直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

第2章直流電機(jī)的機(jī)械特性1整理ppt第2章直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性本章的內(nèi)容2.1直流電機(jī)的根本結(jié)構(gòu)及類型2.2直流電機(jī)的根本原理2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2整理ppt2.1直流電機(jī)的根本結(jié)構(gòu)及類型1.直流電機(jī)的功能作用利用電與磁的相互作用，實(shí)現(xiàn)“電能機(jī)械能〞的轉(zhuǎn)換；電磁作用的根本定律1〕電磁力定律：〔左手定理〕載流導(dǎo)體在磁場中，受電磁力作用；2〕電磁感應(yīng)定律：〔右手定理〕運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢；3整理ppt2.1直流電機(jī)的根本結(jié)構(gòu)及類型2.直流電機(jī)的根本結(jié)構(gòu)1〕根本結(jié)構(gòu)組成定子局部——作用產(chǎn)生磁場；由主磁極、機(jī)座、軸承、電刷裝置等組成。轉(zhuǎn)子局部——作用產(chǎn)生電磁力矩；由電樞繞組、電樞鐵心、轉(zhuǎn)軸等組成。換向器：由線圈兩端的換向片與正負(fù)極電刷構(gòu)成。4整理ppt2.1直流電機(jī)的根本結(jié)構(gòu)及類型2.直流電機(jī)的根本結(jié)構(gòu)1〕根本結(jié)構(gòu)組成定子局部——作用產(chǎn)生磁場；由主磁極、機(jī)座、軸承、電刷裝置等組成。轉(zhuǎn)子局部——作用產(chǎn)生電磁力矩；由電樞繞組、電樞鐵心、轉(zhuǎn)軸等組成。換向器：由線圈兩端的換向片與正負(fù)極電刷構(gòu)成。5整理ppt2.1直流電機(jī)的根本結(jié)構(gòu)及類型2.直流電機(jī)的根本結(jié)構(gòu)2〕直流電機(jī)的等效電路RRBIBUIUBE+--+--nI

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FnFU+_6整理ppt2.1直流電機(jī)的根本結(jié)構(gòu)及類型3.直流電動(dòng)機(jī)的根本類型按定子磁極的勵(lì)磁方式分永磁電機(jī)——小功率勵(lì)磁電機(jī)他勵(lì)電機(jī)串勵(lì)電機(jī)并勵(lì)電機(jī)復(fù)勵(lì)電機(jī)勵(lì)磁電機(jī)：nI

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FnFU+_RRBIBUIUBE+--+--7整理ppt他勵(lì)電機(jī)串勵(lì)電機(jī)并勵(lì)電機(jī)復(fù)勵(lì)電機(jī)2.1直流電機(jī)的根本結(jié)構(gòu)及類型3.直流電動(dòng)機(jī)的根本類型按定子磁極的勵(lì)磁方式分RUIE+--nI

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FnFU+_永磁電機(jī)——小功率勵(lì)磁電機(jī)勵(lì)磁電機(jī)：8整理ppt他勵(lì)電機(jī)串勵(lì)電機(jī)并勵(lì)電機(jī)復(fù)勵(lì)電機(jī)2.1直流電機(jī)的根本結(jié)構(gòu)及類型3.直流電動(dòng)機(jī)的根本類型按定子磁極的勵(lì)磁方式分RUIE+--nI

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FnFU+_永磁電機(jī)——小功率勵(lì)磁電機(jī)勵(lì)磁電機(jī)：9整理ppt2.1直流電機(jī)的根本結(jié)構(gòu)及類型3.直流電動(dòng)機(jī)的根本類型按定子磁極的勵(lì)磁方式分UIE+--他勵(lì)電機(jī)串勵(lì)電機(jī)并勵(lì)電機(jī)復(fù)勵(lì)電機(jī)nI

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FnFU+_永磁電機(jī)——小功率勵(lì)磁電機(jī)勵(lì)磁電機(jī)：10整理ppt2.1直流電機(jī)的根本結(jié)構(gòu)及類型3.直流電動(dòng)機(jī)的根本類型按定子磁極的勵(lì)磁方式分復(fù)勵(lì)串勵(lì)并勵(lì)他勵(lì)TnnI

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FnFU+_他勵(lì)電機(jī)串勵(lì)電機(jī)并勵(lì)電機(jī)復(fù)勵(lì)電機(jī)永磁電機(jī)——小功率勵(lì)磁電機(jī)勵(lì)磁電機(jī)：11整理ppt2.2直流電機(jī)的根本原理1.電動(dòng)機(jī)原理電磁力定律：〔左手定理〕載流導(dǎo)體在磁場中，受電磁力作用；nI

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FnFU+_圖2-11直流電動(dòng)機(jī)工作原理12整理ppt2.2直流電機(jī)的根本原理2.發(fā)電機(jī)原理nI

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TnU+_電磁感應(yīng)定律：〔右手定理〕運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢；圖2-12直流發(fā)電機(jī)工作原理13整理ppt2.2直流電機(jī)的根本原理3.原理的應(yīng)用nI

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TnU+_1）電動(dòng)機(jī)原理直流電機(jī)I，UT，n

直流電機(jī)I，UT，n

2）發(fā)電機(jī)原理應(yīng)用：機(jī)電系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)：電能

機(jī)械能，稱可逆原理應(yīng)用：機(jī)電系統(tǒng)制動(dòng)控制nI

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FnFU+_14整理ppt2.2直流電機(jī)的根本原理4.直流電動(dòng)機(jī)的根本關(guān)系nI

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FnFU+_電磁力定律：〔左手定理〕載流導(dǎo)體在磁場中，受電磁力作用；1〕電磁力矩方程電磁力大小:電磁力方向：左手定律15整理ppt2.2直流電機(jī)的根本原理4.直流電動(dòng)機(jī)的根本關(guān)系1〕電磁力矩方程電磁力定律：〔左手定理〕載流導(dǎo)體在磁場中，受電磁力作用；電磁力方向：左手定律導(dǎo)體電磁力矩：nI

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FnFU+_電磁力大小:16整理ppt2.2直流電機(jī)的根本原理4.直流電動(dòng)機(jī)的根本關(guān)系1〕電磁力矩方程轉(zhuǎn)子導(dǎo)體總電磁力矩電機(jī)的電磁力矩方程（2-1）式中電機(jī)轉(zhuǎn)矩常數(shù)；nI

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FnFU+_17整理ppt2.2直流電機(jī)的根本原理4.直流電動(dòng)機(jī)的根本關(guān)系1〕電磁力矩方程（2-1）式中電機(jī)轉(zhuǎn)矩常數(shù)；當(dāng)磁場

一定時(shí)—轉(zhuǎn)矩系數(shù)；式中nI

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FnFU+_18整理ppt2.2直流電機(jī)的根本原理4.直流電動(dòng)機(jī)的根本關(guān)系2〕電勢方程式電磁感應(yīng)定律：〔右手定理〕運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢；n

IB

TnU+_E（2-3）式中電動(dòng)勢常數(shù)；nI

IB

FnFU+_19整理ppt2.2直流電機(jī)的根本原理4.直流電動(dòng)機(jī)的根本關(guān)系2〕電勢方程式（2-3）式中電動(dòng)勢常數(shù)；當(dāng)磁場

一定時(shí)（2-3）—電勢系數(shù)；式中n

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TnU+_EnI

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FnFU+_20整理ppt2.2直流電機(jī)的根本原理4.直流電動(dòng)機(jī)的根本關(guān)系3〕轉(zhuǎn)矩平衡方程式中為電機(jī)的空載阻轉(zhuǎn)矩為電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩為電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)（2-5）nI

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FnFU+_21整理ppt2.2直流電機(jī)的根本原理4.直流電動(dòng)機(jī)的根本關(guān)系n

IB

TnU+_E4〕電壓平衡方程（2-6）電樞回路電壓平衡方程nI

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FnFU+_22整理ppt2.2直流電機(jī)的根本原理4.直流電動(dòng)機(jī)的根本關(guān)系5〕功率平衡關(guān)系由電壓平衡方程，得式中〔2-7〕RaRBIBUIaUBEa+--+--為電動(dòng)機(jī)從電源輸入的電功率為電樞回路的總消耗功率，稱銅損耗（2-8）為電磁功率，轉(zhuǎn)換成機(jī)械功率的部分電功率23整理ppt2.2直流電機(jī)的根本原理4.直流電動(dòng)機(jī)的根本關(guān)系5〕功率平衡關(guān)系同理，由轉(zhuǎn)矩平衡方程，得式中〔2-9〕為電磁功率為空載損耗，包括鐵損耗和機(jī)械摩擦損耗為電機(jī)轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率（2-10）24整理ppt2.2直流電機(jī)的根本原理4.直流電動(dòng)機(jī)的根本關(guān)系5〕功率平衡關(guān)系得電機(jī)功率總損耗其中為鐵損耗為機(jī)械摩擦損耗為附加損耗25整理ppt2.2直流電機(jī)的根本原理4.直流電動(dòng)機(jī)的根本關(guān)系5〕功率平衡關(guān)系他勵(lì)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的功率流程圖26整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1．機(jī)械特性方程根據(jù)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的根本方程得機(jī)械特性方程（2-17）電流表達(dá)式力矩表達(dá)式（2-18）27整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1．機(jī)械特性方程機(jī)械特性的表達(dá)方式1〕特性方程（2-17）電流表達(dá)式力矩表達(dá)式（2-18）式中電機(jī)的運(yùn)行條件參數(shù)電機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)28整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1．機(jī)械特性方程機(jī)械特性的表達(dá)方式2〕特性曲線當(dāng)參數(shù)U、R及

均固定不變時(shí)，機(jī)械特性曲線是一條直線；由確定一條直線的方法：〔1〕：一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)和斜率；〔2〕：兩個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)；29整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1．機(jī)械特性方程機(jī)械特性的表達(dá)方式3〕特征參數(shù)理想空載轉(zhuǎn)速特性斜率稱為轉(zhuǎn)速降落特性方程可寫成30整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2．固有特性定義：在額定運(yùn)行條件下，即UN、

N、R=Ra，所得到的機(jī)械特性為固有特性。理想空載轉(zhuǎn)速特性斜率31整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2．固有特性例題2-2：PN=75kW，UN=220V，IN=383A，nN=1500r/min，電樞總電阻Ra=0.0192，求：〔1〕理想空載轉(zhuǎn)速；固有機(jī)械特性的斜率；額定轉(zhuǎn)速降；〔2〕假設(shè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩T=0.82TN〔TN為額定電磁轉(zhuǎn)矩〕，問電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、電樞電流以及電樞電動(dòng)勢為多大？32整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2．固有特性解：理想空載轉(zhuǎn)速特性斜率轉(zhuǎn)速降落例題2-2：PN=75kW，UN=220V，IN=383A，nN=1500r/min，電樞總電阻Ra=0.0192，33整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2．固有特性解：例題2-2：PN=75kW，UN=220V，IN=383A，nN=1500r/min，電樞總電阻Ra=0.0192，34整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2．固有特性解：例題2-2：PN=75kW，UN=220V，IN=383A，nN=1500r/min，電樞總電阻Ra=0.0192，35整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2．固有特性例題2-2：PN=75kW，UN=220V，IN=383A，nN=1500r/min，電樞總電阻Ra=0.0192，解：負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速降〔2〕假設(shè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩T=0.82TN〔TN為額定電磁轉(zhuǎn)矩〕，問電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、電樞電流以及電樞電動(dòng)勢為多大？36整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2．固有特性例題2-2：PN=75kW，UN=220V，IN=383A，nN=1500r/min，電樞總電阻Ra=0.0192，電機(jī)轉(zhuǎn)速電樞電流電樞電動(dòng)勢得：37整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性3．人為特性定義人為改變運(yùn)行參數(shù)〔U,R,〕，所得到機(jī)械特性。由機(jī)械特性的基本方程可人為改變的參數(shù)有：U、

R、

；38整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性3．人為特性1〕改變電樞回路電阻的人為特性機(jī)械特性方程串入附加電阻Ri，保持UN與

N不變RaRBIBUNIaUBEa+--+--Ri理想空載轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速降落39整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性3．人為特性2〕改變電樞端電壓的人為特性機(jī)械特性方程改變端電壓U，保持Ra與

N不變理想空載轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速降落RaRBIBUNIaUBEa+--+--40整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性3．人為特性3〕改變磁通的人為特性機(jī)械特性方程改變勵(lì)磁磁通

，保持Ra與UN不變改變磁通的方法改變勵(lì)磁電阻RB→IB→

RaRBIBUNIaUBEa+--+--41整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性3．人為特性3〕改變磁通的人為特性機(jī)械特性方程改變勵(lì)磁磁通

，保持Ra與UN不變RaRBIBUNIaUBEa+--+--理想空載轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速降落42整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性3．人為特性3〕改變磁通的人為特性機(jī)械特性方程改變勵(lì)磁磁通

，保持Ra與UN不變RaRBIBUNIaUBEa+--+--理想空載轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速降落43整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性4．機(jī)械特性的繪制應(yīng)用：工程設(shè)計(jì)與性能分析根本方法：1〕通過實(shí)測數(shù)據(jù)繪制；〔用于實(shí)驗(yàn)室〕a、測量n、T；b、測量n、I；2〕根據(jù)電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)來繪制；〔用于工程實(shí)際〕計(jì)算特殊工況點(diǎn)，繪制機(jī)械特性圖44整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性4．機(jī)械特性的繪制1〕繪制固有特性條件：電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)〔UN、IN、PN、nN〕根本方法：求：理想空載點(diǎn)〔0、n0〕、額定運(yùn)行點(diǎn)〔TN、nN〕；通過兩點(diǎn)作直線，得固有特性n=f(T)；45整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性4．機(jī)械特性的繪制1〕繪制固有特性條件：電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)〔UN、IN、PN、nN〕〔1〕求理想空載點(diǎn)〔0、n0〕；理想空載轉(zhuǎn)速電勢系數(shù)計(jì)算Ra46整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性4．機(jī)械特性的繪制1〕繪制固有特性條件：電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)〔UN、IN、PN、nN〕①用電橋或萬用表實(shí)際測試計(jì)算Ra②按電樞的銅損耗估算〔1〕求理想空載點(diǎn)〔0、n0〕；47整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性4．機(jī)械特性的繪制1〕繪制固有特性條件：電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)〔UN、IN、PN、nN〕理想空載轉(zhuǎn)速電勢系數(shù)〔1〕求理想空載點(diǎn)〔0、n0〕；48整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性4．機(jī)械特性的繪制1〕繪制固有特性條件：電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)〔UN、IN、PN、nN〕〔2〕求額定運(yùn)行點(diǎn)〔TN、nN〕額定電磁力矩TN

的計(jì)算方法輸出力矩電磁力矩方程49整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性4．機(jī)械特性的繪制1〕繪制固有特性條件：電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)〔UN、IN、PN、nN〕〔3〕作特性曲線圖根據(jù)計(jì)算得：〔0、n0〕、〔TN、nN〕；通過兩點(diǎn)作直線圖，得固有特性n=f(T)；50整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性4．機(jī)械特性的繪制2〕繪制人為特性n0△nNTn0TNRaRa+Ri1Ra+Ri2Ri1<Ri2：固有特性、附加電阻Ri，求：人為特性根本方法：計(jì)算〔0，n0〕〔TN、n〕兩點(diǎn)坐標(biāo)，作直線；n0、TN

與固有特性相同，需計(jì)算△ni或ni△nini轉(zhuǎn)速降落〔1〕改變電樞電阻的人為特性曲線；51整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性4．機(jī)械特性的繪制2〕繪制人為特性依據(jù)：△nini主要結(jié)論：在轉(zhuǎn)矩相同時(shí)，不同特性的轉(zhuǎn)速降落△n與其電樞回路總電阻R=(Ra+Ri)成正比；(2-33)n0△nNTn0TNRaRa+Ri1Ra+Ri2Ri1<Ri2：固有特性、附加電阻Ri，求：人為特性〔1〕改變電樞電阻的人為特性曲線；52整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性4．機(jī)械特性的繪制2〕繪制人為特性〔2〕改變電樞端電壓的人為特性；根本方法：Ui，求n0i，作平行于固有特性的人工特性；n0Tn0UNU1U2UN>U1>U2n01n02TN理想空載轉(zhuǎn)速53整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性4．機(jī)械特性的繪制2〕繪制人為特性〔3〕改變磁通的人為特性；根本方法：i，求n0i和特性的斜率Ki，作人工特性；理想空載轉(zhuǎn)速n0Tn0

N

1

2

N>

1>

2n01n02特性斜率54整理ppt2.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.3.1他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性4．機(jī)械特性的繪制例題2-3Z-86型他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)如下PN=l0kW，UN=220V，IN=52.9A，nN=2250r/min。試求：〔1〕電動(dòng)