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1、直流电机直流电机卢卢 斌斌电机学习题课电机学习题课1电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-1 3-1 直流电机有哪些励磁方式直流电机有哪些励磁方式 励磁方式励磁方式IfU EaI+ +- -IaU Ea,IaI+ +- -UfIf+ +- -IfEaI+ +- -IaUIaEaI=If+ +- -U并励串励复励他励自励Ia=IIa=I+IfIa=I=IfIa=I+IfU=Uf2电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-6 3-6 在直流发电机中，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，
2、电枢反应的性在直流发电机中，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，电枢反应的性 质怎样？当电刷逆电枢旋转方向移动一角度，电枢反应的性质又是怎样质怎样？当电刷逆电枢旋转方向移动一角度，电枢反应的性质又是怎样 ？如果是电动机，在这两种情况下，电枢反应的性质又是怎样？如果是电动机，在这两种情况下，电枢反应的性质又是怎样？分析思路：负载时的电枢磁动势和电枢反应负载时的电枢磁动势和电枢反应电枢电流ia电枢磁动势fa电枢磁场ba空载磁场b0气隙合成磁场b电枢反应3电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machineryb0ba(x)b(x)O( (一一) )交轴电枢反应交轴
3、电枢反应 a a）负载时的合成磁场）负载时的合成磁场 b b）合成磁场分布）合成磁场分布不计磁饱和时：不计磁饱和时：计磁饱和时：计磁饱和时：交轴电枢反应既无增磁、亦无去磁作用交轴电枢反应既无增磁、亦无去磁作用交轴电枢反具有一定的去磁作用交轴电枢反具有一定的去磁作用4电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery（二）直轴电枢反应：（二）直轴电枢反应： 若电机为发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度若电机为发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度 ，对主极磁场而言，直轴电枢反应将是去磁的。若，对主极磁场而言，直轴电枢反应将是去磁的。若 电刷逆着旋转方向
4、移动一度，直轴电枢反应时增磁电刷逆着旋转方向移动一度，直轴电枢反应时增磁 的。电动机的情况恰好相反。的。电动机的情况恰好相反。+ + + + +bb+bbFaFaqFad5电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery1 直流发电机中，当电刷顺电枢旋转方向移动一个角度，电枢反应的 性质是： (1) 使主磁场发生畸变 （2）具有去磁作用是主磁场减弱直流发电机中，当电刷逆电枢旋转方向移动一个角度，电枢反应的性 质是： (1)使主磁场发生畸变 （2）具有去磁作用是主磁场增强 2. 直流电动机中，当电刷顺电枢旋转方向移动一个角度，电枢反应的 性质是：
5、(1) 使主磁场发生畸变 （2）具有去磁作用是主磁场增强直流电动机中，当电刷逆电枢旋转方向移动一个角度，电枢反应的 性质是： (1) 使主磁场发生畸变 （2）具有去磁作用是主磁场减弱6电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-7 3-7 直流电机电枢绕组元件内的电动势和电流是交流还是直流电机电枢绕组元件内的电动势和电流是交流还是 直流？为什么在稳态电压方程中不出现元件本身的电感直流？为什么在稳态电压方程中不出现元件本身的电感 电动势？电动势？l电枢元件内的电动势和电流是交流l直流发电机：尽管单个元件内的电动势是交流，但稳态电 压方程考察
6、的对象是电刷间的输出电动势（由于换向器的 “整流”作用，电刷间输出电动势是直流电动势），所以不 会出现元件本身的电感电动势l直流电动机：导体中的电流随其所处的磁极极性的改变而 同时改变方向，使得电磁转矩不变。换向器将外电路的直 流电改变为线圈内的交流电(“逆变”作用)。电压方程与元 件的电感电动势无关。7电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery直流电机稳态电压方程式直流电机稳态电压方程式发电机：Ea=U+IaR+2Us=U+IaRaIa=I+If （并励），Ia=I（他励、串励） 电动机：U=Ea+IaR+2Us=Ea+IaRaIa=I-
7、If（并励），Ia=I（他励、串励）8电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-11 一台他励发电机的转速提高20，空载电压会提高多少 （If不变）？若为并励发电机，则电压升高的百分值 比他励发电机多还是少(Rf不变)？ If不变不变不变他励空载：他励空载：E Ea aU U0 0= =C Ce e n nn n2020U U0 02020并励空载：并励空载：E Ea aU U0 0= =C Ce e n nR Rf fI If fn nU U0 0R Rf f不变不变I If fn nU U0 0增幅大于增幅大于20209电机学习题课
8、电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-12 3-12 一台他励直流发电机的额定电压为一台他励直流发电机的额定电压为230V230V，额定电流为，额定电流为 10A10A，额定转速为，额定转速为1000r/min1000r/min，电枢电阻，电枢电阻R=1.3R=1.3，电电电电刷刷压压压压降降 2U2Us s=2V=2V，励磁，励磁绕组电绕组电绕组电绕组电 阻阻R Rf f=88=88。已知在。已知在750r/min750r/min时时时时的空的空 载载载载特性如下表示特性如下表示 If/A0.41.0 1.6 2.02.53.03.64.4
9、5.2 E0/V337812 015 017619 420622 524 0(1)(1)额定转速、励磁电流为额定转速、励磁电流为2.5A2.5A时，空载电压为多少？时，空载电压为多少？(2)(2)若转速为若转速为900r/min900r/min，空载电压为多少？，空载电压为多少？(3)(3)满载时电磁功率为多少？满载时电磁功率为多少？10电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery11电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-13 一台四极82kW，230V，970r/min的并励发电
10、机，R（750）0.0259 ，R f（750）22.8 额定负载时励磁回路中 串入3.5的调节电阻，电刷 压降为2V，铁耗和机械损耗共2.5kW，杂散损耗为额定功率的0.5，试 求额定负载时发电机的输入功率、电磁功率和效率。 分析：并励发电机分析：并励发电机额定负载时：额定负载时：I=P/UI=P/UN N=82000/230=356.52A=82000/230=356.52AI Ia a I + II + If f365.265A365.265AP Pe eP P2 2+I+Ia a2 2R R+ + 2 2U Us sI Ia aI If f2 2R Rf f88.197kW88.197
11、kW或者：或者： P Pe eE Ea aI Ia a(U+ I (U+ I a aR+2R+2U Us s)I )Ia a=(230+365.27*0.0259+2)*365.265=(230+365.27*0.0259+2)*365.265 88.197kW88.197kW（推荐）（推荐）12电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric MachineryP P1 1P Pe eP P0 088.19888.1982.52.50.50.5828291.108kW 91.108kW 13电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectri
12、c Machinery3-15 一台并励直流电动机正转时为某一转速，如将它停车 ，仅改变励磁电流的方向后重新启动运转，发现此时转速与 原来不同，是什么原因？l分析：转速变化，由于仅有If方向变化，U、Ia、Ra都没 变化，由下式可知一定是主磁通 变化了。1. 1.剩磁的影响。剩磁的影响。 的一部分用来抵消剩磁的一部分用来抵消剩磁2. 2.电枢位置不在几何中心线。电枢位置不在几何中心线。I If f变向前后直轴电枢反应的效果变向前后直轴电枢反应的效果 是相反的，导致是相反的，导致不一样不一样14电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-1
13、6 一台17kW、220V的并励直流电动机，电枢总电阻Ra0.1欧，电刷压降为 2V，在额定电压下电枢电流为100A，转速为1450r/min,并励绕组与一变阻器串 联以限制励磁电流为4.3A。当变阻器短路时，励磁电流为9A，转速降低到 850r/min,电动机带有恒转矩负载，机械损耗等不计，试计算（1）励磁绕组的电 阻和变阻器电阻（2）变阻器短路后，电枢电流的稳态值；（3）电磁转矩值励磁支路总电阻励磁支路总电阻R R220/4.3220/4.351.1651.16R Rf f=220/9=24.44=220/9=24.44R R滑滑 =51.16-24.44=51.16-24.4426.72
14、26.72T Tl l不变，机械损耗等不计不变，机械损耗等不计15电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery16电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-17 一台96kW的并励直流电动机，额定电压为440V，额定电流为 255A,额定励磁电流为5A，额定转速为500r/min，电枢电阻为0.07欧， 电刷压降2Us=2V，不计电枢反应，试求（1）电动机的额定输出转距 ；（2）额定电流时的电磁转矩（3）电动机的空载转速。电磁转矩电磁转矩输出转矩输出转矩17电机学习题课电机学习题课El
15、ectric MachineryElectric Machinery18电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-18 一台17KW、220V的串励直流电动机， 串励绕组电阻为0.12，电电枢总电总电 阻为为0.2 ，在额额定电压电压 运行时时，电动电动 机电电枢电电流为为 65A，转转速为为670r/min，试试确定负载负载 增大而 使电电枢电电流增大为为75A是，电动电动 机的转转速和 电电磁转转矩（磁路设为线设为线 性）19电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery20电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery谢谢 谢！谢！21
