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(完整版)电机拖动必考点总结

考点总结第四章e T L T —生产机械的阻转矩 n —转速(r/min)】第五章一、直流电机的励磁方式:III f I I f1图5-15直流电机的励磁方式a) 他励式 b) 并励式 b) 串励式 b) 复励式a)b)c)d)按励磁绕组的供电方式不同,直流电机分4种:○1他励直流电机 ○2并励直流电机 ○3串励直流电机 ○4复励直流电机 二、基础公式 1. 额定功率N P直流电动机中,N P 是指输出的机械功率的额定值:(N T 为额定输出转矩,N n 为额定转速) 直流发电机中,N是指输出的电功率的额定值:N N N I U P ⋅=2. 电枢电动势a E直流电机的电动势:n C E e a ⋅Φ⋅=(单位 V ) e C 为电动势常数aZn C P e 60⋅=(P n —磁极对数,Z —电枢总有效边数,a —支路对数)3. 电磁转矩e T直流电机的电磁转矩:a T e I C T ⋅Φ⋅= (单位m N ⋅) T C 为转矩常数aZn C P T ⋅⋅=π2 (P n —磁极对数,Z —电枢总有效边数,a —支路对数)4. 常数关系式由于55.9260≈=πe T C C 故 e T C C ⋅=55.9三、直流电机(一) 分类:直流电动机和直流发电机。

直流电动机:直流电能→→机械能 直流发电机:机械能→→直流电能(二) 直流电动机(考点:他励直流电动机【如下图】)I 图5-18直流电动机物理量的正方向与等效电路a) 物理量的参考正方向 b) 等效电路a)b)1. 电压方程:励磁回路:f f f I R U =电枢回路:a a a a I R E U += (特点:a a E U >) (a R ——包括电枢绕组和电刷压降的等效电阻 a E ——直流电机感应电动势)其中 ΦnC E e a =2. 转矩方程:0L e T T T +=3. 功率方程:○1输入电功率→电磁功率 输入电功率1P =励磁回路输入电功率f P +电枢回路输入电功率a P(注意:一般题目没有给出励磁信息,那么输入电功率=电枢回路输入电功率)电枢回路输入电功率a P =电磁功率em P +铜耗功率Cua p ∆ 励磁回路输入的电功率:2f f f f f I R I U P ==电枢回路输入的电功率:()Cua em 2a a a a a a a a a a a p P I R I E I I R E I U P ∆+=+=+== (2a a Cua I R p =∆——电枢回路的铜耗 a a em I E P =——电机的电磁功率)且有ωωωe a p a p a p a a π2π2606060T ΦI aZn ΦI a Z n ΦnI Z n I E ==⋅== 即ωe a a T I E =(原本基础公式为a e ΦI C T T =)而由上式可得电动机电磁转矩的另一种计算公式:n Pn P P T em em eme 55.960π2===ω 故n PT em e 55.9=(em P 的取值单位为w 才适用)nP T eme 9550=(em P 的取值单位为kW 才适用) ○2电磁功率→输出机械功率 电磁功率=机械功率=机械空载功率(损耗)+机械负载功率(输出功率)由于0L e T T T +=和ωe T P em = 故 ωωωL 0e T T T += L 0em P p P +∆=L P ——电机的机械负载功率0p ∆——电机的空载损耗,包括机械摩擦损耗m p ∆和铁心损耗Fe p ∆○3输入电功率1P →输出机械功率2P 电功率电磁功率机械功率P 1P em P 2p Cua p Fe p mec p CufCufp ∆Cuap ∆Fep ∆mp ∆图5-19直流电动机的功率图p P P p p p p P p p P P P ∑∆+=+∆+∆+∆+∆=+∆+∆=+=22add m Fe Cu em Cua Cuf a f 1式中2P ——电动机的输出功率,有P2=PL ;add p ∆——电动机的附加损耗,是未被包括在铜耗、铁耗和机械损耗之内的其他损耗; p ∑∆——电动机的总损耗,并有add 02a a 2f f add m Fe Cua Cuf p p I R I R p p p p p p ∆+∆++=∆+∆+∆+∆+∆=∑∆故电动机的效率为:p P pP P ∑∆+∑∆-==2121η4. 工作特性:5. 如何避免造成“飞车”? 答:直流电动机在使用时一定要保证励磁回路连接可靠,绝不能断开。

原因:一旦励磁电流 If = 0,则电机主磁通将迅速下降至剩磁磁通,若此时电动机负载较轻,电动机的转速将迅速上升,造成“飞车”;若电动机的负载为重载,则电动机的电磁转矩将小于负载转矩,使电机转速减小,但电枢电流将飞速增大,超过电动机允许的最大电流值,引起电枢绕组因大电流过热而烧毁。

因此,在闭合电动机电枢电路前应先闭合励磁电路,保证电动机可靠运行。

(三) 直流发电机(考点:他励直流发电机【如下图】)I 原动机图5-21直流发电机物理量的正方向与等效电路a) 物理量的参考正方向 b) 等效电路a)b)1.电压方程:a a a a I R U E += (特点:a a E U <) 式中ΦnC E e a =2.转矩方程:0e m TT T+=3.功率方程:○1输入机械功率→电磁功率 输入机械功率m P (原动机)=电磁功率emP +克服空载功率0p ∆ 0em 0e m m 1)(p P T T T P P ∆+=+===ωω ○2电磁功率→输出电功率 电磁功率em P =输出电功率2P +铜耗功率Cua p ∆ Cua 22a a a a a em p P I R UI I E P ∆+=+==○3输入机械功率1P →输出电功率2P 机械功率电磁功率电功率P 1P 图5-23直流发电机的功率图e p p p P p P P F m Cua 20em 1∆+∆+∆+=∆+=式中p ∑∆——直流发电机的总损耗,add Cua Fe m p p p p p ∆+∆+∆+∆=∑∆四、考题解答1.某他励直流电动机的额定数据为N P =17kW, N U =220V, N n =1500r/min ,N η=83%。

计算额定电枢电流N I 、额定电磁转矩和额定负载时的输入电功率。

分析:电机的额定功率指的是输出功率,电动机的额定功率N P 指的是机械功率(没有空载损耗=电磁功率)(发电机的额定功率N P 指的是电功率)解:(1) 额定电枢电流N I =A 93.10=22083.010173N A U P N N ⨯⨯=⋅η(2) 额定电磁转矩)()(m N m N n P n P P T N ⋅=⋅⨯⨯====23.1081500101755.955.960π23N N NeNω(3) 额定负载时输入电功率 法一:kW W I U P N 48.202048210.93220N 1==⨯=⋅=法二:kW W P P N N48.2083.0101731=⨯==η 2.有一他励直流发电机的额定数据为:N P =46kW ,N U =230V, N n =1000r/min ,a R =0.1Ω,已知0p ∆=1kW ,add p ∆=0.01N P ,求额定负载下1P 、em P 和N η。

分析:电机的额定功率指的是输出功率,发电机的额定功率N P 指的是电功率;解:kW P p N 46.001.0add ==∆A A U P I N N 20023010463N =⨯==kW W R I p a 440002N Cua ===∆kW p p p p 46.5446.01Cua add 0=++=∆+∆+∆=∑∆(1) 额定负载下输入功率kW kW p P P N 46.51)46.546(1=+=∑∆+=(2) 额定负载下电磁功率kW kW p P P N 50)446(Cua em =+=∆+=(3) 额定负载下发电机效率法一: %39.89%10046.51461N =⨯==P P N η 法二:%39.89%61.101%10046.54646.511N =-=⨯+-=∑∆+∑∆-=p P p N η_ +U aR f图6-1他励电动机接线图第六章一、他励直流电动机的机械特性: 1.机械特性的一般形式e0e 2T e a e a T ee a e ae a a a )(T n T ΦC C RR ΦC U ΦC T ΦCR R ΦC U ΦC R R I U n β-=+-=+-=+-=式中n ——直流电机的理想空载转速,β——直流电机机械特性的斜率,2.固有机械特性(特点:电枢电压、励磁电压均为额定值)图6-2 他励电动机固有机械特性○10=e T 时,NΦC U n n e a0==是理想空载转速,由a e ΦI C T T =可知,同时0=a I ,a N E U =。

○2固有机械特性硬:斜率2T e aNΦC C R =β较小,表示固有转速的变化小,所有固有机械特性比较硬。

○3电动机起动时n=0,由n C E e a ⋅Φ⋅=,感应电动势0=a E ,这时电枢电流为起动电流st aNa I R U I ==;电磁转矩为启动转矩 st N st a N e I ΦC T I ΦC T T T ===;又因为电枢电阻a R 很小,在额定电压的作用下, 起动电流将非常大,远远超过电动机所允许的最大电流, 会烧坏换向器,因此直流电机一般不允许全电压直接起动。

○4若转矩0,<>n T T st e ,特性曲线在第四象限;若0,0><n T e ,则特性曲线在第二象限,电磁转矩与转速方向相反,形成制动转矩,电机处于发电状态。

3.人为机械特性n U <U U U U =0-U n 0n O-n 0T 图6-3 改变电枢电压的人为的机械特性R 1<R 2n n 0 O T eR aR a +R 1R a +R 2固有人为图6-5 改变电枢电阻的人为机械 Φ1ΦNnn 01n 0O T e图6-4 改变磁通的人为机械特性e 2T e e T ΦC C R R ΦC Un a +-=○1改变电枢电压U ○2减小每极气隙磁通Φ ○3电枢回路串接电阻R(注意:减小U 或串接R 都使得n 减小,而减小Φ却使得n 增加)二、他励直流电动机的起动方式(2种) ○1电枢回路串电阻起动 ○2降压起动R R R + _ UKM1 KM2 KM3MA BC DB’ C ’ D’ E T TT OTn 0nR R +R R +R +R R +R +R +R +_U图6-6 他励直流电动机串电阻起动a) 原理图 b) 机械特性a)b)UIUPE +_+_UMRPU+UAOTnT TT 图6-7 他励直流电动机降压起动a) 电力电子可控整流供电系统 b) 降压起动的机械特性a)b)U U U U U U U U <<<U三、他励直流电动机的调速1.静差率:是指在同一条机械特性上,从理想空载到额定负载时的转速降与理想空载转速之比。

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