直流電機的感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩

1、1.1 直流電機的工作原理直流電機的工作原理1.2 直流電機的結(jié)構(gòu)和額定值直流電機的結(jié)構(gòu)和額定值1.3 直流電機的電樞繞組直流電機的電樞繞組1.4 直流電機的電磁場直流電機的電磁場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1.6 直流電動機直流電動機1.7 他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性1.8 直流發(fā)電機直流發(fā)電機電樞繞組的感應(yīng)電動勢電樞繞組的感應(yīng)電動勢 電樞繞組的感應(yīng)電動勢是指直流電機正負(fù)電刷電樞繞組的感應(yīng)電動勢是指直流電機正負(fù)電刷之間的感應(yīng)電動勢，也就是電樞繞組一條并聯(lián)支之間的感應(yīng)電動勢，也就是電樞繞組一條并聯(lián)支路的電動勢。路的電動勢。 我們可以

2、先求一根導(dǎo)體的在一個極距范圍內(nèi)所我們可以先求一根導(dǎo)體的在一個極距范圍內(nèi)所產(chǎn)生的平均電動勢，再求一條支路的。產(chǎn)生的平均電動勢，再求一條支路的。 一個磁極極距范圍內(nèi)，平均磁密用一個磁極極距范圍內(nèi)，平均磁密用 表示，表示，極距為極距為 電樞的軸向有效長度為電樞的軸向有效長度為L ，每極磁通為，每極磁通為，則，則avBlBav電樞繞組的感應(yīng)電動勢電樞繞組的感應(yīng)電動勢 一根導(dǎo)體的平均電動勢為：一根導(dǎo)體的平均電動勢為：lvBeavav又因為：又因為：602npv所以：所以：602npeav電樞繞組的感應(yīng)電動勢電樞繞組的感應(yīng)電動勢 因為一條支路里的串聯(lián)總導(dǎo)體數(shù)因為一條支路里的串聯(lián)總導(dǎo)體數(shù) （N N 為為電樞

3、總導(dǎo)體數(shù)），于是，電樞電動勢為：電樞總導(dǎo)體數(shù)），于是，電樞電動勢為：aN2nCnapNnpaNeaNEeava6060222為電機的結(jié)構(gòu)常數(shù)其中apNCe60（電動勢常數(shù)） 可見，直流電機的感應(yīng)電動勢與電機結(jié)構(gòu)、氣隙可見，直流電機的感應(yīng)電動勢與電機結(jié)構(gòu)、氣隙磁通及轉(zhuǎn)速有關(guān)。磁通及轉(zhuǎn)速有關(guān)。電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩 如果電動勢和發(fā)電機相關(guān)，那么，電磁轉(zhuǎn)矩和電動機如果電動勢和發(fā)電機相關(guān)，那么，電磁轉(zhuǎn)矩和電動機可以聯(lián)系在一起，求解電磁轉(zhuǎn)矩的過程和求解電動勢是可以聯(lián)系在一起，求解電磁轉(zhuǎn)矩的過程和求解電動勢是一樣的：一樣的：1）先求一根導(dǎo)體的平均電磁力：）先求一根導(dǎo)體的平均電磁力：2）平均電

4、磁力乘以電樞的半徑，即得到一根導(dǎo)體所受的平）平均電磁力乘以電樞的半徑，即得到一根導(dǎo)體所受的平均轉(zhuǎn)矩：均轉(zhuǎn)矩：aavavilBf電樞繞組的感應(yīng)電動勢與電磁轉(zhuǎn)矩電樞繞組的感應(yīng)電動勢與電磁轉(zhuǎn)矩 3）電機總的電磁轉(zhuǎn)矩則為：）電機總的電磁轉(zhuǎn)矩則為：aTaaaavICIapNpNaIllDNaIlBT222222式中：式中： 是一個常數(shù)，稱為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，是一個常數(shù)，稱為轉(zhuǎn)矩常數(shù)， 是電樞總電流，從表達(dá)式可以看出，電是電樞總電流，從表達(dá)式可以看出，電磁轉(zhuǎn)矩的大小正比與每極磁通和電樞電流。磁轉(zhuǎn)矩的大小正比與每極磁通和電樞電流。apNCT2aaaiI2電樞繞組電磁轉(zhuǎn)矩電樞繞組電磁轉(zhuǎn)矩 ， 對于一個具體的電機而言，

5、是一個常數(shù)，對于一個具體的電機而言，是一個常數(shù)，并且通過換算，兩者之間有一固定的關(guān)系，并且通過換算，兩者之間有一固定的關(guān)系， 或或eCTCeTCC55. 955. 9260eTCC直流電動機直流電動機 直流電動機平衡方程式直流電動機平衡方程式 一般情況下，若額定勵磁電壓與電樞電壓相等，他勵和一般情況下，若額定勵磁電壓與電樞電壓相等，他勵和并勵直流電動機就無實質(zhì)性區(qū)別。本章以分析并勵直流電動并勵直流電動機就無實質(zhì)性區(qū)別。本章以分析并勵直流電動機為重點。機為重點。1.6.1 直流電動機穩(wěn)態(tài)運行的基本關(guān)系式直流電動機穩(wěn)態(tài)運行的基本關(guān)系式 如圖，并勵直流電動機的示意圖。接通直流電源時，勵磁如圖，并勵直

6、流電動機的示意圖。接通直流電源時，勵磁繞組中流過勵磁電流繞組中流過勵磁電流If，建立主磁場，電樞繞組流過電樞電流，建立主磁場，電樞繞組流過電樞電流Ia，電樞旋轉(zhuǎn)時，電樞導(dǎo)體又切割氣隙磁場，產(chǎn)生電樞電動勢，電樞旋轉(zhuǎn)時，電樞導(dǎo)體又切割氣隙磁場，產(chǎn)生電樞電動勢Ea，其方向與，其方向與Ia相反，稱反電動勢。相反，稱反電動勢。 直流電動機穩(wěn)態(tài)運行的基本關(guān)系式直流電動機穩(wěn)態(tài)運行的基本關(guān)系式圖圖1.25 1.25 并勵直流電動機并勵直流電動機 直流電動機穩(wěn)態(tài)運行的基本關(guān)系式直流電動機穩(wěn)態(tài)運行的基本關(guān)系式 當(dāng)電動機穩(wěn)態(tài)運行時，有幾個平衡關(guān)系，分別用方當(dāng)電動機穩(wěn)態(tài)運行時，有幾個平衡關(guān)系，分別用方程式表示。程式表

7、示。（1）電壓平衡方程式）電壓平衡方程式 式中，式中，Ra為電樞回路電阻，其中包括電刷和換向器之間的接觸電阻。為電樞回路電阻，其中包括電刷和換向器之間的接觸電阻。 顯然，直流電動機在電動機運行狀態(tài)下的電樞電動勢顯然，直流電動機在電動機運行狀態(tài)下的電樞電動勢Ea總小于端電總小于端電壓壓U。（2）轉(zhuǎn)矩平衡方程式）轉(zhuǎn)矩平衡方程式式中，式中，T為電磁轉(zhuǎn)矩，為電磁轉(zhuǎn)矩，T2為軸上所帶生產(chǎn)機械的轉(zhuǎn)矩，為軸上所帶生產(chǎn)機械的轉(zhuǎn)矩，T0為電動機空載為電動機空載損耗轉(zhuǎn)矩。損耗轉(zhuǎn)矩。U=Ea+ IaRaI=Ia+If02TTT 直流電動機穩(wěn)態(tài)運行的基本關(guān)系式直流電動機穩(wěn)態(tài)運行的基本關(guān)系式（3）功率平衡方程式）功率平

8、衡方程式 將電壓平衡方程兩邊同乘以電樞電流將電壓平衡方程兩邊同乘以電樞電流Ia，得到：，得到：可以寫成：可以寫成：式中，式中， 電動機從電源輸入的功率；電動機從電源輸入的功率； 電磁功率；電磁功率； 電樞回路的銅損耗。電樞回路的銅損耗。又，又，式中，式中， 電動機的機械角速度，單位為弧度電動機的機械角速度，單位為弧度/秒。秒。UIa=EaIa+ Ia2RacuaempPP1aUIP 1aaemIEPaacuaRIp2TaIapNnIapNIEPaaaaem602260602 n 直流電動機穩(wěn)態(tài)運行的基本關(guān)系式直流電動機穩(wěn)態(tài)運行的基本關(guān)系式 將轉(zhuǎn)矩平衡方程兩邊乘以機械角速度將轉(zhuǎn)矩平衡方程兩邊乘以

9、機械角速度，得，得可寫成可寫成式中，式中， 電磁功率；電磁功率； 軸上輸出的機械功率；軸上輸出的機械功率； 空載損耗，包括機械損耗空載損耗，包括機械損耗 和鐵損和鐵損耗耗 由前述功率方程可以作出并勵直流電動機的功率流由前述功率方程可以作出并勵直流電動機的功率流程圖：程圖： 02TTTFemecemppPpPP202 TPem22TP00TpmecpFep 直流電動機穩(wěn)態(tài)運行的基本關(guān)系式直流電動機穩(wěn)態(tài)運行的基本關(guān)系式他勵直流電動機的功率流程圖他勵直流電動機的功率流程圖并勵直流電動機的功率平衡方程式并勵直流電動機的功率平衡方程式式中，式中， 并勵直流電動機的并勵直流電動機的總損耗。總損耗。pPpp

10、ppPPmecFecuacuf221mecFecuacufppppp 并勵并勵直流電動機的工作特性直流電動機的工作特性直流電動機直流電動機 并勵直流電動機的工作特性并勵直流電動機的工作特性是指當(dāng)電動機的端電壓是指當(dāng)電動機的端電壓U=UN、勵磁電流、勵磁電流If=IfN、電樞回路不串外加電阻時，轉(zhuǎn)速、電樞回路不串外加電阻時，轉(zhuǎn)速n、電磁轉(zhuǎn)矩、電磁轉(zhuǎn)矩T、效率、效率分別與電樞電流分別與電樞電流I a之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。1、轉(zhuǎn)速特性、轉(zhuǎn)速特性NUU 定義：當(dāng)定義：當(dāng) 、 時，時，fNII )(aIfn 由方程式可得由方程式可得aeaeNICRCUn 忽略電樞反應(yīng)的去磁作用，轉(zhuǎn)速與負(fù)載電流按線性忽

11、略電樞反應(yīng)的去磁作用，轉(zhuǎn)速與負(fù)載電流按線性關(guān)系變化。如圖所示。關(guān)系變化。如圖所示。aIn0n 并勵并勵直流電動機的工作特性直流電動機的工作特性2、轉(zhuǎn)矩特性、轉(zhuǎn)矩特性NUU 定義：當(dāng)定義：當(dāng) 、 時時，fNII )(aemIfT轉(zhuǎn)矩表達(dá)式轉(zhuǎn)矩表達(dá)式aNTICT 考慮電樞反應(yīng)的作用，轉(zhuǎn)矩上升的速考慮電樞反應(yīng)的作用，轉(zhuǎn)矩上升的速度比電流上升的慢。如圖所示。度比電流上升的慢。如圖所示。2T0TemTTaIn0n 并勵并勵直流電動機的工作特性直流電動機的工作特性3、效率特性、效率特性NUU 定義：當(dāng)定義：當(dāng) 、 時時，fNII )(aIf由方程式可得由方程式可得%100)(1 (%100)1 (%100

12、112faCuaCufmecFeIIUppppPpPP 空載損耗為不變損耗，不隨負(fù)載電流空載損耗為不變損耗，不隨負(fù)載電流變化，當(dāng)負(fù)載電流較小時效率較低，輸入變化，當(dāng)負(fù)載電流較小時效率較低，輸入功率大部分消耗在空載損耗上；負(fù)載電流功率大部分消耗在空載損耗上；負(fù)載電流增大，效率也增大，輸入的功率大部分消增大，效率也增大，輸入的功率大部分消耗在機械負(fù)載上；但當(dāng)負(fù)載電流增大到一耗在機械負(fù)載上；但當(dāng)負(fù)載電流增大到一定程度時銅損快速增大此時效率又變小。定程度時銅損快速增大此時效率又變小。如圖所示。如圖所示。aI0 1.6.3 串勵直流電動機的工作特性串勵直流電動機的工作特性 當(dāng)負(fù)載電流較小時，電機磁路不飽

13、和，每極氣隙磁通與當(dāng)負(fù)載電流較小時，電機磁路不飽和，每極氣隙磁通與勵磁電流呈勵磁電流呈線性關(guān)系。線性關(guān)系。即：即：afffIkIk轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速特性effaaefNeafaeNCkRRICkUCIRRCUn)(當(dāng)負(fù)載電流為零時，電機轉(zhuǎn)速趨于無窮大，所當(dāng)負(fù)載電流為零時，電機轉(zhuǎn)速趨于無窮大，所以串勵電動機不宜輕載或空載運行。以串勵電動機不宜輕載或空載運行。轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩特性2aTfaTICkICT 當(dāng)負(fù)載電流較大時，磁路飽和，串勵電動機的工作特性當(dāng)負(fù)載電流較大時，磁路飽和，串勵電動機的工作特性與他勵電動機相同。曲線如圖所示。與他勵電動機相同。曲線如圖所示。aI0nemTnemT 1.7 1.7 他勵直

14、流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性1 機械特性方程式 直流電動機的機械特性是指電動機在電樞電壓、勵磁電流、直流電動機的機械特性是指電動機在電樞電壓、勵磁電流、電樞回路電阻為恒值的條件下，即電動機處于穩(wěn)態(tài)運行時，電電樞回路電阻為恒值的條件下，即電動機處于穩(wěn)態(tài)運行時，電動機的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系：動機的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系：)(TfnTnTCCRsaRaCUnTee02由電壓平衡方程式可得機械特性的表達(dá)式：由電壓平衡方程式可得機械特性的表達(dá)式：0n稱為理想空載轉(zhuǎn)速。稱為理想空載轉(zhuǎn)速。實際空載轉(zhuǎn)速實際空載轉(zhuǎn)速020TCCRCUnTee0 n0nNnnemTNT0T 1.7 1.7 他

15、勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性 一、固有機械特性一、固有機械特性 當(dāng)當(dāng) 時的機械特性稱為時的機械特性稱為固有機械特性固有機械特性：aNNRRUU,TCCRCUnNTeaNeN2額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩（額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩（ ）時的轉(zhuǎn)速）時的轉(zhuǎn)速為為額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)速降為額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)速降為額定轉(zhuǎn)速降額定轉(zhuǎn)速降NTT NNNTnn0NNNNTnnn0 由于電樞電阻很小，特性曲線斜率很小，所以固有機械特性是由于電樞電阻很小，特性曲線斜率很小，所以固有機械特性是硬特性硬特性。 1.7 1.7 他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性 額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)速降額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)速降 對額定轉(zhuǎn)

16、速對額定轉(zhuǎn)速 的比值用百的比值用百分?jǐn)?shù)表示時稱為分?jǐn)?shù)表示時稱為額定轉(zhuǎn)速變化率額定轉(zhuǎn)速變化率：中小型他勵直流電動機的中小型他勵直流電動機的 為為5%10%。2.2.人為機械特性人為機械特性 使用直流電動機時，其固有機械特性往往不能滿足要使用直流電動機時，其固有機械特性往往不能滿足要求，這時可改變電源電壓求，這時可改變電源電壓U、每極磁通、每極磁通和電樞回路串接和電樞回路串接的附加電阻的附加電阻Rsa三個量中的某個量，從而改變電動機的機三個量中的某個量，從而改變電動機的機械特性，如此得到的機械特性稱為人為機械特性。械特性，如此得到的機械特性稱為人為機械特性。注意：注意：只討論改變其中一個量，其他值

17、在額定條件下的人只討論改變其中一個量，其他值在額定條件下的人為機械特性。為機械特性。NnNn%100%100%0NNNNNnnnnnn%Nn 1.7 1.7 他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性1 1、電樞回路串接電阻時的人為機械特性、電樞回路串接電阻時的人為機械特性 NNUU,RsaTCCRRCUnNTesaaNeN20nsaaRR naRT特點：特點：1 1） 不變，不變， 變大；變大； 2 2） 越大，特性越軟。越大，特性越軟。0n保持保持 不變不變,只在電樞回路中串入電阻只在電樞回路中串入電阻 的人為特的人為特性性 1.7 1.7 他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機

18、械特性2 2、降低電壓時的人為機械特性、降低電壓時的人為機械特性 保持保持 不變，只改變電樞電壓不變，只改變電樞電壓 時的人為特性：時的人為特性：NaRR,UTCCRCUnNTeaNe21UNUU101n0nnNUemT特點特點：1) 隨 變化, 不變； 2) 不同,曲線是一組平行線。0nUU 1.7 1.7 他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性3 3、減弱勵磁磁通時的人為機械特性、減弱勵磁磁通時的人為機械特性 NaUURR,TCCRCUnTeaeN2特點：特點：1 1）弱磁，）弱磁， 增大；增大； 2 2）弱磁，）弱磁， 增大增大0n保持保持 不變，減小每極磁通不變，減小每極磁通

19、的人為機械特性：的人為機械特性： 1.8 1.8 直流發(fā)電機直流發(fā)電機直流發(fā)電機的基本方程直流發(fā)電機的基本方程如圖規(guī)定各物理量的參考方向如圖規(guī)定各物理量的參考方向一一. .電動勢平衡方程電動勢平衡方程2aaabaaEUI RUUI R從方程式可見，直流發(fā)電機滿足從方程式可見，直流發(fā)電機滿足aEU二二. . 轉(zhuǎn)矩平衡方程轉(zhuǎn)矩平衡方程fIfU UaI1T0TemTnaE發(fā)電機軸上有三個轉(zhuǎn)矩：原動機輸入給的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩發(fā)電機軸上有三個轉(zhuǎn)矩：原動機輸入給的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 、電磁轉(zhuǎn)、電磁轉(zhuǎn)矩矩 和機械摩擦及鐵損引起的空載轉(zhuǎn)矩和機械摩擦及鐵損引起的空載轉(zhuǎn)矩 。轉(zhuǎn)矩平衡方程為：。轉(zhuǎn)矩平衡方程為：1TemT0T10em

20、TTT 1.8 1.8 直流發(fā)電機直流發(fā)電機三三. .功率平衡方程功率平衡方程原動機輸入給發(fā)電機的機械功率原動機輸入給發(fā)電機的機械功率 1P電磁功率電磁功率aaememIETPPP01CuaP電樞回路電阻及電刷與換向器表面接觸電阻上的銅損耗電樞回路電阻及電刷與換向器表面接觸電阻上的銅損耗輸出的電功率輸出的電功率CuaemPPP2mecp機械摩擦損耗機械摩擦損耗、鐵損耗鐵損耗Fep、附加損耗附加損耗 adp空載損耗空載損耗 包括：包括：0p 電磁功率電磁功率一方面代表電動勢為一方面代表電動勢為 的電源輸出電流的電源輸出電流 時發(fā)出時發(fā)出的電功率，一方面又代表轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時克服電磁轉(zhuǎn)矩所消耗的機的電功

21、率，一方面又代表轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時克服電磁轉(zhuǎn)矩所消耗的機械功率。械功率。aEaIcufp自勵發(fā)電機中還應(yīng)減去勵磁損耗自勵發(fā)電機中還應(yīng)減去勵磁損耗 1.8 1.8 直流發(fā)電機直流發(fā)電機 他勵發(fā)電機的運行特性他勵發(fā)電機的運行特性一、空載特性1Cn0I)f(IUf定義定義: :當(dāng)當(dāng) 、 時，時， 直流發(fā)電機的空載特性是非線直流發(fā)電機的空載特性是非線性的的，上升與下降的過程是不相性的的，上升與下降的過程是不相同的。實際中通常取平均特性曲線同的。實際中通常取平均特性曲線作為空載特性曲線。作為空載特性曲線?？蛰d時空載時aEU)(faIfE 空載特性實質(zhì)上就是空載特性實質(zhì)上就是 。所以空載特性曲線的形狀與空載磁所以

22、空載特性曲線的形狀與空載磁化特性曲線相同。化特性曲線相同?？蛰d特性曲線上升分支空載特性曲線上升分支空載特性曲線下降分支空載特性曲線下降分支平均空載特性曲線平均空載特性曲線UfI 1.8 1.8 直流發(fā)電機直流發(fā)電機二、外特性Nnn fNfII f(I)U 定義：當(dāng)定義：當(dāng) 、 時，時， 由曲線可見，負(fù)載電流增大時，端由曲線可見，負(fù)載電流增大時，端電壓有所下降。電壓有所下降。他勵他勵并勵U0U0IaaeRInCU 根據(jù)根據(jù) 可知可知端電壓下降端電壓下降有兩個原因：有兩個原因：(一一)在勵磁電流一定情況下，負(fù)載電流增大，電樞反應(yīng)的去在勵磁電流一定情況下，負(fù)載電流增大，電樞反應(yīng)的去磁作用使每極磁通量

23、減少，使電動勢減少；磁作用使每極磁通量減少，使電動勢減少；(二二)電樞回路上的電阻壓降隨負(fù)載電流增大而增加，使端電壓電樞回路上的電阻壓降隨負(fù)載電流增大而增加，使端電壓下降。下降。為什為什么低么低? ? 1.8 1.8 直流發(fā)電機直流發(fā)電機三、調(diào)節(jié)特性1Cn2CU f(I)If定義：當(dāng)定義：當(dāng) 、 時，時， 由曲線可見，在負(fù)載電流變化由曲線可見，在負(fù)載電流變化時，若保持端電壓不變，必須改變時，若保持端電壓不變，必須改變勵磁電流，補償電樞反應(yīng)及電樞回勵磁電流，補償電樞反應(yīng)及電樞回路電阻壓降對對輸出端電壓的影響路電阻壓降對對輸出端電壓的影響. .fI0I 1.8 1.8 直流發(fā)電機直流發(fā)電機1.8.

24、31.8.3 并勵發(fā)電機的自勵條件和外特性并勵發(fā)電機的自勵條件和外特性 并勵發(fā)電機的勵磁是由發(fā)電機本身的端電壓提供的，而并勵發(fā)電機的勵磁是由發(fā)電機本身的端電壓提供的，而端電壓是在勵磁電流作用下建立的，這一點與他勵發(fā)電機不端電壓是在勵磁電流作用下建立的，這一點與他勵發(fā)電機不同。并勵發(fā)電機建立電壓的過程稱為自勵過程，滿足建壓的同。并勵發(fā)電機建立電壓的過程稱為自勵過程，滿足建壓的條件稱為自勵條件。條件稱為自勵條件。 1.8 1.8 直流發(fā)電機直流發(fā)電機一、自勵條件3 原動機帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)時，如果主磁原動機帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)時，如果主磁極有剩磁，則電樞繞組切割剩磁通感應(yīng)電極有剩磁，則電樞繞組切割剩磁通感應(yīng)

25、電動勢。在電動勢作用下勵磁回路產(chǎn)生動勢。在電動勢作用下勵磁回路產(chǎn)生 。fIfIffRI 如果勵磁繞組和電樞繞組連接正確，如果勵磁繞組和電樞繞組連接正確， 勵磁電流產(chǎn)生與剩磁方向相同的磁通，使勵磁電流產(chǎn)生與剩磁方向相同的磁通，使主磁路磁通增加，電動勢增大，主磁路磁通增加，電動勢增大， 增加。增加。如此不斷增長，直到勵磁繞組兩端的電壓如此不斷增長，直到勵磁繞組兩端的電壓與與 相等，達(dá)到穩(wěn)定的平衡工作點相等，達(dá)到穩(wěn)定的平衡工作點A A。 曲線曲線1 1為空載特性曲線為空載特性曲線, ,曲線曲線2 2為勵磁回路總電阻為勵磁回路總電阻 特性曲線，特性曲線，也稱場阻線也稱場阻線 。 fffUI R fRf

26、I0U10fIA20U 1.8 1.8 直流發(fā)電機直流發(fā)電機增大增大 , ,場阻線變?yōu)榍€場阻線變?yōu)榍€3 3時，時， 稱為臨界電阻稱為臨界電阻 。fRfRcrR若再增加勵磁回路電阻，發(fā)電機將不能自勵。若再增加勵磁回路電阻，發(fā)電機將不能自勵?？梢?，并勵直流發(fā)電機的自勵條件有：可見，并勵直流發(fā)電機的自勵條件有：（1）電機的主磁路有剩磁（3）勵磁回路的總電阻小于該轉(zhuǎn)速下的臨界電阻（2）并聯(lián)在電樞繞組兩端的勵磁繞組極性要正確思考題思考題電機正轉(zhuǎn)能自電機正轉(zhuǎn)能自勵勵, ,反轉(zhuǎn)能自勵反轉(zhuǎn)能自勵嗎嗎? ? 1.8 1.8 直流發(fā)電機直流發(fā)電機1.8.4 1.8.4 并勵直流發(fā)電機的運行特性并勵直流發(fā)電機的

27、運行特性一、空載特性 并勵發(fā)電機的空載特性與一般電機的空載特性一樣，也是并勵發(fā)電機的空載特性與一般電機的空載特性一樣，也是磁化曲線。由于勵磁電壓不能反向，所以它的空載特性曲線只磁化曲線。由于勵磁電壓不能反向，所以它的空載特性曲線只在第一象限。在第一象限。二、外特性二、外特性并勵發(fā)電機的外特性與他勵發(fā)電機相似，也是一條下降曲線。并勵發(fā)電機的外特性與他勵發(fā)電機相似，也是一條下降曲線。 對并勵發(fā)電機，除了像他勵發(fā)電機存在的電樞反應(yīng)去磁作對并勵發(fā)電機，除了像他勵發(fā)電機存在的電樞反應(yīng)去磁作用和電樞回路上的電阻壓降使端電壓下降外，還有第三個原因：用和電樞回路上的電阻壓降使端電壓下降外，還有第三個原因：由于

28、上述兩個原因使端電壓下降，引起勵磁電流減小，端電壓由于上述兩個原因使端電壓下降，引起勵磁電流減小，端電壓進一步進一步下降下降。 1.8 1.8 直流發(fā)電機直流發(fā)電機三、調(diào)節(jié)特性三、調(diào)節(jié)特性 并勵發(fā)電機的電樞電流，比起他勵發(fā)電機僅僅多了一個勵并勵發(fā)電機的電樞電流，比起他勵發(fā)電機僅僅多了一個勵磁電流，所以調(diào)節(jié)特性與他勵發(fā)電機的相差不大。磁電流，所以調(diào)節(jié)特性與他勵發(fā)電機的相差不大。 1.9 1.9 直流電機的換向直流電機的換向 換向概述換向概述 直流電機的某一個元件經(jīng)過電刷，從一條支路換到另一條直流電機的某一個元件經(jīng)過電刷，從一條支路換到另一條支路時支路時, ,元件里的電流方向改變，即元件里的電流方

29、向改變，即換向換向。 為了分析方便假定換向片的寬度等于為了分析方便假定換向片的寬度等于電刷的寬度。電刷的寬度。 電刷與換向片電刷與換向片1 1接觸時，元件接觸時，元件1 1 中的中的電流方向如圖所示，大小為電流方向如圖所示，大小為 。aii 電樞移到電刷與換向片電樞移到電刷與換向片2 2接觸時，元接觸時，元件件1 1的被短路，電流被分流。的被短路，電流被分流。 電刷僅與換向片電刷僅與換向片2 2接觸時，元件接觸時，元件1 1 中中的電流方向如圖所示，大小為的電流方向如圖所示，大小為aii 1.9 1.9 直流電機的換向直流電機的換向 元件從開始換向到換向終了所經(jīng)歷的時間，稱為元件從開始換向到換

30、向終了所經(jīng)歷的時間，稱為換向周換向周期期。換向周期通常只有千分之幾秒。直流電機在運行中，電。換向周期通常只有千分之幾秒。直流電機在運行中，電樞繞組每個元件在經(jīng)過電刷時都要經(jīng)歷換向過程。樞繞組每個元件在經(jīng)過電刷時都要經(jīng)歷換向過程。 換向問題很復(fù)雜，換向不良會在電刷與換向片之間產(chǎn)生換向問題很復(fù)雜，換向不良會在電刷與換向片之間產(chǎn)生火花。當(dāng)火花大到一定程度，可能損壞電刷和換向器表面，火花。當(dāng)火花大到一定程度，可能損壞電刷和換向器表面，使電機不能正常工作。使電機不能正常工作。 產(chǎn)生火花的原因很多，除了電磁原因外，還有機械的原產(chǎn)生火花的原因很多，除了電磁原因外，還有機械的原因。此外換向過程還伴隨著電化學(xué)和

31、電熱學(xué)等現(xiàn)象。因。此外換向過程還伴隨著電化學(xué)和電熱學(xué)等現(xiàn)象。 1.9 1.9 直流電機的換向直流電機的換向換向的電磁理論換向的電磁理論換向元件中的電動勢：換向元件中的電動勢：自感電動勢自感電動勢 和互感電動勢和互感電動勢 ：換向元件（線圈）在換向過：換向元件（線圈）在換向過程中電流改變而產(chǎn)生的。程中電流改變而產(chǎn)生的。LeMe切割電動勢切割電動勢 ：在幾何中性線處，由于電樞反應(yīng)在存在，電：在幾何中性線處，由于電樞反應(yīng)在存在，電樞反應(yīng)磁密不為零，在換向元件中感應(yīng)切割電動勢。樞反應(yīng)磁密不為零，在換向元件中感應(yīng)切割電動勢。ae換向元件中的合成電動勢為：換向元件中的合成電動勢為：kaMLeeeee 根據(jù)楞次定律，自感電動勢、互感電動勢和切割電動勢總根據(jù)楞次定律，自感電動勢、互感電動勢和切割電動勢總是阻礙換向的。是阻礙換向的。換向電動勢換向電動勢 ：在幾何中性線處，換向元件在換向磁場中感應(yīng)：在幾何中性線處，換向元件在換向磁場中感應(yīng)的電動勢。的電動勢。換向電動勢是幫助換向的換向電動勢是幫助換向的。ke