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《电机控制技术》课件_3.3.7直流电动机的工作特性与机械特性11.pptx

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直流电动机的工作特性1目录1直流电动机的机械特性234机械特性的求取3

直流电动机的工作特性1直流电动机的工作特性是指供给电机额定电压UN额定励磁电流IfN时,转速与负载电流之间的关系、转矩与负载电流之间的关系及效率与负载电流之间的关系。这三个关系分别称为电动机的转速特性、转矩特性和效率特性。他励直流电动机的工作特性与并励直流电动机的工作特性相同。本节以他励直流电动机为例分析直流电动机的工作特性。

直流电动机的工作特性1(1)转速特性他励直流电动机的转速特性可表示为,整理可得:(3-19)此式即为转速特性的表达式。如果忽略电枢反应的去磁效应,则转速与负载电流按线性关系变化,当负载电流增加时,转速有所下降。他励直流电动机的工作特性如图3-23所示。图3-23他励电动机的工作特性

直流电动机的工作特性1(2)转矩特性当U=UN,If=IfN时,的关系称为转矩特性。根据直流电机电磁转矩公式可得电动机转矩特性表达如下:(3-20)由此式可见,在忽略电枢反应的情况下电磁转矩与电枢电流成正比,若考虑电枢反应使主磁通略有下降,电磁转矩上升的速度比电流的上升的速度要慢一些,曲线的斜率略有下降。

直流电动机的工作特性1(3)效率特性当U=UN,If=IfN时,的关系称为效率特性。(3-21)从前面叙述可知,空载损耗P0是不随负载电流变化的,当负载电流较小时效率较低,输入的功率大部分消耗在空载损耗上;当负载电流增大时效率也增大,输入的功率大部分消耗在机械负载上;但当负载电流大到一定程度时铜损快速增大此时效率又开始变小。

直流电动机的机械特性2(1)机械特性的概念直流电动机的机械特性是指在电动机的电枢电压、励磁电流、电枢回路电阻为恒值的条件下,即电动机处于稳态运行时,电动机的转速n与电磁转矩之间的关系:n=f(Tem)。由于转速和转矩都是机械量,所以把它称为机械特性。以他励直流电动机为例分析直流电动机的机械特性。图3-24所示是他励直流电动机的电路原理图。图3-24他励直流电动机电路原理图

直流电动机的机械特性2图中U为外施电源电压,Ea是电枢电动势,Ia是电枢电流,Rs是电枢回路串联电阻,If是励磁电流,是励磁磁通,Rf是励磁绕组电阻,Rsf是励磁回路串联电阻。按图中标明的各个量的正方向,可以列出电枢回路的电压平衡方程式 U=Ea+RIa(3-22)式中,R=Ra+Rs,为电枢回路总电阻,Ra为电枢电阻。由电枢电动势Ea=CeΦn和电磁转矩Tem=CTΦIa,可得他励直流电动机的机械特性方程式

直流电动机的机械特性2式中,Ce、Ct分别为电动势常数和转矩常数(CT=9.55Ce);n=n0-为电磁转矩Tem=0时的转速,称为理想空载转速;为机械特性的斜率;为转速降。由公式Tem=CTΦIa可知,电磁转矩Tem与电枢电流Ia成正比,所以只要励磁磁通Φ保持不变,则机械特性方程式也可用转速特性方程式也可用转速特性代替,即 n=?(3-24)由式(3-24)可知,当U、Φ、R为常数时,他励直流电动机的机械特性是一条以

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