第三章直流電動機結束可逆原理基本方程工作特性機械特性串勵電機直流換向直流電動機結束第五章直流電動機本章要求：熟練掌握直流電動機的基本方程，并能正確使用。掌握直流電動機的轉速特性、轉矩特性以及效率特性。掌握直流電機的可逆原理，并能正確判斷直流電機的運行狀態。熟練掌握直流電動機的機械特性，并能靈活應用。結束第一節直流電機的可逆原理發電狀態Ea>UNST2TemT0nEaIa電動狀態Ea<U上下+-UNST1TemT0nEaIaU=Ea-IaRa結束第二節直流電動機的基本方程一、電壓方程U、I正方向如圖，Ea為反電勢U=Ea+IaRa電樞總等效內阻電樞感應電勢Ea=Cen上下NST2TemT0nEaIaU結束二、轉矩方程

電磁轉矩為拖動轉矩，負載和空載轉矩為制動轉矩。穩定運行時轉矩方程為：Tem=T2+T0電磁轉矩=CTIa空載轉矩負載轉矩上下NST2TemT0nEaIaU結束三、功率方程(并勵)1、輸入功率勵磁損耗2、電樞功率電樞功率分為電磁功率和電樞銅耗。上下結束Ea3、電磁功率的分配摩擦損耗鐵損耗附加損耗其中：上下結束Ea發電機與電動機的P0是相同的，發電機中由輸入的機械功率提供，電動機中由電磁功率提供。4、總功率的分配總損耗p效率：功率流程P1pcufpcuPemP2p0上下結束勵磁損耗電樞回路損耗Ea直流電動機的基本方程小結：電勢：U=Ea+IaRa轉矩：Tem=T2+T0功率:P1=pcuf+pcu+p0+P2P1P2上下PcufGIfNST2TT0nEaIaUpcuPemp0結束例題3-6一臺四極他勵直流電機，電樞采用單波繞組，電樞總導體數N=372，電樞回路總電阻Ra＝0.208?。當此電機運行在電源電壓U=220V，電機的轉速n=1500r／min，氣隙每極磁通Ф＝0.011Wb，此時電機的鐵損耗PFe=362W，機械摩擦損耗Pm=204W(忽略附加損耗)。問：

(1)該電機運行在發電機狀態，還是電動機狀態?(2)電磁轉矩是多少?(3)輸入功率和效率各是多少?例題3-7一臺并勵直流電動機，PN＝96kW，UN＝440V，IN＝255A，IfN=5A，nN=500r／min，電樞回路總電阻Ra＝0．078?，忽略電樞反應的影響，試求：

(1)額定輸出轉矩；

(2)在額定電流時的電磁轉矩。第三節他、并勵直流電動機特性

電動機的轉速n、電磁轉矩Tem

、效率與輸出功率P2或（Ia）的關系叫運行特性。有以下幾種特性：轉速特性：n=f(Ia）轉矩特性：Tem=f(Ia）效率特性：

=f(Ia）機械特性：n=f(Tem)上下

轉速與電磁力矩之間的關系稱為電動機的機械特性。結束2、數學表達式：電勢：U=Ea+IaRa且Ea=Cenn=UNCeRaCeIa=n0-KIaUN式中：n0=Ce理想空載轉速K=RaCe斜率nIa0n0

電機實際空載運行時存在T0，Ia00，實際空載轉速n0′<n0Ia0上下一、轉速特性：n=f(Ia）1、研究條件：U=UN,If=IfNT2NTeT0nEaIa+-UGIfI結束3、轉速變化率n：nIa0n0IaNnNn=n0-nN

nN100%他、并勵電機n=（2~8）%上下結束二、轉矩特性：T=f(Ia）研究條件：U=UN，If=IfNT=CTIaTIa0上下三、效率特性：

=f(Ia）研究條件：U=UN，If=IfN

=P2p1100%

=P1-pcu-p0p1100%

=P1-Ia2Ra-p0p1100%pcu：可變損耗；p0：不變損耗；它們相等最大

Ia0上下結束定義：當端電壓一定，主磁通不變時，電動機轉速與轉矩之間的關系，即

Ea四、并勵直流電動機的機械特性研究條件：U=UN，If=IfN1、自然機械特性

在U=UN，If=IfN，電樞回路不串電阻條件下，得到的機械特性叫自然特性（固有特性）

以上三個條件只要改變其中一個，得到的機械特性稱為人工機械特性。上下n=UNCeRaCTCe2Tem=n0-KTem結束1）電樞串電阻UEaIaK1Rc特性方程變為：n=UNCeRa+RCCTCe2Tem=n0-K′Temn=UNCeRaCTCe2Tem=n0-KTem

串電阻特性與自然特性比較，斜率變大了，n0未變nT0n0TNnN自然特性上下2、人工機械特性結束2）減小磁通n=UNCeRaCTCe2T=n0-KTnT0n0TNnN自然特性減小，n0和K都增加，特性上移，且變軟弱磁可以升速上下結束3）降低電樞端電壓Un=UCeRaCTCe2T=n0-KTnT0n0TNnN自然特性降低U

，n0減小K不變，特性向下平移上下結束例題3-9某他勵直流電動機額定功率PN=22kW，額定電壓UN=220V，額定電流IN=115A，額定轉速nN=1500r／min，電樞回路總電阻Ra=0．1?，忽略空載轉矩了。電動機拖動恒轉矩負載TL=0．85TN(TN為額定電磁轉矩)運行，穩定運行時電動機轉速、電樞電流及電動勢多大?例、一臺并勵直流電動機額定電壓UN=220v，電樞電流IaN=75A，額定轉速nN=1000r/min，電樞回路總電阻Ra=0.26歐姆，勵磁回路總電阻Rf=91歐姆，鐵損耗PFe=600w，機械損耗Pm=198w，求：

（1）電動機額定負載運行時輸出轉矩T2

（2）電動機額定負載時的效率。Ea例：并勵電動機UN=220V，PN=10KW，nN=1000r/min，

ηN=0.8，Ra=0.3歐姆，Rf=150歐姆。

求：(1)If,Ia,IN;

(2)Ea,TN;

(3)當負載轉矩下降為額定轉矩的一半時的轉

速。

第四節串勵直流電動機UEaIaK1If

串勵直流電動機If=Ia，主磁通隨負載電流Ia的變化而變化。一、轉速特性：n=f(Ia）研究條件：U=UN,電樞回路總電阻R0不變n=UNCeR0CeIa特性表達式與他勵（并勵）一樣上下結束n=UNCeR0CeIa

他勵與Ia無關，串勵If=Ia，與Ia符合磁化曲線關系.If=Ia01、輕載時Ia小，與Ia與成正比=k1Ian=UNCek1IaR0Cek1nIa0雙曲線上下結束2、重載時Ia=If

大，近似不變n=UNCeR0CeIa特性變為直線nIa0雙曲線上下If=Ia0結束二、轉矩特性：Tem=f(Ia）研究條件：U=UN,電樞回路總電阻R0不變Tem=CTIa1、輕載時=k1IaTem=CTk1Ia2TIa02、重載時=常數Tem=CTIa上下結束串勵直流電動機的機械特性Ea上述方程反映了如圖所示的機械特性：（1）當T開始增大時，n下降快速；當T大于TN時，n下降緩慢，機械特性較軟。（2）當T=0時，n為無窮大即理想空載轉速，所以串勵電動機不允許空載或輕載運行。（3）適用于負載轉矩變化較大的場合。nT0雙曲線三、幾種不同勵磁方式的機械特性它勵、并勵機械特性較硬，兩者較相似，適用于轉速變化較小的場合。串勵機械特性較軟，且不能空載運行，適用于負載轉矩變化較大的場合。復勵介于兩者中間，具有并勵和串勵的一些優點。串勵復勵并勵它勵例一臺串勵直流電動機，UN=110V，Ra=0.1歐姆（忽略Rf）已知電動機在某負載下運行時，電樞電流Ia=40A，n=1000r/min，現使負載轉矩增加到4倍，問電動機電樞電流和轉速各為多少？

例：串勵電動機UN=220V，IN=40A，nN=1000r/min，R’a=0.5歐姆，CT/Ce=9.55。求（1）當I’a=0.5IN時，n和；（2）如果保持不變，電壓由220v降到110v時的n和Ia。磁通與勵磁電流大小成正比習題課1、一他勵直流電動機：PN=40KW，UN=220V,IN=210A,nN=1000rpm,Ra=0.078。求額定時:P1、p;pcu、Pem、p0;T、T2、T0.解：上下結束2.一并勵直流電動機：PN=96KW，UN=440V,IN=255A,If=5A,nN=500rpm,Ra=0.078。求額定時:P1、p、;pcua、Pem、p0;T、T2、T0.解：上下UEaIaIfIN結束3、一臺他勵直流發電機，PN=14KW,UN=230V,nN=1450r/min,2p=4,勵磁電流IfN=2.17A,N=84.5%,Ra=0.152?，F將此發電機改成并勵電動機運行，接在220V電網上，并保持勵磁電流、電樞電流、效率均為額定值不變。求：1）電動機的額定輸出功率及轉速？2）此時T與發電狀態時T相同（大小、方向）嗎？3）作電動機運行時的輸入和輸出功率？結束解：NTnEaIa+-220VIfITnEaIa