3.5直流电机的基本方程电机的基本方程即电机稳态运行时内部物理过程的数学描述。电机中存在着机、电、磁耦合关系，稳态运行时必须满足电磁方面和机械方面的平衡要求。一、电压平衡方程基本方程基本方程二、转矩平衡方程三、功率平衡方程（效率）1.它励直流电机方程－发电机＋电动势平衡方程U－f＋IfEa=U+IaR+2ΔUsIa=IR=U+IaRaΔURsfU2ΔUsRa=R+EaIaTeTΔU电枢回路总电阻0ΩsT1－发电机惯例，电流的Uf=IfRfIa=I方向和电势方向相同2.它励直流电机方程－电动机＋电动势平衡方程U－f＋IfU=Ea+IaR+2ΔUsIa=IR=Ea+IaRaΔURsfU2ΔUsRa=R+EaIaT2电枢回路总电阻T0ΔUsTΩe－电动机惯例，电流的方Uf=IfRfIa=I向和电压降方向相同1.它励直流电机方程结论：E=U+IR+2ΔU=U+IR发电机：Ea>U则有aasaa电动机：Ea<U则有U=Ea+IaR+2ΔUs=Ea+IaRa他励电动机并励电动机串励电动机二、转矩方程1.发电机发电机情况下，电磁转N矩为制动转矩，有T1=T0+TeTne发电机T1-为原动机的驱动转矩T0-为电机本身的机械阻T1力转矩Te-为电磁转矩T0电磁转矩方向和转速S方向相反二、转矩方程2.电动机N电动机情况下，电磁转矩为驱动转矩，有：nTe电动机Te=T0+T2式中，T2为电动机轴上的负载转矩。T2T0电磁转矩方向和转速S方向一致三、电磁功率Ω=2πn60电磁功率用Pe表示，则:Pe=EaIa推导可得：电磁功率就是能量转换过程中电能转换为机械能或相反转换的转换功率。pZaEaIa=ΩΦIa=TeΩ2πa=能量转换发生在电枢电路和机械系统之间，转换功发电机：率（电磁功率）的大小与励磁大小即耦合场强弱机械能转化为电能EI；()TeΩaa有关。电动机：励磁绕组和机械系统之间电能转化为机械能。EaIaTeΩ没有能量转换恒转矩问题！！！！1.磁通不变时，恒转矩则电枢电Te流不变Ia==constCTΦ2.磁通可能变化时EIEI=TΩaa=constaaeΩEIaa=TEIΩeaa=constn四、直流电机的可逆性电机的可逆性：从原理上讲，任何电机既可作为发电机、亦作为电动机运行。发电机运行；Ea>UEa<U电动机运行。在实际使用上，电机按其能量传递方向设计成发电机或者电动机，不按规定使用电机就运行在非额定状态，性能稍差！小结：直流发电机与直流电动机的区别能量关系:机械能转变成电能电能转变成机械能电枢电势:Ea=CeΦnEa=CeΦn电源电势反电势T=CΦI电磁转矩:eTaTe=CTΦIa制动驱动E=U−IR−2ΔU电势平Ea=U+IaR+2ΔUsaas衡方程:Ea>UEa<U3.6直流发电机的运行特性直流发电机的稳态运行特性：1.标志输出电压质量的外特性2.励磁调节用的调整特性3.表征力能指标的效率特性一、他励发电机的运行特性1.空载特性剩磁2.外特性3.调整特性4.效率特性1.空载特性n=C定义：当1、I=0时，U=f(If)空载时，U=Ea。由于Ea=CeΦn，因此空载特性实质上就是Ea=f(If)。由空载特性曲线于Ea正比于Φ，所以空载特性曲线的形上升分支状与空载磁化特性曲线相同。U直流发电机的空载特性是非线性的，上升与下降的过程不相同。o平均空载特性曲线实际中通常取平均特性曲线作为If空载特性曲线。直流电机励磁后再将励磁断开，空载特性曲线磁路中就会有剩磁下降分支2.外特性标志输出电压质量的外特性外特性曲线定义：当n=nN、If=IfN时，U=f(I)U结论：负载电流增大时，端电压有所下降。U0U=CeΦn−IaRa0I(1)电枢回路上的电阻压降随负载电流增大而增加，使端电压下降(2)在励磁电流一定情况下，负载电流增大，电枢反应的去磁作用使每极磁通量减少，使电动势减少；3.调节特性励磁调节用的调整特性定义：当n=C、时，1U=C2If=f(I)外特性曲线If在负载电流变化时，若保持端电压不变，必须改变励磁电流，补偿电枢反应及电枢回路电阻压降对对输出端电压的影响。I04.效率特性他励发电机¾输入机械功率P1=Pe+pΩ+pFe+pΔ¾电磁功率Pe=EaIa2¾电枢