发电机，输出电压一并励直流发电机，输出电压 U=230 V，输出电流，输出电流 I=100 A，Ra=0.2，Rf=115，n=1 500 r/min，T0=17.32 Nm。求发电机的输出功率求发电机的输出功率P2、电磁转矩、电磁转矩 T、输入功率、输入功率 P1 和效率和效率 。解：解：230115=A=2 A URfIf=7.8 直流发电机的功率和转矩直流发电机的功率和转矩湖南理工学院信息学院2020/10/16597.8 直流发电机的功率和转矩直流发电机的功率和转矩P0=T0n2 60=17.321 500 W 2 60 =2 719.24 W P1=PeP0 =(25 540.82 719.24)W=28 260 W =100%P2P1=100%=81.39%23 00028 260湖南理工学院信息学院2020/10/1660直流电机直流电机7.8 直流发电机的功率和转矩直流发电机的功率和转矩 更多的图片更多的图片 湖南理工学院信息学院2020/10/1661直流电容电机直流电容电机 更多的图片更多的图片 7.8 直流发电机的功率和转矩直流发电机的功率和转矩湖南理工学院信息学院2020/10/1662THANKSFOR WATCHING谢谢大家！本文档为精心编制而成，您可以在下载后自由修改和打印，希望下载对您有帮助！演讲人:XXXPPT文档教学课件