第03章p 直流電機(jī)課件

1、課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系第三章第三章 直流電機(jī)直流電機(jī) 2022-5-1課 件實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的設(shè)備實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的設(shè)備應(yīng)用旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的電機(jī)叫旋轉(zhuǎn)電機(jī)應(yīng)用旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的電機(jī)叫旋轉(zhuǎn)電機(jī)把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)稱為電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)稱為電動(dòng)機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)稱作發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)稱作發(fā)電機(jī)課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系課 件船舶電氣設(shè)

2、備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系2022-5-1課 件一般幾千噸位以上的船舶，電機(jī)的總數(shù)量可一般幾千噸位以上的船舶，電機(jī)的總數(shù)量可超過百臺(tái)以上，若為電力推動(dòng)船舶，電機(jī)數(shù)超過百臺(tái)以上，若為電力推動(dòng)船舶，電機(jī)數(shù)量更多。量更多。船用電機(jī)在船舶的整個(gè)電器設(shè)備中占有很大船用電機(jī)在船舶的整個(gè)電器設(shè)備中占有很大的比例。的比例。根據(jù)電流種類電機(jī)分交流電機(jī)和直流電機(jī)。根據(jù)電流種類電機(jī)分交流電機(jī)和直流電機(jī)。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系2022-5-1課 件直流電機(jī)是實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和直流電能相互轉(zhuǎn)換直流電機(jī)是實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和直流電能相互轉(zhuǎn)換的一

3、種旋轉(zhuǎn)電器裝置。的一種旋轉(zhuǎn)電器裝置。直流電機(jī)是可逆的，一臺(tái)直流電機(jī)既可作為直流電機(jī)是可逆的，一臺(tái)直流電機(jī)既可作為發(fā)電機(jī)使用，也可以作為電動(dòng)機(jī)使用。發(fā)電機(jī)使用，也可以作為電動(dòng)機(jī)使用。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系2022-5-1課 件在作為電動(dòng)機(jī)使用時(shí)，它將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，在作為電動(dòng)機(jī)使用時(shí)，它將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，并且具有良好調(diào)速性能，調(diào)速設(shè)備簡單，有較并且具有良好調(diào)速性能，調(diào)速設(shè)備簡單，有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩等優(yōu)點(diǎn)。大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩等優(yōu)點(diǎn)。在現(xiàn)代船舶上有時(shí)被用在要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)在現(xiàn)代船舶上有時(shí)被用在要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速性能好和有較大

4、的過載能力的起貨機(jī)或電動(dòng)速性能好和有較大的過載能力的起貨機(jī)或電動(dòng)舵機(jī)的電力拖動(dòng)上。舵機(jī)的電力拖動(dòng)上。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系2022-5-1課 件直流發(fā)電機(jī)早期作為主電源在船舶上普遍應(yīng)用。直流發(fā)電機(jī)早期作為主電源在船舶上普遍應(yīng)用。與交流發(fā)電機(jī)比較，存在的主要缺點(diǎn)是：與交流發(fā)電機(jī)比較，存在的主要缺點(diǎn)是：電壓不能變換以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電壓不能變換以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高和維護(hù)工作量大等。造價(jià)高和維護(hù)工作量大等。在作為發(fā)電機(jī)使用時(shí)，它把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。在作為發(fā)電機(jī)使用時(shí)，它把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系

5、輪機(jī)工程學(xué)院船電系2022-5-1課 件有些船舶主機(jī)軸帶發(fā)電機(jī)也是直流發(fā)電機(jī)，有些船舶主機(jī)軸帶發(fā)電機(jī)也是直流發(fā)電機(jī)，如遠(yuǎn)洋捕撈船的拖網(wǎng)機(jī)。如遠(yuǎn)洋捕撈船的拖網(wǎng)機(jī)?，F(xiàn)在大多數(shù)船舶采用交流發(fā)電機(jī)替代直流發(fā)現(xiàn)在大多數(shù)船舶采用交流發(fā)電機(jī)替代直流發(fā)電機(jī)。電機(jī)。有些船舶仍用直流發(fā)電機(jī)作為變流機(jī)組向直有些船舶仍用直流發(fā)電機(jī)作為變流機(jī)組向直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)提供直流電能。流電力拖動(dòng)系統(tǒng)提供直流電能。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系2022-5-1課 件直流電機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、勵(lì)磁方直流電機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、勵(lì)磁方式和直流發(fā)電機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)的基本運(yùn)行式和直流發(fā)電

6、機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)的基本運(yùn)行特性等。特性等。本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系 第一節(jié)第一節(jié) 直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu) 第二節(jié)第二節(jié) 電樞繞組的感應(yīng)電勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩電樞繞組的感應(yīng)電勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩 第三節(jié)第三節(jié) 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性 第四節(jié)第四節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性 第五節(jié)第五節(jié) 無刷直流電動(dòng)機(jī)無刷直流電動(dòng)機(jī)具體有具體有課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系電樞繞組在原動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)下逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)電樞繞組在原動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)下逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)

7、 發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為電源電電源電動(dòng)勢(shì)動(dòng)勢(shì)。電樞中有電流以后。電樞中有電流以后, , 電流與磁場(chǎng)相作用產(chǎn)生電電流與磁場(chǎng)相作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。磁轉(zhuǎn)矩。 方向與轉(zhuǎn)動(dòng)方向方向與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反相反, , 故稱故稱反轉(zhuǎn)矩反轉(zhuǎn)矩 。1 直流發(fā)電機(jī)的工作原理直流發(fā)電機(jī)的工作原理 一、直流電機(jī)的工作原理一、直流電機(jī)的工作原理 第一節(jié)第一節(jié) 直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu) 課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系直流電源直流電源電刷電刷換向器換向器線圈線圈電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩. . 在旋轉(zhuǎn)的過程中在旋轉(zhuǎn)的過程中, ,

8、 電樞線圈也切割磁場(chǎng)而產(chǎn)電樞線圈也切割磁場(chǎng)而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)生電動(dòng)勢(shì), , 該電動(dòng)勢(shì)的方該電動(dòng)勢(shì)的方向總是與電流方向相反向總是與電流方向相反, , 故稱為故稱為反電動(dòng)勢(shì)反電動(dòng)勢(shì). .2 直流電動(dòng)機(jī)的工作原理直流電動(dòng)機(jī)的工作原理 課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系3 直流電機(jī)的電樞繞組和電刷的正確位置直流電機(jī)的電樞繞組和電刷的正確位置 直流電機(jī)的電樞繞組實(shí)際采直流電機(jī)的電樞繞組實(shí)際采用分布式線圈結(jié)構(gòu)，每個(gè)線用分布式線圈結(jié)構(gòu)，每個(gè)線圈有兩個(gè)邊，分別置于相距圈有兩個(gè)邊，分別置于相距一個(gè)磁極極距位置的槽內(nèi)，一個(gè)磁極極距位置的槽內(nèi)，即這些線圈沿電樞鐵心圓周即這些線圈

9、沿電樞鐵心圓周均勻分布，并通過相應(yīng)數(shù)量均勻分布，并通過相應(yīng)數(shù)量的換向片依次串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)的換向片依次串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)閉合回路閉合回路 課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系電刷的位置正確與否電刷的位置正確與否, 將影響到正負(fù)電刷間的電將影響到正負(fù)電刷間的電動(dòng)勢(shì)動(dòng)勢(shì)E, 從而影響到發(fā)電機(jī)的從而影響到發(fā)電機(jī)的電壓電壓和電動(dòng)機(jī)的和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速; 同時(shí)電刷的位置也影響到電刷下的同時(shí)電刷的位置也影響到電刷下的火花火花。電刷的正確位置電刷的正確位置 確定電刷正確位置的原則是，使正負(fù)電刷間能獲確定電刷正確位置的原則是，使正負(fù)電刷間能獲得最大電動(dòng)勢(shì)得最大電動(dòng)勢(shì) 課 件船舶

10、電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系電刷放在磁場(chǎng)幾何中性線上電刷放在磁場(chǎng)幾何中性線上 課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系為了保證電刷的正確位置，通常在刷架與為了保證電刷的正確位置，通常在刷架與端蓋或刷架與定子之間設(shè)置了正確裝配的端蓋或刷架與定子之間設(shè)置了正確裝配的“標(biāo)記標(biāo)記”。在運(yùn)行管理中應(yīng)經(jīng)常注意檢查，若發(fā)現(xiàn)刷在運(yùn)行管理中應(yīng)經(jīng)常注意檢查，若發(fā)現(xiàn)刷架松動(dòng)或移位，應(yīng)按架松動(dòng)或移位，應(yīng)按“標(biāo)記標(biāo)記”加以加以校正和校正和固定固定。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系二、直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)

11、二、直流電機(jī)的結(jié)構(gòu) 課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系換向器的結(jié)構(gòu)換向器的結(jié)構(gòu)課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系三、直流電機(jī)的額定值三、直流電機(jī)的額定值 1.1.額定容量（額定容量（kWkW）: :是指額定狀態(tài)下是指額定狀態(tài)下, 發(fā)電機(jī)輸出的電功率發(fā)電機(jī)輸出的電功率Pn=UnI

12、n, 或或電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率Pn=UnIn n。2.2.額定電壓額定電壓（V） ：端電壓端電壓Un。3.3.額定電流額定電流（A） ：發(fā)電機(jī)輸出的發(fā)電機(jī)輸出的或或電動(dòng)機(jī)輸入的額定電動(dòng)機(jī)輸入的額定電流電流In。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系4.4.額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN ：額定狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速額定狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速;此外此外, 還有絕緣等級(jí)和溫升、工作制和使用條件等還有絕緣等級(jí)和溫升、工作制和使用條件等 。5. 勵(lì)磁方式及額定勵(lì)磁電流勵(lì)磁方式及額定勵(lì)磁電流If(A);課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)

13、工程學(xué)院船電系電樞通入電流后，產(chǎn)電樞通入電流后，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)起來。在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)起來。FFU+NS電刷電刷換向片換向片IIEE一、電樞繞組的感應(yīng)電勢(shì)一、電樞繞組的感應(yīng)電勢(shì)第二節(jié)第二節(jié) 電樞繞組的感應(yīng)電勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩電樞繞組的感應(yīng)電勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩 通電線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)通電線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，又會(huì)在線圈中產(chǎn)動(dòng)，又會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（用生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（用E E表示）。表示）。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系 主磁場(chǎng)磁密分布曲線及電樞繞組電勢(shì)主磁場(chǎng)磁密分布曲線及電樞繞組電勢(shì)NSAxBBAx課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-

14、5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系CE:與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)稱為與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)稱為電勢(shì)常數(shù)電勢(shì)常數(shù)nCEe課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系二、電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩二、電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩根據(jù)電磁力定律，無論是直流發(fā)電機(jī)還是直流根據(jù)電磁力定律，無論是直流發(fā)電機(jī)還是直流電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電樞繞組中流過電流時(shí)，導(dǎo)體便受電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電樞繞組中流過電流時(shí)，導(dǎo)體便受到電磁力的作用。到電磁力的作用。電磁力對(duì)于電樞軸心又形成轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩即為電磁力對(duì)于電樞軸心又形成轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩即為電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩。電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩。電磁力的方向根據(jù)左手定則確定。電磁力的方向根據(jù)

15、左手定則確定。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系 電磁轉(zhuǎn)矩是由電磁力產(chǎn)生的，而電磁力與氣隙中的電磁轉(zhuǎn)矩是由電磁力產(chǎn)生的，而電磁力與氣隙中的 磁密和電樞繞組電流成正比，所以電磁轉(zhuǎn)矩磁密和電樞繞組電流成正比，所以電磁轉(zhuǎn)矩T正比正比 于電樞電流于電樞電流Ia及每極磁通及每極磁通，其計(jì)算公式為，其計(jì)算公式為: aTICTCT:與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù), 稱為稱為轉(zhuǎn)矩常數(shù)轉(zhuǎn)矩常數(shù)課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系三、直流電機(jī)的電磁功率三、直流電機(jī)的電磁功率 電磁轉(zhuǎn)矩所對(duì)應(yīng)的功率稱為電磁功率電磁轉(zhuǎn)矩所對(duì)

16、應(yīng)的功率稱為電磁功率PmPm根據(jù)功率的計(jì)算公式和電磁感應(yīng)的公式可根據(jù)功率的計(jì)算公式和電磁感應(yīng)的公式可以推導(dǎo)出電磁功率表達(dá)式以推導(dǎo)出電磁功率表達(dá)式 課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系可以由電磁轉(zhuǎn)矩可以由電磁轉(zhuǎn)矩T T和角速度和角速度相乘而得。相乘而得。也可以由感應(yīng)電勢(shì)也可以由感應(yīng)電勢(shì)EaEa和電樞電流和電樞電流IaIa的的乘積來求得。乘積來求得。電磁功率電磁功率PmPm課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系aaaTMIEICTP電磁功率的表達(dá)式為電磁功率的表達(dá)式為: :電磁功率是機(jī)械能與電能的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。電磁功率是

17、機(jī)械能與電能的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。nCnCCeTT602aeaaaTMnICIEICPeTCC602eTCC55. 9課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系直流電機(jī)的損耗有以下幾種：直流電機(jī)的損耗有以下幾種：機(jī)械損耗機(jī)械損耗P PM M鐵芯損耗鐵芯損耗P PFeFe勵(lì)磁和電樞繞組的銅損耗勵(lì)磁和電樞繞組的銅損耗P PCuCu附加損耗附加損耗( (雜散損耗雜散損耗)P)P等等. .附加損耗附加損耗P P（0.50.51 1） P P2 2 (P(P2 2為輸出功率為輸出功率) )。在能量轉(zhuǎn)換的過程中必然有損耗在能量轉(zhuǎn)換的過程中必然有損耗課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 202

18、2-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系圖圖3-11 3-11 直流發(fā)電機(jī)的功率流程圖直流發(fā)電機(jī)的功率流程圖pppeFm11TPTIEPaaMUIP 2cup課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系圖圖3 312 12 直流電動(dòng)機(jī)的功率流程圖直流電動(dòng)機(jī)的功率流程圖cuppppeFmUIP 1TIEPaaM22TP課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系PPP21當(dāng)直流發(fā)電機(jī)帶負(fù)載時(shí)，原動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)軸上當(dāng)直流發(fā)電機(jī)帶負(fù)載時(shí)，原動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)軸上輸入的機(jī)械功率輸入的機(jī)械功率P P1 1應(yīng)與輸出的電功率應(yīng)與輸出的電功率P P2

19、2和和電機(jī)內(nèi)部各種損耗電機(jī)內(nèi)部各種損耗 相平衡相平衡. .即：即：P課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系按勵(lì)磁繞組與電樞繞組的連接關(guān)系，直流電機(jī)按勵(lì)磁繞組與電樞繞組的連接關(guān)系，直流電機(jī)可分為可分為4 4種種 ：他勵(lì)（或稱它勵(lì)）、并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)。他勵(lì)（或稱它勵(lì)）、并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)。一、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式一、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式 第三節(jié)第三節(jié) 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系他勵(lì)電動(dòng)機(jī)：他勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的電源分開。勵(lì)磁

20、線圈與轉(zhuǎn)子電樞的電源分開。并勵(lì)電動(dòng)機(jī)：并勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞并聯(lián)到同一電源上。勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞并聯(lián)到同一電源上。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)：串勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞串聯(lián)接到同一電源上。勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞串聯(lián)接到同一電源上。復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)：復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的聯(lián)接有串有并，接在勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的聯(lián)接有串有并，接在 同一電源上。同一電源上。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系M他勵(lì)他勵(lì)UfIfIaUM并勵(lì)并勵(lì)UIfM串勵(lì)串勵(lì)UM復(fù)勵(lì)復(fù)勵(lì)U課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式直流發(fā)電機(jī)的

21、勵(lì)磁方式直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式分他勵(lì)和自勵(lì)，直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式分他勵(lì)和自勵(lì)，自勵(lì)包括并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)。自勵(lì)包括并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系（1 1）他勵(lì)發(fā)電機(jī)：勵(lì)磁繞組電路與電樞電路）他勵(lì)發(fā)電機(jī)：勵(lì)磁繞組電路與電樞電路無關(guān)，勵(lì)磁電流取自其它的直流電源。其勵(lì)無關(guān)，勵(lì)磁電流取自其它的直流電源。其勵(lì)磁功率約為直流電機(jī)額定功率的磁功率約為直流電機(jī)額定功率的 1 13 3 。課 件船

22、舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系（2 2）并勵(lì)發(fā)電機(jī)：勵(lì)磁繞組電路與電樞電路并）并勵(lì)發(fā)電機(jī)：勵(lì)磁繞組電路與電樞電路并聯(lián)。并勵(lì)繞組導(dǎo)線細(xì)、匝數(shù)多、電阻大，勵(lì)磁聯(lián)。并勵(lì)繞組導(dǎo)線細(xì)、匝數(shù)多、電阻大，勵(lì)磁電流小。電流小。勵(lì)磁功率約為直流電機(jī)額定功率的勵(lì)磁功率約為直流電機(jī)額定功率的 2 21010 。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系（3 3）串勵(lì)發(fā)電機(jī)：勵(lì)磁繞組與電樞繞組）串勵(lì)發(fā)電機(jī)：勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，電樞電流即為勵(lì)磁電流。因此串串聯(lián)，電樞電流即為勵(lì)磁電流。因此串勵(lì)繞組匝數(shù)少、導(dǎo)線粗、電阻極小。勵(lì)繞組匝數(shù)少、導(dǎo)線粗

23、、電阻極小。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系（4 4）復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)：主磁極上有兩個(gè)勵(lì)磁繞組，）復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)：主磁極上有兩個(gè)勵(lì)磁繞組，其中一個(gè)和電樞回路并連（稱并勵(lì)繞組），另其中一個(gè)和電樞回路并連（稱并勵(lì)繞組），另一個(gè)和電樞回路串連（稱串勵(lì)繞組）。一個(gè)和電樞回路串連（稱串勵(lì)繞組）。當(dāng)串勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁勢(shì)和并勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁勢(shì)當(dāng)串勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁勢(shì)和并勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁勢(shì)方向方向相同相同時(shí)，稱為積復(fù)勵(lì)；時(shí)，稱為積復(fù)勵(lì)；當(dāng)串勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁勢(shì)和并勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁勢(shì)當(dāng)串勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁勢(shì)和并勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁勢(shì)方向方向相反相反時(shí)，稱為差復(fù)勵(lì)。時(shí)，稱為差復(fù)勵(lì)。課 件船舶電氣設(shè)備與系

24、統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)還分長復(fù)勵(lì)和短復(fù)勵(lì)復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)還分長復(fù)勵(lì)和短復(fù)勵(lì)短復(fù)勵(lì)：電樞繞組與并勵(lì)繞組短復(fù)勵(lì)：電樞繞組與并勵(lì)繞組并勵(lì)后再并勵(lì)后再與與串串勵(lì)勵(lì)繞組串聯(lián)）。繞組串聯(lián)）。長復(fù)勵(lì)：電樞繞組與串勵(lì)繞組長復(fù)勵(lì)：電樞繞組與串勵(lì)繞組串勵(lì)后再串勵(lì)后再與與并并勵(lì)勵(lì)繞組并勵(lì)；繞組并勵(lì)；課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系當(dāng)發(fā)電機(jī)空載當(dāng)發(fā)電機(jī)空載(I=0)(I=0)及及保持額定轉(zhuǎn)速不變時(shí)保持額定轉(zhuǎn)速不變時(shí), , 電樞電動(dòng)勢(shì)電樞電動(dòng)勢(shì)( (或空載電或空載電壓壓U U0 0) )與勵(lì)磁電流與勵(lì)磁電流I If f之間之間的關(guān)系的關(guān)

25、系E=f(IE=f(If f) )。EEr0If二、直流發(fā)電機(jī)的空載特性二、直流發(fā)電機(jī)的空載特性課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系EEr0If二、直流發(fā)電機(jī)的空載特性二、直流發(fā)電機(jī)的空載特性因?yàn)橐驗(yàn)镋=KE=Ke en, n, 而而與與I If f之間為磁化曲線關(guān)系之間為磁化曲線關(guān)系, , 所以空載特性曲線與磁所以空載特性曲線與磁化曲線相似?；€相似。剩磁電壓剩磁電壓E Er r：勵(lì)磁電流：勵(lì)磁電流等于零時(shí)的開路電壓等于零時(shí)的開路電壓, , 約為約為額定電壓的額定電壓的2 25 5。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工

26、程學(xué)院船電系自勵(lì)發(fā)電機(jī)靠剩磁建立電自勵(lì)發(fā)電機(jī)靠剩磁建立電壓。非線性的空載特性曲壓。非線性的空載特性曲線線(E=f(I(E=f(If f)與線性的場(chǎng)與線性的場(chǎng)阻線阻線(R(Rf f=E/I=E/If f) )的交點(diǎn)即為的交點(diǎn)即為自勵(lì)的穩(wěn)定電壓。自勵(lì)的穩(wěn)定電壓。EE = IfRfE = f（If）Er0If三、自勵(lì)發(fā)電機(jī)建壓條件三、自勵(lì)發(fā)電機(jī)建壓條件課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系EE = IfRfE = f（If）Er0If電路暫態(tài)過程的電路暫態(tài)過程的電壓平衡方程電壓平衡方程EI RLdIdtffff三、自勵(lì)發(fā)電機(jī)建壓條件三、自勵(lì)發(fā)電機(jī)建壓條件課 件

27、船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系在穩(wěn)定交點(diǎn)之前在穩(wěn)定交點(diǎn)之前, dIf/dt0, 勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流If一直增加一直增加 。在穩(wěn)定交點(diǎn)處在穩(wěn)定交點(diǎn)處, E-IfRf=0和和dIf/dt=0, If和和E都不再變化都不再變化 。3.勵(lì)磁電路的電阻要適當(dāng)。勵(lì)磁電路的電阻要適當(dāng)。自勵(lì)發(fā)電機(jī)的自勵(lì)起壓條件自勵(lì)發(fā)電機(jī)的自勵(lì)起壓條件:1.發(fā)電機(jī)要有剩磁；發(fā)電機(jī)要有剩磁；2.勵(lì)磁電流磁場(chǎng)與剩磁場(chǎng)方向相同；勵(lì)磁電流磁場(chǎng)與剩磁場(chǎng)方向相同；課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系在保持并勵(lì)總電阻和額定轉(zhuǎn)速不變的條件下在保持并勵(lì)總電阻和額定

28、轉(zhuǎn)速不變的條件下, 直流發(fā)電機(jī)電樞電路的電壓平衡方程為直流發(fā)電機(jī)電樞電路的電壓平衡方程為UEI Raa四、直流發(fā)電機(jī)的外特性四、直流發(fā)電機(jī)的外特性發(fā)電機(jī)的有載端電壓與負(fù)載電流之間的關(guān)系發(fā)電機(jī)的有載端電壓與負(fù)載電流之間的關(guān)系U=f(I)。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系（1 1）他勵(lì)發(fā)電機(jī)）他勵(lì)發(fā)電機(jī)電樞電流電樞電流Ia等于負(fù)載電流等于負(fù)載電流I，只有電樞電阻引起，只有電樞電阻引起端電壓的微小變化。端電壓的微小變化。電樞電流電樞電流 Ia= I課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系（2 2）并勵(lì)發(fā)電機(jī)）并勵(lì)發(fā)電

29、機(jī)電樞電流電樞電流 Ia= I + If電樞電阻引起端電壓的下降將進(jìn)一步引起并勵(lì)電電樞電阻引起端電壓的下降將進(jìn)一步引起并勵(lì)電流及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的減小流及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的減小, 電動(dòng)勢(shì)的減小電動(dòng)勢(shì)的減小, 又使電壓又使電壓進(jìn)一步下降。進(jìn)一步下降。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系(3) (3) 復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)電樞電流電樞電流 Ia= I + If課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)主磁極上的串勵(lì)繞組的勵(lì)磁電流復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)主磁極上的串勵(lì)繞組的勵(lì)磁電流可以是負(fù)載電流可以是負(fù)載電流( (短復(fù)勵(lì)短復(fù)勵(lì)) )或電樞

30、電流或電樞電流( (長復(fù)長復(fù)勵(lì)勵(lì)), ), 復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)又分為復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)又分為積復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)積復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)和和差差復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系串勵(lì)與并勵(lì)磁場(chǎng)串勵(lì)與并勵(lì)磁場(chǎng)方向一致方向一致的復(fù)的復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)稱為勵(lì)發(fā)電機(jī)稱為積復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)積復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)。 串勵(lì)與并勵(lì)磁場(chǎng)串勵(lì)與并勵(lì)磁場(chǎng)方向相反方向相反的復(fù)的復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)稱為勵(lì)發(fā)電機(jī)稱為差復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)差復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)。根據(jù)串勵(lì)繞組對(duì)端電壓的補(bǔ)償根據(jù)串勵(lì)繞組對(duì)端電壓的補(bǔ)償程度又分為程度又分為平復(fù)勵(lì)、欠復(fù)勵(lì)和平復(fù)勵(lì)、欠復(fù)勵(lì)和過復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)。過復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院

31、船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系直流發(fā)電機(jī)從空載到滿載直流發(fā)電機(jī)從空載到滿載端電壓變化的程度用電壓端電壓變化的程度用電壓變化率表示變化率表示, 即即%100%0nnUUUU五、電壓變化率五、電壓變化率他勵(lì)發(fā)電機(jī)他勵(lì)發(fā)電機(jī)U U(5(510)10)；并勵(lì)并勵(lì)U U(1030)(1030)；平復(fù)勵(lì)平復(fù)勵(lì)U U= 0= 0；欠復(fù)勵(lì)欠復(fù)勵(lì)U U 0 0；過復(fù)勵(lì)過復(fù)勵(lì)U U 0 T T0 0 n n 飛車。飛車。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系2 2）反轉(zhuǎn)）反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向由電磁力矩的向由電磁力矩的方向確定。方向確定。FFU+NS電刷電刷換向片換向

32、片IIEE課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系（1 1）改變勵(lì)磁電流的方向。）改變勵(lì)磁電流的方向。改變直流電機(jī)轉(zhuǎn)向的方法：改變直流電機(jī)轉(zhuǎn)向的方法：（2 2）或或改變電樞電流的方向。改變電樞電流的方向。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系注意：注意：改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向時(shí)，勵(lì)磁電流和電樞電流兩者的方改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向時(shí)，勵(lì)磁電流和電樞電流兩者的方向不能同時(shí)變。向不能同時(shí)變。M他勵(lì)他勵(lì)UfIfIaUM并勵(lì)并勵(lì)UIfM串勵(lì)串勵(lì)UM復(fù)勵(lì)復(fù)勵(lì)U課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系直流電機(jī)的電樞

33、反應(yīng)和直流電機(jī)的換向直流電機(jī)的電樞反應(yīng)和直流電機(jī)的換向 當(dāng)電機(jī)有負(fù)載后，便有電流流過電樞繞組，產(chǎn)當(dāng)電機(jī)有負(fù)載后，便有電流流過電樞繞組，產(chǎn)生電樞磁場(chǎng)，此時(shí)電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)由主磁場(chǎng)和生電樞磁場(chǎng)，此時(shí)電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)由主磁場(chǎng)和電樞兩個(gè)磁場(chǎng)共同決定。電樞兩個(gè)磁場(chǎng)共同決定。電樞磁場(chǎng)對(duì)主磁極磁場(chǎng)的影響稱為電樞反應(yīng)電樞磁場(chǎng)對(duì)主磁極磁場(chǎng)的影響稱為電樞反應(yīng)課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系 (a) (b) (c)電刷位置與電樞反應(yīng)電刷位置與電樞反應(yīng)課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系當(dāng)電刷位于幾何中性線上時(shí)，由于電樞磁場(chǎng)的當(dāng)電刷位

34、于幾何中性線上時(shí)，由于電樞磁場(chǎng)的方向總是與主磁極磁場(chǎng)相正交，因此電樞反應(yīng)方向總是與主磁極磁場(chǎng)相正交，因此電樞反應(yīng)的結(jié)果將導(dǎo)致主磁極磁場(chǎng)發(fā)生的結(jié)果將導(dǎo)致主磁極磁場(chǎng)發(fā)生畸變畸變。這對(duì)直流電機(jī)的換向以及運(yùn)行特性都會(huì)帶來不這對(duì)直流電機(jī)的換向以及運(yùn)行特性都會(huì)帶來不利的影響。利的影響。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系直流電機(jī)的換向直流電機(jī)的換向 直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電樞繞組從定子主磁極的一直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電樞繞組從定子主磁極的一個(gè)極面下方進(jìn)入另一個(gè)極面下方時(shí)，通過換向個(gè)極面下方進(jìn)入另一個(gè)極面下方時(shí)，通過換向片與電刷的連接，繞組中的電流將改變方向，片與電刷的連接，繞組中的電流將改變方向，這一過程稱為這一過程稱為直流電機(jī)的換向直流電機(jī)的換向。 課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系在定子主磁極之間換向極用于改善換向，在定子主磁極之間換向極用于改善換向，換向換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)極繞組與電樞繞組串聯(lián)。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機(jī)工程學(xué)院船電系輪機(jī)工程學(xué)院船電系它不僅用來抵消或削弱電樞磁場(chǎng)，而且使處于它不僅用來抵消或削弱電樞磁場(chǎng)，而且使處于換向的繞組切割換向極磁場(chǎng)以產(chǎn)生可抵消電流換向的繞組切割換向極磁場(chǎng)以產(chǎn)生可抵消電流