直流電動機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的基本方程式和功率關(guān)系

1、2.5.1 基本方程式（以他勵(lì)電動機(jī)為例）2.5 直流電動機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的基本方程式和功率關(guān)系各物理量的參考方向（正方向）：直流電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的基本方程式：電磁轉(zhuǎn)矩：aTICT感應(yīng)電動勢：nCEEa電樞回路電勢平衡式：aaaRIEU轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系式：20TTT勵(lì)磁電流：fffRUI 每極磁通量：),(afIIf2.5.2 功率關(guān)系將下式兩邊同乘IaaaaRIEUaaaaaRIIEUI2CuaMpPP120TTT20PpPM22TPaaMIEP為電磁功率aUIP 1為輸入功率aacuaRIp2為電磁功率將下式兩邊同乘20TTT00TpTPM為電磁功率為空載損耗為軸上輸出的機(jī)械功率 空載損耗p0中包

2、括鐵損耗pFe和機(jī)械摩擦損耗pm，他勵(lì)電動機(jī)的勵(lì)磁損耗pCuf由勵(lì)磁電源供給，不包含在所分析的發(fā)電機(jī)損耗中?？倱p耗即為：smFeCuapppppps為電機(jī)的附加損耗或雜散損耗他勵(lì)直流電動機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的功率流程圖：pPpPP2121效率：例題2-1 轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系n=f(T)，直流電動機(jī)最重要的特性。2.6 直流電動機(jī)的機(jī)械特性2.6.1 他勵(lì)直流電動機(jī)的機(jī)械特性 指電動機(jī)的電樞電壓、勵(lì)磁電流保持一定時(shí)，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。TnTCCRCUCRIUCEnTeaeeaaea02aaaRIEUnCEEaaTICT由公式：可推知： 轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系n=f(T)，直流電動機(jī)最重要的特性。2.

3、6 直流電動機(jī)的機(jī)械特性2.6.1 他勵(lì)直流電動機(jī)的機(jī)械特性TnTCCRCUCRIUCEnTeaeeaaea022TeaCCR理想空載轉(zhuǎn)速機(jī)械特性的斜率n0T1. 他勵(lì)直流電動機(jī)的固有機(jī)械特性 當(dāng)UUN， N，電樞回路無外接電阻時(shí)，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系,稱為固有機(jī)械特性。TCCRCUnNMeaNeN2n0T0n0TNnN分析：電磁轉(zhuǎn)矩越大， 轉(zhuǎn)速越低， 機(jī)械特性是一條下斜直線；硬特性，固有機(jī)械特性中的較小。nN2TeaCCRn0T1. 他勵(lì)直流電動機(jī)的固有機(jī)械特性n0T0n0TNnNnN當(dāng)轉(zhuǎn)矩等于零點(diǎn)， 為理想空載轉(zhuǎn)速。此時(shí)Ia0， EaUN， 是一種理想工作狀態(tài)。實(shí)際空載時(shí)，本身有空載轉(zhuǎn)矩T

4、0，實(shí)際的空載轉(zhuǎn)速為：NeNCUnn0000TnnT=TN時(shí)，n=nN,n=n0-nN稱為額定轉(zhuǎn)速降。n0T1. 他勵(lì)直流電動機(jī)的固有機(jī)械特性0, 0nCEnNeakaNaIRUIn0T0n0TNnNnN起動時(shí)，n=0，起動轉(zhuǎn)矩Tst和起動電流Ist都很大，對電機(jī)產(chǎn)生危害，不允許在額定電壓下起動，一般采用電樞回路串電阻起動。stkNTTICTnn0時(shí)為發(fā)電機(jī)狀態(tài)，此時(shí) EaU, T與n反向，Ia反向， Ea與Ia同向， 向電網(wǎng)送出電功率。2. 人為機(jī)械特性分析根據(jù)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩公式TCCRCUnTee2人為地改變電動機(jī)參數(shù)U、R或得到的機(jī)械特性，稱為人為機(jī)械特性。有三種人為機(jī)械特性：（1）電樞回路

5、串電阻的人為機(jī)械特性；（2）改變端電壓時(shí)的人為機(jī)械特性；（3）減弱電動機(jī)主磁通時(shí)的人為機(jī)械特性；T0n電樞回路串電阻的人為機(jī)械特性保持UUN 及 N 不變而在電樞回路中串入電阻Rc，所得的nf（T）關(guān)系。TnTCCRRCUnNTecaNeN02對于給定的Rc，為常數(shù)。Ra+Rc1Ra+Rc2人為Rc2Rc1固有Ran0電樞回路串電阻的人為機(jī)械特性電樞串電阻人為特性的特點(diǎn)： （1）理想空載轉(zhuǎn)速n0與固有機(jī)械特性的n0相同；（2）斜率 ，特性變軟，在同一個(gè)轉(zhuǎn)矩下，轉(zhuǎn)速下降更多。NNMecaCCRR2T0nRa+Rc1Ra+Rc2人為Rc2Rc1固有Ran0T0n改變端電壓時(shí)的人為機(jī)械特性保持每極磁

6、通為額定值不變，電樞回路不串電阻(Rc=0),只改變電樞電壓時(shí)的機(jī)械特性。表達(dá)式：TnTCCRCUnNNTeaNe02一般都為降低的電壓。人為UNU1U2固有UNn0U1U2改變端電壓時(shí)的人為機(jī)械特性改變端電壓人為特性的特點(diǎn)： （1）理想空載轉(zhuǎn)速比固有特性的理想空載轉(zhuǎn)速低。端電壓下降越多，其理想空載轉(zhuǎn)速越低。（2）端電壓不同，但人為特性的斜率跟固有特性的斜率相等，因此各條特性彼此平行。T0n人為UNU1U2固有UNn0U1U2T0n減弱電機(jī)主磁通的人為機(jī)械特性保持端電壓為額定值不變，電樞回路不串電阻(Rc=0),只改變勵(lì)磁電流的機(jī)械特性。表達(dá)式：TnTCCRCUnNTeaeN 02額定時(shí)，接近

7、飽和，一般都為減弱的磁通。N N固有Nn0人為N減弱電機(jī)主磁通的人為機(jī)械特性減弱電機(jī)主磁通人為特性的特點(diǎn)： （1）由于 N固有Nn0人為N2.6.2 串勵(lì)直流電動機(jī)的機(jī)械特性 )()()()(fafeafaaafefaaefaaaRRkCIRRInIkCRRInCRRIEU22)(fafefTafTaTRRnkCUkCIkCICT不考慮磁路飽和，k kf fI If f=k=kf fI Ia a0nT 特點(diǎn)： （）呈非線性，且特性很軟 （）當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩很小時(shí)，轉(zhuǎn)速很高，因此不允許空載運(yùn)行 （）起動轉(zhuǎn)矩很大，過載能力強(qiáng)0nT2.6.2 串勵(lì)直流電動機(jī)的機(jī)械特性 2.7 電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件 電

8、機(jī)的機(jī)械特性需要與負(fù)載特性同時(shí)存在。電機(jī)的機(jī)械特性需要與負(fù)載特性同時(shí)存在。 分析拖動系統(tǒng)分析拖動系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，在同一坐標(biāo)圖上，兩特性的交點(diǎn)是系統(tǒng)的平衡點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，在同一坐標(biāo)圖上，兩特性的交點(diǎn)是系統(tǒng)的平衡點(diǎn)平衡點(diǎn)穩(wěn)定點(diǎn)？穩(wěn)定運(yùn)行穩(wěn)定運(yùn)行：在受到外界擾動后，能夠達(dá)到新的平衡點(diǎn)；在受到外界擾動后，能夠達(dá)到新的平衡點(diǎn)；干擾消失后，系統(tǒng)能回到原來的運(yùn)行點(diǎn)。干擾消失后，系統(tǒng)能回到原來的運(yùn)行點(diǎn)。2.7 電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件 干擾前，運(yùn)行于A點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行舉例穩(wěn)定運(yùn)行舉例1-他勵(lì)直流電動機(jī)機(jī)械特性2-負(fù)載機(jī)械特性假設(shè)電源電源突然下降（干擾），電動機(jī)機(jī)械特性變?yōu)?因轉(zhuǎn)速來不及變化，電磁轉(zhuǎn)矩變?yōu)門B，平衡關(guān)系被破壞，TBC-A,回到原來的運(yùn)行點(diǎn)。可見，可見，A點(diǎn)屬于穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。點(diǎn)屬于穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。2.7 電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件 干擾前，運(yùn)行于A點(diǎn)不穩(wěn)定運(yùn)行舉例不穩(wěn)定運(yùn)行舉例1-電動機(jī)機(jī)械特性2-負(fù)載機(jī)械特性假設(shè)電源電源突然下降（干擾），電動機(jī)機(jī)械特性變?yōu)?因轉(zhuǎn)速來不及變化，電磁轉(zhuǎn)矩變大，平衡