直流发电机的基本方程式
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直流电机是一种双边励磁的三端口机电系统,定子边为励磁绕组激励的励磁端口。转子边为电枢绕组激励的电枢端口,另外还有输出(或输入)转矩和转速的机械端口。直流电机的运行情况可由基本方程式进行研究。 基本方程式:1.电端口的电压平衡方程式 2.机械端口的转矩平衡方程式 1.电压方程 他励磁电机
对励磁回路: 对电枢回路: 发电机 式中 注:发电机
(a)发电机 (b)电动机 图1 直流电机的稳态电路图
并励磁直流电机
对发电机 励磁回路和电枢回路的电压方程仍与他励磁相同。 串励直流电机 2.转矩方程 原动机以
其物理意义为:当电机作为发电机运行时,拖动转矩 3.电磁功率及功率方程 (1)电磁功率 采用电动机惯例 励磁绕组输入的功率为: 这部分功率全部边为励磁绕组内的电阻损耗。 电枢绕组输入的功率为: 由两部分组成:1)电枢回路铜损耗 2)电磁功率 前已证明: 对于电动机, 图为直流电机内能量转换图。
图2 直流电机内的能量转换 功率方程 以并励磁直流电机为例研究功率方程 并励电动机: 式中:
式中: ∴ 由上式可直观的画出功率流程图
(a)电动机 (b)发电机 图3 并励直流电机的功率图
并励发电机
式中: ∴ |
(1)
(2)
(3)
:电枢绕组电阻,
:正、负一对电刷上的接触电压降,
:电枢回路总电阻,包括电枢绕组电阻和电刷接触电阻,
:励磁绕组电阻。
且输出电流作为电枢电流的正方向
(4)
(5)
:串励绕组中励磁电流
的转矩拖动转子沿逆时针方向旋转,电磁转矩
的方向与
(6)
相平衡。
(7)
(8)

(9)
为电磁转矩对机械负载所作的机械功率,由于能量守恒,两者相等。是机械功率转换为电功率。所以无论是电动机还是发电机,
是能量转换过程中的转换功率,能量转换发生在电枢电路和机械系统之间,而
的大小(即耦合磁场的强弱)有关。
(10)
:输入功率
:电枢回路总铜耗
:励磁回路铜耗
(11)
:为电动机输出的机械功率
(12)
:杂散损耗,由于电枢有齿槽的存在产生的
,无补偿绕组的0.5%
(13)
为发电机输出的电功率
(14)







