电机的工作原理及特性

第1章 电动机的工作原理及特性

掌握直流电动机的电势方程式，转矩

方程式和电压平衡方程式；三相异步 电动机的同步转速和转差率的概念; 掌握电动机的机械特性，特别是人工 机械特性； 掌握电动机起动，制动，调速的各种 方法和应用场所； 了解用机械特性来分析电动机运行状 态的方法; 了解常用控制电机的应用场合.

1.1直流电机的工作原理及特性

1.直流电机的基本结构

主磁极 电枢 换向器 电刷装置

直流电机的结构图

剖面图：电枢1； 主磁极2；换向 极4；机座6

电枢铁心冲片

换向器：换向片3； 连接片4；云母环2

2.直流电机的基本工作原理

简化为一对磁极,一个线圈

发电机

电动机

2.直流电机的基本方程式

1)感应电势E

2)电磁转矩T

E K e n

T Kt I a

式中:E-电动势(V); 一对磁极的磁通(Wb);

n-电枢转速(r/min); Ke -与结构有关的常数.

式中:

T-电磁转矩(Nm);

-一对磁极的磁通(Wb);

Ia-电枢电流(A);

Kt-与结构有关的常数

3.直流电动机的机械特性

1.他激和并激直流电动机的机械特性

1)原理电路图

1)直流电动机机械特性方程式

直流电动机电枢电压平衡方程式

U E I a Ra

E Ke n

Re U n Ia K e K e

由

式中,Ra为电枢电阻.以

代入得:

T Kt I a

将Ia值再代入,得::

Ra U n T n0 n 2 K e Ke Kt

上式为直流电动机机械特性的一般表达式

机械特性曲线n=f(T)

Ra U n T n0 n 2 K e Ke Kt

4.固有(自然)机械特性和人工机械特性

1)他激直流电动机的自然机械特性(正转)

在额定电压,额定磁通,电枢电路内不外接电阻时的

机械特性即为自然机械特性.

额定负载时,转速降 落不多,是硬特性;

金属切削机床,冷轧 机,造纸机等宜于选 用硬特性的电动机.

2)自然机械特性曲线的作法

已知电动机的PN,UN,IN,nN,由公式可计算出Ra,

Ke N ,

no,TN,找出两个点,即理想空载点(o,no)和额定运 行点(TN,nN),通过这两点作出自然机械特性.

pN U N Ra 0 50 0 75 1 U I N N IN

(1)电枢电阻Ra的估算:

(2)理想空载转速no计算:

Ke N

U N I N Ra nN

UN n0 K e N

(3)额定转矩Nn的计算:

PN TN 9 55 nN

3)举例

(1)一台Z2-51型直流他激电动机,已知额定功率

5.5kW,额定电压220V,额定电流31A,额定转速 1500r/min,忽略损耗,求自然机械特性. 解:分析 只要求出理想空载点和额定运行点,就可 绘出机械特性.

p Ra 0 50 0 75 1 N UN IN

Ke N

U N I N Ra =0.132 nN

UN IN

=0.71

UN no K e N =1667r/min

PN TN 9 55