機車電機與電器 課件 項目一 直流（脈流）牽引電機 任務(wù)7 直流電機的基本方程

任務(wù)七

直流電機的基本方程任務(wù)七直流電機的基本方程直流電機的基本方程包括電壓平衡方程、電磁轉(zhuǎn)矩平衡方程和功率平衡方程。直流電機的基本方程將直流電機中電、磁、機械等物理量聯(lián)系起來，符合電學(xué)、力學(xué)及能量守恒定律。直流電機的基本方程是分析直流電機運行特性的基礎(chǔ)。任務(wù)七直流電機的基本方程電樞電動勢電樞電動勢是指直流電機正、負電刷之間的感應(yīng)電動勢，也就是每個支路里的感應(yīng)電動勢。當電機的氣隙中有磁場存在，且電樞旋轉(zhuǎn)使電樞導(dǎo)體切割磁力線時，在電樞繞組中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。感應(yīng)電動勢的大小，可根據(jù)電磁感應(yīng)定律求得，方向可用右手定則判定。任務(wù)七直流電機的基本方程電磁轉(zhuǎn)矩電樞繞組通過電流時，在磁場中將受到電磁力的作用，電磁力在電樞軸上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱電磁轉(zhuǎn)矩。電磁轉(zhuǎn)矩的大小，可根據(jù)電磁力定律求得，方向可用左手定則判定。制造好的直流電機其電磁轉(zhuǎn)矩僅與電樞電流和氣隙磁通成正比。在電動機中電磁轉(zhuǎn)矩是動力轉(zhuǎn)矩，在發(fā)電機中電磁轉(zhuǎn)矩是阻力轉(zhuǎn)矩。任務(wù)七直流電機的基本方程直流電機的損耗電機是實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的裝置，因而功率關(guān)系是電機運行中最基本的關(guān)系。電機運行過程中，存在輸入功率、輸出功率和各種損耗，它們之間應(yīng)滿足能量守恒定律。銅損耗是由于電機的各種繞組中流過電流而產(chǎn)生的電阻損耗，銅耗與電流平方成正比，隨著電機的負載變化，稱為可變損耗。銅耗包括電樞繞組、勵磁繞組、換向極繞組、補償繞組的銅耗和電刷與換向器接觸電阻產(chǎn)生的損耗。銅耗將引起繞組及換向器發(fā)熱。任務(wù)七直流電機的基本方程交變磁通在鐵心中產(chǎn)生的磁滯和渦流損耗稱為鐵耗。電樞鐵心在靜止的磁場中旋轉(zhuǎn)，通過鐵心中的磁通為交變磁通，產(chǎn)生鐵耗；電樞旋轉(zhuǎn)時，電樞槽口引起主極表面磁通脈動，在極靴表面產(chǎn)生鐵耗。鐵耗大小與電機的轉(zhuǎn)速、磁密及鐵心沖片的厚度、材料有關(guān)。鐵耗將引起鐵心發(fā)熱。機械損耗是指電機旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)動部分與靜止部分以及周圍空氣摩擦所引起的損耗，主要有軸承摩擦損耗、電刷摩擦損耗和電樞與周圍空氣的摩擦損耗等，其大小和電機轉(zhuǎn)速有關(guān)。機械損耗將引起軸承和換向器發(fā)熱。任務(wù)七直流電機的基本方程鐵耗和機械損耗在電機空載時就存在，其大小與電機負載（電樞電流）無關(guān)，合稱為空載損耗（又稱不變損耗）。產(chǎn)生附加損耗的原因很多，諸如：電樞反應(yīng)使氣隙磁場畸變而引起鐵耗的增加；電樞表面電流分布不均而引起銅耗的增加等。附加損耗中一部分空載時已存在，另一部分隨負載而變化。附加損耗一般不易計算，而估計為電機輸出功率的0.5%～1%。任務(wù)七直流電機的基本方程電動勢平衡方程式發(fā)電機：電樞繞組接負載后，感應(yīng)電動勢驅(qū)動電流流動，電樞電流與感應(yīng)電動勢同方向；電動機：電樞繞組經(jīng)電刷外接