電動勢平衡方程式 轉矩平衡方程式 功率平衡關系 一.直流電機的基本方程式 (一)電動勢平衡方程式 并勵電動機電樞回路與勵磁回路的電動勢平衡方程式如下:
圖1.6.1電動機電樞回路與勵磁回路電路
圖1.6.1電機穩態運行時
作電動機運行
作發電機運行:
(二)轉矩平衡方程式 圖1.6.2電機的轉矩平衡關系圖
得出電動機穩態運行時的轉矩平衡方程式為
在發電機中,原動機的拖動轉矩為T1,其轉矩平衡方程式則為
得出發電機穩態運行時的轉矩平衡方程式為
(三)功率平衡關系
并勵電動機 Pe=UI =U(If+Ia)=UIf+(Iara+2△Ub+Ea)Ia =pcuf+pcua+pc+Pem Pem=TemΩ =(T2+T0)Ω =P2+P0 =P2+pFe+pmec 并勵發電機 P1=T1Ω =(Tem+T0)Ω =Pem+P0 =Pem+pFe+pmec Pem=EaIa =(U+Iara+2△Uc)Ia =UIa+Ia2ra+2Ia△Uc =UI+UIf+Ia2ra+2Ia△Uc =P2+pcuf+pcua+pc 二.直流電動機的工作特性 1.直流電動機的工作特性(普遍的) 端電壓U=UN(額定電壓) 電樞回路中無外加電阻 勵磁電流I=IfN(額定勵磁電流)時 電動機的轉速n、電磁轉矩Tem和效率η三者與輸出功率P2之間的關系 2.并勵直流電動機的工作特性(特殊的)
1)轉速特性 當U=U,I=If時,n=f(Ia)的關系曲線 n=(U/Ceφ)-(RaIa/Ceφ) 2)轉矩特性 當U=U,If=IfN時,Tem=f(Ia)的關系曲線 Tem=CTφIa 3)效率特性 當U=UN,If=IfN時,η=f(Ia)的關系曲線 (1)銅耗 電流流過導體時,消耗在電阻內的損耗; 其次是勵磁回路的銅耗pcuf=IfRf;還有電刷接觸損耗 (2)鐵耗 電動機的主磁通在磁路的鐵磁材料中交變時所產生的損耗 (3)機械損耗 機械損耗包括軸承及電刷的摩擦損耗和通風損耗 (4)附加損耗 附加損耗p△又稱雜散損耗 附加損耗主要包括: *(電樞鐵心上齒槽存在,使氣隙磁通大小脈振和左右搖擺在)鐵心中引的鐵損耗; *電樞反應使磁場畸變引起的電樞鐵耗 *換向電流產生的銅耗等 因為難于精確計算 *對無補償繞組的直流電機,附加損耗按額定容量1%估算 *對有補償繞組的直流電機,附加損耗按額定容量0.5%估算 對于并勵直流電動機 因為磁通基本不變,轉速基本不變,所以勵磁損耗、鐵耗和機械損耗可以認為不變.如果不計附加損耗,效率為:
可見效率曲線有一個最大值,令:
當電動機不變損耗等于隨電流平方而變的可變損耗時,電動機效率達到最大。 此結論對所有電機有普遍意義 *空載運行*負載運行 三.直流發電機的工作特性
圖1.6.5常用他勵,并勵和復勵發電機的接線圖
直流發電機運行時,由原動機拖動,通常保持n=nN (一)空載運行 1.空載運行 當n=nN時,勵磁繞組端加上勵磁電壓Uf,調節勵磁電流If0,使發電機空載端電壓U0=(1.1-1.3)U,然后再使If0逐步降到零,這樣測得的空載端電壓U0和勵磁電流If0關系,即為他勵發電機空載運行時特性曲線U0=f(If0)
圖1.6.6他勵發電機空載運行時特性曲線
因為空載特性表明的是直流電機磁路特性 所以對于并勵和復勵發電機空載特性也以他勵方式測取 2.并勵和復勵直流發電機空載電壓的建立 1)空載電壓的建立 對于勵磁繞組的端電壓Uf和勵磁電流Ir 若從電機磁路關系上考慮要滿足空載特性, 即U0=f(If0) 而從電路關系上觀察,必須遵循伏安特性, 即Uf=rf*If0 由此可見,U0、If0必須同時滿足(1-81)和(1-82)
所以U0和If0之值就是表示上述兩種特性的曲線交點:A的坐標 并勵直流發電機的自勵(圖1.6.7) 2)并勵直流發電機自勵的三個條件 *電機必須有剩磁 *勵磁繞組并聯到電樞的極性必須正確 *勵磁回路中電阻小于rfc(稱為臨界值) (二)負載運行直流發電機的外特性(圖1.6.8)
(1)負載增加,去磁性質的電樞反應引起氣隙合成磁通的減小 ,從而使相應的感應電動勢下降 (2)此時電樞回路的電阻和電刷壓降R0I0增大 以上兩個因素都促使發電機端電壓下降 并勵發電機外特性曲線斜率更大的原因 |