專(zhuān)升本《電機(jī)學(xué)》直流電機(jī)部分

沈陽(yáng)工程學(xué)院2013專(zhuān)升本

《電機(jī)學(xué)》課程輔導(dǎo)講義

（直流電機(jī)部分）

王東瑞編考綱：五、直流電機(jī)

1.掌握直流電機(jī)的基本工作原理和額定值；主要知識(shí)點(diǎn)：（一）直流電機(jī)的工作原理1.直流發(fā)電機(jī)結(jié)論：直流發(fā)電機(jī)是將內(nèi)交流轉(zhuǎn)換為外直流的交流發(fā)電機(jī)2.直流電動(dòng)機(jī)結(jié)論：直流電動(dòng)機(jī)是將外直流轉(zhuǎn)換為內(nèi)交流的交流電動(dòng)機(jī)（二）額定值1．額定功率（W、kW）發(fā)電機(jī)：指電刷端輸出的電功率；電動(dòng)機(jī)：指軸上輸出的機(jī)械功率。指電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的輸出功率3.額定電流指電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)電樞出線中的電流。

（A）2.額定電壓指電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)電樞出線端的電壓。

（V）發(fā)電機(jī)：電動(dòng)機(jī)：

例題：1.直流電機(jī)實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)具有（換向）裝置的交流電機(jī)，直流發(fā)電機(jī)的換向裝置的作用是（將電機(jī)內(nèi)部交流電轉(zhuǎn)換為外部的直流電），直流電動(dòng)機(jī)換向裝置的作用是（將電機(jī)外部直流電轉(zhuǎn)換為內(nèi)部的交流電）。2.直流電動(dòng)機(jī)PN=15kW，UN=110V，nN=1500r/min，

ηN=0.85，其額定運(yùn)行時(shí)電網(wǎng)輸入的電功率為（17.68）kw，額定電流IN=（160.4）A考綱:2.掌握直流電機(jī)的勵(lì)磁方式和電樞反應(yīng)的性質(zhì)；主要知識(shí)點(diǎn)（一）直流電機(jī)的勵(lì)磁方式他勵(lì)并勵(lì)串勵(lì)

復(fù)勵(lì)勵(lì)磁方式分四種：（以發(fā)電機(jī)為例）（二）直流電機(jī)的電樞反應(yīng)性質(zhì)1.電刷在幾何中性線時(shí)：交軸電樞反應(yīng)特點(diǎn)：（1）使氣隙磁場(chǎng)發(fā)生畸變（2）對(duì)主磁場(chǎng)起去磁作用（磁路飽和）2.當(dāng)電刷不在幾何中性線上時(shí)電刷順轉(zhuǎn)向偏移電刷逆轉(zhuǎn)向偏移發(fā)電機(jī)交軸和直軸去磁交軸和直軸助磁電動(dòng)機(jī)交軸和直軸助磁交軸和直軸去磁例題：1.直流電機(jī)的勵(lì)磁方式有他勵(lì)、并勵(lì)、（串勵(lì)）和（復(fù)勵(lì)）四種方式。2.直流電機(jī)電樞反應(yīng)的定義是（電樞磁動(dòng)勢(shì)對(duì)勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)的作用），當(dāng)電刷在幾何中的性線時(shí)，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生（交軸）性質(zhì)的電樞反應(yīng)，其結(jié)果使（氣隙磁場(chǎng)發(fā)生畸變）和對(duì)（主磁場(chǎng)去磁作用），物理中性線逆電樞旋轉(zhuǎn)方向偏移。3.直流發(fā)電機(jī)電刷在幾何中性線上，如果磁路不飽各，這時(shí)電樞反應(yīng)是（③）。①去磁；②助磁；③不去磁也不助磁?？季V：3.掌握直流電機(jī)的電磁關(guān)系主要知識(shí)點(diǎn)：（一）電樞電動(dòng)勢(shì)與電磁轉(zhuǎn)矩在發(fā)電機(jī)中:

為電源電動(dòng)勢(shì)，向外輸出直流電流,

與同方向。為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。與反方向，在電動(dòng)機(jī)中:

為反電動(dòng)勢(shì)。與反方向，為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，與同方向。

電樞電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算公式：電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式：（二）直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程

發(fā)電機(jī)

電動(dòng)機(jī)（三）功率平衡和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系1.功率平衡2.轉(zhuǎn)矩平衡發(fā)電機(jī)

電動(dòng)機(jī)例題：1.直流發(fā)電機(jī)電樞電動(dòng)勢(shì)的性質(zhì)為（電源電動(dòng)勢(shì)）電動(dòng)勢(shì)，電磁轉(zhuǎn)矩的性質(zhì)為（制動(dòng)）轉(zhuǎn)矩；而直流電動(dòng)機(jī)電樞電動(dòng)勢(shì)的性質(zhì)為（反）電動(dòng)勢(shì)，電磁轉(zhuǎn)矩的性質(zhì)為（驅(qū)動(dòng)）轉(zhuǎn)矩.2.直流發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)除能量轉(zhuǎn)換關(guān)系不同外，還表現(xiàn)于發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)比端電壓（高）；而電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)比端壓（低）。3.

直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由（每極氣隙磁通量）和（電樞電流）共同作用產(chǎn)生的。

考綱：4.掌握直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性和直流電動(dòng)機(jī)的工作特性和運(yùn)行性能。主要知識(shí)點(diǎn)：（一）直流發(fā)電機(jī)的外特性所以并勵(lì)比他勵(lì)發(fā)電機(jī)端電壓下降較多。外特性下降原因：他勵(lì)時(shí)

不變，并勵(lì)時(shí)

（二）并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件1．電機(jī)主磁極中有剩磁2．并聯(lián)在電樞繞組兩端的勵(lì)磁繞組極性要正確3．勵(lì)磁回路的總電阻小于該轉(zhuǎn)速下的臨界電阻（三）直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

要求：起動(dòng)前應(yīng)將勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻短接，使磁通最大，Tst

最大,

或在保證Tst足夠大的條件下，盡量減小Ist。根據(jù)起動(dòng)方法：①直接起動(dòng)；②電樞回路串變阻器起動(dòng)；③降壓起動(dòng)。（四）直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速1．電樞串電阻調(diào)速特點(diǎn)：增大電阻，轉(zhuǎn)速下調(diào)。2．降低電源電壓調(diào)速特點(diǎn)：降低電壓，轉(zhuǎn)速下調(diào)。3．減弱磁通調(diào)速特點(diǎn)：減弱磁通，轉(zhuǎn)速上調(diào)。

恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，由于不變，所以調(diào)速前后Ia

不變。常數(shù)=F=aTICTem

恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，由于不變，所以調(diào)速前后Ia

不變。常數(shù)=F=aTICTem

恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，由于下降，所以調(diào)速后Ia

增大。常數(shù)=F=aTICTem（五）直流電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)Tem方向決定了n的方向，改變Tem方向即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。1.保持If方向不變，改變Ia

方向，即對(duì)調(diào)電樞繞組接入電源的兩出線端；2.保持Ia

方向不變，改變If方向，即對(duì)調(diào)勵(lì)磁繞組接入電源的兩出線端。根據(jù)可得改變轉(zhuǎn)向的方法：例題：1.一臺(tái)并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，正轉(zhuǎn)能自勵(lì)，反轉(zhuǎn)也能自勵(lì)（錯(cuò)）

2.一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，若改變電源極性，則電機(jī)轉(zhuǎn)向也改變。（錯(cuò)）3.如果并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速上升20%，則空載時(shí)發(fā)電機(jī)的端電壓U0升高（②）。①20%；②大于20%；③小于20%。4.直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有電樞串電阻調(diào)速、（降壓）調(diào)速和（弱磁）調(diào)速三種。

5.直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法有（降壓起動(dòng)）、（電樞回路串電阻起動(dòng)）。6.改變直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向的方法有（改變電樞電流方向）和（改變勵(lì)磁電流方向）兩種方法。

7.試比較他勵(lì)和并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的外特性有何不同。并說(shuō)明影響曲線形狀的因素。

答：并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的外特性比他勵(lì)軟。他勵(lì)：影響因素有兩個(gè)

①隨著Ia增加，IaRa增加，使U下降；

②隨著Ia增加，電樞反應(yīng)附加去磁作用增強(qiáng)，使磁通Φ

減少，電樞電動(dòng)勢(shì)Ea減少，最后使U下降。

并勵(lì)：影響因素有三個(gè)

①隨著Ia增加，IaRa增加，使U下降；②隨著Ia增加，電樞反應(yīng)附加去磁作用增強(qiáng)，使磁通Φ減少，電樞電動(dòng)勢(shì)Ea減少，最后使端電壓U下降；③而端電壓U下降，又使If下降，磁通Φ下降，電樞電動(dòng)勢(shì)Ea進(jìn)一步減少，端電壓U進(jìn)一步下降。

8.簡(jiǎn)述并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)自勵(lì)建壓的條件。并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)正轉(zhuǎn)