chap2-第1章直流電機工作原理與特性ppt課件

1、第第1章章 直流電機直流電機原理及運轉(zhuǎn)特性原理及運轉(zhuǎn)特性1.1.1 直流發(fā)電機的任務(wù)原理：如圖2.4所示：1N 、S為一對固定的磁極；2) abcd是裝在可以轉(zhuǎn)動的圓柱體外表上的一個線圈,將該裝有線圈的可轉(zhuǎn)動圓柱體稱為電樞。線圈兩端各接一銅質(zhì)換向片，并用絕緣資料隔開；3電刷A、B與換向片相接觸并固定不動，這就是最簡單的換向器。當(dāng)原動機拖動電樞以恒速n逆時針方向轉(zhuǎn)動時，根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知，線圈邊即導(dǎo)體ab和cd中有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生。 且e=Blv 方向：右手定那么確定，如圖2.4 ，A高電位，B低電位；4當(dāng)線圈逆時針方向旋轉(zhuǎn)180度時，由于換向片隨著線圈一同旋轉(zhuǎn)，仍有 A高電位，B低電位。 1.

2、 1 1. 1 直流電機的任務(wù)原理：直流電機的任務(wù)原理：直流發(fā)電機原理模型前往線圈逆時針方向旋轉(zhuǎn)180度 所以電刷端能引出方向不變的但大小變化的脈振電動勢。假設(shè)電樞上線圈數(shù)增多，并按照一定的規(guī)律把它們銜接起來，可使脈振程度減小，就可獲得直流電動勢。這就是直流發(fā)電機的任務(wù)原理。 從以上分析可以看出，線圈中的電動勢及電流的方向是交變的，只是經(jīng)過電刷和換向片的整流作用，才使外電路得到方向不變的直流電。直流發(fā)電機本質(zhì)上是帶有換向器的交流發(fā)電機。1.1.2 直流電動機的任務(wù)原理：如圖2.3所示：線圈不被原動機拖動；電刷A、B 接上直流電源。于是在線圈 abcd中有電流流過，電流的方向如圖2.3所示。根據(jù)

3、電磁力定律可知，載流導(dǎo)體ab、cd上遭到的電磁力為：f=Bli。導(dǎo)體受力的方向用左手定那么確定，導(dǎo)體ab的受力方向是從右向左，導(dǎo)體cd的受力方向是從左向右，如圖2.3所示。這一對電磁力構(gòu)成了作用于電樞一個力矩，這個力矩在旋轉(zhuǎn)電機里稱為電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩的方向是逆時針方向，企圖使電樞逆時針方向轉(zhuǎn)動。假設(shè)此電磁轉(zhuǎn)矩可以抑制電樞上的阻轉(zhuǎn)矩例如由摩擦引起的阻轉(zhuǎn)矩以及其它負載轉(zhuǎn)矩，電樞就能按逆時針方向旋轉(zhuǎn)起來。 當(dāng)電樞轉(zhuǎn)了180后，導(dǎo)體 cd受力方向變?yōu)閺挠蚁蜃螅瑢?dǎo)體ab受力方向是從左向右，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向仍為逆時針方向。 因此，電樞一經(jīng)轉(zhuǎn)動，由于換向器配合電刷對電流的換向作用，保證了每個極下線圈邊中的

4、電流一直是一個方向，從而構(gòu)成一種方向不變的轉(zhuǎn)矩，使電動機能延續(xù)地旋轉(zhuǎn)。這就是直流電動機的任務(wù)原理。 1. 1 1. 1 直流電機的任務(wù)原理：直流電機的任務(wù)原理：直流電動機原理模型電樞逆時針方向旋轉(zhuǎn)180度n1.1.3、直流電機的可逆性：、直流電機的可逆性：n 一臺直流電機原那么上既可以作為電動機運一臺直流電機原那么上既可以作為電動機運轉(zhuǎn)，也可以作為發(fā)電機運轉(zhuǎn)，只是外界條件不同轉(zhuǎn)，也可以作為發(fā)電機運轉(zhuǎn)，只是外界條件不同而已。而已。n 發(fā)電機：用原動機拖動電樞恒速旋轉(zhuǎn)，將機械能發(fā)電機：用原動機拖動電樞恒速旋轉(zhuǎn)，將機械能 從電機軸上輸入，就可以從電刷端引出直流電動從電機軸上輸入，就可以從電刷端引出直

5、流電動勢而作為直流電源對負載供電，輸出電能勢而作為直流電源對負載供電，輸出電能 ；n 電動機：在電刷端外加直流電壓，將電能輸入電電動機：在電刷端外加直流電壓，將電能輸入電樞，那么電動機就可以帶動軸上的機械負載旋轉(zhuǎn)，樞，那么電動機就可以帶動軸上的機械負載旋轉(zhuǎn)，從而把電能轉(zhuǎn)變成機械能。從而把電能轉(zhuǎn)變成機械能。n 這種同一臺電機能作電動機或作發(fā)電機運轉(zhuǎn)這種同一臺電機能作電動機或作發(fā)電機運轉(zhuǎn)的原理，在電機實際中稱為可逆原理。的原理，在電機實際中稱為可逆原理。1.1.2直流電機的主要構(gòu)造：原理模型直流電機的原理模型直流電機的構(gòu)造 直流電機由靜止的定子部分和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子直流電機由靜止的定子部分和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子部

6、分兩大部分構(gòu)成：部分兩大部分構(gòu)成：1、定子部分：包括主磁極、換向極、機座和、定子部分：包括主磁極、換向極、機座和電刷安裝等。電刷安裝等。1主磁極：在大多數(shù)直流電機中，主磁極是主磁極：在大多數(shù)直流電機中，主磁極是電磁鐵，為了盡能夠的減小渦流和磁滯損電磁鐵，為了盡能夠的減小渦流和磁滯損耗，主磁極鐵心用耗，主磁極鐵心用11.5mm厚的低碳鋼板厚的低碳鋼板疊壓緊固而成，勵磁繞組套在主極鐵心外疊壓緊固而成，勵磁繞組套在主極鐵心外面。整個磁極再用螺釘固定在機座上。面。整個磁極再用螺釘固定在機座上。 主極的作用是在定轉(zhuǎn)子之間的氣隙中建立主極的作用是在定轉(zhuǎn)子之間的氣隙中建立磁場磁場,使電樞繞組在此磁場的作用下

7、感應(yīng)電使電樞繞組在此磁場的作用下感應(yīng)電動勢和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩動勢和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩.前往主磁極主磁極1主磁極鐵心主磁極鐵心2勵磁繞組勵磁繞組3機座機座直流電機的構(gòu)造2換向極：換向極又稱附加極或間極換向極：換向極又稱附加極或間極,其作用其作用是用以改善換向。換向極裝在相鄰兩主極之是用以改善換向。換向極裝在相鄰兩主極之間，它也是由鐵心和繞組構(gòu)成。間，它也是由鐵心和繞組構(gòu)成。3機座：一是起導(dǎo)磁的作用，作為電機磁路系機座：一是起導(dǎo)磁的作用，作為電機磁路系統(tǒng)中的一部分，叫定子磁軛。二是用來固定統(tǒng)中的一部分，叫定子磁軛。二是用來固定主磁極、換向極及端蓋等，起機械支承的作主磁極、換向極及端蓋等，起機械支承的作用。因

8、此要求機座有好的導(dǎo)磁性能及足夠的用。因此要求機座有好的導(dǎo)磁性能及足夠的機械強度與剛度。機座通常用鑄鋼或厚鋼板機械強度與剛度。機座通常用鑄鋼或厚鋼板焊成。焊成。4電刷安裝：電刷的作用是把轉(zhuǎn)動的電樞繞組電刷安裝：電刷的作用是把轉(zhuǎn)動的電樞繞組與靜止的外電路相銜接，并與換向器相配合，與靜止的外電路相銜接，并與換向器相配合，把直流電壓、直流電流引入或引出把直流電壓、直流電流引入或引出 。2、轉(zhuǎn)子部分：轉(zhuǎn)子又稱為電樞，包括電樞鐵心、轉(zhuǎn)子部分：轉(zhuǎn)子又稱為電樞，包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等。電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等。1電樞鐵心：作為電機主磁路的一部分，用來嵌電樞鐵心：作為電機主磁路的一部

9、分，用來嵌放電樞繞組的。為了減少電樞旋轉(zhuǎn)時電樞鐵心中放電樞繞組的。為了減少電樞旋轉(zhuǎn)時電樞鐵心中因磁通變化而引起的磁滯及渦流損耗，電樞鐵心因磁通變化而引起的磁滯及渦流損耗，電樞鐵心通常用通常用0.5mm厚的兩面涂有絕緣漆的硅鋼片疊壓厚的兩面涂有絕緣漆的硅鋼片疊壓而成。而成。2電樞繞組：電樞繞組是由許多按一定規(guī)律聯(lián)接電樞繞組：電樞繞組是由許多按一定規(guī)律聯(lián)接的線圈亦稱元件，有兩個出線端組成，是經(jīng)的線圈亦稱元件，有兩個出線端組成，是經(jīng)過電流和感應(yīng)電動勢，從而實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的過電流和感應(yīng)電動勢，從而實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵性部件。關(guān)鍵性部件。3換向器：直流發(fā)電機中作用：是將繞組內(nèi)的交換向器：直流發(fā)電機中

10、作用：是將繞組內(nèi)的交變電動勢轉(zhuǎn)換為電刷端上的直流電動勢；直流電變電動勢轉(zhuǎn)換為電刷端上的直流電動勢；直流電動機中作用：動機中作用： 將電刷上所經(jīng)過的直流電流轉(zhuǎn)換將電刷上所經(jīng)過的直流電流轉(zhuǎn)換為繞組內(nèi)的交變電流。換向器安裝在轉(zhuǎn)軸上，主為繞組內(nèi)的交變電流。換向器安裝在轉(zhuǎn)軸上，主要由許多換向片組成，片與片之間用云母絕緣。要由許多換向片組成，片與片之間用云母絕緣。 直流電機的構(gòu)造 1.2 直流電機的額定值 電機廠家根據(jù)國家規(guī)范及電機的設(shè)計數(shù)據(jù)，對每臺電機在運轉(zhuǎn)中規(guī)定的保證值稱為電機的額定值。 1額定容量功率 kW： 對直流發(fā)電機來說，是指出線端輸出的電功率： 對直流電動機來說，是指軸上輸出的機械功率： 2

11、額定電壓 V： 正常任務(wù)時，電機出線端的電壓值； 3額定電流 A： 對應(yīng)于額定電壓，額定功率時，電機的電流值； 4額定轉(zhuǎn)速 rmin； 額定運轉(zhuǎn)形狀時，對應(yīng)于額定電壓，額定電流，額定功率時的轉(zhuǎn)速； NNNIUP NPNUNINnNNNNIUP5.勵磁方式和額定勵磁電流勵磁方式和額定勵磁電流 (A)： 額定運轉(zhuǎn)形狀時，主磁極勵磁繞組流過的電流額定運轉(zhuǎn)形狀時，主磁極勵磁繞組流過的電流。6.電動機軸上輸出的額定轉(zhuǎn)矩：電動機軸上輸出的額定轉(zhuǎn)矩： 此式不僅適用于直流電動機，也適用于交流電動此式不僅適用于直流電動機，也適用于交流電動機。機。 fNINNNNNN2Nn)Kw(P9550n)w(P55. 9P

12、T1.3 直流電機的電樞繞組直流電機的電樞繞組 電樞繞組是直流電機的中心部分，在電機的機電能電樞繞組是直流電機的中心部分，在電機的機電能量轉(zhuǎn)換過程中起著重要的作用。量轉(zhuǎn)換過程中起著重要的作用。因此，電樞繞組須滿足以因此，電樞繞組須滿足以下要求：下要求：在能經(jīng)過規(guī)定的電流和產(chǎn)在能經(jīng)過規(guī)定的電流和產(chǎn)生足夠的電動勢前提下，生足夠的電動勢前提下，盡能夠節(jié)省有色金屬和絕盡能夠節(jié)省有色金屬和絕緣資料，緣資料，并且要構(gòu)造簡單、運轉(zhuǎn)可并且要構(gòu)造簡單、運轉(zhuǎn)可靠等?？康?。電樞繞組是由許多個外形完全一樣的單匝元件當(dāng)然電樞繞組是由許多個外形完全一樣的單匝元件當(dāng)然也可以是多匝元件以一定規(guī)律陳列和聯(lián)接起來的，也可以是多匝

13、元件以一定規(guī)律陳列和聯(lián)接起來的，用用S表示元件數(shù)。表示元件數(shù)。元件：單匝元件，就是每個元件的元件邊里僅有一根元件：單匝元件，就是每個元件的元件邊里僅有一根導(dǎo)體，對多匝元件來說，一個元件邊里就不止一根導(dǎo)導(dǎo)體，對多匝元件來說，一個元件邊里就不止一根導(dǎo)體。元件的匝數(shù)體。元件的匝數(shù) ：Ny無論單無論單/雙匝元件出線端只需兩根：首端和末端。同雙匝元件出線端只需兩根：首端和末端。同一個元件的首端和末端分別接到不同的換向片上，而一個元件的首端和末端分別接到不同的換向片上，而各個元件之間又是經(jīng)過換向片彼此聯(lián)接起來的。那么各個元件之間又是經(jīng)過換向片彼此聯(lián)接起來的。那么必需在同一個換向片上，既聯(lián)有一個元件的首端，

14、又必需在同一個換向片上，既聯(lián)有一個元件的首端，又聯(lián)有另一元件的末端。元件數(shù)聯(lián)有另一元件的末端。元件數(shù)=換向片數(shù)換向片數(shù)S=K1.3.0 1.3.0 根本概念引見根本概念引見n直流電機繞組普通都是雙層繞組，電樞上的槽數(shù)直流電機繞組普通都是雙層繞組，電樞上的槽數(shù)等于元件數(shù)。等于元件數(shù)。n為了改善電機性能，需求采用較多的元件來構(gòu)成為了改善電機性能，需求采用較多的元件來構(gòu)成電樞繞組，而電樞鐵心開的槽數(shù)不能太多，這樣電樞繞組，而電樞鐵心開的槽數(shù)不能太多，這樣就只能在每個槽的上、下層各放置假設(shè)干個元件就只能在每個槽的上、下層各放置假設(shè)干個元件邊，為了闡明每個元件邊所處的詳細位置，引入邊，為了闡明每個元件邊

15、所處的詳細位置，引入“虛槽的概念。設(shè)槽內(nèi)每層有虛槽的概念。設(shè)槽內(nèi)每層有u個元件邊，那么個元件邊，那么視為實槽視為實槽Q內(nèi)包含有內(nèi)包含有u個個“虛槽。虛槽。Qu =uQ= S=Kn極距：每個主磁極在電樞圓周上所分得的弧長極距：每個主磁極在電樞圓周上所分得的弧長相鄰兩個主磁極軸線之間的沿電樞外表的弧長相鄰兩個主磁極軸線之間的沿電樞外表的弧長。n n n 或用虛槽數(shù)表示，在分析電樞繞組構(gòu)造常用：或用虛槽數(shù)表示，在分析電樞繞組構(gòu)造常用：nDa：電樞外徑；：電樞外徑；nP ：極對數(shù)；：極對數(shù)；nQu：虛槽數(shù)；：虛槽數(shù)；n 下面以直流電機電樞繞組最根本的兩種型式下面以直流電機電樞繞組最根本的兩種型式：單疊

16、和單：單疊和單n波繞組，分別闡明它們的聯(lián)接規(guī)律，以便進一步波繞組，分別闡明它們的聯(lián)接規(guī)律，以便進一步了解直流電了解直流電n機電樞電路的組成情況。機電樞電路的組成情況。 2pDauQ2p節(jié)距：是指被聯(lián)接起來的兩個元件邊或換向片之間的節(jié)距：是指被聯(lián)接起來的兩個元件邊或換向片之間的間隔，以所跨過的元件邊數(shù)或虛槽數(shù)或換向片數(shù)來表間隔，以所跨過的元件邊數(shù)或虛槽數(shù)或換向片數(shù)來表示。示。 1第一節(jié)距：一個元件的兩個元件邊在電樞外表所第一節(jié)距：一個元件的兩個元件邊在電樞外表所跨的間隔即跨距。為使元件里感應(yīng)電動勢最為跨的間隔即跨距。為使元件里感應(yīng)電動勢最為有效，有效，y1應(yīng)取等于或接近于一個極距。應(yīng)取等于或接近

17、于一個極距。 故：故： 整距繞組；整距繞組； 長距繞組；長距繞組； 短距繞組短距繞組 實踐運用中：短距繞組端接短、省銅，且有利于換向，實踐運用中：短距繞組端接短、省銅，且有利于換向，故常用。故常用。.1單疊繞組單疊繞組u1Qy2p整數(shù)1y1y1y2合成節(jié)距合成節(jié)距 y和換向器節(jié)距和換向器節(jié)距ycy：元件：元件1和與它相聯(lián)的元件和與它相聯(lián)的元件2對應(yīng)對應(yīng)邊之間的跨距。邊之間的跨距。yc ：每個元件首、末端所聯(lián)兩個：每個元件首、末端所聯(lián)兩個換向片之間的跨距。換向片之間的跨距。對單疊繞組對單疊繞組 ：元件聯(lián)成繞組時，聯(lián)接的順序是元件聯(lián)成繞組時，聯(lián)接的順序是從左向右進展，稱為右行繞組。

18、從左向右進展，稱為右行繞組。3第二節(jié)距第二節(jié)距 y2是元件是元件1的下層元件邊在換向器端的下層元件邊在換向器端經(jīng)過換向片聯(lián)到元件經(jīng)過換向片聯(lián)到元件2的上層元件的上層元件之間的跨距。之間的跨距。 cyy121yyy4 4單疊繞組的聯(lián)接方法和特點單疊繞組的聯(lián)接方法和特點 下面經(jīng)過直流發(fā)電機闡明單疊繞組如何銜接，有何特點下面經(jīng)過直流發(fā)電機闡明單疊繞組如何銜接，有何特點。1 1計算繞組數(shù)據(jù)：同課本，略計算繞組數(shù)據(jù)：同課本，略2 2畫繞組展開圖畫繞組展開圖: :1 1先畫先畫1616根等長等距的實線，代表各槽上層元件邊，根等長等距的實線，代表各槽上層元件邊， 再畫再畫1616根等長等距的虛線，代表各槽下

19、層元件邊；根等長等距的虛線，代表各槽下層元件邊； 由左向右將槽編號，并令上層邊所在的槽號為元件號。由左向右將槽編號，并令上層邊所在的槽號為元件號。2 2放磁極：磁極寬度約為放磁極：磁極寬度約為 ，且均勻分布在圓周上，且均勻分布在圓周上，并標(biāo)上，并標(biāo)上N N、S S極，假定極，假定N N極的磁力線進入紙面，極的磁力線進入紙面，S S極的極的磁力線從紙面穿出。磁力線從紙面穿出。3 3畫換向片并編號：為了能連出外形對稱的元件，畫換向片并編號：為了能連出外形對稱的元件， 1 1、2 2換向片之間對準(zhǔn)換向片之間對準(zhǔn)1 1號元件中心線，之后等分換向器，號元件中心線，之后等分換向器，并使換向片的寬度等于槽間

20、寬并使換向片的寬度等于槽間寬 ；換向片的編號應(yīng)與所；換向片的編號應(yīng)與所連元件上層邊編號一致，由左向右編號。連元件上層邊編號一致，由左向右編號。0.74 4連繞組：連繞組：1 1號元件上層邊與號元件上層邊與1 1號換向片相連后，其號換向片相連后，其下層邊應(yīng)放在第下層邊應(yīng)放在第5 5槽的下層，末端應(yīng)銜接在槽的下層，末端應(yīng)銜接在2 2號換號換向片上，按此規(guī)律，不斷把向片上，按此規(guī)律，不斷把1616個元件全部連起來個元件全部連起來為止為止 ，如圖，如圖1.91.9。5 5確定每個元件邊里導(dǎo)體感應(yīng)電動勢的方向確定每個元件邊里導(dǎo)體感應(yīng)電動勢的方向 ：由：由右手定那么判感應(yīng)電勢方向，位于磁極中間的元右手定那

21、么判感應(yīng)電勢方向，位于磁極中間的元件邊件邊1 1、5 5、9 9、1313感應(yīng)電勢為感應(yīng)電勢為0 0。6 6放電刷：電刷組數(shù)既刷桿的數(shù)目與主極的個數(shù)一放電刷：電刷組數(shù)既刷桿的數(shù)目與主極的個數(shù)一樣多。本例為四組電刷，它們均勻地放在換向器樣多。本例為四組電刷，它們均勻地放在換向器外表圓周方向。電刷與換向片寬度一樣。外表圓周方向。電刷與換向片寬度一樣。 放電刷的原那么是，要求正、負電刷之間得到最放電刷的原那么是，要求正、負電刷之間得到最大的感應(yīng)電動勢，或被電刷所短路的元件中感應(yīng)大的感應(yīng)電動勢，或被電刷所短路的元件中感應(yīng)電動勢最小。電動勢最小。 假設(shè)把電刷的中心線對準(zhǔn)主極的中心線，就能滿假設(shè)把電刷的中

22、心線對準(zhǔn)主極的中心線，就能滿足上述要求。本例中，被電刷所短路的元件足上述要求。本例中，被電刷所短路的元件1 1、5 5、9 9、1313中的電動勢恰為零。實踐運轉(zhuǎn)時，電刷是靜中的電動勢恰為零。實踐運轉(zhuǎn)時，電刷是靜止不動的，電樞在旋轉(zhuǎn)，但是，被電刷所短路的止不動的，電樞在旋轉(zhuǎn)，但是，被電刷所短路的元件邊，永遠都是處于兩個主磁極中間的地方，元件邊，永遠都是處于兩個主磁極中間的地方，當(dāng)然感應(yīng)電動勢為零。當(dāng)然感應(yīng)電動勢為零。5單疊繞組元件聯(lián)接次序圖單疊繞組元件聯(lián)接次序圖 繞組元件聯(lián)接順序圖用來表示電樞上一切元件邊的繞組元件聯(lián)接順序圖用來表示電樞上一切元件邊的串聯(lián)次序：如下圖，從第串聯(lián)次序：如下圖，從第

23、1號元件開場，繞電樞一周號元件開場，繞電樞一周，把全部元件邊都串聯(lián)起來，之后又回到第，把全部元件邊都串聯(lián)起來，之后又回到第1號元件號元件的起始點的起始點1?？梢?，整個繞組是一個閉合回路?？梢?，整個繞組是一個閉合回路。6單疊繞組電路圖單疊繞組電路圖:為了進一步闡明單疊繞組各個元件的銜接次序及其為了進一步闡明單疊繞組各個元件的銜接次序及其電動勢分布情況，根據(jù)電刷之間元件銜接順序，電動勢分布情況，根據(jù)電刷之間元件銜接順序，可得到如下圖的繞組電路圖。可得到如下圖的繞組電路圖。從以上分析可以總結(jié)出，單疊繞組具有以下特點：從以上分析可以總結(jié)出，單疊繞組具有以下特點：被電刷短路，處于換向形狀 N極 N極 S

24、極 S極n1位于同一個磁極下的各元件串聯(lián)起來組成了一位于同一個磁極下的各元件串聯(lián)起來組成了一條支路，即支路對數(shù)等于極對數(shù)，條支路，即支路對數(shù)等于極對數(shù)， 。 n2當(dāng)元件的幾何外形對稱，電刷放在換向器外表當(dāng)元件的幾何外形對稱，電刷放在換向器外表上的位置對準(zhǔn)主磁極中心線時，正、負電刷間感上的位置對準(zhǔn)主磁極中心線時，正、負電刷間感應(yīng)電動勢為最大，被電刷所短路的元件里感應(yīng)電應(yīng)電動勢為最大，被電刷所短路的元件里感應(yīng)電動勢最小。動勢最小。 n3電刷桿數(shù)等于極數(shù)。電刷桿數(shù)等于極數(shù)。n4正負電刷之間引出的電動勢即為每一支路的電正負電刷之間引出的電動勢即為每一支路的電動勢，電樞電壓等于支路電壓。動勢，電樞電壓等

25、于支路電壓。n5由正負電刷引出的電樞電流為各支路電流之和，由正負電刷引出的電樞電流為各支路電流之和，即即 式中式中 為每一條支路的電流，為每一條支路的電流，即繞組元件中流過的電流?？梢?，添加電機的即繞組元件中流過的電流?？梢?，添加電機的主極數(shù)便可添加支路數(shù)，從而可使電樞經(jīng)過較大主極數(shù)便可添加支路數(shù)，從而可使電樞經(jīng)過較大的電流。的電流。 pa22aaaiI2ai1.3.2單波繞組：單波繞組： 1、如圖，因繞組銜接起來后像波浪形，、如圖，因繞組銜接起來后像波浪形，得名。其繞組節(jié)距定義和單疊繞組的節(jié)距一樣。得名。其繞組節(jié)距定義和單疊繞組的節(jié)距一樣。c1yKypcycy注：選擇注：選擇 時，應(yīng)使相串聯(lián)

26、的元件感應(yīng)電動勢同方時，應(yīng)使相串聯(lián)的元件感應(yīng)電動勢同方向。為此，須把兩個相串聯(lián)的元件放在同極性磁極的向。為此，須把兩個相串聯(lián)的元件放在同極性磁極的下面，相鄰兩元件相隔近似兩個極距；如此，銜接下面，相鄰兩元件相隔近似兩個極距；如此，銜接p p個元件后回到出發(fā)元件的附近，相隔一個槽。個元件后回到出發(fā)元件的附近，相隔一個槽。cy1.3.2單波繞組單波繞組以一臺以一臺 的直流電機為例。的直流電機為例。24,p 15QSKc7yy21734yyy1153(/ 2 )344yQpc115 172Kyp圖圖2-19 單波繞組展開圖單波繞組展開圖yc =8-1=7yc =8-1=7y1y14-1=34-1=3

27、單波繞組元件銜接順序表單波繞組元件銜接順序表 3繞組電路圖繞組電路圖 把圖把圖2-19所示瞬間的各元件聯(lián)接情況與電刷的關(guān)系所示瞬間的各元件聯(lián)接情況與電刷的關(guān)系整理、陳列，可畫出圖整理、陳列，可畫出圖2-10所示的繞組電路圖。所示的繞組電路圖。aaiI2同極性下各元件串聯(lián)起來組成一條支路同極性下各元件串聯(lián)起來組成一條支路NS4 4單波繞組有以下特點：單波繞組有以下特點：1 1同極性下各元件串聯(lián)起來組成一條支路，支同極性下各元件串聯(lián)起來組成一條支路，支路對數(shù)路對數(shù)a a1 1，與磁極對數(shù)無關(guān)；，與磁極對數(shù)無關(guān)；2 2當(dāng)元件的幾何外形對稱時，電刷在換向器當(dāng)元件的幾何外形對稱時，電刷在換向器外表上的位

28、置對準(zhǔn)主磁極中心線，支路電動勢外表上的位置對準(zhǔn)主磁極中心線，支路電動勢最大；最大；3 3電刷組數(shù)應(yīng)等于極數(shù)采用全額電刷；電刷組數(shù)應(yīng)等于極數(shù)采用全額電刷；1.4 直流電機的磁場直流電機的磁場主極磁場主極磁場電樞磁場電樞磁場氣隙磁場氣隙磁場1.4.1直流電機的空載磁場直流電機的空載磁場1.直流電機的空載直流電機的空載 發(fā)電機出線端沒有電流輸出，電動機軸上不帶機械負發(fā)電機出線端沒有電流輸出，電動機軸上不帶機械負載，即電樞電流為零或很小的形狀。那么，這時的氣載，即電樞電流為零或很小的形狀。那么，這時的氣隙磁場，只由主極的勵磁電流所建立，所以直流電機隙磁場，只由主極的勵磁電流所建立，所以直流電機空載時的

29、氣隙磁場，可以看作主磁場?？蛰d時的氣隙磁場，可以看作主磁場。 2.直流電機的空載磁場直流電機的空載磁場 即由勵磁磁通勢單獨建立的磁場，以一臺四極直流電即由勵磁磁通勢單獨建立的磁場，以一臺四極直流電機空載時為例，由勵磁電流單獨建立的磁場分布如機空載時為例，由勵磁電流單獨建立的磁場分布如圖圖2-22所示所示 。圖：圖：2-22直流電機空載時的磁場分布圖直流電機空載時的磁場分布圖主磁通：經(jīng)過主磁極、氣隙、電樞鐵心及機座主磁通：經(jīng)過主磁極、氣隙、電樞鐵心及機座構(gòu)成磁回路。它同時與勵磁繞組及電樞繞組構(gòu)成磁回路。它同時與勵磁繞組及電樞繞組交鏈，能在電樞繞組中感應(yīng)電動勢和產(chǎn)生電交鏈，能在電樞繞組中感應(yīng)電動勢

30、和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，稱為主磁通磁轉(zhuǎn)矩，稱為主磁通 。漏磁通：僅交鏈勵磁繞組本身，不進入電樞鐵漏磁通：僅交鏈勵磁繞組本身，不進入電樞鐵心，不和電樞繞組相交鏈，不能在電樞繞組心，不和電樞繞組相交鏈，不能在電樞繞組中感應(yīng)電動勢及產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，稱為漏磁通中感應(yīng)電動勢及產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，稱為漏磁通 。漏磁通約占主磁通的。漏磁通約占主磁通的20%20%。氣隙磁密氣隙磁密 ：000NIBS由上式可見：在一定磁通勢下氣隙磁密與由上式可見：在一定磁通勢下氣隙磁密與 氣隙長度成反比。氣隙長度成反比。結(jié)論：結(jié)論：1 1假設(shè)忽略鐵磁資料中的假設(shè)忽略鐵磁資料中的磁壓降，那么在氣隙中各磁壓降，那么在氣隙中各處所耗費的磁通勢均為勵

31、處所耗費的磁通勢均為勵磁磁通勢。磁磁通勢。2 2由于極靴下的氣隙遠遠由于極靴下的氣隙遠遠小于極靴之外的氣隙，因小于極靴之外的氣隙，因此：此： 在極靴下，氣隙小，氣隙在極靴下，氣隙小，氣隙中磁密較大，密集；中磁密較大，密集； 在極靴外，氣隙大，氣隙在極靴外，氣隙大，氣隙中磁密顯著減少；中磁密顯著減少； 直流電機空載磁場的磁直流電機空載磁場的磁密分布如圖密分布如圖2-232-23。n電機磁化曲線的形電機磁化曲線的形n狀與所采用的鐵磁狀與所采用的鐵磁材材n料的料的B-H曲線類似。曲線類似。n n在額定形狀下，電在額定形狀下，電n機往往任務(wù)在飽和機往往任務(wù)在飽和點點n附近，這樣即可以附近，這樣即可以獲

32、獲n得較大的磁通，又得較大的磁通，又不不n致需求太大的勵磁致需求太大的勵磁磁磁n動勢，從而可以節(jié)動勢，從而可以節(jié)省省n鐵心和勵磁繞組的鐵心和勵磁繞組的材材n料。料。圖圖2-24 2-24 電機的磁化曲線電機的磁化曲線電機磁化曲線和磁通額定值：電機磁化曲線和磁通額定值：Ifn.2直流電機負載時的磁場和電樞反響直流電機負載時的磁場和電樞反響負載時的氣隙磁場：負載時的氣隙磁場：電樞反響：電樞磁動勢對主極氣隙磁場的電樞反響：電樞磁動勢對主極氣隙磁場的影響稱為電樞反響。影響稱為電樞反響。氣隙磁場氣隙磁場勵磁電流所勵磁電流所建立的磁場建立的磁場 電樞電流所電樞電流所建立的磁場建立的磁場1電

33、樞磁動勢和電樞磁場：電樞磁動勢和電樞磁場： 直流電機在一個極下元件邊中電直流電機在一個極下元件邊中電流方向一樣，相鄰的磁極下，元流方向一樣，相鄰的磁極下，元件邊中電流方向相反。由于電刷件邊中電流方向相反。由于電刷和換向器的作用，雖然電樞是旋和換向器的作用，雖然電樞是旋轉(zhuǎn)的，但是每極下元件邊中的電轉(zhuǎn)的，但是每極下元件邊中的電流方向總是不變的，因此由電樞流方向總是不變的，因此由電樞電流所產(chǎn)生的電樞磁通勢及由他電流所產(chǎn)生的電樞磁通勢及由他建立的電樞磁場是不動的。建立的電樞磁場是不動的。如圖，省去換向器，將電刷置于如圖，省去換向器，將電刷置于幾何中性線上與元件直接接觸，幾何中性線上與元件直接接觸，不會

34、改動電機內(nèi)的電磁過程。不會改動電機內(nèi)的電磁過程。電樞磁場的軸線總是與電刷軸線電樞磁場的軸線總是與電刷軸線重合，并與勵磁磁通勢產(chǎn)生的主重合，并與勵磁磁通勢產(chǎn)生的主磁場軸線相互垂直。磁場軸線相互垂直。 假設(shè)沿電樞分布的線假設(shè)沿電樞分布的線圈無限增多，那么階圈無限增多，那么階梯形波將趨近于三角梯形波將趨近于三角形波。且階梯波的幅形波。且階梯波的幅值為：值為：axaySFi N2p 每對極下元件數(shù)：每對極下元件數(shù)：Sp 假設(shè)以為直流電機電樞上有無窮多整距元件分布，那么電樞磁動勢在氣隙圓周方向空間分布呈三角波，如圖中 所示。axFaxF由前述空載時氣隙磁密的推導(dǎo)由前述空載時氣隙磁密的推導(dǎo)同理可得，電樞磁

35、場的磁密分同理可得，電樞磁場的磁密分布：布：由此可知：電樞磁場的磁密與由此可知：電樞磁場的磁密與氣隙長度成反比，在極靴范圍氣隙長度成反比，在極靴范圍內(nèi)，氣隙均勻，磁密分布沿著內(nèi)，氣隙均勻，磁密分布沿著磁勢三角波線性變化，為不斷磁勢三角波線性變化，為不斷線；在兩極極靴之間空間內(nèi)，線；在兩極極靴之間空間內(nèi)，氣隙長度大為添加，磁密大為氣隙長度大為添加，磁密大為減小，其分布曲線為馬鞍形。減小，其分布曲線為馬鞍形。如圖如圖2.28。0axaxFB2負載時的合成磁場和電樞反響負載時的合成磁場和電樞反響axBaxF將空載時主磁場磁密分將空載時主磁場磁密分布曲線與負載時電樞布曲線與負載時電樞磁場磁密分布曲線沿

36、電磁場磁密分布曲線沿電樞外表逐點疊加，得到樞外表逐點疊加，得到負載時氣隙內(nèi)合成磁場負載時氣隙內(nèi)合成磁場磁密分布曲線圖中實磁密分布曲線圖中實線，將兩者比較可得線，將兩者比較可得電樞反響的影響：電樞反響的影響：1使氣隙磁場發(fā)生畸變；使氣隙磁場發(fā)生畸變；2對主磁場起去磁作用。對主磁場起去磁作用。合成磁密如圖虛線合成磁密如圖虛線使物理中心線偏移幾何中心線一個角度對發(fā)電機：順著旋轉(zhuǎn)方向由于電機磁化由于電機磁化曲線的飽和特曲線的飽和特性，添加的磁性，添加的磁通小于減小的通小于減小的磁通，使合成磁通，使合成后總的磁通減后總的磁通減小。小。對主磁場起去磁作用的了解對主磁場起去磁作用的了解1.4.3 1.4.3

37、 直流電機的勵磁方式直流電機的勵磁方式 直流電機勵磁方式，即勵磁繞組與電樞繞組的銜接方直流電機勵磁方式，即勵磁繞組與電樞繞組的銜接方式，對電機的運轉(zhuǎn)特性有大的影響，有以下幾種類型。式，對電機的運轉(zhuǎn)特性有大的影響，有以下幾種類型。他勵他勵勵磁由另外獨立的直流電源供應(yīng)，與電樞繞勵磁由另外獨立的直流電源供應(yīng)，與電樞繞組不相銜接。組不相銜接。自勵自勵勵磁繞組與電樞繞組相銜接，勵磁電流由發(fā)勵磁繞組與電樞繞組相銜接，勵磁電流由發(fā)電機本身供應(yīng)，或勵磁繞組與電樞繞組共用同一電源。電機本身供應(yīng)，或勵磁繞組與電樞繞組共用同一電源。 自勵的方式：1、感應(yīng)電動勢：、感應(yīng)電動勢： 電樞電動勢是指直流電機正負電電樞電動勢

38、是指直流電機正負電刷之間的感應(yīng)電動勢，也就是電刷之間的感應(yīng)電動勢，也就是電樞繞組里每條并聯(lián)支路的感應(yīng)電樞繞組里每條并聯(lián)支路的感應(yīng)電動勢。動勢。 所以，我們可以先求一根導(dǎo)體在所以，我們可以先求一根導(dǎo)體在一個極距范圍內(nèi)所產(chǎn)生的平均電一個極距范圍內(nèi)所產(chǎn)生的平均電動勢，再求一條支路的。動勢，再求一條支路的。 一個磁極極距范圍內(nèi)，平均磁一個磁極極距范圍內(nèi)，平均磁密用密用 表示，極距為表示，極距為 ，電樞的，電樞的軸向有效長度為軸向有效長度為 ，每極磁通為，每極磁通為，那么，那么1.5 直流電機的感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩直流電機的感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩avBln一根導(dǎo)體的平均感應(yīng)電動勢為：一根導(dǎo)體的平均感應(yīng)電動

39、勢為：n電樞外表的線速度電樞外表的線速度m/s：n所以：所以：=Sa vBllvBeavavDD2()6 06 02nnvpp602npeav 由于一條支路里的串聯(lián)總導(dǎo)體數(shù)由于一條支路里的串聯(lián)總導(dǎo)體數(shù) Z Z為電樞總導(dǎo)體數(shù)，為電樞總導(dǎo)體數(shù)， ，于是一條支路的感應(yīng)電動勢既電樞電動勢為：于是一條支路的感應(yīng)電動勢既電樞電動勢為：式中，式中， 是一個常數(shù)，稱為直流電機的電動勢常數(shù)。是一個常數(shù)，稱為直流電機的電動勢常數(shù)。上式闡明：直流電機的電樞電動勢與每極磁通和電上式闡明：直流電機的電樞電動勢與每極磁通和電樞轉(zhuǎn)速成正比。樞轉(zhuǎn)速成正比。性質(zhì)性質(zhì): : 發(fā)電機發(fā)電機電源電勢電源電勢( (與電樞電流同方向與電

40、樞電流同方向) ) 電動機電動機反電勢反電勢( (與電樞電流反方向與電樞電流反方向) )2Za2yZSN2226 06 0aa veZZnEepaap ZnCna6 0ep ZCafafffeIGnIKCnCEea其中；其中； 為機械角速度：為機械角速度： 。感應(yīng)電動勢的計算公式為感應(yīng)電動勢的計算公式為假設(shè)不計飽和影響，有假設(shè)不計飽和影響，有ffK I，其中，其中Kf 為比例常數(shù)。為比例常數(shù)。602afefTfGC KC K260n 上式闡明：如不計飽和影響，直流電機的電上式闡明：如不計飽和影響，直流電機的電樞電動勢與勵磁電流樞電動勢與勵磁電流If和電樞機械角速度的和電樞機械角速度的乘積成正比

41、。乘積成正比。2、電磁轉(zhuǎn)矩：、電磁轉(zhuǎn)矩： 電樞繞組一切導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向都一電樞繞組一切導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向都一致，那么電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩就是一切導(dǎo)體致，那么電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩就是一切導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩之和。求解電磁轉(zhuǎn)矩的過程產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩之和。求解電磁轉(zhuǎn)矩的過程和求解電動勢是一樣的：和求解電動勢是一樣的：1先求一個導(dǎo)體的平均電磁力：先求一個導(dǎo)體的平均電磁力：2平均電磁力乘以電樞的半徑，即得到一根平均電磁力乘以電樞的半徑，即得到一根導(dǎo)體所受的平均電磁轉(zhuǎn)矩：導(dǎo)體所受的平均電磁轉(zhuǎn)矩：aavavilBfa v2avDTf3電機總的電磁轉(zhuǎn)矩那么為：電機總的電磁轉(zhuǎn)矩那么為： 稱為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，稱為轉(zhuǎn)矩

42、常數(shù)， 是電是電樞總電流。樞總電流。av2Z22222aaeavaTaIIDpTTZB llZalapZICIa2TpZCaaaaiI2電磁轉(zhuǎn)矩也可以表示為電磁轉(zhuǎn)矩也可以表示為eaffaTG I I其中其中Gaf=CT Kf 從表達式可以看出，電磁轉(zhuǎn)矩的大小正比于從表達式可以看出，電磁轉(zhuǎn)矩的大小正比于每極磁通和電樞電流；如不計飽和影響，它與每極磁通和電樞電流；如不計飽和影響，它與勵磁電流勵磁電流If和電樞電流和電樞電流Ia的乘積成正比。的乘積成正比。n對于電動機，電磁轉(zhuǎn)矩帶動負載轉(zhuǎn)動，輸出對于電動機，電磁轉(zhuǎn)矩帶動負載轉(zhuǎn)動，輸出機械能，是拖動性轉(zhuǎn)矩；機械能，是拖動性轉(zhuǎn)矩；n對于發(fā)電機，電磁轉(zhuǎn)矩與

43、電機的轉(zhuǎn)向相反，對于發(fā)電機，電磁轉(zhuǎn)矩與電機的轉(zhuǎn)向相反，是制動性轉(zhuǎn)矩；是制動性轉(zhuǎn)矩；n 對于一個詳細的電機而言，對于一個詳細的電機而言， 是一個常是一個常數(shù)，并且經(jīng)過換算，兩者之間有一固定的關(guān)數(shù)，并且經(jīng)過換算，兩者之間有一固定的關(guān)系系 n n 或或eCTC55. 9260eTCCeTCC55. 9aaffeaffaEG ITG I I從電磁角度看：從電磁角度看： 為電動機或發(fā)電機經(jīng)過電磁為電動機或發(fā)電機經(jīng)過電磁感應(yīng)作用，從電源汲取或發(fā)出電磁功率。感應(yīng)作用，從電源汲取或發(fā)出電磁功率。aaE IaaaffaeE IG I IT 從機械角度看：從機械角度看： 為電動機的電磁轉(zhuǎn)矩對機械負載為電動機的電磁

44、轉(zhuǎn)矩對機械負載所作的機械功率，而在發(fā)電機中為原動機抑制制動性所作的機械功率，而在發(fā)電機中為原動機抑制制動性電磁轉(zhuǎn)矩所需輸入電機的機械功率。電磁轉(zhuǎn)矩所需輸入電機的機械功率。 eT 電機在機電能量轉(zhuǎn)換中滿足能量守恒電機在機電能量轉(zhuǎn)換中滿足能量守恒aaeE IT（電功率）（機械功率）1.6 1.6 直流電機的運轉(zhuǎn)原理直流電機的運轉(zhuǎn)原理一、直流電機的根本方程式一、直流電機的根本方程式一電動勢平衡方程式一電動勢平衡方程式電動機情形電動機情形對于并勵電動機對于并勵電動機dtdiLiRiGdtdiLiReuaaafafaaaaadtdiLiRuffffffauu 假設(shè)電動機處于穩(wěn)態(tài)運假設(shè)電動機處于穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)

45、0dtdfffaafafaIRUIRIGU,發(fā)電機情形發(fā)電機情形dtidLiRiGdtidLiReuaaafafaaaaa)()()()(dtdiLiRufffff假設(shè)電動機處于穩(wěn)態(tài)運假設(shè)電動機處于穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)fffaaaaIRUIRUE,UaEMaI1T0TeTnfIfUUaEMaIeT0TzTnfIfUa發(fā)電機慣例發(fā)電機慣例b電動機慣例電動機慣例aaaEUI RaaaUEI RaEUaEU本卷須知：本卷須知：直流電機內(nèi)存在兩種電流，兩套繞組，為什么這些繞組之直流電機內(nèi)存在兩種電流，兩套繞組，為什么這些繞組之間沒有耦合？間沒有耦合？dtdiLdtdiMiRudtdiMdtdiLiReuffaf

46、affafafaaaaaa電樞磁勢軸線電樞磁勢軸線勵磁磁勢軸線勵磁磁勢軸線由于這兩套繞組是相互垂直的，其互感為零由于這兩套繞組是相互垂直的，其互感為零0faafMM因此直流電機的兩套繞組之間不存在耦合，因此直流電機的兩套繞組之間不存在耦合，一切參量可以獨立控制。這是直流電機易于一切參量可以獨立控制。這是直流電機易于控制的根本緣由?？刂频母揪売?。運動方程式運動方程式tvmFFzddtJTTzddgGDmJ422單位為kg m2對于旋轉(zhuǎn)運動對于旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動慣量式中 m旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量kg; G 旋轉(zhuǎn)部分的分量N; r 慣性半徑m; D 慣性直徑m。對于直線運動對于直線運動二轉(zhuǎn)矩平衡方程式二

47、轉(zhuǎn)矩平衡方程式等效折算圖二轉(zhuǎn)矩平衡方程式二轉(zhuǎn)矩平衡方程式對于電動機：對于電動機：穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)時穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)時dtdJTTTe0202TTTe對于發(fā)電機：對于發(fā)電機：dtdJTTTe01其中其中T1T1為原動機拖動轉(zhuǎn)矩。為原動機拖動轉(zhuǎn)矩。穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)時穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)時01TTTe0dtd0dtd電機拖動系統(tǒng)中任何瞬間必需保證轉(zhuǎn)矩平衡。電機拖動系統(tǒng)中任何瞬間必需保證轉(zhuǎn)矩平衡。其中其中T2T2為負載制動轉(zhuǎn)矩，為負載制動轉(zhuǎn)矩，T0T0為空載損耗轉(zhuǎn)矩，為空載損耗轉(zhuǎn)矩， 為慣性轉(zhuǎn)為慣性轉(zhuǎn)矩。矩。三功率平衡關(guān)系并勵為例三功率平衡關(guān)系并勵為例輸入輸入電功電功率率P1P1勵磁損耗勵磁損耗PCufPCuf電樞銅耗電樞銅耗PCuaP

48、Cua電刷接觸損耗電刷接觸損耗PcPc電電磁磁功功率率PePe機械損耗機械損耗PmechPmech鐵心損耗鐵心損耗PFePFe機機械械功功率率P2P2電動機情形：電動機情形：21PPPPPPPFemechcCuaCuf直流電動機電磁功率直流電動機電磁功率Pe,Pe=EaIaPeTe并勵直流電動機功率流程并勵直流電動機功率流程圖圖輸入輸入機械機械功率功率P1P1鐵心損耗鐵心損耗PePe機械損耗機械損耗PmechPmech電樞銅耗電樞銅耗PCuPCu電電磁磁功功率率PePe電刷接觸損耗電刷接觸損耗PcPc勵磁損耗勵磁損耗PCufPCuf電電功功率率P2P2發(fā)電機情形：發(fā)電機情形：21PPPPPPP

49、cCuaCufFemech直流發(fā)電機電磁功率直流發(fā)電機電磁功率Pe,Pe=EaIaPeTe轉(zhuǎn)矩平衡與功率平衡方程式關(guān)系轉(zhuǎn)矩平衡與功率平衡方程式關(guān)系 電動機轉(zhuǎn)矩平衡方程式電動機轉(zhuǎn)矩平衡方程式Te=T2+T0兩邊同兩邊同乘以角速度乘以角速度可得：可得：Te=T2+T0， 那么有：那么有：Pe=P2+p0 也可表示為：也可表示為： P2=Pe-p0 式中式中P2為輸出機械功率，為輸出機械功率，p0為空載損耗：為空載損耗： p0=pFe+pm+pad。 由于電樞電流便于丈量，因此往往將任務(wù)特性表示為：由于電樞電流便于丈量，因此往往將任務(wù)特性表示為：)(),(),(222PfPfTPfne二、直流電動機

50、任務(wù)特性二、直流電動機任務(wù)特性條件條件: : U=UN ,If=IfN , ,電樞回路無外加電阻。電樞回路無外加電阻。特性特性: :轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n n，轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩TeTe，效率，效率和輸出功率和輸出功率P2P2的關(guān)系。的關(guān)系。轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩特性效率特性效率特性)(),(),(aaeaIfIfTIfn一并勵直流電動機的任務(wù)特性一并勵直流電動機的任務(wù)特性1. 轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速特性aaaaIREUnCEeaaeaeaICRCUnOnaI理想轉(zhuǎn)速特性理想轉(zhuǎn)速特性實踐轉(zhuǎn)速特性實踐轉(zhuǎn)速特性aNI理想轉(zhuǎn)速特性和實踐轉(zhuǎn)理想轉(zhuǎn)速特性和實踐轉(zhuǎn)速特性為什么不一致？速特性為什么不一致？思索思索提示：提示：1、從

51、參數(shù)變化的角度思索？、從參數(shù)變化的角度思索？2、什么緣由導(dǎo)致了、什么緣由導(dǎo)致了的變化？的變化？當(dāng)電機電流較大時，電樞反響表現(xiàn)出當(dāng)電機電流較大時，電樞反響表現(xiàn)出明顯的去磁特性，從而使明顯的去磁特性，從而使減小，磁通減小，磁通減小將會使減小將會使1理想空載轉(zhuǎn)速理想空載轉(zhuǎn)速n0略微上升，略微上升，2使轉(zhuǎn)速曲線上翹。使轉(zhuǎn)速曲線上翹。綜合兩方面的要素，設(shè)計時使得并勵綜合兩方面的要素，設(shè)計時使得并勵直流電機具有略微下降的轉(zhuǎn)速特性。直流電機具有略微下降的轉(zhuǎn)速特性。0n2. 轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩特性當(dāng)當(dāng)U=UN ,If=IfNU=UN ,If=IfN時，時，Te=f(Ia)Te=f(Ia)的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線aTaT

52、eICICTTTCC0TaIeT理想轉(zhuǎn)速特性和實踐轉(zhuǎn)理想轉(zhuǎn)速特性和實踐轉(zhuǎn)速特性為什么不一致？速特性為什么不一致？思索思索提示：提示：1、從參數(shù)變化的角度思索？、從參數(shù)變化的角度思索？2、什么緣由導(dǎo)致了、什么緣由導(dǎo)致了的變化？的變化？aNI理想轉(zhuǎn)矩特性理想轉(zhuǎn)矩特性實踐轉(zhuǎn)矩特性實踐轉(zhuǎn)矩特性3. 效率特性效率特性當(dāng)當(dāng)U=UN ,If=IfNU=UN ,If=IfN時，時，=f(Ia)=f(Ia)的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線)(21%100212facaaaCufmecFeIIUUIRIpppPPaIaNI主磁通在電樞鐵磁資料中交變主磁通在電樞鐵磁資料中交變所產(chǎn)生的損耗，分為磁滯損耗所產(chǎn)生的損耗，分為磁滯損耗

53、和渦流損耗。和渦流損耗。當(dāng)電機主磁通和轉(zhuǎn)速變化不大當(dāng)電機主磁通和轉(zhuǎn)速變化不大時，鐵耗近似不變，因此這部時，鐵耗近似不變，因此這部分損耗也被稱為不變損耗。分損耗也被稱為不變損耗。機械損耗包括軸承及電刷的摩機械損耗包括軸承及電刷的摩擦損耗、電機通風(fēng)散熱引起的擦損耗、電機通風(fēng)散熱引起的風(fēng)阻損耗。在電機轉(zhuǎn)速不變時，風(fēng)阻損耗。在電機轉(zhuǎn)速不變時，機械損耗也是大致不變的。機械損耗也是大致不變的。勵磁回路銅耗，普通可以忽略勵磁回路銅耗，普通可以忽略不計。不計。電樞繞組銅耗，當(dāng)電樞繞組有電樞繞組銅耗，當(dāng)電樞繞組有電流流過時，產(chǎn)生的發(fā)熱損耗。電流流過時，產(chǎn)生的發(fā)熱損耗。這一部分損耗是隨著電樞電流這一部分損耗是隨著

54、電樞電流變化的，或者說輸出功率變化變化的，或者說輸出功率變化的，因此也被稱為可變損耗。的，因此也被稱為可變損耗。電刷接觸損耗。電刷接觸損耗。當(dāng)電機可變損耗等于不變損耗時，當(dāng)電機可變損耗等于不變損耗時，電機的效率到達最高對其它電電機的效率到達最高對其它電機、變壓器也適用。機、變壓器也適用。普通電機的最高效率點出如今普通電機的最高效率點出如今80的額定功率附近。的額定功率附近。二串勵直流電動機的任務(wù)特性二串勵直流電動機的任務(wù)特性電動勢平衡方程式電動勢平衡方程式)(fcaaeRRInCU電動勢公式電動勢公式nICnCEaeea轉(zhuǎn)矩平衡方程式轉(zhuǎn)矩平衡方程式02TTTem轉(zhuǎn)矩公式轉(zhuǎn)矩公式2aTaTemI

55、CICT其中，其中，RfcRfc為串勵繞組電阻，為串勵繞組電阻，feeKCC ，fTTKCC 0202260TnPTTTem串勵直流電機中，串勵直流電機中，IfIfIaIa串勵直流電機當(dāng)在負載很小時，串勵直流電機當(dāng)在負載很小時，電機的轉(zhuǎn)速將會很高，容易導(dǎo)致電機的轉(zhuǎn)速將會很高，容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)機械損壞，因此串勵直轉(zhuǎn)子出現(xiàn)機械損壞，因此串勵直流電機不允許輕載運轉(zhuǎn)。流電機不允許輕載運轉(zhuǎn)。串勵直流電機在啟動時，轉(zhuǎn)速串勵直流電機在啟動時，轉(zhuǎn)速很低，端電壓根本上靠勵磁繞很低，端電壓根本上靠勵磁繞組和電樞繞組的電阻壓降平衡，組和電樞繞組的電阻壓降平衡，此時電樞電流很大。磁路飽和，此時電樞電流很大。磁路飽和，

56、因此磁通因此磁通接近不變。根據(jù)接近不變。根據(jù)TeCT Ia，可知串勵直流電機帶，可知串勵直流電機帶載啟動才干很強。載啟動才干很強。三復(fù)勵直流電動機的任務(wù)特性三復(fù)勵直流電動機的任務(wù)特性例例2-1、一臺他勵直流電動機的額定數(shù)據(jù)為：、一臺他勵直流電動機的額定數(shù)據(jù)為：VUN750kWPN1325AIN1930min/200rnN電樞繞組的電阻電樞繞組的電阻電刷接觸壓降電刷接觸壓降0161. 0aRVUc22設(shè)電動機原來在額定轉(zhuǎn)速和額定負設(shè)電動機原來在額定轉(zhuǎn)速和額定負載下運轉(zhuǎn)，在負載的總制動轉(zhuǎn)矩載下運轉(zhuǎn)，在負載的總制動轉(zhuǎn)矩包括損耗轉(zhuǎn)矩堅持不變的情況包括損耗轉(zhuǎn)矩堅持不變的情況下，試求下，試求1在電樞回路中

57、忽然串入電阻在電樞回路中忽然串入電阻R=0.0743,求串入電阻最初瞬間求串入電阻最初瞬間和到達穩(wěn)定時的電樞電流和轉(zhuǎn)速分和到達穩(wěn)定時的電樞電流和轉(zhuǎn)速分別是多少？別是多少？2減少電動機的勵磁電流，使減少電動機的勵磁電流，使磁通磁通減少減少10%，當(dāng)?shù)竭_穩(wěn)定時的，當(dāng)?shù)竭_穩(wěn)定時的電樞電流和轉(zhuǎn)速分別是多少？電樞電流和轉(zhuǎn)速分別是多少？解：解：1電樞回路中忽然串入電阻電樞回路中忽然串入電阻R最初瞬間，電機轉(zhuǎn)速不發(fā)生變化，最初瞬間，電機轉(zhuǎn)速不發(fā)生變化，但電流發(fā)生變化。但電流發(fā)生變化。nCEVVURIUEeacaaa717)20161. 01930750(2VEa717AARRUEUIacaa3430743.

58、 00161. 027177502進入新的穩(wěn)態(tài)時，由于負載轉(zhuǎn)矩未發(fā)生變化，以為電磁轉(zhuǎn)矩不發(fā)進入新的穩(wěn)態(tài)時，由于負載轉(zhuǎn)矩未發(fā)生變化，以為電磁轉(zhuǎn)矩不發(fā)生變化生變化AIICTaaTe1930,VVURRIUEcaaa5742)0743. 00161. 0(19307502)(min/160min/)717574200(rrEEnnaa額定運轉(zhuǎn)時電機的反電動勢為：額定運轉(zhuǎn)時電機的反電動勢為：思索：串入電阻前后思索：串入電阻前后1電源發(fā)出的功率能否變化？電源發(fā)出的功率能否變化？2電機發(fā)出的電磁功率能否變化？電機發(fā)出的電磁功率能否變化？3這兩部分功率的差值到哪里去了？這兩部分功率的差值到哪里去了？4總結(jié)直

59、流電動機調(diào)速的第一種方法，請問這種方法有什么缺總結(jié)直流電動機調(diào)速的第一種方法，請問這種方法有什么缺陷？陷？2磁通磁通減少為原來的減少為原來的0.9AAIa2145)9 . 0/1930(VVURIUEcaaa713)20161. 02145750(2min/221min/9 . 01717713200rrEEnnaa由于負載轉(zhuǎn)矩不變，電磁轉(zhuǎn)矩不會發(fā)生變化。由于負載轉(zhuǎn)矩不變，電磁轉(zhuǎn)矩不會發(fā)生變化。aTaTeICICTnCEnCETaTa思索：思索：1電源發(fā)出的功率能否變化？電源發(fā)出的功率能否變化？2電機發(fā)出的電磁功率能否變化？電機發(fā)出的電磁功率能否變化？4總結(jié)直流電動機調(diào)速的第二種方法，請問這種

60、方法有什么缺總結(jié)直流電動機調(diào)速的第二種方法，請問這種方法有什么缺陷？陷？他勵直流發(fā)電機他勵直流發(fā)電機 并勵直流發(fā)電機并勵直流發(fā)電機 復(fù)勵直流發(fā)電機復(fù)勵直流發(fā)電機三、直流發(fā)電機的任務(wù)特性三、直流發(fā)電機的任務(wù)特性一空載運轉(zhuǎn)一空載運轉(zhuǎn)空載特性空載特性當(dāng)他勵直流發(fā)電機被原動機拖動，當(dāng)他勵直流發(fā)電機被原動機拖動，n=nN n=nN 時，勵磁繞組端加上勵磁時，勵磁繞組端加上勵磁電壓電壓Uf ,Uf ,調(diào)理勵磁電流調(diào)理勵磁電流If0 ,If0 ,得出空載特性曲線得出空載特性曲線U0=f(I0)U0=f(I0)。nCETaBHBFefIH 所以他勵發(fā)電機的空載特性與電機的所以他勵發(fā)電機的空載特性與電機的磁化特