电机与拖动基础考点总结

考点总结第四章e T L T —生产机械的阻转矩 n —转速(r/min)】第五章一、直流电机的励磁方式：III f I I f1图5-15直流电机的励磁方式a) 他励式 b) 并励式 b) 串励式 b) 复励式a)b)c)d)按励磁绕组的供电方式不同，直流电机分4种：○1他励直流电机 ○2并励直流电机 ○3串励直流电机 ○4复励直流电机 二、基础公式 1. 额定功率N PN P （N T 为额定输出转矩，N n 为额定转速） 直流发电机中，N P 是指输出的电功率的额定值：N N N I U P ⋅=2. 电枢电动势a E直流电机的电动势：n C E e a ⋅Φ⋅=（单位 V ） e C 为电动势常数aZn C P e 60⋅=（P n —磁极对数，Z —电枢总有效边数，a —支路对数）3. 电磁转矩e T直流电机的电磁转矩：a T e I C T ⋅Φ⋅= （单位m N ⋅） T C 为转矩常数aZn C P T ⋅⋅=π2 （P n —磁极对数，Z —电枢总有效边数，a —支路对数）4. 常数关系式由于55.9260≈=πe T C C 故 e T C C ⋅=55.9三、直流电机(一) 分类：直流电动机和直流发电机。

直流电动机：直流电能→→机械能 直流发电机：机械能→→直流电能(二) 直流电动机(考点：他励直流电动机【如下图】)I 图5-18直流电动机物理量的正方向与等效电路a) 物理量的参考正方向 b) 等效电路a)b)1. 电压方程：励磁回路：f f f I R U =电枢回路：a a a a I R E U += (特点：a a E U >) (a R ——包括电枢绕组和电刷压降的等效电阻 a E ——直流电机感应电动势)其中 ΦnC E e a =2. 转矩方程：0L e T T T +=3. 功率方程：○1输入电功率→电磁功率 输入电功率1P =励磁回路输入电功率f P +电枢回路输入电功率a P(注意：一般题目没有给出励磁信息，那么输入电功率=电枢回路输入电功率)电枢回路输入电功率a P =电磁功率em P +铜耗功率Cua p ∆ 励磁回路输入的电功率：2f f f f f I R I U P ==电枢回路输入的电功率：()Cua em 2a a a a a a a a a a a p P I R I E I I R E I U P ∆+=+=+== (2a a Cua I R p =∆——电枢回路的铜耗 a a em I E P =——电机的电磁功率)且有ωωωe a p a p a p a a π2π2606060T ΦI aZn ΦI a Z n ΦnI Z n I E ==⋅== 即ωe a a T I E =（原本基础公式为a e ΦI C T T =）而由上式可得电动机电磁转矩的另一种计算公式：n Pn P P T em em eme 55.960π2===ω 故n PT em e 55.9=（em P 的取值单位为w 才适用）nP T eme 9550=（em P 的取值单位为kW 才适用） 2 电磁功率=机械功率=机械空载功率(损耗)+机械负载功率(输出功率)由于0L e T T T +=和ωe T P em = 故 ωωωL 0e T T T += L 0em P p P +∆=L P ——电机的机械负载功率0p ∆——电机的空载损耗，包括机械摩擦损耗m p ∆和铁心损耗Fe p ∆○3输入电功率1P →输出机械功率2P 电功率电磁功率机械功率P P P p Cua p Fe p mec p CufCufp ∆Cuap ∆Fep ∆mp ∆图5-19直流电动机的功率图p P P p p p p P p p P P P ∑∆+=+∆+∆+∆+∆=+∆+∆=+=22add m Fe Cu em Cua Cuf a f 1式中2P ——电动机的输出功率，有P2=PL ；add p ∆——电动机的附加损耗，是未被包括在铜耗、铁耗和机械损耗之内的其他损耗； p ∑∆——电动机的总损耗，并有add 02a a 2Cua Cuf p p I R I R p p p p p p ∆+∆++=∆+∆+∆+∆+∆=∑∆故电动机的效率为：p P pP P ∑∆+∑∆-==2121η4. 工作特性：5. 如何避免造成“飞车”？ 答：直流电动机在使用时一定要保证励磁回路连接可靠，绝不能断开。

原因：一旦励磁电流 If = 0，则电机主磁通将迅速下降至剩磁磁通，若此时电动机负载较轻，电动机的转速将迅速上升，造成“飞车”；若电动机的负载为重载，则电动机的电磁转矩将小于负载转矩，使电机转速减小，但电枢电流将飞速增大，超过电动机允许的最大电流值，引起电枢绕组因大电流过热而烧毁。

因此，在闭合电动机电枢电路前应先闭合励磁电路，保证电动机可靠运行。

(三) 直流发电机(考点：他励直流发电机【如下图】)I 原动机图5-21直流发电机物理量的正方向与等效电路a) 物理量的参考正方向 b) 等效电路a)b)1．电压方程：a a a a I R U E += (特点：a a E U <) 式中ΦnC E e a =2．转矩方程：0e m T TT +=3．功率方程：○1输入机械功率→电磁功率 输入机械功率m P (原动机)=电磁功率em P+克服空载功率0p ∆ 0em 0e m m 1)(p P T T T P P ∆+=+===ωω ○2电磁功率→输出电功率 电磁功率em P =输出电功率2P +铜耗功率Cua p ∆ Cua 22a a a a a em p P I R UI I E P ∆+=+==○3输入机械功率1P →输出电功率2P 机械功率电磁功率电功率P 1图5-23直流发电机的功率图e p p p P p P P F m Cua 20em 1∆+∆+∆+=∆+=式中p ∑∆——add Cua Fe m p p p p p ∆+∆+∆+∆=∑∆四、考题解答1．某他励直流电动机的额定数据为N P =17kW, N U =220V, N n =1500r/min ，N η=83%。

计算额定电枢电流N I 、额定电磁转矩和额定负载时的输入电功率。

分析：电机的额定功率指的是输出功率，电动机的额定功率N P 指的是机械功率（没有空载损耗=电磁功率）（发电机的额定功率N P 指的是电功率）解：(1) 额定电枢电流N I =A 93.10=22083.010173N A U P N N ⨯⨯=⋅η(2) 额定电磁转矩）（）（m N m N n P n P P T N ⋅=⋅⨯⨯====23.1081500101755.955.960π23N N NeNω(3) 额定负载时输入电功率 法一：kW W I U P N 48.202048210.93220N 1==⨯=⋅=法二：kW W P P N N48.2083.0101731=⨯==η 2．有一他励直流发电机的额定数据为：N P =46kW ，N U =230V, N n =1000r/min ，a R =0.1Ω，已知0p ∆=1kW ，add p ∆=0.01N P ，求额定负载下1P 、em P 和N η。

分析：电机的额定功率指的是输出功率，发电机的额定功率N P 指的是电功率；解：kW P p N 46.001.0add ==∆A A U P I N N 20023010463N =⨯==kW W R I p a 440002N Cua ===∆kW p p p p 46.5446.01Cua add 0=++=∆+∆+∆=∑∆(1) 额定负载下输入功率kW kW p P P N 46.51)46.546(1=+=∑∆+=(2) 额定负载下电磁功率kW kW p P P N 50)446(Cua em =+=∆+=(3) 额定负载下发电机效率法一: %39.89%10046.51461N =⨯==P P N η 法二：%39.89%61.101%10046.54646.511N =-=⨯+-=∑∆+∑∆-=p P p N η_ +U aR f图6-1他励电动机接线图第六章一、他励直流电动机的机械特性： 1．机械特性的一般形式e0e2T e a e a T ee a e ae a a a )(T n T ΦC C RR ΦC U ΦC T ΦC R R ΦC U ΦC R R I U n β-=+-=+-=+-=式中n ——直流电机的理想空载转速，β——直流电机机械特性的斜率， 2．固有机械特性(特点：电枢电压、励磁电压均为额定值)图6-2 他励电动机固有机械特性○10=e T 时，NΦC U n n e a0==是理想空载转速，由a e ΦI C T T =可知，同时0=a I ，a N E U =。

○2固有机械特性硬：斜率2T e aNΦC C R =β较小，表示固有转速的变化小，所有固有机械特性比较硬。

○3电动机起动时n=0，由n C E e a ⋅Φ⋅=，感应电动势0=a E ，这时电枢电流为起动电流st aNa I R U I ==；电磁转矩为启动转矩 st N st a N e I ΦC T I ΦC T T T ===；又因为电枢电阻a R 很小，在额定电压的作用下， 起动电流将非常大，远远超过电动机所允许的最大电流， 会烧坏换向器，因此直流电机一般不允许全电压直接起动。

○4若转矩0,<>n T T st e ，特性曲线在第四象限；若0,0><n T e ,则特性曲线在第二象限，电磁转矩与转速方向相反，形成制动转矩，电机处于发电状态。

3．人为机械特性n U 1<U NU NU 1 U =0-U Nn 0n 01 O-n 0T e图6-3 改变电枢电压的人为的机械特性R 1<R 2n n 0 O T eR aR a +R 1R a +R 2固有人为图6-5 改变电枢电阻的人为机械 Φ1ΦNnn 01n 0O T e图6-4 改变磁通的人为机械特性e 2T e e T ΦC C R R ΦC Un a +-=○1改变电枢电压U ○2减小每极气隙磁通Φ ○3电枢回路串接电阻R（注意：减小U 或串接R 都使得n 减小，而减小Φ却使得n 增加）二、他励直流电动机的起动方式（2种） ○1电枢回路串电阻起动 ○2降压起动R st1 R st2 R st3+ _ Us KM1 KM2 KM3MA BC DB’ C ’ D’ E 2st n 0nR a R a +R st1R a +R st1+R st2R a +R st1+R st2+R st3 +_U f图6-6 他励直流电动机串电阻起动a) 原理图 b) 机械特性a)b)a U B A C D B C D EI dUPE +_+_U dMRPU c+U fAOe nT T图6-7 他励直流电动机降压起动a) 电力电子可控整流供电系统 b) 降压起动的机械特性a)b)N U d2U d3U d4U d4d3d2d1U U U U <<<d1U三、他励直流电动机的调速1．静差率：是指在同一条机械特性上，从理想空载到额定负载时的000N0000N 100100⨯-=⨯∆=n n n n n s静差率s 值与机械特性的硬度及理想空载转速0n 有关。