直流電機(jī)電樞電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩ppt課件

1、1.3 直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩 1.3.1 直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì) 電樞繞組處在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將產(chǎn)生感應(yīng)電電樞繞組處在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，稱電樞電動(dòng)勢(shì)。電樞電動(dòng)勢(shì)是指直流電動(dòng)勢(shì)，稱電樞電動(dòng)勢(shì)。電樞電動(dòng)勢(shì)是指直流電機(jī)正、負(fù)電刷之間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，也就是每條機(jī)正、負(fù)電刷之間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，也就是每條支路里的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。支路里的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 每條支路所含的元件數(shù)是相等的，而且每每條支路所含的元件數(shù)是相等的，而且每個(gè)支路里的元件都是分布在同極性磁極下的不個(gè)支路里的元件都是分布在同極性磁極下的不同位置上的。這樣，先求出一根導(dǎo)體在一個(gè)極同位置上的。這樣，先求出一根導(dǎo)體在一個(gè)極

2、距范圍內(nèi)切割氣隙磁通密度的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，距范圍內(nèi)切割氣隙磁通密度的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，再乘上一條支路里總的導(dǎo)體數(shù)，就是電樞電動(dòng)再乘上一條支路里總的導(dǎo)體數(shù)，就是電樞電動(dòng)勢(shì)。勢(shì)。 一根導(dǎo)體中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可通過電磁感應(yīng)定律求得，其表達(dá)式為; （1-7） 式中 是一個(gè)主磁極下的平均氣隙磁通密度， 與每極主磁通 的關(guān)系為; （1-8） 由此導(dǎo)得 （1-9） 線速度v可以表示為; （1-10） 式中：為極距；p為極對(duì)數(shù)；n為電樞轉(zhuǎn)速； L為導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度。 將式1-9和式1-10代入式1-7中可得每根導(dǎo)體的電動(dòng)勢(shì)為; （1-11）LvBeaaaBLBaLBa602npv60pen 每條支路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

3、（1-12） 式中； 為電動(dòng)勢(shì)常數(shù)，當(dāng)電機(jī)制造好后僅與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)。 N為電樞導(dǎo)體總數(shù)。 磁通 的單位為Wb，轉(zhuǎn)速的單位為rmin，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的單位為V。式1-12表明直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電機(jī)結(jié)構(gòu)、氣隙磁通和電機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)。當(dāng)電機(jī)制造好以后，電機(jī)結(jié)構(gòu)常數(shù)Ce不再變化，因此電樞電動(dòng)勢(shì)僅與氣隙磁通和轉(zhuǎn)速有關(guān)，改變轉(zhuǎn)速和磁通均可改變電樞電動(dòng)勢(shì)的大小。 nCnapNeaNEeaa602apNCe601.3.2 直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 當(dāng)電樞繞組中有電樞電流流過時(shí)，通電的電樞繞組在磁場(chǎng)中將受到電磁力，該力與電機(jī)電樞鐵心半徑之積稱為電磁轉(zhuǎn)矩。一根導(dǎo)體在磁場(chǎng)中所受電磁力的大小可用下式計(jì)算 （1-13） 式中，

4、為一根電樞導(dǎo)體中流過的電流；Ia為電樞總電流；a為電樞并聯(lián)支路對(duì)數(shù)。 一根電樞導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為 （1-14） 總的電磁轉(zhuǎn)矩為 （1-15）aaaLiBf aIiaa22DfTaaaemNTT2DNfa2DLiNBaa22DNaILBaa 將式1-9代入得； （ 1 -16） 式中；CT為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，也是僅與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)； 電樞鐵心直徑為； 當(dāng)電樞電流的單位為A，磁通單位為Wb時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩的單位為Nm。 CT, Ce都是電機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)，兩者之間的數(shù)量關(guān)系為； CT Ce = = 9.55 （1-17） 由式1-16可看出，制造好的直流電機(jī)其電磁轉(zhuǎn)矩僅與電樞電流和氣隙磁通成正比。aTaemICI

5、apNT2pD2260602apNapN1.3.3 直流電機(jī)的能量變換電磁功率 以上分析了電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是直流電機(jī)的基本的物理量,及其在機(jī)電能量轉(zhuǎn)換中的意義,下面就發(fā)電機(jī)為例來說明機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的原理。 機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過程，要遵循能量守恒規(guī)律，發(fā)電機(jī)帶上負(fù)載后，在輸出電功率同時(shí)導(dǎo)體元件中產(chǎn)生的電流與磁場(chǎng)相互作用，根據(jù)電磁力定理產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T，其方向與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速方向相反，阻礙發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，如果原動(dòng)機(jī)輸入的功率不繼續(xù)加大，拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩T1不夠大，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速就下降,直至為零，所以原動(dòng)機(jī)要輸入足夠大的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩來克服制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能輸出。根據(jù)力學(xué)可知，功率等于轉(zhuǎn)矩T與機(jī)械角速度的乘積。所以，電磁轉(zhuǎn)矩T(角速度)=電磁功率 機(jī)械角速度弧度/秒= （1-18） emPemPPaaaaemIEnIapNanIapNTP.6060.2.2n602 上式說明，機(jī)械功率的屬性的電磁功率T全部轉(zhuǎn)換成電功率的屬性的電磁功率 ，因此，發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T在機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過程起了關(guān)鍵性的作用。 同理，直流電動(dòng)機(jī)軸上輸出機(jī)械功率同時(shí)導(dǎo)體元件在主極下運(yùn)動(dòng)，根據(jù)電磁感應(yīng)定理產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，其方向與電流方向相反，阻礙電流輸入，是反電動(dòng)勢(shì)，外加電源電壓必須大于反電動(dòng)勢(shì)，才能把電