船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)課件第五章

第五章直流電機(jī)第五章直流電機(jī)第五章小結(jié)§5-1直流電機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)§5-2直流電機(jī)的勵(lì)磁方式和運(yùn)行特性§5-3無刷直流電動(dòng)機(jī)概述

直流電動(dòng)機(jī)雖然比三相交流異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修也不便，但由于它的調(diào)速性能較好和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，因此，對(duì)調(diào)速要求較高的生產(chǎn)機(jī)械或者需要較大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的生產(chǎn)機(jī)械往往采用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：(1)調(diào)速性能好,調(diào)速范圍廣,易于平滑調(diào)節(jié)。

(2)起動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,易于快速起動(dòng)、停車。

(3)易于控制。應(yīng)用：(1)軋鋼機(jī)、電氣機(jī)車、中大型龍門刨床、礦山豎井提升機(jī)以及起重設(shè)備等調(diào)速范圍大的大型設(shè)備。

(2)用蓄電池做電源的地方，如汽車、拖拉機(jī)等。§5-1直流電機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

本節(jié)的主要內(nèi)容有三部分：構(gòu)造：主要點(diǎn)：主要組成及作用，如換相器等。銘牌數(shù)據(jù)：參數(shù)個(gè)數(shù)、數(shù)據(jù)含義。勵(lì)磁方式：種類。

直流電機(jī)模型：磁極、線圈、電刷和換向片。5.1.1直流電機(jī)(directcurrentmotor)的工作原理

電樞轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：電樞轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)旋轉(zhuǎn)，電樞線圈切割N、S極磁場(chǎng)，線圈每個(gè)邊導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（方向根據(jù)右手定則判斷）。

換向：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過180o后，線圈邊接觸的電刷更換而線圈邊所處位置的磁極極性也變了。因此，線圈邊感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)方向變反，但電刷極性卻不變。

結(jié)論：線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和流過電流都是交流，而電刷兩端電壓和電刷導(dǎo)出電流卻都是直流的。電刷與換向器配合是起“機(jī)械整流器”作用。電磁力F=BlI——電磁轉(zhuǎn)矩——反轉(zhuǎn)矩

直流發(fā)電機(jī)(directcurrentgenerator)工作原理

轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)：電樞繞組通入直流電流在定子磁場(chǎng)的作用下，受力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)方向由左手定則判斷。換向：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過180o后，線圈邊接觸電刷更換而線圈邊所處位置磁極極性也變了。因此，線圈流過電流方向變反，線圈邊產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向也變反。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)后線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電源電壓平衡。結(jié)論：電源電壓是直流的，線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和流過電流卻都是交流，而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩方向不變。

直流發(fā)電機(jī)(directcurrentgenerator)工作原理直流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理IU–+SbNacd

直流電從兩電刷之間通入電樞繞組，電樞電流方向如圖所示。由于換向片和電源固定聯(lián)接，無論線圈怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)，總是S極有效邊的電流方向向里,N極有效邊的電流方向向外。電動(dòng)機(jī)電樞繞組通電后中受力（左手定則）按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。U–+U–+電刷換向片IFFTn換向器作用：將外部直流電轉(zhuǎn)換成內(nèi)部的交流電，以保持轉(zhuǎn)矩方向不變。直流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理IU–+SbNacdU–+U–+IFFTnEE

線圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，將在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。由右手定則，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與電流的方向相反。

由圖可知，電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與電樞電流或外加電壓方向總是相反，所以稱反電勢(shì)。直流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理電刷換向片

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：電刷的正確位置：這兩點(diǎn)與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)，放在下一小節(jié)中介紹。5.1.2直流電機(jī)的構(gòu)造

基本組成：定子和轉(zhuǎn)子兩大部分。定子：主磁極、換向極、電刷裝置和機(jī)座等。轉(zhuǎn)子：電樞鐵心、電樞繞組、換向器等。直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造極掌極心勵(lì)磁繞組機(jī)座轉(zhuǎn)子直流電動(dòng)機(jī)的磁極和磁路

直流電機(jī)由定子(磁極)、轉(zhuǎn)子(電樞)和機(jī)座等部分構(gòu)成。SN++++N+++++S+++2.轉(zhuǎn)子(電樞，armature)

由鐵心、繞組（線圈）、換向器組成。1.磁極永磁式：由永久磁鐵做成。勵(lì)磁式：磁極上繞線圈，線圈中通過直流電，形成電磁鐵。勵(lì)磁：磁極上的線圈通以直流電產(chǎn)生磁通，稱為勵(lì)磁。電樞鐵心：由硅鋼片疊裝而成。電樞繞組：?jiǎn)蝹€(gè)繞組元件組成。用來在電機(jī)中產(chǎn)生磁場(chǎng)。

解剖示意圖(自畫)風(fēng)葉磁極電刷電樞轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸換向器換向片壓緊環(huán)電樞繞組繞組端部結(jié)構(gòu)細(xì)說注：書P.69.圖5-5的電機(jī)是較大型的電機(jī)，其電樞繞組中間開有通風(fēng)槽。換向器

定子結(jié)構(gòu)（主要掌握作用）

主磁極：主極鐵心由薄鋼板沖片疊成，用螺栓固定在機(jī)座上，其上套有勵(lì)磁繞組。勵(lì)磁繞組中通入直流勵(lì)磁電流產(chǎn)生主磁場(chǎng)?！獏⒁姟笆疽鈭D”。換向極：其鐵心尺寸比主極小，也用螺釘固定在機(jī)座上；在定子機(jī)座圓周上的安裝位置與主磁極相間分布。換向極用于改善換向，減少因電磁原因而引起的電刷火花。機(jī)座：是直流電機(jī)的固定支撐和防護(hù)部件，又是磁路的一部分。機(jī)座通常是由鑄鋼制成。

主磁極

結(jié)構(gòu)示意圖截面圖

定子結(jié)構(gòu)（續(xù)）（主要掌握作用）

電刷裝置組成：刷架、刷桿、刷握、炭刷及壓緊彈簧等。安裝位置：中小型電機(jī)刷架裝在端蓋，或軸承內(nèi)蓋上，大中型電機(jī)刷桿座固定在機(jī)座上。電刷裝置則裝在刷架的刷桿上。接線：多對(duì)磁極、多對(duì)電刷的直流電機(jī)，正、負(fù)電刷分別并聯(lián)在一起，然后只引出兩個(gè)接線端到接線盒上。定子結(jié)構(gòu)

兩種刷握結(jié)構(gòu)

轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)（主要掌握作用）

電樞鐵心：電樞鐵心是磁路的一部分，由固定在轉(zhuǎn)軸上的硅鋼片疊成。鐵心圓周上有均勻分布的槽，槽內(nèi)用于嵌放電樞繞組。電樞繞組：電樞繞組由絕緣銅線繞制而成，用以產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和通過電流，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的重要部件。各繞組線圈的兩個(gè)出線端按一定的規(guī)律焊接到換向器片上，形成一閉合回路。換向器：又稱為“銅頭”，主要由銅質(zhì)換向片組成其作用是與電刷配合起“機(jī)械整流器”的作用。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子剖面圖

換向器

電樞繞組

電樞繞組的實(shí)質(zhì)

直流電機(jī)的電樞繞組是一個(gè)閉合回路：——見書P.67，“實(shí)際采用分布式線圈結(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)閉合回路?！北浑娝⒎指畛蓭讉€(gè)支路并聯(lián)，引接到外部電路。隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，電刷接觸不同的換向片，每個(gè)繞組元件將從一個(gè)支路換接到其它支路去（即換向）。但某個(gè)磁極作用下的元件，固定與一對(duì)電刷連接?！獏⒁娤马摰摹半姌欣@組并聯(lián)支路圖”。

電樞繞組支路圖

電樞繞組（展開圖）另一半電樞繞組也構(gòu)成另外一條支路。不管電樞如何轉(zhuǎn)動(dòng)，一條支路中繞組感應(yīng)總電勢(shì)大小基本不變（微小脈動(dòng)）。

電刷的正確位置

原則：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)?！矗瑧?yīng)將位于磁場(chǎng)幾何中心線的元件短接?！獏⒁姟罢归_圖”。展開圖的畫法：元件幾何形狀對(duì)稱時(shí)，電刷與磁極的軸線重合。原理示意圖的畫法：原理示意圖的繪制原則是盡量簡(jiǎn)單，每個(gè)元件只畫出上層邊，用一個(gè)“○”表示。此時(shí)的電刷就與“位于磁場(chǎng)幾何中心線”的元件直接接觸（畫在其旁邊）。也就是電刷就不能再畫在磁極的軸線上了?！獣鳳.68，圖5-4。

電刷位置在展開圖上的位置在原理示意圖上的位置

原則：都是將幾中線上的元件短接。若不在→反電動(dòng)勢(shì)→E下降→火花。電樞反應(yīng)——去磁或增磁——電壓和轉(zhuǎn)速5.1.3直流電機(jī)的額定值

在直流電機(jī)外殼的銘牌上，給出了直流電機(jī)的型號(hào)和額定運(yùn)行時(shí)各物理量的數(shù)值。額定值主要有：額定功率(kW)：指額定狀態(tài)下，發(fā)電機(jī)輸出功率Pn=UnIn或電動(dòng)機(jī)軸上輸出功率Pn=UnInn

；額定電流(A)/額定電壓(V)：指額定狀態(tài)下，發(fā)電機(jī)輸出的或電動(dòng)機(jī)輸入的額定電流I/額定電壓U；其它：額定轉(zhuǎn)速(r/min)；勵(lì)磁方式及額定勵(lì)磁電流If(A)；絕緣等級(jí)和溫升、工作制和使用條件等。1.額定功率PN：電機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率。2.額定電壓UN：額定工作情況下的電樞上加的直流電壓。（例：110V，220V，440V）3.額定電流IN：額定電壓下軸上輸出額定功率時(shí)的電流（并勵(lì)包括勵(lì)磁和電樞電流）。三者關(guān)系：PN=UNIN（：效率）直流電動(dòng)機(jī)的額定值4.額定轉(zhuǎn)速nN：在PN,UN,IN

時(shí)的轉(zhuǎn)速。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速一般在500r/min

以上。特殊的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速可以做到很低（如每分鐘幾轉(zhuǎn)）或很高（每分鐘3000轉(zhuǎn)以上）。注意：調(diào)速時(shí)對(duì)于沒有調(diào)速要求的電機(jī)，最大轉(zhuǎn)速不能超過1.2nN

。直流電動(dòng)機(jī)的額定值(3)恒功率負(fù)載（P一定時(shí)，T和n

成反比)，要選軟特性電機(jī)拖動(dòng)。如：電氣機(jī)車等。直流電動(dòng)機(jī)特性類型的選擇：(1)恒轉(zhuǎn)矩的生產(chǎn)機(jī)械（TL一定，和轉(zhuǎn)速無關(guān)）要選硬特性的電動(dòng)機(jī)，如：金屬加工、起重機(jī)械等。(2)通風(fēng)機(jī)械負(fù)載，機(jī)械負(fù)載TL

和轉(zhuǎn)速n的平方成正比。這類機(jī)械也要選硬特性的電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。

直流電機(jī)有四個(gè)出線端，電樞繞組、勵(lì)磁繞組各兩個(gè)，可通過標(biāo)出的字符和繞組電阻的大小區(qū)別。電動(dòng)機(jī)的連接：他勵(lì)(并勵(lì))電機(jī)的勵(lì)磁繞組的阻值有幾百歐姆。串勵(lì)電機(jī)的勵(lì)磁繞組的阻值與電樞繞組的相當(dāng)。(1)繞組的阻值范圍電樞繞組的阻值在零點(diǎn)幾歐姆到1~2歐姆。（2）繞組的符號(hào)S1T1B1C1H1

BC1Q1S2T2B2C2H2

BC2Q2電樞繞組他勵(lì)繞組并勵(lì)繞組串勵(lì)繞組換向極繞組補(bǔ)償繞組起動(dòng)繞組始端繞組名稱末端

直流電機(jī)工作原理（電樞兩端電壓、電流和電動(dòng)勢(shì)都是直流的，元件的電流與電動(dòng)勢(shì)則都是交流的）；組成結(jié)構(gòu)（主要理解各個(gè)部件的作用）；額定參數(shù)（額定功率是指輸出功率）。第一節(jié)要點(diǎn)§5-2直流電機(jī)的勵(lì)磁方式和運(yùn)行特性

本節(jié)的主要內(nèi)容有五部分直流電機(jī)的勵(lì)磁方式直流電機(jī)的基本理論直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性直流電機(jī)的電樞反應(yīng)和換向

復(fù)勵(lì)：⑴從磁通疊加效果看有：積復(fù)勵(lì)、差復(fù)勵(lì)；⑵從繞組連接情況看有：長(zhǎng)復(fù)勵(lì)、短復(fù)勵(lì)。

積復(fù)勵(lì)又分為：平復(fù)勵(lì)、過復(fù)勵(lì)、欠復(fù)勵(lì)。注意：一般情況下，直流電動(dòng)機(jī)不采用差復(fù)勵(lì)，發(fā)電機(jī)不采用串勵(lì)。5.2.1直流電機(jī)的勵(lì)磁方式基本勵(lì)磁方式：根據(jù)勵(lì)磁繞組與電樞繞組連接情況分，有他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)等4種。1.他勵(lì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組和電樞繞組分別由兩個(gè)直流電源供電。以電動(dòng)機(jī)為例

直流電機(jī)按照勵(lì)磁方式可分為他勵(lì)電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)。UUfIaM+_+_If他勵(lì)I(lǐng)aUM+_If+_IE并勵(lì)2.并勵(lì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組和電樞繞組并聯(lián)，由一個(gè)直流電源供電。3.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。串勵(lì)UIa+_IfM復(fù)勵(lì)U+_IMIa4.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，接在同一電源上。5.2.2直流電機(jī)的基本理論

兩種運(yùn)行狀態(tài)：發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)。只要轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，電樞繞組都會(huì)感應(yīng)電勢(shì)；只要電樞繞組有電流流過。都會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。——公式：P.70-71，5-1/5-2。發(fā)電機(jī)：Ia與E0同向（∵Ia是E0產(chǎn)生的），T與n反向（∵原動(dòng)機(jī)要克服T才有n）。電動(dòng)機(jī)：Ia與E0反向（∵E0要平衡U，才不會(huì)使Ia太大），T與n同向（∵有T轉(zhuǎn)子才動(dòng)，才有n）。電磁功率：P=T=E0Ia

，T是機(jī)械功率，E0Ia是電功率。機(jī)電轉(zhuǎn)換前后功率相等。IU–+SbNacdU–+U–+電刷換向片IFFTnEE

線圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，將在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。由右手定則，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與電流的方向相反。（發(fā)電機(jī)不同）CE:

與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)n:

電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：磁通1.電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=CEnIU–+SbNacdU–+U–+電刷換向片IFFTnEE

由圖可知，電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與電樞電流或外加電壓方向總是相反，所以稱反電勢(shì)。（發(fā)電機(jī)不同）式中：U—外加電壓

Ra

—繞組電阻2.電樞回路電壓平衡式–RaIaE+–+UMCT:

與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù):

線圈所處位置的磁通Ia：電樞繞組中的電流3.電磁轉(zhuǎn)矩單位:(韋伯)，Ia

(安)，T(牛頓?米)

直流電動(dòng)機(jī)電樞繞組中的電流（電樞電流Ia）與磁通相互作用，產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩，直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式為（D---拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩、F---制動(dòng)轉(zhuǎn)矩）T=CT

Ia4.轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系

電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，它使電樞轉(zhuǎn)動(dòng)。在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩必須和機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩及空載損耗轉(zhuǎn)矩相平衡，即

當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸上的機(jī)械負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，通過電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電動(dòng)勢(shì)、電樞電流的變化，電磁轉(zhuǎn)矩將自動(dòng)調(diào)整，以適應(yīng)負(fù)載的變化，保持新的平衡。轉(zhuǎn)矩平衡過程：T2:機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩T0:空載轉(zhuǎn)矩例：設(shè)外加電樞電壓U一定，T=T2

(平衡)，此時(shí)，若T2突然增加，則調(diào)整過程為達(dá)到新的平衡點(diǎn)（Ia

、P入）。T2nIa

T

E發(fā)電機(jī)：P1=P2+P5.2.3直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性

空載特性：條件：I=0，n=nN。特性：E0=f（If）。實(shí)質(zhì)：——磁化曲線。與同步發(fā)電機(jī)相似，也是電機(jī)磁路的磁化曲線?？蛰d特性：1、與勵(lì)磁方式無關(guān)。

2、剩磁電壓2%5%Ue。

3、改變勵(lì)磁電流，可調(diào)發(fā)電機(jī)的電壓。E=CEn

過程：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，依靠剩磁可產(chǎn)生很小的剩磁電壓，如果接線正確，流過勵(lì)磁繞組的微小勵(lì)磁產(chǎn)生的磁通方向與剩磁磁通方向相同，電樞繞組感應(yīng)的電勢(shì)增強(qiáng)，于是出現(xiàn)正反饋，如果勵(lì)磁回路電阻足夠小，正反饋的作用將繼續(xù)下去，直到磁路飽和，電勢(shì)穩(wěn)定在一個(gè)確定的數(shù)值上。

自勵(lì)起壓過程以并激機(jī)為例：紅線以并激機(jī)為例條件：1.有剩磁（若無，應(yīng)可充磁）

2.接線正確（勵(lì)磁與剩磁同向）

3.場(chǎng)阻線與空載特性有一個(gè)確定的交點(diǎn)（勵(lì)磁電路電阻適當(dāng)——不太大）。

外特性(external)他勵(lì)和并勵(lì)特性：他勵(lì)的勵(lì)磁電流If與Ia沒有關(guān)系，并勵(lì)則隨端電壓下降有所減小?！狿.73，圖5-11。復(fù)勵(lì)特性：∵有復(fù)勵(lì)繞組，根據(jù)兩個(gè)磁通方向是否相同及相同磁通時(shí)補(bǔ)償情況有所不同（差復(fù)勵(lì)如直流電焊機(jī)）——P.73，圖5-12。重新解釋：——直流發(fā)電機(jī)不用串勵(lì)的原因。5.2.4直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性

勵(lì)磁方式：直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式有并勵(lì)(parallelexcitation)、串勵(lì)(seriesexcitation)、復(fù)勵(lì)(Phasecompoundexcitation)三種。因?yàn)樗麆?lì)與并勵(lì)沒有什么區(qū)別，都由外部電源提供，因此統(tǒng)統(tǒng)歸為“并勵(lì)”?！獣鳳.74，圖5-13。直流電動(dòng)機(jī)不采用差復(fù)勵(lì)的勵(lì)磁方式。因?yàn)椋瑥腜.74，式5-6可見，Ia=(U-E)/Ra，而由P.70，式5-1可知，E=Ce

n，若接成差復(fù)勵(lì)，則隨著Ia↑→E↓，這又引起：Ia↑↑，最終，E↓≈0，電機(jī)將因?yàn)榇箅娏鞫鵁龤?實(shí)際設(shè)有熔斷器保護(hù))。

直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性利用E0=cen、T=KTIa和電壓平衡方程可得：機(jī)械特性方程式：特點(diǎn)：并（他）勵(lì)特性，直線、硬特性；串勵(lì)，∵空載時(shí)≈0，∴無理想空載轉(zhuǎn)速，注意“飛車”；（積）復(fù)勵(lì)，介于并勵(lì)和串勵(lì)之間。自然機(jī)械特性：又稱為“固有機(jī)械特性”（無人為改變參數(shù)）；人工機(jī)械特性：是人為改變參數(shù)（弱磁、降壓、串電阻）。直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性（求解）特點(diǎn)：勵(lì)磁繞組與電樞并聯(lián)由圖可求得由上分析可知：

當(dāng)電源電壓U和勵(lì)磁回路的電阻Rf一定時(shí),勵(lì)磁電流If和磁通不變，即=常數(shù)。IaUM+_If+_IE直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性（求解）則

T=KTIa=KTIa

IaUM+_If+_IE令：即：并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的磁通=常數(shù)，轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比。

由以下公式求得直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性（求解）式中：IaUM+_If+_IE直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性（求解）n=f(T)

特性曲線n0nNTN

并勵(lì)電動(dòng)機(jī)在負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速n的變化不大—硬機(jī)械特性（自然特性）。

改變電樞電壓和電樞回路串電阻可得人工特性曲線。n0Tn2.反轉(zhuǎn)例：串勵(lì)的單相手電鉆，利用勵(lì)磁電流和電樞電流兩者的方向同時(shí)改變時(shí)而轉(zhuǎn)向不變的原理，采用特別的串勵(lì)電動(dòng)機(jī)，使手電鉆用單相交流電源或直流電源供電均可。電磁轉(zhuǎn)矩：T=CTIa

(1)改變勵(lì)磁電流的方向。(2)改變電樞電流的方向。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向不能同時(shí)變。改變直流電機(jī)轉(zhuǎn)向的方法有兩種：5.2.5直流電機(jī)的電樞反應(yīng)和換向發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng)如右圖，將其展開，則為下圖。電動(dòng)機(jī)若通入這樣的電流，則轉(zhuǎn)向及前后極尖正好相反。電樞反應(yīng)的波形見下頁。

電樞反應(yīng)波形（發(fā)電機(jī)）

主磁通

f

(磁密Bf)波形是平頂波。電樞反應(yīng)磁勢(shì)Fa波形是三角波。電樞反應(yīng)磁通a(磁密Ba)波形是馬鞍形波。馬鞍形波與平頂波疊加，氣隙波形發(fā)生畸變。若磁路飽和則后極尖增磁量小于前極尖的去磁量，每極總磁通減小，即“電樞反應(yīng)飽和時(shí)具有去磁效應(yīng)”。由圖可見，物理中性線偏離幾何中性線。

換向過程

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)，通過換向片與電刷的連接，繞組中的電流將改變方向，這一過程稱為直流電機(jī)的換向?！@組元件換向過程見下頁。如果處于換向的元件，兩個(gè)邊所處的位置存在磁場(chǎng)(不在幾中線上)，換向時(shí)間感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，被電刷短接時(shí)，將產(chǎn)生電磁性換向火花，使電刷和換向器磨損加重，稱為換向變壞（或換向惡劣）。由于電樞磁場(chǎng)的存在，使幾中線偏離物中線，則換向元件將感應(yīng)電勢(shì)，產(chǎn)生電磁火花。直流電機(jī)換向器火花還可能由于其它原因造成。

繞組元件換向過程：——元件1-5′的換向過程。

繞組元件的換向過程

改善換向的方法說明

改善換向的方法：①