直流電機(jī)原理ppt課件(2)(編輯修改稿)
2025-02-11 05:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 勢(shì)，如圖 313所示，電刷間感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形如同一個(gè)交流正弦電壓經(jīng)過整流以后的波形，這說明直流電機(jī)電樞上產(chǎn)生的是交流電，經(jīng)過電刷換向后才輸出直流電。 第三章 直流電機(jī)原理 ae te?π2π0圖 3 1 3 直 流 電 機(jī) 電 刷 間 輸 出 的 感 應(yīng) 電 動(dòng) 勢(shì)27 第三章 直流電機(jī)原理 這里 ， 直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在電刷間產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 由式（ 135）電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 tN Φe ee s i n ???? ? N ΦttΦNE eeeeπ0a π2ds i nπ1 ???? ?? ? （ 31） 由電樞轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械角速度 ?與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)角頻率 ?e 的關(guān)系 ?? pe n? （ 32） n60π2?? （ 33） 28 式（ 31）表示的直流電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可寫成 第三章 直流電機(jī)原理 由于電樞繞組的匝數(shù) N與電樞總有效邊數(shù) Z以及支路對(duì)數(shù) a的關(guān)系為 N = Z/4a， （ 34） 604π2ppanN ΦnΦNnE ?? ?ΦnaZnnΦaZnE 606044 ppa ??令 為電動(dòng)勢(shì)常數(shù)，那么就得到直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)計(jì)算公式 aZnC60pe ?ΦnCE ea ?（ 35） 29 第三章 直流電機(jī)原理 二、電磁轉(zhuǎn)矩 這里利用第一章推導(dǎo)的一般電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩方程式（ 144）來計(jì)算直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。從直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)可以看出，它是一種定子繞組為凸極的電機(jī)，現(xiàn)假定其滿足以下條件： 1）可以忽略各種飽和與非線性； 2）電刷的位置在幾何中心線上，即 ?r = 90?，并忽略電刷寬度； 3）忽略磁動(dòng)勢(shì)的空間諧波； 4）電樞繞組均勻分布，節(jié)距相等，可忽略槽寬； 如圖 31所示的直流電機(jī)，在定子繞組中通以直流勵(lì)磁電流If ，產(chǎn)生恒定的磁通 ?，這時(shí) ?sr = ?，由電樞繞組產(chǎn)生的每極磁動(dòng)勢(shì) Fa 波形如圖 314所示，其幅值為 30 對(duì)電樞磁動(dòng)勢(shì) Fa 進(jìn)行傅里葉變換，其正弦基波分量的幅值 Fa1為 第三章 直流電機(jī)原理 appaa 82 ianZnNIF ??rp2ap21a π8π8 FanZIIanZF a ??? 0 ? Fa ? ? Fa Fa1 te?圖 3 1 4 電 樞 繞 組 產(chǎn) 生 的 磁 動(dòng) 勢(shì) 波 形31 將上述各變量的關(guān)系代入式（ 144），得 第三章 直流電機(jī)原理 令 為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，則可得直流電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式 app2a2por2pe π2π2π90s i n2π ΦIaZnanZIΦnΦFnT ???aZnCπ2pT ?aTe ΦICT ?（ 36） 另外，根據(jù)比 薩電磁力定律，計(jì)算直流電機(jī)電樞繞組元件邊在磁場(chǎng)中的受力，也可推導(dǎo)出與式（ 36）同樣的電磁轉(zhuǎn)矩方程，這方面的內(nèi)容可參閱教材有關(guān)的內(nèi)容。 32 第四節(jié) 直流電機(jī)的基本方程和工作特性 直流電機(jī)的運(yùn)行情況可以用基本方程來研究。直流電機(jī)可為發(fā)電機(jī)運(yùn)行和電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。當(dāng)直流電機(jī)由外動(dòng)力拖動(dòng)，在電樞轉(zhuǎn)軸上輸入機(jī)械能，電樞感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，并經(jīng)電刷轉(zhuǎn)換輸出直流電能向負(fù)載供電，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于電樞端電壓，電機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行。當(dāng)直流電機(jī)電樞輸入直流電源電壓，此電壓經(jīng)電刷轉(zhuǎn)換流入電樞繞組， 電樞受電磁轉(zhuǎn)矩作用， 在轉(zhuǎn)軸輸出機(jī)械能，同時(shí)電樞也產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，但數(shù)值小于電樞電壓，則電機(jī)作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。本節(jié)給出直流電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的基本方程和工作特性。 第三章 直流電機(jī)原理 33 一、直流電動(dòng)機(jī) 在列寫直流電動(dòng)機(jī)的基本方程之前，先規(guī)定相關(guān)物理量的參考正方向，若各物理量的瞬時(shí)實(shí)際方向與參考正方向一致，其值為正，反之為負(fù)。 第三章 直流電機(jī)原理 If Uf Ua Ia 負(fù) 載 T0 TL n Te Uf + _ If 圖 3 1 5 直 流 電 動(dòng) 機(jī) 物 理 量 的 正 方 向 與 等 效 電 路a ) 物 理 量 的 參 考 正 方 向 b ) 等 效 電 路a ) b )fU++ L Ua + _ Ia + _ aEaRaE34 1. 電壓方程 (1) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 他勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁線圈采用單獨(dú)電源供電 第三章 直流電機(jī)原理 直流電動(dòng)機(jī)的電樞回路電源電壓 Ua，電樞繞組的電阻 Rw ，正、負(fù)電刷的接觸電壓降為 2ΔUb ，由基爾霍夫電壓定律可列出電樞回路方程 fff RUI ? （ 37） aabaaa 2 IREUIREU aw ??????（ 38） 式中 Ra —— 包括電樞繞組和電刷壓降的等效電阻； Ea —— 直流電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ΦnCE ea ? （ 39） 35 (2)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 如圖 312b所示，電動(dòng)機(jī)采用并勵(lì)方式時(shí)， 勵(lì)磁繞組與電樞回路并聯(lián)， 共用一個(gè)電源，電樞回路的電壓方程與他勵(lì)時(shí)相同，并有 第三章 直流電機(jī)原理 fa UUU ??fa III ??（ 310） （ 311） (3) 串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 如圖 312c所示，電動(dòng)機(jī)采用串勵(lì)方式時(shí)，勵(lì)磁繞組與電樞回路串聯(lián)，再與電源連接，此時(shí) （ 312） （ 313） fa III ??fa UUU ??36 2. 轉(zhuǎn)矩方程 直流電動(dòng)機(jī)電樞外加電壓后，工作在電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)，電樞產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 Te ，其方向如圖 316所示，為逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，與電動(dòng)機(jī)空載轉(zhuǎn)矩 T0 和電動(dòng)機(jī)的軸上負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL 相反。當(dāng)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)有 Te與 T0、 TL相平衡。這樣，按圖 315中正方向的約定，可寫出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩方程 第三章 直流電機(jī)原理 0Le TTT ?? （ 312） 3. 功率方程 勵(lì)磁回路輸入的電功率 2fffff IRIUP ?? （ 313） 37 電樞回路輸入的電功率 第三章 直流電機(jī)原理 （ 316） 式中 ΔpCua = RaIa2 ——
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