直流電機參數(shù)-

第五章直流電機§5—1．直流電機的構造及勵磁方式§5—2．直流電機的基本工作原理§5—3．直流發(fā)電機§5—4．直流電動機第五章小結學習第五章應該注意的點第五章學習應注意的幾個問題：

1.直流電機由什么組成？換向器的作用是什么？繞組元件中的電量是交流還是直流？

2.電樞電勢和電磁轉矩的表達式是怎樣的？如何運用它們進行分析計算？

3.直流發(fā)電機有什么特性？直流發(fā)電機如何自勵起壓？

4.直流電動機的機械特性有什么特點？為什么直流電動機通常不能直接起動？本章的計算任務主要是：

根據(jù)電壓平衡方程和有關特性進行計算。比較難理解的點：

1.直流電機電刷位置；2.直流電機電樞反應去磁作用?！?-1.直流電機的構造及勵磁方式

本節(jié)的主要內(nèi)容有三部分：構造：

主要點：主要組成及作用，如換相器等。銘牌數(shù)據(jù)：

參數(shù)個數(shù)、數(shù)據(jù)含義。勵磁方式：

種類?；緲嬙欤骸?、轉子。電刷、換向器作用：——起機械整流器作用。后續(xù)基本原理中進一步介紹（元件交流，電刷兩端直流）。注意：各部件的作用。一、構造風葉磁極電刷電樞轉子轉軸換向器換向片壓緊環(huán)電樞繞組繞組端部結構細說注：書P.62.圖5-1-1的電機是較大型的電機，其電樞繞組中間開有通風槽。換向器電樞繞組另外一半電樞繞組也構成另外一條支路。不管電樞如何轉動，一條支路中繞組感應的總電勢大小基本不變（微小脈動）。二、主要銘牌數(shù)據(jù)銘牌數(shù)據(jù)：——額定容量、電壓、電流、轉速、勵磁（電壓、電流）等。——書P.64。額定容量：都是指輸出。發(fā)電機：電樞繞組輸出的電功率；電動機：轉子軸上輸出的機械功率。

額定勵磁電流：——額定負載時勵磁繞組通過的勵磁電流。通常由勵磁回路串聯(lián)的變阻器調(diào)節(jié)。

通常還標明勵磁電壓——以備采用與電樞電壓不同等級時參考。

勵磁方式：他勵、并勵、串勵和復勵4種。

復勵：（從磁通疊加效果看）積復勵、差復勵；（從繞組連接情況看）長復勵、短復勵。

積復勵：平復勵、過復勵、欠復勵。直流電動機不能采用差復勵，直流發(fā)電機不能采用串勵。[第一節(jié)要點]：基本結構（電刷、換向器作用）；銘牌數(shù)據(jù)；勵磁方式。三、勵磁方式§5-2.直流電機的基本工作原理

本節(jié)的主要內(nèi)容有三部分：基本工作原理：

主要點：注意元件和電刷兩端電量的性質；注意：“電刷”、“換向器”的作用。

電勢和轉矩：

掌握電勢和轉矩的計算公式。P.66.式（5-2-1）、（5-2-2）。電刷位置：

注意分清：“實際空間位置”和“短接元件邊位置”。一、工作原理

電刷A總是與處于正電位的換向片接觸，而電刷B總是與處于負電位的換向片接觸。雖然bc和de感應的電勢是交變的，但電刷AB兩端的電壓卻是直流的。

實際直流電機的換向片較多，電刷和換向器配合起機械整流器的作用。電刷和換向器配合：每個繞組元件內(nèi)部感應電勢是交流的，但，一對電刷之間電勢等于一個支路中各繞組電勢之和，因此，電刷間的電勢為合成電勢，是一個脈動的直流電勢。二、恒定的電動勢和電磁轉矩

并聯(lián)支路圖說明，轉子旋轉后電樞繞組所有元件被兩個電刷所平分為2個支路（1對極），當n或Ia不變，電刷之間串接的繞組電勢或產(chǎn)生電磁轉矩不變（書P.66.公式）。電勢公式：E=Ke?n，式（5-2-1）轉矩公式：T=KT?Ia

，式（5-2-2）

Ke與KT關系是常數(shù)：Ke=pN/60a；KT=pN/2πa?！郖e/KT=π/30≈1/9.55。N：總有效導體數(shù)，a：并聯(lián)支路對數(shù)，p：極對數(shù)。電刷放置的原則：

為了感應最大電勢或產(chǎn)生最大電磁轉矩，電刷所短接的（換向）元件的兩個邊應處于磁通最弱（幾何中性線）的位置上。電刷的位置：

1.實際位置：磁極的正中（說明不了原理等問題）。

2.示意圖位置：直接放在幾中線的元件上。三、電刷的正確位置展開圖上位置原理圖上位置電刷與磁極的相對位置不變

換向定義：從一條支路換到另一條支路，元件內(nèi)的電流改變方向。元件必須經(jīng)過電刷短接后才能進入另一條支路，換向元件中若存在電勢則短接時會產(chǎn)生火花——電磁原因（還有機械、電化學等原因）。

換向火花危害：燒壞換向器、繞組，過熱、引爆引燃。

換向火花克服：（通過磁極尖增、去磁電樞反應的情況說明）：1.換向極；2.移動電刷（與轉向有關，發(fā)電機和電動機正好相反）?！姇鳳.67圖5-2-4，注意：發(fā)電機和電動機的電流與轉向的關系正好相反。

克服火花應移動的方向（助記）：——“順發(fā)、逆動”。[第二節(jié)要點]：原理（AC/DC轉換）；電勢、轉矩計算；電刷位置；換向定義。換向及換向火花§5-3.直流發(fā)電機

本節(jié)的主要內(nèi)容有四部分：空載特性：掌握空載特性的實質。

自勵起壓過程：

掌握自勵起壓的條件及起壓過程分析。外特性：定義、電壓變化率。轉矩和功率的平衡：注意平衡關系。一、空載特性條件：I=0，n=nN。特性：E=f（If）

或

U0=f（If）實質：——磁化曲線。與同步發(fā)電機相似，也是電機磁路的磁化曲線。實驗測量時注意：也應該單方向調(diào)節(jié)勵磁電流，否則磁滯的影響，將使結果出現(xiàn)偏差。紅色的曲線為空載特性過程：發(fā)電機轉動，依靠剩磁可產(chǎn)生很小的剩磁電壓，如果接線正確，流過勵磁繞組的微小勵磁產(chǎn)生的磁通方向與剩磁磁通方向相同，電樞繞組感應的電勢增強，于是出現(xiàn)正反饋，如果勵磁回路電阻足夠小，正反饋的作用將繼續(xù)下去，直到磁路飽和，電勢穩(wěn)定在一個確定的數(shù)值上。條件：1.有剩磁（若無，應可充磁）；

2.接線正確（勵磁與剩磁同向）；

3.場阻線與空載特性有一個確定的交點（勵磁電路電阻適當）。二、自勵起壓三、外特性勵磁方式：他勵、并勵和復勵（前面已講）——P.69圖5-3-3。

外特性與勵磁方式有關，以并勵發(fā)電機為主進行說明，注意“條件”。

關系式——P.69式（5-3-2）。他勵：勵磁電壓不受影響，只有內(nèi)阻壓降?！炔钶^硬。并勵：∵內(nèi)阻壓降使端電壓略有下降，勵磁相對減少?！⒁猓弘妷鹤兓实挠嬎愫蛥^(qū)別（P.69）重新解釋：——

直流發(fā)電機不用串勵的原因。轉矩平衡方程：

T1=T+T0，——T電磁轉矩，T1輸入轉矩，T0空載轉矩。功率和效率公式：書P.70.式（5-3-6）、（5-3-7）。功率平衡：由轉矩平衡關系及電壓平衡方程得到功率的平衡關系。并由此引出效率的計算公式。[第三節(jié)要點]：空載特性；自勵起壓過程、條件；外特性（各種勵磁對應曲線形狀）。四、轉矩和功率平衡§5-4.直流電動機

本節(jié)的主要內(nèi)容有三大部分：機械特性：

主要點：轉動原理、影響特性的因素、特性表達式和形狀。轉矩特性：

了解不同勵磁所對應的轉矩特性形狀。起動與反轉：

主要點：起動的特點和方法（注意起動時勵磁的作用）；反轉的方法。直流電動機說明原理：結構上保證在相同極性磁極下，電流方向相同。因此就能產(chǎn)生恒定轉矩。電壓平衡方程式：U=E+Ia（Ra+R）勵磁方式：——并、串、復勵磁，書P.71.圖5-4-1。電流之間的關系與勵磁方式有關：書P.71.圖5-4-1。注意：不用差復勵。轉動原理：電樞通電，在勵磁繞組產(chǎn)生的磁場下，受力起動。電刷和換向器保證每個磁極下導體電流方向始終不變。電磁轉矩：——書P.71.式（5-4-3）與發(fā)電機相同。一、機械特性機械特性方程式：利用E0=KeΦn、T=KTΦIa

和電壓平衡方程可得：n=U/KeΦ–Ra/Ke

KTΦ2

=n0-k△n。特點：并（他）勵特性，直線、硬特性；串勵，∵空載時Φ≈0，∴無理想空載轉速，注意“飛車”；（積）復勵，介于并勵和串勵之間。自然機械特性：又稱為“固有機械特性”（不人為改變參數(shù)）；人工機械特性：是人為改變參數(shù)（弱磁、降壓、串電阻）。二、轉矩特性

轉矩特性是指：電磁轉矩T

和電樞電流Ia的關系曲線，實際就是電磁轉矩的計算公式。

不同的勵磁方式，轉矩特性的形狀不同。

因為起動時，轉速為零，電樞感應的電勢為零，根據(jù)電壓平衡方程，起動時電樞電流Ia=（U-Ea）/Ra=U/Ra。而∵電樞電阻通常很小，所以起動電流很大（10～20倍的額定電流）?！?.5kW以上的直流電動機不能直接起動，否則Ia、T沖擊很大，火花很大。

起動方法：在保持最大勵磁電流情況下，1.電樞回路串電阻起動；2.降壓起動。起動電流控制在1.5～2.0In。

注：1.起動時，勵磁磁場通常應該最大，才能減少起動電流，并增加起動轉矩；2.電樞繞組串聯(lián)的起動電阻不能采用滑動變阻器，應采用分段切除的變阻器（∵大電流）。三、起動和反轉反轉方法：1.改變電樞電流方向，勵磁電流方向不變；

2.改變勵磁電流方向，電樞電流方向不變。即：單獨改變電樞繞組或單獨改變勵磁繞組的接線（將兩個接線端反接）。注意：反轉時電樞電流更大，應該采取措施限流。同時改變電樞和勵磁繞組的接線，則電樞電流和勵磁電流的方向將同時改變，電動機的電磁轉矩的方向不變，電動機的轉速也不變。交、直流兩用電動機的工作原理就是以此為依據(jù)的。交、直流兩用電動機實際上是一臺直流電動機，使用時若電源為交流電，則轉向仍然不會發(fā)生變化。[第四節(jié)要點]：機械特性（各種勵磁）；轉矩特性；起動、反轉（方法）。第五章各節(jié)要點

各節(jié)要點：第一節(jié)：基本結構（電刷、換向器的作用）；銘牌數(shù)據(jù)；勵磁方式。第二節(jié)：原理（AC/DC轉換）；電勢、轉矩計算；電刷位置；換向。第三節(jié)：空載特性；自勵起壓過程、條件；外特性（各種勵磁曲線）。第四節(jié)：機械特性（各種勵磁）；轉矩特性；起動、反轉（方法）。