直流电机习题课-20101117.ppt

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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电机学习题课电机学习题课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IfUEaI+-IaUEa,IaI+-UfIf+-IfEaI+-IaUIaEaI=If+-U并励并励串励串励复励复励他励他励自励自励Ia=IIa=I+IfIa=I=IfIa=I+IfU=Uf2电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-6 3-6 3-6 3-6 在直流发电

2、机中，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，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？如果是电动机，在这两

3、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：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电枢电流ia电枢磁动势电枢磁动势fa电枢磁场电枢磁场ba空载磁场空载磁场b0气隙合成磁场气隙合成磁场b电枢反应电枢反应3电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machineryb0ba(x)b(x)O(一一一一)交轴电枢反应交轴电枢反应交轴电枢反应交轴电枢反应 a a）负载时的合成磁场）负载时的合成磁场）负载时的合成磁场）负载时的合成磁场 b b）合成磁场分）合

4、成磁场分）合成磁场分）合成磁场分布布布布不计磁饱和时：不计磁饱和时：不计磁饱和时：不计磁饱和时：计磁饱和时：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：（二）直轴电枢反应：（二）直轴电枢反应：若电机

5、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，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。若电对主极磁场而言，直轴电枢反应将是去磁的。若电对主极磁场而言，直轴电枢反应将是去磁的。若电对主极磁场而言，直轴电枢反应将是去磁的。若电刷逆着旋转方向移动一度，直轴电枢反应时增磁的。刷逆着旋转方向移动一度，直轴电枢反应时增磁的。刷逆着旋转方向移动一度，直轴电枢反应时增磁的。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。电动机的情况恰好相反。电动机的情况恰好相

6、反。电动机的情况恰好相反。+bb+bbFaFaqFad5电机学习题课电机学习题课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：(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

7、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？电

8、动势？电动势？l电枢元件内的电动势和电流是交流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的对象是电刷间的输出电动势（由于换向器的压方程考察的对象是电刷间的输出电动势（由于换向器的“整流整流”作用作用，电刷间输出电动势是直流电动势），所以，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同时改变方向，使得

9、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流电改变为线圈内的交流电(“逆变逆变”作用作用)。电压方程与。电压方程与元件的电感电动势无关。元件的电感电动势无关。7电机学习题课电机学习题课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：发电机：Ea=U+IaR+2Us=U+IaRaIa=I+If（并励），并励），Ia=I（他励、串励他励、串励）电动机：电动机：U=Ea+IaR+2Us=Ea+IaRaIa=I-If（并励），并励），Ia=I（他励、串励他励、串励）8电机学习题课电机学习题

10、课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一台他励发电机的转速提高20，空载电压会提高多，空载电压会提高多 少少（If不变）？若为并励发电机，则电压升高的百分值不变）？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比他励发电机多还是少(Rf不变不变)？If不变不变不变不变不变不变他励空载：他励空载：他励空载：他励空载：E Ea aU U0 0=C Ce e n n n n2020U U0 02020并励空载：并励空载：并励空载：并励空载：E Ea aU U0 0=C Ce e n n R Rf

11、fI If fn nU U0 0R Rf f不变不变不变不变I If fn nU U0 0增幅大于增幅大于增幅大于增幅大于20209电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课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，额定电流为，额定电流为10A10A，额定转速为，额定转速为，额定转速为，额定转速为1000r/min1000r/min，电枢电阻，电枢电阻，电枢电阻，电枢电阻R=1.

12、3R=1.3，电电电电刷刷刷刷压压压压降降降降2U2Us s=2V=2V，励磁，励磁，励磁，励磁绕组电绕组电绕组电绕组电阻阻阻阻R Rf f=88=88。已知在。已知在。已知在。已知在750r/min750r/min时时时时的空的空的空的空载载载载特性如下表示特性如下表示特性如下表示特性如下表示If/A0.41.01.62.02.53.03.64.45.2E0/V3378120 150176194206225 240(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

13、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电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-13 一台四极一台四极82kW，230V，970r/min的并励发电机，的并励发电机，R（750）0.0259，R f（750）22.8 额定负载时励磁回路中额定负载时励磁回路中 串入串入3.5的调节电阻，电刷的调节电阻，电刷压降为压降为2V，铁耗和机械损耗共，铁耗和

14、机械损耗共2.5kW，杂散损耗为额定功率的，杂散损耗为额定功率的0.5，试，试求额定负载时发电机的输入功率、电磁功率和效率。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：并励发电机分析：并励发电机分析：并励发电机 额定负载时：额定负载时：额定负载时：额定负载时：I=P/UI=P/UN N=82000/230=356.52A=82000/230=356.52A I 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 f88.197kW88.197kW 或者

15、：或者：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）（推荐）（推荐）12电机学习题课电机学习题课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电机学习题课电机

16、学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-15 一台并励直流电动机正转时为某一转速，如将它停车，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？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。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

17、置不在几何中心线。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，导致是相反的，导致是相反的，导致不一样不一样不一样不一样14电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-16 一台一台17kW、220V的并励直流电动机，电枢总电阻的并励直流电动机，电枢总电阻Ra0.1欧，电刷压降为欧，电刷压降为2V，在额定电压下电枢电流为，在额定电压下电枢电流为100A，转速为，转速为1450

18、r/min,并励绕组与一变阻器串并励绕组与一变阻器串联以限制励磁电流为联以限制励磁电流为4.3A。当变阻器短路时，励磁电流为。当变阻器短路时，励磁电流为9A，转速降低到，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）励磁绕组的电阻和变阻器电阻（阻和变阻器电阻（2）变阻器短路后，电枢电流的稳态值；（）变阻器短路后，电枢电流的稳态值；（3）电磁转矩值）电磁转矩值励磁支路总电阻励磁支路总电阻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=2

19、20/9=24.44R R滑滑滑滑 =51.16-24.44=51.16-24.4426.7226.72T Tl l不变，机械损耗等不计不变，机械损耗等不计不变，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电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-17 一台一台96kW的并励直流电动机，额定电压为的并励直流电动机，额定电压为440V，额定电流为，额定电流为255A,额定励磁电流为额定励磁电流为5A

20、，额定转速为，额定转速为500r/min，电枢电阻为，电枢电阻为0.07欧，欧，电刷压降电刷压降2Us=2V，不计电枢反应，试求不计电枢反应，试求（1）电动机的额定输出转距；）电动机的额定输出转距；（2）额定电流时的电磁转矩（）额定电流时的电磁转矩（3）电动机的空载转速）电动机的空载转速。电磁转矩电磁转矩电磁转矩电磁转矩输出转矩输出转矩输出转矩输出转矩17电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery18电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machiner

21、y3-18 一台一台17KW、220V的串励直流电动机，的串励直流电动机，串励绕组电阻为串励绕组电阻为0.12，电电枢枢总电总电阻阻为为0.2，在在额额定定电压电压运行运行时时，电动电动机机电电枢枢电电流流为为65A，转转速速为为670r/min，试试确定确定负载负载增大而使增大而使电电枢枢电电流增大流增大为为75A是，是，电动电动机的机的转转速和速和电电磁磁转转矩矩（磁路（磁路设为线设为线性）性）19电机学习题课电机学习题课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电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery谢谢 谢！谢！21