第三章 直流電機的穩(wěn)態(tài)分析

1、3.3 直流直流電機的感電機的感應電動勢應電動勢和電磁轉(zhuǎn)和電磁轉(zhuǎn)矩矩3.4 直流電機直流電機的基本方程的基本方程3.5 直流電動機的運行特性直流電動機的運行特性緒論緒論3.2 空載空載和負載時和負載時直流電機直流電機的磁場的磁場3.1 直流直流電機的工電機的工作原理和作原理和基本結構基本結構第三章第三章 直流電機的穩(wěn)態(tài)分析直流電機的穩(wěn)態(tài)分析 直流電機是電機的主要類型之一。直流直流電機是電機的主要類型之一。直流電機自身有著顯著的優(yōu)點，但與交流電機相電機自身有著顯著的優(yōu)點，但與交流電機相比自身又有著缺點。近年來，與電力電子裝比自身又有著缺點。近年來，與電力電子裝置結合而具有直流電機性能的電機不斷涌

2、置結合而具有直流電機性能的電機不斷涌現(xiàn)，使直流電機有被取代的趨勢。盡管如現(xiàn)，使直流電機有被取代的趨勢。盡管如此，直流電機仍有一定的理論意義和實用價此，直流電機仍有一定的理論意義和實用價值值! 本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 1.直流電機的工作原理和基本結構直流電機的工作原理和基本結構 2.接著說明電機的磁動勢和磁場接著說明電機的磁動勢和磁場 4.并分析直流電動機的穩(wěn)態(tài)運行性能并分析直流電動機的穩(wěn)態(tài)運行性能3.導出電機的電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩公式導出電機的電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩公式3.1 3.1 直流電機的工作原理和基本結構直流電機的工作原理和基本結構一、直流電機的工作原理一、直流電機的工作原理 1、直流電機的構

3、成、直流電機的構成 （如圖如圖31）表示一臺直流電機。）表示一臺直流電機。 固定部分（定子）：主磁極固定部分（定子）：主磁極N和和S；電刷。；電刷。 旋轉(zhuǎn)部分（轉(zhuǎn)子）：電樞鐵心；旋轉(zhuǎn)部分（轉(zhuǎn)子）：電樞鐵心； 電樞繞組電樞繞組(一個線圈一個線圈)； 換向器。換向器。 定子與轉(zhuǎn)子之間為氣隙。定子與轉(zhuǎn)子之間為氣隙。2、直流發(fā)電機的工作原理、直流發(fā)電機的工作原理 工作原理：建立在電磁力和電磁感應的基礎工作原理：建立在電磁力和電磁感應的基礎 之上。之上。 N,S是主磁極，它是固是主磁極，它是固定不動的，定不動的，abcd是在可以是在可以轉(zhuǎn)動的鐵磁圓柱體上的一轉(zhuǎn)動的鐵磁圓柱體上的一個線圈，把線圈的兩端分個

4、線圈，把線圈的兩端分別接到兩個圓弧型的銅片別接到兩個圓弧型的銅片上（或稱換向片），兩者上（或稱換向片），兩者相互絕緣，鐵心和線圈合相互絕緣，鐵心和線圈合稱電樞，通過在空間靜止稱電樞，通過在空間靜止不動的電刷不動的電刷AB與換向片接與換向片接觸，即可對外電路供電。觸，即可對外電路供電。 當原動機拖動電樞以恒速當原動機拖動電樞以恒速n逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，在線圈中有感應電動勢，其大小為在線圈中有感應電動勢，其大小為 式中，式中，b是導體所在處的磁密；是導體所在處的磁密；l是導體的有效長度，是導體的有效長度，v是導體與磁場的相對速度。是導體與磁場的相對速度。 感應電動勢的方向可用右手定

5、則確定感應電動勢的方向可用右手定則確定。上圖示時刻上圖示時刻， 、整個線圈的電動勢方向是由、整個線圈的電動勢方向是由d到到a。a端經(jīng)換端經(jīng)換向片接觸電刷向片接觸電刷A，d端經(jīng)換向片與電刷端經(jīng)換向片與電刷B接觸，接觸， blve 當電樞轉(zhuǎn)過當電樞轉(zhuǎn)過180度時度時、線圈中的感應電動勢的方向為從、線圈中的感應電動勢的方向為從a到到d。、d端與電刷端與電刷A接觸，接觸，a端與電刷端與電刷B接觸，所接觸，所以以A仍為正極性，仍為正極性，B為負極性。為負極性。、流過負載的電流方向不變。而線圈中電流、流過負載的電流方向不變。而線圈中電流的方向改變了，即從的方向改變了，即從a到到d。、電刷、電刷A為正極性而

6、電刷為正極性而電刷B為負極性。為負極性。、電刷、電刷AB之間接上負載，電流經(jīng)換向片及之間接上負載，電流經(jīng)換向片及線圈線圈abcd形成閉合回路，線圈中，電流方向形成閉合回路，線圈中，電流方向從從d到到a。 總結發(fā)電機：雖然線圈中的電動勢總結發(fā)電機：雖然線圈中的電動勢是交流電動勢，但由于換向器的整是交流電動勢，但由于換向器的整流作用，電刷間的輸出電動勢卻流作用，電刷間的輸出電動勢卻是直流電動勢。直流發(fā)電機實質(zhì)上是是直流電動勢。直流發(fā)電機實質(zhì)上是帶有換向器的交流發(fā)電機。帶有換向器的交流發(fā)電機。（圖（圖3-2 a，圖，圖3-2b）3、直流電動機的工作原理、直流電動機的工作原理 電刷電刷AB上加上直流電

7、源，便成為直流電動機的物上加上直流電源，便成為直流電動機的物理模型，這時線圈理模型，這時線圈abcd中便有電流通過，見下圖。中便有電流通過，見下圖。其方向為從其方向為從a到到d，線圈中的電流與磁場作用，產(chǎn)生電，線圈中的電流與磁場作用，產(chǎn)生電磁力，電樞在此電磁力的作用下，便旋轉(zhuǎn)起來，進而磁力，電樞在此電磁力的作用下，便旋轉(zhuǎn)起來，進而帶動產(chǎn)生機械運轉(zhuǎn)。帶動產(chǎn)生機械運轉(zhuǎn)。 力的方向由左手定則確定力的方向由左手定則確定： 圖示時刻圖示時刻，電流從電流從a到到d，導體，導體ab受力方向則從右向受力方向則從右向左，左，cd受力方向則從左向右，電樞逆時針方向旋轉(zhuǎn)。受力方向則從左向右，電樞逆時針方向旋轉(zhuǎn)。 當

8、電樞轉(zhuǎn)過當電樞轉(zhuǎn)過180度時度時，外部電路的電流外部電路的電流i不變，線圈中不變，線圈中的電流方向變?yōu)閺牡碾娏鞣较蜃優(yōu)閺膁到到a，此時電磁力方向不變，電機，此時電磁力方向不變，電機沿恒定方向旋轉(zhuǎn)。沿恒定方向旋轉(zhuǎn)。由此可見，在直流電動機中，線圈中的電流是交變的，由此可見，在直流電動機中，線圈中的電流是交變的，但產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向是恒定的。但產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向是恒定的。 電動機：在直流電動機中，外加電壓并電動機：在直流電動機中，外加電壓并非直接加于線圈，而是通過電刷、和換向器非直接加于線圈，而是通過電刷、和換向器再加到線圈上的。所以，導體中的電流將隨再加到線圈上的。所以，導體中的電流將隨其所處

9、磁極極性的改變而同時改變其方向，其所處磁極極性的改變而同時改變其方向，從而使電磁轉(zhuǎn)矩的方向始終保持不變。從而使電磁轉(zhuǎn)矩的方向始終保持不變。 電刷和換向器的作用：電刷和換向器的作用：將外電路的直流改變?yōu)榫€將外電路的直流改變?yōu)榫€圈內(nèi)的交流的圈內(nèi)的交流的“逆變逆變”作用。作用。 對于上面的兩極模型對于上面的兩極模型 氣隙磁密分布氣隙磁密分布 電刷間電勢電刷間電勢 方向雖不變，但卻有很大的脈動，這樣的電勢不是直流電勢方向雖不變，但卻有很大的脈動，這樣的電勢不是直流電勢 -脈動電勢。脈動電勢。4、脈動的減小、脈動的減小脈動的減小脈動的減小 以及電刷上的電動勢以及電刷上的電動勢(如圖如圖33)電樞繞組由多

10、個線圈串聯(lián)而構成。電樞繞組由多個線圈串聯(lián)而構成。實現(xiàn)方法：實現(xiàn)方法： 圖圖3-3 電樞上裝有電樞上裝有6個線圈的兩極電動機個線圈的兩極電動機 及每極下及每極下3個串聯(lián)線圈電刷上的電動勢波形個串聯(lián)線圈電刷上的電動勢波形 此時，電樞繞組形成兩條并聯(lián)支路，每條支路由此時，電樞繞組形成兩條并聯(lián)支路，每條支路由3個線圈串個線圈串聯(lián)組成，電刷聯(lián)組成，電刷B1B2上的電動勢為上的電動勢為3個線圈電動勢瞬時值之和。個線圈電動勢瞬時值之和。此時電刷上的電動勢其脈動程度將大為減小。此時電刷上的電動勢其脈動程度將大為減小。5、電機的可逆原理、電機的可逆原理 一臺直流電機原則上既可以作為電動機運行，一臺直流電機原則上

11、既可以作為電動機運行，也可以作為發(fā)電機運行，只是外界條件不同而已。也可以作為發(fā)電機運行，只是外界條件不同而已。 用原動機拖動電樞恒速旋轉(zhuǎn)，就可以從電刷用原動機拖動電樞恒速旋轉(zhuǎn)，就可以從電刷端引出直流電動勢而作為直流電源對負載供電；端引出直流電動勢而作為直流電源對負載供電； 在電刷端外加直流電壓，則電動機就可以帶在電刷端外加直流電壓，則電動機就可以帶動軸上的機械負載旋轉(zhuǎn)，從而把電能轉(zhuǎn)變成機械能。動軸上的機械負載旋轉(zhuǎn)，從而把電能轉(zhuǎn)變成機械能。 這種同一臺電機能做電動機或作發(fā)電機運行這種同一臺電機能做電動機或作發(fā)電機運行的原理，在電機理論中成為可逆原理。的原理，在電機理論中成為可逆原理。二、直流電機

12、的二、直流電機的基本結構基本結構主磁極、機座和主磁極、機座和電刷裝置等部件電刷裝置等部件 電樞（電樞鐵心和電樞（電樞鐵心和電樞繞組）、換向電樞繞組）、換向器等部件器等部件 1、主磁極、主磁極 構成：構成：主極鐵心和套裝在鐵心上的勵磁繞組。主極鐵心和套裝在鐵心上的勵磁繞組。 2、機座、機座 構成：構成：用厚鋼板彎成筒形焊成或鑄鋼件制成用厚鋼板彎成筒形焊成或鑄鋼件制成。作用：作用：建立主磁場。建立主磁場。作用：作用：1、主磁路的一部分；、主磁路的一部分；2、電機的結構框架。、電機的結構框架。3、電樞鐵心、電樞鐵心 作用：作用：1、主磁路的一部分；、主磁路的一部分；2、電樞繞組的支撐部件。、電樞繞組

13、的支撐部件。 構成：構成：一般用厚一般用厚0.5且沖有齒、槽的且沖有齒、槽的 DR530或或DR510的硅鋼片疊壓的硅鋼片疊壓 夾緊而成夾緊而成 4、電樞繞組、電樞繞組作用：作用：直流電機的電路部分。直流電機的電路部分。 構成：構成：用絕緣的圓形或矩形截面的導線繞成，用絕緣的圓形或矩形截面的導線繞成，上下層以及線圈與電樞鐵心間要妥善地上下層以及線圈與電樞鐵心間要妥善地絕緣，并用槽楔壓緊。絕緣，并用槽楔壓緊。5、換向器、換向器作用：作用：整流（發(fā)電機）或逆變（電動機）。整流（發(fā)電機）或逆變（電動機）。構成：構成：由許多鴿形尾的換向片排列成一個圓筒由許多鴿形尾的換向片排列成一個圓筒片間用片間用V形

14、云母絕緣，兩端形云母絕緣，兩端再用兩個再用兩個V形環(huán)夾緊而構成。形環(huán)夾緊而構成。6、電刷裝置、電刷裝置作用：作用：電樞電路的引出（或引入）裝置。電樞電路的引出（或引入）裝置。構成：構成：電刷、刷盒、刷桿和連線等。電刷、刷盒、刷桿和連線等。三、三、 勵磁方式勵磁方式 勵磁繞組的供電方式稱為勵磁方式勵磁繞組的供電方式稱為勵磁方式。直流電機按勵磁方式可分：直流電機按勵磁方式可分：他勵他勵自勵自勵7、換向極、換向極 作用：作用：改善換向。改善換向。 構成：構成：亦由鐵心和繞組組成。亦由鐵心和繞組組成。復勵式復勵式( 圖圖d)： 裝有兩個勵磁繞組，一為與裝有兩個勵磁繞組，一為與 電樞并聯(lián)的并勵繞組，二為

15、與電樞串電樞并聯(lián)的并勵繞組，二為與電樞串 聯(lián)的串勵繞組。聯(lián)的串勵繞組。1、他勵式、他勵式 （如圖（如圖a）其勵磁繞組由其他電源供電，勵磁繞組與電樞其勵磁繞組由其他電源供電，勵磁繞組與電樞繞組不相連繞組不相連。2、自勵式、自勵式發(fā)電機發(fā)電機 ：利用自身發(fā)出的電流勵磁；：利用自身發(fā)出的電流勵磁； 電動機電動機 ：勵磁繞組和電樞繞組由同一電：勵磁繞組和電樞繞組由同一電 源供電。源供電。并勵式并勵式( 圖圖b) ： 勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)；勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)；串勵式串勵式( 圖圖c) ： 勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)；勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)；四四 、直流電機的額定值、直流電機的額定值（1）額定功率）額定

16、功率PN：指電機在銘牌規(guī)定的額定狀指電機在銘牌規(guī)定的額定狀態(tài)下運行時，電機的輸出功率，以態(tài)下運行時，電機的輸出功率，以kW表示。表示。對發(fā)電機，額定功率是指輸出的電功率對發(fā)電機，額定功率是指輸出的電功率對電動機，額定功率是指輸出的機械功率對電動機，額定功率是指輸出的機械功率 為額定效率，是直流電動機額定輸出功率為額定效率，是直流電動機額定輸出功率與額定輸入功率之比。與額定輸入功率之比。直流電機的額定值有：直流電機的額定值有：NNNNIUP NNNNIUP（5）額定勵磁電壓）額定勵磁電壓UfN （僅對他勵電機）。（僅對他勵電機）。（4）額定轉(zhuǎn)速）額定轉(zhuǎn)速nN：指額定狀態(tài)下運行時轉(zhuǎn)子的指額定狀態(tài)下

17、運行時轉(zhuǎn)子的 轉(zhuǎn)速，以轉(zhuǎn)速，以r/min表示。表示。（3）額定電流）額定電流IN：指電機運行在時，電機的線指電機運行在時，電機的線 電流，以電流，以A表示。表示。（2）額定電壓）額定電壓UN：指額定狀態(tài)下電樞出線端指額定狀態(tài)下電樞出線端 的電壓，以的電壓，以V表示。表示。 一臺直流發(fā)電機，其額定功率一臺直流發(fā)電機，其額定功率 ，額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 ，額定電壓，額定電壓 ，額定效率，額定效率 ，試求該發(fā)，試求該發(fā)電機的輸入功率電機的輸入功率P1及額定電流及額定電流IN各為多少？各為多少？ 解：額定輸入功率解：額定輸入功率 額定電流額定電流kWPN145min/1450rnNVUN230%90NkW

18、PPNN1619 . 01451AUPINNN4 .6302301000145 五、直流電機主要系列五、直流電機主要系列 Z2系列，為一般用途的中小型直流電機，系列，為一般用途的中小型直流電機，包括發(fā)電機和電動機；包括發(fā)電機和電動機； Z和和ZF系列是一般用途的大、中型直流系列是一般用途的大、中型直流電機系列。電機系列。Z是直流電動機系列；是直流電動機系列；ZF是是直流發(fā)電機系列直流發(fā)電機系列。 電樞繞組是直流電機的核心部分，是實現(xiàn)電樞繞組是直流電機的核心部分，是實現(xiàn)電機機電能量轉(zhuǎn)換的樞紐。電機機電能量轉(zhuǎn)換的樞紐。 電動機電動機：繞組中通過電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，繞組中通過電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電

19、樞在磁場里轉(zhuǎn)動，因而感應出反電勢，使電樞在磁場里轉(zhuǎn)動，因而感應出反電勢，吸收電功率，將電能變換為機械能。吸收電功率，將電能變換為機械能。 發(fā)電機發(fā)電機：電樞繞組在磁場里旋轉(zhuǎn)，會電樞繞組在磁場里旋轉(zhuǎn)，會感應出電動勢，通過換向器和電刷向感應出電動勢，通過換向器和電刷向外輸出，接上負載，電流流過繞組，外輸出，接上負載，電流流過繞組，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，吸收機械能，把機械產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，吸收機械能，把機械能轉(zhuǎn)換為電能。能轉(zhuǎn)換為電能。3.23.2直流電樞繞組直流電樞繞組 電樞繞組的構成原則電樞繞組的構成原則: (1)能產(chǎn)生足夠的感應電動勢能產(chǎn)生足夠的感應電動勢,允許通有一定的允許通有一定的電樞電流電樞電流,產(chǎn)生

20、所需的電磁轉(zhuǎn)矩和電磁功率產(chǎn)生所需的電磁轉(zhuǎn)矩和電磁功率; (2)節(jié)省有色金屬和絕緣材料；結構簡單、運節(jié)省有色金屬和絕緣材料；結構簡單、運行可靠。行可靠。直流電樞繞組的類型直流電樞繞組的類型：疊繞組疊繞組:單疊繞組單疊繞組,復疊繞組復疊繞組波繞組波繞組:單波繞組單波繞組,復波繞組復波繞組混合繞組混合繞組一、直流電樞繞組的組成一、直流電樞繞組的組成雙層繞組：雙層繞組：元件依次地嵌放在電樞槽內(nèi)，一元件依次地嵌放在電樞槽內(nèi)，一條有效邊放在槽的上層，另一條放在另一槽條有效邊放在槽的上層，另一條放在另一槽的下層，因此，一個槽內(nèi)總有上下層兩個的下層，因此，一個槽內(nèi)總有上下層兩個線圈邊，因此稱為雙層繞組。線圈邊

21、，因此稱為雙層繞組。基本概念基本概念：元件元件：組成繞組的基本單元組成繞組的基本單元。如圖3-13 有效邊：槽中的線圈邊。端接線：其余部分有效邊：槽中的線圈邊。端接線：其余部分閉合回路：閉合回路：元件的首端和尾端按一定規(guī)律接元件的首端和尾端按一定規(guī)律接到不同的換向片上，最后使整個電樞繞組通到不同的換向片上，最后使整個電樞繞組通過換向片連成一個閉合回路。過換向片連成一個閉合回路。虛槽數(shù)：電樞每槽上、下層若只有一個元件電樞每槽上、下層若只有一個元件邊，則整個繞組的元件數(shù)邊，則整個繞組的元件數(shù)S就等于槽數(shù)就等于槽數(shù)Q。若每槽的上、下層中各包含若每槽的上、下層中各包含u個元件則個元件則 S=uQ通常把

22、一個上層和一個下層元件邊在槽內(nèi)占通常把一個上層和一個下層元件邊在槽內(nèi)占的空間作為一個的空間作為一個“虛槽虛槽”。所以。所以虛槽數(shù)等虛槽數(shù)等于元件數(shù)。于元件數(shù)。元件的出線端與換向片相連接，有一個換向元件的出線端與換向片相連接，有一個換向片即有一個元件片即有一個元件(一個元件兩個出線端，一個一個元件兩個出線端，一個換向片連兩個出線端換向片連兩個出線端),所以所以換向片數(shù)應等于換向片數(shù)應等于元件數(shù)。元件數(shù)。 所以所以 虛槽數(shù)虛槽數(shù)=元件數(shù)元件數(shù)S=換向片數(shù)換向片數(shù)K第一節(jié)距第一節(jié)距：元件的兩條有效邊在電樞表面上元件的兩條有效邊在電樞表面上所跨的距離，用所跨的距離，用y1表示。通常用所跨的虛表示。通常

23、用所跨的虛槽數(shù)來計算，是一個常數(shù)。通常第一節(jié)距槽數(shù)來計算，是一個常數(shù)。通常第一節(jié)距恰好等于或接近一個極距。恰好等于或接近一個極距。 pQyu21pQyu21pQyu21四個節(jié)距的概念：如圖四個節(jié)距的概念：如圖3-16,3-17所示所示.整距繞組（全距繞組）整距繞組（全距繞組）：當當 時，第時，第一節(jié)距恰好等于一個極距，稱為整距繞組。一節(jié)距恰好等于一個極距，稱為整距繞組。.短距繞組：當短距繞組：當 時，第一節(jié)距比極距時，第一節(jié)距比極距小。小。極距：在鐵心表面，一個極所占的距離。極距：在鐵心表面，一個極所占的距離。 合成節(jié)距合成節(jié)距：相串聯(lián)的兩個元件的對應邊在：相串聯(lián)的兩個元件的對應邊在電樞表面所

24、跨的距離，稱為合成節(jié)距，用電樞表面所跨的距離，稱為合成節(jié)距，用y表示。表示。第二節(jié)距第二節(jié)距：在相串聯(lián)的兩個元件中，第一個：在相串聯(lián)的兩個元件中，第一個元件的下層邊與第二個元件的上層邊在電樞元件的下層邊與第二個元件的上層邊在電樞表面上所跨的距離，稱為第二節(jié)距，用表面上所跨的距離，稱為第二節(jié)距，用y2表表示。也用虛槽數(shù)計算。示。也用虛槽數(shù)計算。換向器節(jié)距換向器節(jié)距：在換向器表面上，同一個元件：在換向器表面上，同一個元件的兩個出線端所接的兩個換向片之間所跨的的兩個出線端所接的兩個換向片之間所跨的距離，稱為換向器節(jié)距，用距離，稱為換向器節(jié)距，用yc表示。用換向表示。用換向片數(shù)計算。片數(shù)計算。由于元件

25、數(shù)等于換向片數(shù)，每連接一個元件由于元件數(shù)等于換向片數(shù)，每連接一個元件時，元件邊在電樞表面前進的距離，應當?shù)葧r，元件邊在電樞表面前進的距離，應當?shù)扔谄涑鼍€端在換向器表面前進的距離，所以于其出線端在換向器表面前進的距離，所以換向器節(jié)距應當?shù)扔诤铣晒?jié)距。即換向器節(jié)距應當?shù)扔诤铣晒?jié)距。即 yc=y二、單疊繞組二、單疊繞組疊繞組：疊繞組：各磁極下的元件依次相連，后一個各磁極下的元件依次相連，后一個元件總是元件總是“疊疊”在前一個元件上。（圖在前一個元件上。（圖3-16）波繞組：把相隔約為一對極的同極性磁波繞組：把相隔約為一對極的同極性磁場下的相應元件串聯(lián)起來，像波浪場下的相應元件串聯(lián)起來，像波浪一樣向前

26、延伸。（圖一樣向前延伸。（圖3-17） 單疊繞組的連接規(guī)律單疊繞組的連接規(guī)律：所有的相鄰元件依所有的相鄰元件依次串聯(lián)（即后一元件的首端與前一元件的次串聯(lián)（即后一元件的首端與前一元件的尾端相連），同時每個元件的出線端依次尾端相連），同時每個元件的出線端依次連接到相鄰的換向片上，最后形成一個閉連接到相鄰的換向片上，最后形成一個閉合回路。則單疊繞組的合成節(jié)距等于一個合回路。則單疊繞組的合成節(jié)距等于一個虛槽虛槽,換向器節(jié)距等于一個換向片換向器節(jié)距等于一個換向片,即即1cyy說明說明:“+1” 表示每串聯(lián)一個元件就表示每串聯(lián)一個元件就“向右向右”移移動一個虛槽或一個換向片，動一個虛槽或一個換向片，-稱為

27、右行繞稱為右行繞組。組。 “-1” 表示每串聯(lián)一個元件就表示每串聯(lián)一個元件就“向左向左”移動一個虛槽或一個換向片，移動一個虛槽或一個換向片，-稱為左行繞稱為左行繞組。組。 舉例說明單疊繞組的連接規(guī)律舉例說明單疊繞組的連接規(guī)律: （2p=4，S=K=Qu=16，u=1） 計算繞組數(shù)據(jù)：計算繞組數(shù)據(jù)：因為單疊繞組，合成節(jié)距因為單疊繞組，合成節(jié)距 若繞組為整距，則第一節(jié)距為若繞組為整距，則第一節(jié)距為 于是第二節(jié)距為于是第二節(jié)距為 根據(jù)已經(jīng)確定的各個節(jié)距，即可畫出繞組的根據(jù)已經(jīng)確定的各個節(jié)距，即可畫出繞組的展開圖，如圖展開圖，如圖3-18所示。所示。1cyy)0(441621取pQyu3y12 yy

28、說明說明：箭頭和箭頭和n表示電樞旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速。表示電樞旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速。槽內(nèi)元件的上層邊用實線表示，下層邊用槽內(nèi)元件的上層邊用實線表示，下層邊用虛線表示。元件、槽數(shù)及換向片自左向右虛線表示。元件、槽數(shù)及換向片自左向右編號，元件頂上的號碼為元件號，中間的編號，元件頂上的號碼為元件號，中間的號碼為虛槽號。號碼為虛槽號。 編號的原則是編號的原則是：元件號、元件上層邊所嵌元件號、元件上層邊所嵌放的虛槽號以及該邊所連接的換向片號均放的虛槽號以及該邊所連接的換向片號均為相同。為相同。 2、畫繞組展開圖、畫繞組展開圖 （1）先畫）先畫16根等長、等距的實線，代表各槽上層根等長、等距的實線，代表各槽上層元件邊

29、，再畫元件邊，再畫16根等長、等距的虛線，代表下層根等長、等距的虛線，代表下層元件邊。實際上一根實線和一根虛線代表一個槽，元件邊。實際上一根實線和一根虛線代表一個槽，依次把槽編上號碼，如上圖所示。依次把槽編上號碼，如上圖所示。 （2）根據(jù)）根據(jù)y1畫出第一個元件的上下層邊（畫出第一個元件的上下層邊（1-5槽），令上層邊所在的槽號為元件號；槽），令上層邊所在的槽號為元件號； （3）接上換向片，）接上換向片，1、2片之間對準元件中心線，片之間對準元件中心線，之后等分換向器，定出換向片號；之后等分換向器，定出換向片號；（4）畫出第二個元件，上層邊在第）畫出第二個元件，上層邊在第2槽，與第一個槽，與第

30、一個元件的下層邊聯(lián)接；下層邊在第元件的下層邊聯(lián)接；下層邊在第6槽與槽與3號換向片聯(lián)號換向片聯(lián)接。按此規(guī)律，一直把接。按此規(guī)律，一直把16個元件全部聯(lián)起來。個元件全部聯(lián)起來。（5）放磁極：磁極寬度約為）放磁極：磁極寬度約為0.7倍的極距，均勻分倍的極距，均勻分布在圓周上，布在圓周上，N極磁力線垂直向里（進入紙面），極磁力線垂直向里（進入紙面），S極向外（從紙面穿出）。極向外（從紙面穿出）。（6）放電刷：對準磁極軸線下，畫一個換向片寬，）放電刷：對準磁極軸線下，畫一個換向片寬，并把相同極性下的電刷并聯(lián)起來。實際運行時，電并把相同極性下的電刷并聯(lián)起來。實際運行時，電刷是靜止不動的，電樞在旋轉(zhuǎn)，但是被

31、電刷短路的刷是靜止不動的，電樞在旋轉(zhuǎn)，但是被電刷短路的元件，永遠是處于電機的幾何中心線上，其感應電元件，永遠是處于電機的幾何中心線上，其感應電動勢是接近于零的。動勢是接近于零的。電樞電路圖的繪制電樞電路圖的繪制 元件元件2、3、4和和10、11、12都在都在N極下，極下，其中的電動勢方向都是從元件尾端指向首端；其中的電動勢方向都是從元件尾端指向首端； 元件元件6、7、8和和14、15、16都在都在S極下，極下，電動勢的方向相反，即從元件首端指向尾端；電動勢的方向相反，即從元件首端指向尾端； 元件元件1、5、9、13分別被電刷分別被電刷A1、B1、A2、B2短路。短路。 這這12個元件將構成個元

32、件將構成4條并聯(lián)支路，電刷條并聯(lián)支路，電刷A1、A2為正極性，為正極性，B1、B2為負極性。所以電路為負極性。所以電路圖如圖圖如圖3-19所示。所示。 單疊繞組的特點說明單疊繞組的特點說明：元件的兩個出線端聯(lián)接于相鄰兩換向片上。元件的兩個出線端聯(lián)接于相鄰兩換向片上。單疊繞組的并聯(lián)支路數(shù)單疊繞組的并聯(lián)支路數(shù)2a=應當?shù)扔陔姍C的極數(shù)應當?shù)扔陔姍C的極數(shù)2p，或，或 a= p整個電樞繞組的閉合回路中，感應電動勢的總和整個電樞繞組的閉合回路中，感應電動勢的總和為零，繞組內(nèi)部無為零，繞組內(nèi)部無“環(huán)流環(huán)流”。單疊繞組的電刷組數(shù)應當?shù)扔诖艠O數(shù)。（每條支單疊繞組的電刷組數(shù)應當?shù)扔诖艠O數(shù)。（每條支路由不相同的電刷

33、引出，電刷不能少）路由不相同的電刷引出，電刷不能少）正負電刷之間引出的電動勢即為每一支路的電動正負電刷之間引出的電動勢即為每一支路的電動勢，電樞電壓等于支路電壓；勢，電樞電壓等于支路電壓；由正負電刷引出的電樞電流由正負電刷引出的電樞電流Ia為各支路電流之和，為各支路電流之和，即即Ia= 2a=ia(ia為每一條支路的電流，即繞組元為每一條支路的電流，即繞組元件中流過的電流件中流過的電流)。 3.3 3.3 空載和負載時直流電機的磁場空載和負載時直流電機的磁場一一 、空載時直流電機的磁場、空載時直流電機的磁場(圖形圖形) 直流電機的空載：是指電樞電流等于零或者直流電機的空載：是指電樞電流等于零或

34、者很小，因而可以忽略不計的情況。很小，因而可以忽略不計的情況。 pD 2：空載時的主磁極的磁通：空載時的主磁極的磁通：a) 主磁通：通過氣隙，并形成氣隙磁場。主磁通：通過氣隙，并形成氣隙磁場。b) 主極漏磁通主極漏磁通極矩：極矩：二二 、負載時的電樞磁動勢和電樞反應、負載時的電樞磁動勢和電樞反應1.電樞磁動勢的空間性質(zhì)電刷是電樞表面電流分布的分界線,如圖3-23不管電樞是否旋轉(zhuǎn),因此有如下空間性質(zhì):(1)當電刷固定不動時,電樞磁動勢在空間是靜止的,不管電樞是否旋轉(zhuǎn)(2)當電刷位于幾何中線上時,電樞磁動勢與主極磁動勢正交.稱為交軸電樞磁動勢.1）交軸電樞磁動勢：電樞磁動勢的軸線總是）交軸電樞磁動

35、勢：電樞磁動勢的軸線總是與電刷軸線重合，所以當電刷位于幾何中性與電刷軸線重合，所以當電刷位于幾何中性線上時，電樞磁動勢是一個與主極軸線正交線上時，電樞磁動勢是一個與主極軸線正交的交軸電樞磁動勢。的交軸電樞磁動勢。 當電機帶上負載時，氣隙磁場就由主極當電機帶上負載時，氣隙磁場就由主極磁動勢和電樞磁動勢兩者的合成磁動勢所建磁動勢和電樞磁動勢兩者的合成磁動勢所建立。立。電樞反應電樞反應：負載時電樞磁動勢對主極磁場的：負載時電樞磁動勢對主極磁場的影響。影響。1、交軸電樞磁動勢和交軸電樞反應、交軸電樞磁動勢和交軸電樞反應 若電樞表面每單位長度的安培導體數(shù)為若電樞表面每單位長度的安培導體數(shù)為A，則此回路所

36、包含的電流則此回路所包含的電流A2x就是作用于該就是作用于該細小閉合磁路的電樞磁動勢。所以作用于細小閉合磁路的電樞磁動勢。所以作用于x處每極的電樞磁動勢為處每極的電樞磁動勢為 所以：電樞磁動勢沿電樞表面呈三角形分所以：電樞磁動勢沿電樞表面呈三角形分布；當布；當 時，該處的力線管將把電樞上半周時，該處的力線管將把電樞上半周具有同一方向的電樞電流全部包含在內(nèi)，具有同一方向的電樞電流全部包含在內(nèi)，故交軸磁動勢將達到最大值故交軸磁動勢將達到最大值22)/(xAxfa，極安2x)/(2極安AFaq 極鞍下極鞍下：氣隙較小、且基本為均勻，電樞氣隙較小、且基本為均勻，電樞磁場隨著電樞磁動勢的增大而正比增大；

37、磁場隨著電樞磁動勢的增大而正比增大；極間極間：氣隙較大，電樞磁場大為削弱，因氣隙較大，電樞磁場大為削弱，因此整個交軸磁場呈馬鞍形分布。如圖此整個交軸磁場呈馬鞍形分布。如圖3-23b所示。所示。忽略鐵心磁阻，則在電樞表面忽略鐵心磁阻，則在電樞表面x處，電樞處，電樞磁場磁場 xax0axfb 2）交軸電樞反應）交軸電樞反應 影響：影響： 1）、引起氣隙磁場畸變，使電樞表）、引起氣隙磁場畸變，使電樞表 面面磁密磁密 等于零的位置（物理中性線）偏離幾等于零的位置（物理中性線）偏離幾何中性線。何中性線。 2）、不計飽和時，交軸電樞反）、不計飽和時，交軸電樞反 應既無應既無增磁、亦無去磁用增磁、亦無去磁用

38、（如圖（如圖3-24b中實線所示）中實線所示）; 計及飽和時，交軸電樞反應具有一計及飽和時，交軸電樞反應具有一 定的去磁作用定的去磁作用（如圖（如圖3-24b中虛線所示）。中虛線所示）。2、直軸電樞磁動勢和直軸電樞反應、直軸電樞磁動勢和直軸電樞反應發(fā)電機：電刷順電樞旋轉(zhuǎn)方向移動，電樞反應發(fā)電機：電刷順電樞旋轉(zhuǎn)方向移動，電樞反應為去磁；為去磁； 電刷逆電樞旋轉(zhuǎn)方向移動，電樞反應為增磁。電刷逆電樞旋轉(zhuǎn)方向移動，電樞反應為增磁。電動機：與發(fā)電機的情況相反。電動機：與發(fā)電機的情況相反。當電刷偏離幾何中線時，出現(xiàn)直軸電樞反應如圖3-25所示3.4 3.4 直流電機的感應電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩直流電機的感應電動

39、勢和電磁轉(zhuǎn)矩一、電樞繞組的感應電動勢一、電樞繞組的感應電動勢 設氣隙磁場的分布（如圖設氣隙磁場的分布（如圖37）所示，）所示，則每根導體的感應電動勢為則每根導體的感應電動勢為 式中式中: 導體所在處的氣隙磁密；導體所在處的氣隙磁密； 導體的有效長度；導體的有效長度； 導體相對氣隙磁場的速度導體相對氣隙磁場的速度。 lvbeblv 令令 為平均氣隙磁密，則上式改寫為為平均氣隙磁密，則上式改寫為 aZiaZaaxblvlvbE2121)(avBavaaBaZlvE2602npv將將 代入上式得出直流電得代入上式得出直流電得電樞繞組的電動勢應為一條支路各串聯(lián)導體電樞繞組的電動勢應為一條支路各串聯(lián)導體

40、的電動勢的代數(shù)和，則的電動勢的代數(shù)和，則電動勢公式電動勢公式 ：nCnapZlBaZpnEeaavaa60)(2602nCEealBav式中式中:apZCae60每極的總磁通量每極的總磁通量電動勢常數(shù)電動勢常數(shù)電樞繞組的電動勢公式電樞繞組的電動勢公式 例：已知一臺例：已知一臺10kw、4極、極、2850r/min的直流發(fā)的直流發(fā)電機，電樞繞組是單疊繞組，整個電樞總導體數(shù)電機，電樞繞組是單疊繞組，整個電樞總導體數(shù)為為744。當發(fā)電機發(fā)出的電動勢為。當發(fā)電機發(fā)出的電動勢為 時，時，求這時氣隙每極磁通量是多少？求這時氣隙每極磁通量是多少？解：已知解：已知p=2， a= =2，則，則 由由 得得VEa

41、2504 .12260744260apZCaenCEeaWbnCEea4107 .7028504 .12250二二 、直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩、直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩 電樞表面任一點處的載流導體上的電磁轉(zhuǎn)電樞表面任一點處的載流導體上的電磁轉(zhuǎn)距距 為為 式中式中 該點處的氣隙磁密。該點處的氣隙磁密。 一個極下的載流導體上的電磁轉(zhuǎn)矩一個極下的載流導體上的電磁轉(zhuǎn)矩 應為應為 式中，式中， 氣隙平均氣隙平均磁密。磁密。 cT2DlibTabpT22)(221DliBpZxbDliTaavapZiapa)(2121ipzaavxbpZBa整個電樞上的電磁轉(zhuǎn)矩整個電樞上的電磁轉(zhuǎn)矩 則則 為為eT22DliBZpTT

42、aavapepD2lBavaIiaa2 aTaaaavaeICIaZppaIlBZT22aTeICT 可得直流電機的轉(zhuǎn)距公式為可得直流電機的轉(zhuǎn)距公式為 再考慮到再考慮到 為直流電機的轉(zhuǎn)矩常數(shù)。 為電機的電動勢常數(shù)。 所以：aZpCaT2apZCae6055. 9260eTCCeTCC55. 9例：已知一臺四極直流電動機額定功率為例：已知一臺四極直流電動機額定功率為100Kw，額定電壓為額定電壓為330V，額定轉(zhuǎn)速為，額定轉(zhuǎn)速為730r/min，額定效，額定效率為率為0.915，單疊繞組，電樞總導體數(shù)為，單疊繞組，電樞總導體數(shù)為372，額，額定每極磁通為定每極磁通為6.9810-2Wb，求額定電

43、磁轉(zhuǎn)矩是，求額定電磁轉(zhuǎn)矩是多少？多少？ 解：轉(zhuǎn)矩常數(shù)解：轉(zhuǎn)矩常數(shù) =59.2 aZpCaT2AUPINNNN331所以額定轉(zhuǎn)矩為所以額定轉(zhuǎn)矩為 mNICTNNTe.7 .13673.5 3.5 直流電機的基本方程直流電機的基本方程 一、電壓方程一、電壓方程 1 、 他勵直流電機他勵直流電機 他勵時，勵磁電流由其他電源單獨供電，故他勵時，勵磁電流由其他電源單獨供電，故 直流電機的穩(wěn)態(tài)電路圖（發(fā)電機，直流電機的穩(wěn)態(tài)電路圖（發(fā)電機， 電動機）電動機） 發(fā)電機：發(fā)電機： 則有則有 電動機：電動機： 則有則有 IIaUEaaasaaRIUURIUE2UEaaaasaaRIEURIEU2 一、電壓方程一、

44、電壓方程 ； 基本方程基本方程 二、轉(zhuǎn)矩方程。二、轉(zhuǎn)矩方程。2、并勵直流電機、并勵直流電機其電樞回路的電壓方程與他勵時相同，但有其電樞回路的電壓方程與他勵時相同，但有激磁電壓為電樞端電壓，即激磁電壓為電樞端電壓，即 發(fā)電機：發(fā)電機：電動機：電動機： UUffaIIIafIIIIIIsa3、串勵直流電機、串勵直流電機其電樞回路的電壓方程與他勵時亦相同，但因其電樞回路的電壓方程與他勵時亦相同，但因勵磁繞組與電樞繞組相串聯(lián)，有勵磁繞組與電樞繞組相串聯(lián)，有另外，電壓方程應加入串勵繞組的電阻壓降。另外，電壓方程應加入串勵繞組的電阻壓降。二、轉(zhuǎn)矩方程二、轉(zhuǎn)矩方程20TTTeeTeTTT011T0T為電磁轉(zhuǎn)

45、矩為電磁轉(zhuǎn)矩1.發(fā)電機情況下，電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩，有發(fā)電機情況下，電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩，有 原動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩原動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 電機本身的機械阻力轉(zhuǎn)矩電機本身的機械阻力轉(zhuǎn)矩 2.電動機情況下，電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，電動機情況下，電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，為電動機軸上的負載轉(zhuǎn)矩。為電動機軸上的負載轉(zhuǎn)矩。2T式中，式中，三、電磁功率三、電磁功率ePaaeIEP 602 neaaaaTIapZIE2aaIEaaIEeT電磁功率用電磁功率用 表示，表示，則則將將 （機械角速度）（機械角速度） 代入上式，得代入上式，得eT發(fā)電機：發(fā)電機： 機械能機械能 轉(zhuǎn)化為電能轉(zhuǎn)化為電能 電動機：電動機： 電能電能 轉(zhuǎn)化為機械能

46、轉(zhuǎn)化為機械能 定義：負載運行時，電樞繞組的感應電勢和電樞電流的乘積eTaaIEaaIE對于發(fā)電機：對于發(fā)電機： 是原動機為克服電磁轉(zhuǎn)矩而輸入電是原動機為克服電磁轉(zhuǎn)矩而輸入電機的機械功率。機的機械功率。 eT為電樞發(fā)出的電功率為電樞發(fā)出的電功率。對于電動機：對于電動機： 為電樞中的感應電勢所吸收的電功率為電樞中的感應電勢所吸收的電功率為電動機的電磁轉(zhuǎn)矩對機械負載所為電動機的電磁轉(zhuǎn)矩對機械負載所做的機械功率。做的機械功率。結論：電磁功率就是能量轉(zhuǎn)換過程中電能轉(zhuǎn)換為機械能或相反轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換功率例：已知一臺四極直流電動機，電樞采用單疊繞組，例：已知一臺四極直流電動機，電樞采用單疊繞組，電樞總導體數(shù)為電樞

47、總導體數(shù)為744，電樞回路總電阻為，電樞回路總電阻為Ra=0.208歐姆。此電機運行時的電源電壓為歐姆。此電機運行時的電源電壓為U=220V，電機的為，電機的為1500r/min，氣隙磁通為，氣隙磁通為0.011Wb的條件下，求其電磁轉(zhuǎn)矩。的條件下，求其電磁轉(zhuǎn)矩。解：解： VnapZnCEaea6 .20460AREUIaaa74mNnIEPTaaM.38.96602四、直流電機的可逆性四、直流電機的可逆性 aEUUEa電機的可逆性：從原理上講，任何電機既可電機的可逆性：從原理上講，任何電機既可作為發(fā)電機、亦可作為電動機運行。作為發(fā)電機、亦可作為電動機運行。發(fā)電機運行發(fā)電機運行電動機運行電動機

48、運行EaU，發(fā)電機轉(zhuǎn)態(tài)，發(fā)電機轉(zhuǎn)態(tài)，此時電流此時電流Ia與與Ea方向方向一致，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)向相反，制動一致，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)向相反，制動性質(zhì)，原動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)向相性質(zhì)，原動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)向相同，機械能轉(zhuǎn)換為電能并向電網(wǎng)輸出。同，機械能轉(zhuǎn)換為電能并向電網(wǎng)輸出。則則n Ea ,EaU，電動機轉(zhuǎn)態(tài)，電動機轉(zhuǎn)態(tài)，此時電流，此時電流Ia與與Ea方向相反，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)向相同，方向相反，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)向相同，為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，電機進入電動機狀態(tài)為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，電機進入電動機狀態(tài)若減小驅(qū)動轉(zhuǎn)矩e Ia Ea n當a=U時，Ia=0,Te=0,T1=T0若進一步去掉原動機，并在軸上加機

49、械負載1、空載特性、空載特性定義：是指定義：是指 時，電樞的空載端時，電樞的空載端電壓電壓與與f勵磁電流之間的關系勵磁電流之間的關系 。3.6 直流發(fā)電機的運行特性直流發(fā)電機的運行特性 直流發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)運行特性主要有三條：直流發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)運行特性主要有三條：一條是標志輸出電壓質(zhì)量的外特性，一條是一條是標志輸出電壓質(zhì)量的外特性，一條是勵磁調(diào)節(jié)作用的調(diào)整特性，第三條是表征力勵磁調(diào)節(jié)作用的調(diào)整特性，第三條是表征力能指標的效率特性。能指標的效率特性。0,InnN)(0fIfU一、他勵發(fā)電機的運行特性一、他勵發(fā)電機的運行特性 用試驗法求取用試驗法求取 試驗時開關試驗時開關Q斷開，發(fā)電機由原動機拖動旋轉(zhuǎn)，

50、保持斷開，發(fā)電機由原動機拖動旋轉(zhuǎn)，保持轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n=nN ，勵磁電路接到外電源上，調(diào)節(jié)勵磁電阻，勵磁電路接到外電源上，調(diào)節(jié)勵磁電阻Rf，使勵磁電流使勵磁電流If從零開始增加，空載電壓隨之增大，直到從零開始增加，空載電壓隨之增大，直到UO=（1.11.3）UN為止，然后逐漸減小為止，然后逐漸減小If直到回到零，測直到回到零，測取空載電壓取空載電壓Uo及勵磁電流及勵磁電流If，即可得到發(fā)電機的空載特性，即可得到發(fā)電機的空載特性曲線曲線Uo=f（If）。因為磁路中存在磁滯現(xiàn)象，所以正、反）。因為磁路中存在磁滯現(xiàn)象，所以正、反空載特性曲線是整個磁滯回線的一半，還有另一半或者直空載特性曲線是整個磁滯回線的

51、一半，還有另一半或者直接測取（改變勵磁電流的方向，重復上述步驟），或者根接測?。ǜ淖儎畲烹娏鞯姆较?，重復上述步驟），或者根據(jù)對稱的關系畫出。一般空載特性曲線取整個磁滯回線的據(jù)對稱的關系畫出。一般空載特性曲線取整個磁滯回線的平均線如圖中的虛線，即為他勵直流發(fā)電機的空載特性。平均線如圖中的虛線，即為他勵直流發(fā)電機的空載特性。定義：是指定義：是指 ，勵磁電流，勵磁電流 （通（通常等于額定勵磁電流常等于額定勵磁電流If），發(fā)電機的端電壓），發(fā)電機的端電壓與負載電流之間的關系與負載電流之間的關系 。Nnn 常值fI)(IfU U下降的原因：下降的原因： U=Ea-IaRa不考慮飽和時不考慮飽和時IIaR

52、aU考慮飽和時考慮飽和時電樞反應的去磁作電樞反應的去磁作用用 U2、外特性、外特性 在在 , 的條件下，他勵發(fā)電的條件下，他勵發(fā)電機從額定負載過渡到空載，電樞端電壓變機從額定負載過渡到空載，電樞端電壓變化的數(shù)值與額定電壓的比值，稱為額定電化的數(shù)值與額定電壓的比值，稱為額定電壓調(diào)整率，用壓調(diào)整率，用 來表示。來表示。Nnn fNfII%1000NNNUUUuNu額定電壓調(diào)整率（電壓調(diào)整率）：額定電壓調(diào)整率（電壓調(diào)整率）：Nnn NUU )(IfIf3、調(diào)整特性、調(diào)整特性定義：是指定義：是指 ，保持端壓，保持端壓 ，負載電流變化時，勵磁電流的調(diào)節(jié)規(guī)律負載電流變化時，勵磁電流的調(diào)節(jié)規(guī)律 。額定勵磁電

53、流：額定勵磁電流：當負載電流當負載電流I=IN，端電壓，端電壓U=UN時，所需的勵磁電流時，所需的勵磁電流IfN就稱為額定勵磁就稱為額定勵磁電流。電流。外特性和電壓調(diào)整率都是在額定勵磁電流下外特性和電壓調(diào)整率都是在額定勵磁電流下作出的。作出的。 由電壓方程U=Ea-IaRa及外特性可知，當n=nN，負載電流I增大時，要維持端電壓為一常值，If必須增加，以抵消電樞反應的去磁作用和電樞回路的電阻壓降。直流電機的損耗包括機械損耗，電樞的基本鐵直流電機的損耗包括機械損耗，電樞的基本鐵耗，基本銅耗，電刷的接觸損耗，勵磁繞組耗，基本銅耗，電刷的接觸損耗，勵磁繞組的銅耗和雜散損耗的銅耗和雜散損耗。前兩項屬于

54、不變損耗，后四項隨著負載的變化前兩項屬于不變損耗，后四項隨著負載的變化而變化，屬于可變損耗，總損耗為六項之和。而變化，屬于可變損耗，總損耗為六項之和。效率 Nnn NUU )(2Pfppp21aUIp 24、效率特性、效率特性定義：是指定義：是指 ， 時，效率時，效率與輸出功率的關系與輸出功率的關系 。121121pppppppp 二、并勵發(fā)電機的自勵和外特性二、并勵發(fā)電機的自勵和外特性并勵發(fā)電機的自勵過程并勵發(fā)電機的自勵過程 發(fā)電機要自勵，電機的磁路中必須要有剩磁。發(fā)電機要自勵，電機的磁路中必須要有剩磁。當發(fā)電機由原動機拖動至額定轉(zhuǎn)速時，發(fā)電機兩端將當發(fā)電機由原動機拖動至額定轉(zhuǎn)速時，發(fā)電機兩

55、端將發(fā)出一個數(shù)值不大的剩磁電壓。而勵磁繞組又是接到發(fā)出一個數(shù)值不大的剩磁電壓。而勵磁繞組又是接到電樞兩端的，于是在剩磁電壓的作用下，勵磁繞組將電樞兩端的，于是在剩磁電壓的作用下，勵磁繞組將流過一個不大的電流，并產(chǎn)生一個不大的勵磁磁動勢。流過一個不大的電流，并產(chǎn)生一個不大的勵磁磁動勢。如果勵磁繞組接法正確，即這個勵磁磁動勢的方向和如果勵磁繞組接法正確，即這個勵磁磁動勢的方向和電機剩磁磁動勢的方向相同電機剩磁磁動勢的方向相同（正反饋），（正反饋），從而使電機從而使電機內(nèi)的磁通和由它產(chǎn)生的電樞端電壓有所增加。在比較內(nèi)的磁通和由它產(chǎn)生的電樞端電壓有所增加。在比較高的勵磁電壓作用下，勵磁電流又進一步加大

56、，導致高的勵磁電壓作用下，勵磁電流又進一步加大，導致磁通的進一步增加，繼而電樞端電壓又進一步加大。磁通的進一步增加，繼而電樞端電壓又進一步加大。 如果勵磁磁動勢的方向和電機剩磁磁動如果勵磁磁動勢的方向和電機剩磁磁動勢的方向相反，則形成勢的方向相反，則形成負反饋。不能自勵。負反饋。不能自勵。如此反復作用下去，發(fā)電機的端電壓便自動如此反復作用下去，發(fā)電機的端電壓便自動建立起來，這就是發(fā)電機的自勵過程。建立起來，這就是發(fā)電機的自勵過程。（如圖（如圖3-35） 自勵發(fā)電機空載運行的穩(wěn)定工作點是空載特性Ea0=f(If0)和勵磁回路的伏安特性Ea0=If0Rf(勵磁電阻線)的交點如圖3-36由圖可知，當

57、兩者無交點時，也不能自激。兩者相切時對應的勵磁電阻稱為臨界電阻。并勵發(fā)電機的外特性：如圖并勵發(fā)電機的外特性：如圖 是指是指 ，Rf=常值時，發(fā)電機的常值時，發(fā)電機的端電壓與負載電流間的關系端電壓與負載電流間的關系U= f（I）。）。Nnn 氣隙中必須有剩磁；氣隙中必須有剩磁；勵磁磁動勢與剩磁兩者方向相同；勵磁磁動勢與剩磁兩者方向相同；勵磁回路的總電阻必須小于臨界電阻。勵磁回路的總電阻必須小于臨界電阻。并勵發(fā)電機的自勵條件：并勵發(fā)電機的自勵條件：特點：1負載增大時，端電壓下降較快外特性有拐彎現(xiàn)象 （U=Ea-IaRa ,I=U/RL ,I=Ia-If）穩(wěn)態(tài)短路時，短路電流不大當短路時，f短路電流

58、僅由剩磁電動勢產(chǎn)生，所以不大3.7 3.7 直流電動機的運行特性直流電動機的運行特性 fNfNIIUU,)(,2PfTne 直流電動機的運行特性主要有兩條，一條直流電動機的運行特性主要有兩條，一條是工作特性，另一條是轉(zhuǎn)矩特性（或稱為機械是工作特性，另一條是轉(zhuǎn)矩特性（或稱為機械特性）。特性）。一、并勵電動機的運行特性一、并勵電動機的運行特性 1、工作特性、工作特性指指 時，時， 。)(2Pfn aeaeeaICRCUCEnn0100%NNnnnn （1）、）、轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速特性 轉(zhuǎn)速調(diào)整率轉(zhuǎn)速調(diào)整率 ：據(jù)轉(zhuǎn)速公式據(jù)轉(zhuǎn)速公式影響轉(zhuǎn)速的因素：電樞電阻壓降和電樞反應，電樞電流增大使轉(zhuǎn)速趨于下降，電樞反應

59、的去磁作用，使轉(zhuǎn)速趨于上升，為使電機穩(wěn)定運行，常使其具有如圖如圖3-41所示所示的稍微下降的轉(zhuǎn)速特性。負載為輕載，電動機的轉(zhuǎn)速迅速上升，造成負載為輕載，電動機的轉(zhuǎn)速迅速上升，造成“飛飛車車”；負載為重載，所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩克服不了負載轉(zhuǎn)負載為重載，所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩克服不了負載轉(zhuǎn)矩，則電動機可能停轉(zhuǎn)，使電樞電流增大到起矩，則電動機可能停轉(zhuǎn)，使電樞電流增大到起動電流，引起繞組過熱而將電極燒毀。動電流，引起繞組過熱而將電極燒毀。注意：并勵電動機在運行中，勵磁繞組絕注意：并勵電動機在運行中，勵磁繞組絕對不能斷開。對不能斷開。原因分析原因分析：勵磁繞組斷開，：勵磁繞組斷開，If=0，主磁通將迅，主磁通將迅

60、速下降到剩磁磁通，使電樞電流迅速增大。速下降到剩磁磁通，使電樞電流迅速增大。)(2PfTe2020PTTTTe)(2Pf（3）、效率特性）、效率特性并勵電動機的效率特性和其他電機相類似。并勵電動機的效率特性和其他電機相類似。得出轉(zhuǎn)矩特性曲線如圖得出轉(zhuǎn)矩特性曲線如圖3-41所示：所示：當當n=常值時，轉(zhuǎn)矩特性為直線常值時，轉(zhuǎn)矩特性為直線當當2增加時，轉(zhuǎn)速略有下降，增加時，轉(zhuǎn)速略有下降，Te略有增加略有增加當當P2=0時，時，Te=T0（2）、轉(zhuǎn)矩特性）、轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩方程轉(zhuǎn)矩方程NUU fR)(eTfneeTaeTCCRCUn22、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速特性指指 ，勵磁回路電阻，勵磁回路電阻 =