直流電機(jī)參數(shù)-

第五章直流電機(jī)§5—1．直流電機(jī)的構(gòu)造及勵(lì)磁方式§5—2．直流電機(jī)的基本工作原理§5—3．直流發(fā)電機(jī)§5—4．直流電動(dòng)機(jī)第五章小結(jié)學(xué)習(xí)第五章應(yīng)該注意的點(diǎn)第五章學(xué)習(xí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題：

1.直流電機(jī)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(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式是怎樣的？如何運(yùn)用它們進(jìn)行分析計(jì)算？

3.直流發(fā)電機(jī)有什么特性？直流發(fā)電機(jī)如何自勵(lì)起壓？

4.直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性有什么特點(diǎn)？為什么直流電動(dòng)機(jī)通常不能直接起動(dòng)？本章的計(jì)算任務(wù)主要是：

根據(jù)電壓平衡方程和有關(guān)特性進(jìn)行計(jì)算。比較難理解的點(diǎn)：

1.直流電機(jī)電刷位置；2.直流電機(jī)電樞反應(yīng)去磁作用?！?-1.直流電機(jī)的構(gòu)造及勵(lì)磁方式

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?；緲?gòu)造：——定、轉(zhuǎn)子。電刷、換向器作用：——起機(jī)械整流器作用。后續(xù)基本原理中進(jìn)一步介紹（元件交流，電刷兩端直流）。注意：各部件的作用。一、構(gòu)造風(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.62.圖5-1-1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。換向器電樞繞組另外一半電樞繞組也構(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)的總電勢(shì)大小基本不變（微小脈動(dòng)）。二、主要銘牌數(shù)據(jù)銘牌數(shù)據(jù)：——額定容量、電壓、電流、轉(zhuǎn)速、勵(lì)磁（電壓、電流）等?！獣鳳.64。額定容量：都是指輸出。發(fā)電機(jī)：電樞繞組輸出的電功率；電動(dòng)機(jī)：轉(zhuǎn)子軸上輸出的機(jī)械功率。

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

通常還標(biāo)明勵(lì)磁電壓——以備采用與電樞電壓不同等級(jí)時(shí)參考。

勵(lì)磁方式：他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)4種。

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

積復(fù)勵(lì)：平復(fù)勵(lì)、過復(fù)勵(lì)、欠復(fù)勵(lì)。直流電動(dòng)機(jī)不能采用差復(fù)勵(lì)，直流發(fā)電機(jī)不能采用串勵(lì)。[第一節(jié)要點(diǎn)]：基本結(jié)構(gòu)（電刷、換向器作用）；銘牌數(shù)據(jù)；勵(lì)磁方式。三、勵(lì)磁方式§5-2.直流電機(jī)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(diǎn)：注意元件和電刷兩端電量的性質(zhì)；注意：“電刷”、“換向器”的作用。

電勢(shì)和轉(zhuǎn)矩：

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

注意分清：“實(shí)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(fù)電位的換向片接觸。雖然bc和de感應(yīng)的電勢(shì)是交變的，但電刷AB兩端的電壓卻是直流的。

實(shí)際直流電機(jī)的換向片較多，電刷和換向器配合起機(jī)械整流器的作用。電刷和換向器配合：每個(gè)繞組元件內(nèi)部感應(yīng)電勢(shì)是交流的，但，一對(duì)電刷之間電勢(shì)等于一個(gè)支路中各繞組電勢(shì)之和，因此，電刷間的電勢(shì)為合成電勢(shì)，是一個(gè)脈動(dòng)的直流電勢(shì)。二、恒定的電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩

并聯(lián)支路圖說明，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后電樞繞組所有元件被兩個(gè)電刷所平分為2個(gè)支路（1對(duì)極），當(dāng)n或Ia不變，電刷之間串接的繞組電勢(shì)或產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩不變（書P.66.公式）。電勢(shì)公式：E=Ke?n，式（5-2-1）轉(zhuǎn)矩公式：T=KT?Ia

，式（5-2-2）

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

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

1.實(shí)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(duì)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(jìn)入另一條支路，換向元件中若存在電勢(shì)則短接時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花——電磁原因（還有機(jī)械、電化學(xué)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(yīng)的情況說明）：1.換向極；2.移動(dòng)電刷（與轉(zhuǎn)向有關(guān)，發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)正好相反）?！姇鳳.67圖5-2-4，注意：發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的電流與轉(zhuǎn)向的關(guān)系正好相反。

克服火花應(yīng)移動(dòng)的方向（助記）：——“順發(fā)、逆動(dòng)”。[第二節(jié)要點(diǎn)]：原理（AC/DC轉(zhuǎn)換）；電勢(shì)、轉(zhuǎn)矩計(jì)算；電刷位置；換向定義。換向及換向火花§5-3.直流發(fā)電機(jī)

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(shí)質(zhì)。

自勵(lì)起壓過程：

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

或

U0=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。實(shí)驗(yàn)測(cè)量時(shí)注意：也應(yīng)該單方向調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，否則磁滯的影響，將使結(jié)果出現(xiàn)偏差。紅色的曲線為空載特性過程：發(fā)電機(jī)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。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)）。二、自勵(lì)起壓三、外特性勵(lì)磁方式：他勵(lì)、并勵(lì)和復(fù)勵(lì)（前面已講）——P.69圖5-3-3。

外特性與勵(lì)磁方式有關(guān)，以并勵(lì)發(fā)電機(jī)為主進(jìn)行說明，注意“條件”。

關(guān)系式——P.69式（5-3-2）。他勵(lì)：勵(lì)磁電壓不受影響，只有內(nèi)阻壓降。——比并勵(lì)較硬。并勵(lì)：∵內(nèi)阻壓降使端電壓略有下降，勵(lì)磁相對(duì)減少?！⒁猓弘妷鹤兓实挠?jì)算和區(qū)別（P.69）重新解釋：——

直流發(fā)電機(jī)不用串勵(lì)的原因。轉(zhuǎn)矩平衡方程：

T1=T+T0，——T電磁轉(zhuǎn)矩，T1輸入轉(zhuǎn)矩，T0空載轉(zhuǎn)矩。功率和效率公式：書P.70.式（5-3-6）、（5-3-7）。功率平衡：由轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系及電壓平衡方程得到功率的平衡關(guān)系。并由此引出效率的計(jì)算公式。[第三節(jié)要點(diǎn)]：空載特性；自勵(lì)起壓過程、條件；外特性（各種勵(lì)磁對(duì)應(yīng)曲線形狀）。四、轉(zhuǎn)矩和功率平衡§5-4.直流電動(dòng)機(jī)

本節(jié)的主要內(nèi)容有三大部分：機(jī)械特性：

主要點(diǎn)：轉(zhuǎn)動(dòng)原理、影響特性的因素、特性表達(dá)式和形狀。轉(zhuǎn)矩特性：

了解不同勵(lì)磁所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩特性形狀。起動(dòng)與反轉(zhuǎn)：

主要點(diǎn)：起動(dòng)的特點(diǎn)和方法（注意起動(dòng)時(shí)勵(lì)磁的作用）；反轉(zhuǎn)的方法。直流電動(dòng)機(jī)說明原理：結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)矩。電壓平衡方程式：U=E+Ia（Ra+R）勵(lì)磁方式：——并、串、復(fù)勵(lì)磁，書P.71.圖5-4-1。電流之間的關(guān)系與勵(lì)磁方式有關(guān)：書P.71.圖5-4-1。注意：不用差復(fù)勵(lì)。轉(zhuǎn)動(dòng)原理：電樞通電，在勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)下，受力起動(dòng)。電刷和換向器保證每個(gè)磁極下導(dǎo)體電流方向始終不變。電磁轉(zhuǎn)矩：——書P.71.式（5-4-3）與發(fā)電機(jī)相同。一、機(jī)械特性機(jī)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(diǎn)：并（他）勵(lì)特性，直線、硬特性；串勵(lì)，∵空載時(shí)Φ≈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”（不人為改變參數(shù)）；人工機(jī)械特性：是人為改變參數(shù)（弱磁、降壓、串電阻）。二、轉(zhuǎn)矩特性

轉(zhuǎn)矩特性是指：電磁轉(zhuǎn)矩T

和電樞電流Ia的關(guān)系曲線，實(shí)際就是電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式。

不同的勵(lì)磁方式，轉(zhuǎn)矩特性的形狀不同。

因?yàn)槠饎?dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速為零，電樞感應(yīng)的電勢(shì)為零，根據(jù)電壓平衡方程，起動(dòng)時(shí)電樞電流Ia=（U-Ea）/Ra=U/Ra。而∵電樞電阻通常很小，所以起動(dòng)電流很大（10～20倍的額定電流）。∴0.5kW以上的直流電動(dòng)機(jī)不能直接起動(dòng)，否則Ia、T沖擊很大，火花很大。

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

注：1.起動(dòng)時(shí)，勵(lì)磁磁場(chǎng)通常應(yīng)該最大，才能減少起動(dòng)電流，并增加起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；2.電樞繞組串聯(lián)的起動(dòng)電阻不能采用滑動(dòng)變阻器，應(yīng)采用分段切除的變阻器（∵大電流）。三、起動(dòng)和反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)方法：1.改變電樞電流方向，勵(lì)磁電流方向不變；

2.改變勵(lì)磁電流方向，電樞電流方向不變。即：?jiǎn)为?dú)改變電樞繞組或單獨(dú)改變勵(lì)磁繞組的接線（將兩個(gè)接線端反接）。注意：反轉(zhuǎn)時(shí)電樞電流更大，應(yīng)該采取措施限流。同時(shí)改變電樞和勵(lì)磁繞組的接線，則電樞電流和勵(lì)磁電流的方向?qū)⑼瑫r(shí)改變，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩的方向不變，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也不變。交、直流兩用電動(dòng)機(jī)的工作原理就是以此為依據(jù)的。交、直流兩用電動(dòng)機(jī)實(shí)際上是一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)，使用時(shí)若電源為交流電，則轉(zhuǎn)向仍然不會(huì)發(fā)生變化。[第四節(jié)要點(diǎn)]：機(jī)械特性（各種勵(lì)磁）；轉(zhuǎn)矩特性；起動(dòng)、反轉(zhuǎn)（方法）。第五章各節(jié)要點(diǎn)

各節(jié)要點(diǎn)：第一節(jié)：基本結(jié)構(gòu)（電刷、換向器的作用）；銘牌數(shù)據(jù)；勵(lì)磁方式。第二節(jié)：原理（AC/DC轉(zhuǎn)換）；電勢(shì)、轉(zhuǎn)矩計(jì)算；電刷位置；換向。第三節(jié)：空載特性；自勵(lì)起壓過程、條件；外特性（各種勵(lì)磁曲線）。第四節(jié)：機(jī)械特性（各種勵(lì)磁）；轉(zhuǎn)矩特性；起動(dòng)、反轉(zhuǎn)（方法）。