3.3 直流电动机特性分析（课件）-高一《电机与控制技术》同步精品课堂（人邮版.第2版）

《电机与电气控制技术》（第2版）中国工业出版社及人民邮电出版社 同步精品课程——中职专业课 第3章 直流电动机 3.3直电动机特性分析 知识目标 1.了解直流电动机的基本结构和工作原理； 2.掌握直流电动机的运行特性，包括转速-转矩特性、效率特性和功率特性等； 3.了解直流电动机的机械特性，包括启动、制动和稳态运行等方面的特性。 能力目标 1.能够分析和解释直流电动机的运行特性曲线，理解其中的转速-转矩关系、效率曲线和功率特性； 2.能够运用数学模型和实验数据对直流电动机的机械特性进行分析和评估； 3.能够根据直流电动机的运行特性和负载特性，合理设计控制策略，实现所需的运行和控制目标。 情感目标 1.培养对直流电动机运行特性和机械特性的兴趣和好奇心，激发学生对工程应用的热情； 2.培养学生分析和解决问题的能力，在直流电动机特性分析的过程中培养学生的动手实践能力和创新思维。 三维目标 导入情景 01 下图所示的是一个直流电动机的实际应用案例 新知学习 02 一、直流电动机的运行特性 直流电动机的主要参数有电动机输出功率、电压、电枢电流、转速、电磁转矩、输出转矩和效率等。电动机运行特性即是指这些参数间的变化关系，或是指这些参数随时间的变化规律。 1，电动势平衡方程式 直流电动机稳定运行情况下，其电压应满足如下关系： 式中，ΔU 是直流电动机的电枢压降。对串励直流电动机来讲，电流流过电枢时，引起的电压降为： 式中，R.是电枢电路的铜损耗电阻，R是系统电路的电阻。对于永磁直流电动机，则有： 新知学习 02 2，转矩平衡方程式 电动机稳定运转情况下，电动机产生的电磁转矩为： 空载电磁转矩 T0是因电动机上的轴承、电刷和整流环间的摩擦、电枢和碰系统的旋转以及铜损耗而形成的阻转矩。空载阻转矩 T0的数值可以用没有负载时的电动机功率 P0来计算空载功率是能保持额定转速时的最低电压与电流的乘积。 一、直流电动机的运行特性 新知学习 02 2，转矩平衡方程式 直流电动机的空载损耗 P很小，只是额定输出功率的2%~3%，故空载阻转矩也为输出转矩的 2%~3%。 输出转矩 T 是直流电动机输出电磁转矩，其大小取决直流电动机拖动的负载大小。 一、直流电动机的运行特性 新知学习 02 直流电动机的运行特性是指其在不同工况下的性能表现。直流电动机的主要运行特性包括以下几点： 1. 转矩-电流特性：直流电动机的转矩与电流呈线性关系。电动机的输出转矩和电枢电流成正比，表达式为 T = k * Ia，其中 T 为转矩，k 为转矩系数，Ia 为电枢电流。当电流增加时，输出转矩相应增加，使得直流电动机在高负载应用中具有优势。 2. 速度-电压特性：在负载不变的情况下，直流电动机的转速与电枢电压成正比。整流子电动机的转速与电压、反电势之间存在线性关系，表达式为 N = (V - E) / R，其中 N 为转速，V 为电枢电压，E 为反电势，R 为电枢电阻。通过调整电压，可以控制直流电动机的转速。 一、直流电动机的运行特性 新知学习 02 3. 速度-负载特性：直流电动机的转速-负载特性表示在不同负载条件下，电动机转速的变化情况。随着负载增加，流过电枢的电流增加，而电枢电阻损失也增加，因此电动机的转速逐渐降低。通过改进电动机的设计或调整控制方式，可以维持电动机在较小范围内的转速波动。 4. 效率特性：直流电动机的效率表示电能转换为机械能的效果。效率可以表示为 P_out / P_in，其中 P_out 为输出功率，P_in 为输入功率。电动机的效率在额定工作点附近最高，通常会在负载过低或过高时降低。为了提高系统的能效，应尽量选择与应用负载匹配的电动机，并使其工作在高效区。 根据这些运行特性，直流电动机被广泛应用于交通、自动化设备、家用电器等领域。通过合理的控制策略和调节方案，可以实现直流电动机的高效运行，满足不同场景的需求。 一、直流电动机的运行特性 切削运动分析： 新知学习 02 直流电动机的机械特性是指电动机的转速 n 与电磁转矩 T之间的关系设他励直流电动机电枢中的反电动势=n，电动机转速为： 二、直流电动机的机械特性 切削运动分析： 新知学习 02 将式 代入 式可得直流电动机的机特性表达式为： 二、直流电动机的机械特性 切削运动分析： 新知学习 02