《電機技術(shù)》3.2.3 直流電機基本方程式及功率平衡任務(wù)手冊

直流電機基本方程式及功率平衡【任務(wù)要求】知識點技能點掌握他勵直流電動機基本方程掌握他勵直流發(fā)電機基本方程掌握并勵直流電機基本方程直流電動機基本方程的分析和應(yīng)用直流發(fā)電機基本方程的分析和應(yīng)用并勵直流電機基本方程的分析和應(yīng)用重點難點直流發(fā)電機和電動機的基本方程直流發(fā)電機和電動機的基本方程【任務(wù)清單】任務(wù)1：他勵直流電動機基本方程電壓平衡方程式:勵磁電路：Uf=RfIf電樞電路：U=Ea+RaIaIa的大小取決于負載的大小，當(dāng)Ia=IaN時為滿載，當(dāng)Ia＞IaN時為過載。規(guī)定短時過載的最大電樞電流：Iamax=(1.5~2)IaN=αMCIaN轉(zhuǎn)矩平衡方程式：TM=T0+T2TM：電磁轉(zhuǎn)矩（驅(qū)動轉(zhuǎn)矩）;T0：空載轉(zhuǎn)矩（制動轉(zhuǎn)矩）；T2：負載轉(zhuǎn)矩（制動轉(zhuǎn)矩）。功率平衡方程式輸入功率:P1=UIa=(Ea+IaRa)Ia=EaIa+Ia2Ra=PM+PCua其中，電磁功率PM=EaIa=TMΩ=（T0+T2）Ω=P0+P2P2：電動機軸上輸出的機械功率；P0：電動機的空載損耗，包括機械損耗、附加損耗和鐵損耗。P1=P2+PCua＋PFe+Pm+Pad=P2+∑P(∑P：直流電動機的總損耗)①輸入功率為電功率P1，由電源提供。②電流流過電樞繞組時，將在內(nèi)電阻上產(chǎn)生電損耗PCua（主要包括電樞電阻上的損耗和電刷上的電損耗），并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩TM，從而轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶殴β蔖M（PM=EaIa)。P1=P2+PCu＋PFe+PP1=P2+PCu＋PFe+Pm+Pad=P2+∑P任務(wù)2：他勵直流發(fā)電機基本方程電動勢平衡方程式:勵磁電路：Uf=RfIf電樞電路：Ea=U+RaIa轉(zhuǎn)矩平衡方程式：T1=TM+T0TM：電磁轉(zhuǎn)矩（驅(qū)動轉(zhuǎn)矩）;T0：空載轉(zhuǎn)矩（制動轉(zhuǎn)矩）；T2：負載轉(zhuǎn)矩（制動轉(zhuǎn)矩）發(fā)電機的轉(zhuǎn)向由原動機決定，電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩，是阻礙原動機的阻力矩。功率平衡方程式：從原動機輸入的機械功率為:P1=PM+P0電磁功率PM為:由于UIa=EaIa-Ia2Ra,所以發(fā)電機輸出功率P2為:P2=PM-PCu綜上所述，功率平衡方程式為上式兩端同時除以Ω可以推導(dǎo)出轉(zhuǎn)矩平衡方程①輸入功率為機械功率P1，由原動機提供；②電樞在磁場中旋轉(zhuǎn)時，電機將產(chǎn)生空載損耗p0，空載損耗p0包括機械損耗pm（由軸承、電刷和空氣摩擦所產(chǎn)生）、附加損耗pad和鐵耗pFe（由電樞鐵芯中磁滯、渦流所產(chǎn)生）。③發(fā)電機帶負載運行時，電樞繞組中將有電動勢和電樞電流，其乘積便是電磁功率PM，電磁功率PM等于機械功率P1減去空載損耗p0。④電樞電流會在電樞回路的所有內(nèi)電阻上產(chǎn)生電損耗。主要包括電樞繞組電阻上的銅損耗pCua以及電刷接觸處的電損耗。⑤除過內(nèi)電阻上的電損耗之后，其余功率將傳送電負載，即輸出功率P2。任務(wù)3：并勵直流電機基本方程【任務(wù)拓展】請認真思考并回答下列問題1、一臺并勵直流發(fā)電機，銘牌數(shù)據(jù)如下：PN=6kW，UN=230V，nN=1450r/min，Ra=0.57Ω（包括電刷接觸電阻），勵磁回路總電阻Rf=177Ω，額定負載時的電樞鐵損PFe=234W，機械損耗為Pmec=61W，求：（1）額定負載時的電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩。（2）額定負載時的效率。2、一臺他勵直流電動機數(shù)據(jù)為：PN=7.5kW，UN=110V，IN=79.84A，nN=1500r/min，電樞回路電阻Ra=0.1014Ω，求：（1）U=UN，Φ=ΦN條件下，電樞電流Ia=60A時轉(zhuǎn)速是多少？（2）U=UN條件下，主磁通減少15%，負載轉(zhuǎn)矩為TN不變時，電動機電樞電流與轉(zhuǎn)速是多少？（3）U=UN，Φ=ΦN條件下，負載轉(zhuǎn)矩為0.8TN，轉(zhuǎn)速為（—800）r/min，電樞回路應(yīng)串入多大電阻？3、一臺并勵直流發(fā)電機，銘牌數(shù)據(jù)如下：PN=23kW，UN=230V，nN=1500r/min，勵磁回路電阻Rf=57.5Ω，電樞電阻Ra=0.1Ω,不計電樞反應(yīng)磁路飽和?，F(xiàn)將這臺電