直流电机的基本工作原理4

2013年09月11日

第四节感应电动势和电磁转矩的计算

.感应电动势的计算

1.运行时感应电动势始终存在

直流电机无论作电动机运行还是作发电机运行,电枢绕组内都感应产生电动势。这个感应电动势是指一条支路的电动势。

2.如何计算感应电动势

要计算支路电动势,可先求出每个元件电动势的平均值,然后乘上每条支路串联元件数,就可得出支路电动势。

元件平均电势

B为每一个磁极下的平均磁感应强度,等于每极磁通除以每极的面积tl, B= F/tl

电磁感应定律:  e=Blv

式中:v为导体切割磁力线的线速度v=2pRn/60= 2ptn/602pR= 2pt

n - 电枢的转速(r/min)

p - 极对数

t - 极距

每条支路总导体数2N,则电枢感应电动势的平均值为:

E=2Ne=2NBlv=4pNFn/60  如果令4pN/60=CE 

E= CEFn

Ce 称为电动势常数

磁通的单位为 Wb,转速 n 的单位为 rpm,感应电动势的单位为 V

感生电动势的方向由磁场的方向和转子的旋转方向决定。

 

在直流电动机中,电动势的方向与电枢电流的方向相反,为反电动势;

在直流发电机中,电动势的方向与电枢电流的方向相同,为电源电动势。

 

.电磁转矩的计算

1.元件边所受切线方向电磁力

设气隙中某处的径向磁密为 Bdx ,元件数为 Ny ;元件边中电流为ia

根据电磁力定律,此处元件边所受的切线方向的电磁力为:

fx = Blia

B为每一个磁极下的平均磁感应强度,等于每极磁通除以每极的面积tl, Bdx= F/tl

2.元件边所产生电磁转矩

设电枢的直径2R ,因为2pR=2pt,所以R=pt/p.

元件数为N a为并联支路对数,则电枢表面共有元件边数为 4aN ,则电磁力产生的电磁转矩为:

Te = 4aNfxR= 4aNBdx·l·iaR=2pN Fia/p

若令 CT= 2pN /p,

Te=  CTFia

电磁转矩由磁场的方向和电枢电流的方向决定。

在直流电动机中,电磁转矩的方向与转子的旋转方向相同,为拖动转矩

在直流发电机中,电磁转矩的方向与转子的旋转方向相反,为制动转矩

第四节直流电动机运行分析

教学目的      掌握直流电动机的励磁方式

掌握直流电动机的方程

教学重点  直流电动机的励磁方式

教学难点  直流电动机的电路方程

一、直流电动机的基本方程

    在这里我们将讨论直流电动机的电压、功率和转矩的平衡方程,说明其能量关系。

 ()电枢电路电压平衡方程

 1.电动机的反电势    

在电机工作原理的讨论中,我们知道电枢旋转时,电枢中的载流导体割切磁力线产生感应电动势Ea=Ceφn。这个电动势的方向与电枢电流的方向相反,抵制电枢电流的流入,故称为反电动势。因此,电源要向电枢输入电流,就必须克服反电动势的作用,即必须使加在电枢绕组两端的电压U>Eal

 2.电压平衡方程

                            Ea=U–IaRa                                    式中,Ia为电枢电流(A); Ra为电枢绕组电阻(Ω)

      上式改写后即得电压平衡方程为

                                   U=Ea+IaRa                                     上式表明,电枢绕组两端的电压U可分为两部分,一部分用来平衡反电动势Ea,另一部分就是电枢绕组的电阻压降IaRa

 3.电枢电流    U=Ea+IaRa可导出电枢电流公式,即

    

           

    

      

()功率平衡方程

 

     

 

 

()转矩平衡方程

 

 

 

 

 

来源:海盐县民丰电子电器有限公司
电话:0573-86195778
传真:0573-86195768
邮箱:mfdzdq@163.com
地址:浙江嘉兴海盐武原镇城蒋家3号
0573--86195778