專升本《電機學(xué)》直流電機部分

1、沈陽工程學(xué)院沈陽工程學(xué)院2013專升本專升本電機學(xué)電機學(xué)課程輔導(dǎo)講義課程輔導(dǎo)講義（直流電機部分）（直流電機部分）王東瑞編王東瑞編考綱：五、直流電機1. 掌握直流電機的基本工作原理和額定值；v主要知識點：v（一）直流電機的工作原理1.直流發(fā)電機結(jié)論：直流發(fā)電機是將內(nèi)交流轉(zhuǎn)換為外直流的交流發(fā)電機2.直流電動機結(jié)論：直流電動機是將外直流轉(zhuǎn)換為內(nèi)交流的交流電動機（二）額定值NP1額定功率額定功率 （W、kW）發(fā)電機：指電刷端輸出的電功率；發(fā)電機：指電刷端輸出的電功率；電動機：指軸上輸出的機械功率。電動機：指軸上輸出的機械功率。指電機額定運行時的輸出功率指電機額定運行時的輸出功率3. 額定電流額定電流指

2、電機額定運行時電樞出線中的電流。指電機額定運行時電樞出線中的電流。 （A）NI2. 額定電壓額定電壓NU指電機額定運行時電樞出線端的電壓。指電機額定運行時電樞出線端的電壓。 （V）NNNUPI發(fā)電機：發(fā)電機： NNNNUPI電動機：電動機： 例題：v1.直流電機實質(zhì)上是一臺具有（換向）裝置的交流電機，直流發(fā)電機的換向裝置的作用是（ 將電機內(nèi)部交流電轉(zhuǎn)換為外部的直流電），直流電動機換向裝置的作用是（將電機外部直流電轉(zhuǎn)換為內(nèi)部的交流電）。v2.直流電動機PN=15kW，UN=110V，nN=1500r/min， N=0.85，其額定運行時電網(wǎng)輸入的電功率為（ 17.68 ）kw，額定電流IN=（

3、160.4 ）A考綱:2. 掌握直流電機的勵磁方式和電樞反應(yīng)的性質(zhì)；v主要知識點（一）直流電機的勵磁方式 他勵他勵 并勵并勵 串勵串勵 復(fù)勵復(fù)勵勵磁方式分四種：勵磁方式分四種：（以發(fā)電機為例）（以發(fā)電機為例）v（二）直流電機的電樞反應(yīng)性質(zhì)v1.1.電刷在幾何中性線時：交軸電樞反應(yīng)電刷在幾何中性線時：交軸電樞反應(yīng)v特點特點：（：（1 1）使氣隙磁場發(fā)生畸變 v （2）對主磁場起去磁作用（磁路飽和）v2.2.當(dāng)電刷不在幾何中性線上時當(dāng)電刷不在幾何中性線上時電刷順轉(zhuǎn)向偏移電刷順轉(zhuǎn)向偏移電刷逆轉(zhuǎn)向偏移電刷逆轉(zhuǎn)向偏移發(fā)電機發(fā)電機交軸和直軸去磁交軸和直軸去磁交軸和直軸助磁交軸和直軸助磁電動機電動機交軸和直

4、軸助磁交軸和直軸助磁交軸和直軸去磁交軸和直軸去磁v例題：1.直流電機的勵磁方式有他勵、并勵、（ 串勵 ）和（ 復(fù)勵 ）四種方式。v2. 直流電機電樞反應(yīng)的定義是（電樞磁動勢對勵磁磁動勢的作用），當(dāng)電刷在幾何中的性線時，電動機產(chǎn)生（交軸）性質(zhì)的電樞反應(yīng)，其結(jié)果使（氣隙磁場發(fā)生畸變）和對（主磁場去磁作用），物理中性線逆電樞旋轉(zhuǎn)方向偏移。v3. 直流發(fā)電機電刷在幾何中性線上，如果磁路不飽各，這時 電樞反應(yīng)是（ ）。v 去磁； 助磁； 不去磁也不助磁。考綱：3. 掌握直流電機的電磁關(guān)系v主要知識點：（一）電樞電動勢與電磁轉(zhuǎn)矩在發(fā)電機中在發(fā)電機中: 為電源電動勢，向外輸出直流電流為電源電動勢，向外輸出直

5、流電流 , aEaIaIaE與與 同方向。同方向。emT為制動轉(zhuǎn)矩。為制動轉(zhuǎn)矩。emTn與與反方向，反方向，在電動機中在電動機中: 為反電動勢。為反電動勢。aEaEaI與與 反方向，反方向，emT為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，emTn與與同方向。同方向。 nCnapNEea60電樞電動勢的計算公式：電磁轉(zhuǎn)矩的計算公式：aemIapNT2aTIC （二）直流發(fā)電機和直流電動機的電動勢平衡方程 發(fā)電機發(fā)電機 faaaaIIIRIUE）（UEa電動機電動機faaaaIIIRIEU)(UEa（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emTTT01emPpP01發(fā)電機發(fā)電

6、機 20TTTem20PpPem電動機電動機v例題：1.直流發(fā)電機電樞電動勢 的性質(zhì)為（ 電源電動勢 ）電動勢，電磁轉(zhuǎn)矩 的性質(zhì)為（ 制動 ）轉(zhuǎn)矩；而直流電動機電樞電動勢 的性質(zhì)為（ 反 ）電動勢，電磁轉(zhuǎn)矩 的性質(zhì)為（ 驅(qū)動 ）轉(zhuǎn)矩.v2.直流發(fā)電機和電動機除能量轉(zhuǎn)換關(guān)系不同外，還表現(xiàn)于發(fā)電機的電動勢 比端電壓 （ 高 ）；而電動機的電動勢 比端壓 （ 低 ）。v3. 直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩是由（每極氣隙磁通量）和（電樞電流）共同作用產(chǎn)生的。 aEemTaEemTaEUaEU考綱：4. 掌握直流發(fā)電機的運行特性和直流電動機的工作特性和運行性能。主要知識點：（一）直流發(fā)電機的外特性所以并勵比他勵發(fā)電

7、機端電壓下降較多。所以并勵比他勵發(fā)電機端電壓下降較多。外特性下降原因：外特性下降原因：fI他勵時他勵時 不變，不變，UIRIaUEIUaf并勵時并勵時 UIRIa（二）并勵直流發(fā)電機的自勵條件1電機主磁極中有剩磁2 2并聯(lián)在電樞繞組兩端的勵磁繞組極性要正確3 3勵磁回路的總電阻小于該轉(zhuǎn)速下的臨界電阻（三）直流電動機的起動 ,st要要小小要要足足夠夠大大， ITst要求：要求：Nst)5 . 22(II 通通常常 起動前應(yīng)將勵磁調(diào)節(jié)電阻短接，使磁通最大起動前應(yīng)將勵磁調(diào)節(jié)電阻短接，使磁通最大，Tst 最大最大, 或在保證或在保證Tst足夠大的條件下，盡量減小足夠大的條件下，盡量減小Ist。aTem

8、ICT 根據(jù)根據(jù)起動方法：起動方法：直接起動；直接起動；電樞回路串變阻器起動；電樞回路串變阻器起動； 降壓起動。降壓起動。（四）直流電動機的調(diào)速1 1電樞串電阻調(diào)速電樞串電阻調(diào)速 特點：增大電阻，轉(zhuǎn)速下調(diào)。特點：增大電阻，轉(zhuǎn)速下調(diào)。2 2降低電源電壓調(diào)速降低電源電壓調(diào)速 特點：降低電壓，轉(zhuǎn)速下調(diào)。特點：降低電壓，轉(zhuǎn)速下調(diào)。3 3減弱磁通調(diào)速減弱磁通調(diào)速 特點：減弱磁通，轉(zhuǎn)速上調(diào)。特點：減弱磁通，轉(zhuǎn)速上調(diào)。 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時，由于由于 不變，不變，所以調(diào)速前后所以調(diào)速前后 Ia 不變。不變。常數(shù)常數(shù) aTICTem 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時，由于由于 不變，不變，所以調(diào)速前后所以調(diào)速前后

9、 Ia 不變。不變。常數(shù)常數(shù) aTICTem 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時，由于由于 下降，下降，所以調(diào)速后所以調(diào)速后 Ia 增大。增大。常數(shù)常數(shù) aTICTem （五）直流電動機的反轉(zhuǎn)T Temem方向決定了方向決定了n n 的方向，改變的方向，改變T Temem方向即可改變電動機的轉(zhuǎn)向。方向即可改變電動機的轉(zhuǎn)向。1. 保持保持 If 方向不變，方向不變，改變改變 Ia 方向方向，即對調(diào)電樞繞組接入電，即對調(diào)電樞繞組接入電源的兩出線端；源的兩出線端；2. 保持保持 Ia 方向不變，方向不變，改變改變 If 方向方向，即對調(diào)勵磁繞組接入電，即對調(diào)勵磁繞組接入電源的兩出線端。源的兩出線端。aTICT

10、 em根據(jù)根據(jù)可得改變轉(zhuǎn)向的方法：可得改變轉(zhuǎn)向的方法：v例題：v1. 一臺并勵直流發(fā)電機，正轉(zhuǎn)能自勵，反轉(zhuǎn)也能自勵（錯） v2. 一臺并勵直流電動機，若改變電源極性，則電機轉(zhuǎn)向也改變。（ 錯 ）v3. 如果并勵直流發(fā)電機的轉(zhuǎn)速上升20 % ，則空載時發(fā)電機的端電壓U0升高（ ）。v 20%； 大于20%； 小于20%。v4.直流電動機的調(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. 直流電動機的起動方法有（降壓起動）、（電樞回路串電阻起動）。v6.改變直流電動機的轉(zhuǎn)向的方法有（改變電樞電流方向）和（ 改變勵磁電流方向）兩種方法。 7.試比較他勵和并勵直流發(fā)電機的外特性有何不同。并說明影響曲線形狀的因素。 答：并勵直流發(fā)電機的外特性比他勵軟。 他勵：影響因素有兩個 隨著Ia增加，IaRa增加，使U下降； 隨著Ia增加，電樞反應(yīng)附加去磁作用增強，使磁通 減少，電樞電動勢Ea減少，最后使U下降。 并勵：影響因素有三個 隨著Ia增加，IaRa增加，使U下降； 隨著Ia增加，電樞反應(yīng)附加去磁作用增強，使磁通 減少，電樞電動勢Ea減少，最后使端電壓U下降； 而端電壓U下降，又使If下降，磁通下降，電樞電動勢Ea進一步減少，端電壓U進一步下降。 v8.簡述并勵直流發(fā)