電機基礎知識-直流電機原理ppt課件

1、 第二章第二章 直流電機直流電機n1.了解直流電機主要結構，注意換向器和電了解直流電機主要結構，注意換向器和電刷的作用；刷的作用；n2.熟悉直流發(fā)電機和電動機基本工作原理，熟悉直流發(fā)電機和電動機基本工作原理，熟悉電樞反應，理解感應電勢和電磁轉矩這熟悉電樞反應，理解感應電勢和電磁轉矩這兩個機電能量轉換要素的物理意義，掌握求兩個機電能量轉換要素的物理意義，掌握求解它們的計算方法；解它們的計算方法；n3.掌握直流電機的運行原理，電勢、轉矩平掌握直流電機的運行原理，電勢、轉矩平衡方程式，以及不同勵磁方式的直流電機的衡方程式，以及不同勵磁方式的直流電機的工作特性；工作特性；本章教學目的：本章教學目的：n

2、重點：直流電機的基本平衡方程式和工作重點：直流電機的基本平衡方程式和工作特性。特性。n難點：電樞反應。難點：電樞反應。重點和難點重點和難點學時安排：學時安排：8學時學時 二、直流電機的主要結構一、直流電機的工作原理 1、直流電動機的工作原理 2、直流發(fā)電機的工作原理3、可逆原理1-11-1、直流電機的工作原理及結構、直流電機的工作原理及結構一、直流電機的工作原理一、直流電機的工作原理1、直流電動機工作原理、直流電動機工作原理在電動機中換向器和電刷的作用n換向器和電刷的共同作用是：n1、保證了每個磁極下線圈邊中的電流始終是一個方向，使電動機能連續(xù)的旋轉。n2、將刷間的直流電逆變成線圈中的交流電；

3、n3、把外面不轉的電路與轉動的電路連接。n思索：若無換向器，會出現什么結果？直流發(fā)電機工作原理2、直流發(fā)電機的工作原理、直流發(fā)電機的工作原理分析分析nt=0時，A端為，與之相接觸的電刷B1為+，X端為 ，與之相接觸的電刷B2為-；當電樞旋轉了180后，在上圖b中t=180時，X端旋轉到N極下，X端為，A端旋轉到S極下，A端為 。線圈AX地感應電勢波形圖換向器和電刷作用換向器和電刷作用n從分析中可得出：從分析中可得出：N極下導體電勢指向紙外，電刷極下導體電勢指向紙外，電刷B1總為總為+；S極下導體電勢指向紙內，電刷極下導體電勢指向紙內，電刷B2總為總為-，不難看出，線圈中的電勢是交流電勢，而通過

4、換向不難看出，線圈中的電勢是交流電勢，而通過換向器的作用，使電刷間的電勢為直流電勢。器的作用，使電刷間的電勢為直流電勢。n換向器和電刷的共同作用：換向器和電刷的共同作用：將線圈中的交流電勢將線圈中的交流電勢整流成刷間的直流電勢；整流成刷間的直流電勢；把轉動的電路與外面不把轉動的電路與外面不轉的電路連接。轉的電路連接。n從刷間電勢波形看，電勢脈動很大，為了減小電勢從刷間電勢波形看，電勢脈動很大，為了減小電勢的脈動程度，實際電機采用很多元件組成電樞線圈，的脈動程度，實際電機采用很多元件組成電樞線圈，均勻分布在電樞表面，并按一定規(guī)律連接，刷間串均勻分布在電樞表面，并按一定規(guī)律連接，刷間串聯元件數增多

5、，脈動減小，就得到所需的直流電。聯元件數增多，脈動減小，就得到所需的直流電。電刷B1與B2間的電動勢波形圖電刷B1與B2間的電動勢波形3、直流電機的可逆性： 一臺直流電機原則上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。如果用原動機拖動電樞恒速旋轉，就可以從電刷端引出直流電動勢而作為直流發(fā)電機對負載供電；如果在電刷端外加直流電壓，則就可以帶動軸上的機械負載旋轉，從而把電能轉變成機械能，成為電動機。這種同一臺電機能作電動機或作發(fā)電機運行的原理，在電機理論中稱為可逆原理。主磁極換向磁極電刷裝置機座端蓋定子轉子電樞鐵心電樞繞組換向器轉軸軸承二、直流電機的主要結構直流電機結構直流

6、電機結構直流電機結構圖定子、轉子和氣隙n定子：在空中固定不動的部分主磁極、電刷等稱為定子。n轉子：隨轉軸轉動的部分線圈、電樞鐵芯、換相器等稱為轉子或稱為電樞）。氣隙：定、轉子之間有一空隙，稱為氣隙。主磁極與換向極示意圖電刷裝置圖1、主磁極、換向極、電刷裝置示意圖2、轉子電樞）n轉子由電樞鐵芯、電樞繞組、換向器、轉軸等組成。n電樞鐵芯一般用0.5mm涂過絕緣漆的硅鋼片疊壓而成，作用是嵌放電樞繞組，同時它又是電機主磁路的一部分。電樞繞組電樞繞組n電樞繞組由絕緣導線繞制成的線圈又稱繞組元件電樞繞組由絕緣導線繞制成的線圈又稱繞組元件按一定規(guī)律聯接組成，每個元件兩個有效邊分別嵌放按一定規(guī)律聯接組成，每個

7、元件兩個有效邊分別嵌放在電樞鐵芯表面的槽內，元件的兩個出線端分別與兩在電樞鐵芯表面的槽內，元件的兩個出線端分別與兩個換向片相連。電樞繞組的作用是產生感應電勢和電個換向片相連。電樞繞組的作用是產生感應電勢和電磁轉矩，是實現機電能量轉換的樞紐。磁轉矩，是實現機電能量轉換的樞紐。換向器換向器n換向器由許多相互絕緣的換向片組成，作用換向器由許多相互絕緣的換向片組成，作用是將電樞繞組中的交流電整流成刷間的直流是將電樞繞組中的交流電整流成刷間的直流電或將刷間的直流電逆變成電樞繞組中的交電或將刷間的直流電逆變成電樞繞組中的交流電。流電。3、氣隙n為了使電機能夠運轉，定子和轉子之間要留有一定大小的間隙，此間隙

8、稱為氣隙，它是主磁路的一部分。換向片和換向器n 換向片和換向器 2-2 直流電機的銘牌數據直流電機的銘牌數據 1額定容量額定容量 （功率）（功率）（kW） 2額定電壓額定電壓 （V）；）； 3額定電流額定電流 （A）; 4額定轉速額定轉速 （rmin）；）； 5. 額定勵磁電壓額定勵磁電壓 (V) 5勵磁方式和額定勵磁電流勵磁方式和額定勵磁電流 （A）NPNUNINnfNIfNU留意：額定容量，對直流發(fā)電機來說，是指電刷端輸出的電功率，對直流電動機來說，是指軸上輸出的機械功率。所以，直流發(fā)電機的額定容量為：而直流電動機的額定功率為：NNNIUPNNNNIUP 2-3 2-3 直流電機的電樞繞組

9、直流電機的電樞繞組一、直流樞繞組基本知識元件：構成繞組的線圈稱為繞組元件，分單匝和多匝兩種。元件：構成繞組的線圈稱為繞組元件，分單匝和多匝兩種。元件的首末端：每一個元件均引出兩根線與換向片相連，其中元件的首末端：每一個元件均引出兩根線與換向片相連，其中一根稱為首端，另一根稱為末端。一根稱為首端，另一根稱為末端。極距：相鄰兩個主磁極軸線沿電樞表面之間的距離，用極距：相鄰兩個主磁極軸線沿電樞表面之間的距離，用 表示。表示。pD2疊繞組：指串聯的兩個元件總是后一個元件的端接部分緊疊在前疊繞組：指串聯的兩個元件總是后一個元件的端接部分緊疊在前一個元件端接部分，整個繞組成折疊式前進。一個元件端接部分，整

10、個繞組成折疊式前進。波繞組：指把相隔約為一對極距的同極性磁場下的相應元件串波繞組：指把相隔約為一對極距的同極性磁場下的相應元件串聯起來，象波浪式的前進。聯起來，象波浪式的前進。第一節(jié)距第一節(jié)距 ：一個元件的兩個有效邊在電樞表面跨過的距離。：一個元件的兩個有效邊在電樞表面跨過的距離。1y換向節(jié)距換向節(jié)距 ：同一元件首末端連接的換向片之間的距離。：同一元件首末端連接的換向片之間的距離。ky繞組示意圖波繞組示意圖疊繞組示意圖二、單疊繞組 單疊繞組的特點是相鄰元件(線圈)相互疊壓,合成節(jié)距與換向節(jié)距均為1，即： 。1kyy單疊繞組的的特點：1） 同一主磁極下的元件串聯成一條支路，主磁極數與支路數相同。

11、2電刷數等于主磁極數，電刷位置應使感應電動勢最大，電刷間電動勢等于并聯支路電動勢。3電樞電流等于各支路電流之和。 一臺直流電動機的繞組數據為：極對數p=2，槽數Q為16，元件數S等于換向片數K，都為16，即Q=S=K=16；y1=4，yc=1。 單疊繞組的展開圖是把放在鐵心槽里、構成繞組的所有元件取出來畫在一張圖里，展示元件相互間的電氣連接關系及主磁極、換向片、電刷間的相對位置關系。繞組的并聯支路電路圖三、單波繞組三、單波繞組單波繞組的特點1同極下各元件串聯起來組成一條支路，支路對數為1，與磁極對數無關；2當元件的幾何形狀對稱時，電刷在換向器表面上的位置對準主磁極中心線，支路電動勢最大；3電刷

12、數等于磁極數；4電樞電動勢等于支路感應電動勢；5電樞電流等于兩條支路電流之和。 兩個串聯元件放在同極磁極下，空間位置相距約兩個極距；沿圓周向一個方向繞一周后，其末尾所邊的換向片落在與起始的換向片相鄰的位置。單波繞組的并聯支路圖作業(yè)：作業(yè)：2-1思索：思索：2-2 2-4、直流電機的勵磁方式及磁場、直流電機的勵磁方式及磁場一、直流電機的勵磁方式一、直流電機的勵磁方式二、直流電機的空載磁場二、直流電機的空載磁場空載：發(fā)電機出線端沒有電流輸出，電動機軸上空載：發(fā)電機出線端沒有電流輸出，電動機軸上不帶機械負載，即電樞電流不帶機械負載，即電樞電流 的狀態(tài)。那么的狀態(tài)。那么 ，這時的氣隙磁場，只由主磁極的

13、勵磁電流這時的氣隙磁場，只由主磁極的勵磁電流 所建所建立，所以直流電機空載磁場是指勵磁磁勢單獨建立，所以直流電機空載磁場是指勵磁磁勢單獨建立的磁場，所以又稱勵磁磁場。立的磁場，所以又稱勵磁磁場。即空載的氣隙磁場即空載的氣隙磁場=勵磁磁場勵磁磁場=空載磁場空載磁場0aIfI 右圖為一臺四極直流電機空載時的磁場示意圖。當勵磁繞組的串聯匝數當勵磁繞組的串聯匝數為為 ，流過電流為，流過電流為 ，每極的勵磁磁動勢為：每極的勵磁磁動勢為：fNfIfffF I N空載時直流電機的磁場分布：空載時直流電機的磁場分布： 主磁通：經過主磁極、氣隙、電樞鐵心及機座構主磁通：經過主磁極、氣隙、電樞鐵心及機座構成磁回路

14、。它同時與勵磁繞組及電樞繞組交鏈，成磁回路。它同時與勵磁繞組及電樞繞組交鏈，能在電樞繞組中感應電動勢和產生電磁轉矩，能在電樞繞組中感應電動勢和產生電磁轉矩，稱為主磁通稱為主磁通 。漏磁通：僅交鏈勵磁繞組本身，不進入電樞鐵漏磁通：僅交鏈勵磁繞組本身，不進入電樞鐵心，不和電樞繞組相交鏈，不能在電樞繞組心，不和電樞繞組相交鏈，不能在電樞繞組中感應電動勢及產生電磁轉矩，稱為漏磁中感應電動勢及產生電磁轉矩，稱為漏磁通通 。0特點：特點：1由同一個磁動勢所產生由同一個磁動勢所產生 2所走的路徑不同，這就導致了他們所走的路徑不同，這就導致了他們對應磁路上所產生的磁場的分布規(guī)律不同，在對應磁路上所產生的磁場的

15、分布規(guī)律不同，在這里，氣隙磁場的大小和分布直接關系到電機這里，氣隙磁場的大小和分布直接關系到電機的運行性能，所以，這一點將是我們主要研究的運行性能，所以，這一點將是我們主要研究的方向。的方向。 直流電機中，主磁通是主要的，它能在電樞繞組中感應電動勢或產生電磁轉矩，而漏磁通沒有這個作用，它只是增加主磁極磁路的飽和程度。在數量上，漏磁通比主磁通小得多，大約是主磁通的20%。 空載時，勵磁磁動勢主要消耗在氣隙上。當忽略鐵磁材料的磁阻時，主磁極下氣隙磁通密度的分布就取決于氣隙的大小和形狀。 磁極中心及附近的氣隙小且均勻，磁通密度較大且基本為常數，靠近極尖處，氣隙逐漸變大，磁通密度減小；極尖以外，氣隙明

16、顯增大，磁通密度顯著減少，在磁極之間的幾何中性線處，氣隙磁通密度為零。 空載時的氣隙磁通密度為一平頂波，如下圖(b) 所示。 為了感應電動勢或產生電磁轉矩，直流電機氣隙中需要有一定量的每極磁通 ，空載時，氣隙磁通 與空載磁動勢 或空載勵磁電流 的關系，稱為直流電機的空載磁化特性。如右圖所示。000fF0fI電機的磁化曲線可以通過電機電機的磁化曲線可以通過電機磁路計算求的。電機的主磁通磁路計算求的。電機的主磁通所經過的磁回路由主磁極鐵心、所經過的磁回路由主磁極鐵心、氣隙、電樞齒、電樞鐵心和磁氣隙、電樞齒、電樞鐵心和磁軛等五部分組成。軛等五部分組成。fNI0fF0fIINfIA0N0FH LB A

17、所以電機磁化曲線的形狀必然和所采用的鐵磁材料的所以電機磁化曲線的形狀必然和所采用的鐵磁材料的B-H曲線相似。曲線相似。三、三、 直流電機負載時的磁場及電樞反應直流電機負載時的磁場及電樞反應 直流電機帶上負載后，電樞繞組中有電流，電樞電流產生的磁動勢稱為電樞磁動勢。電樞磁動勢的出現使電機的磁場發(fā)生變化。 負載時電機中的氣隙磁場由勵磁磁動勢和電樞磁動勢共同建立。 直流電機工作中，主磁極產生勵磁磁動勢，電樞電流產生電樞磁動勢。電樞磁動勢對勵磁磁動勢的影響稱為 電樞反應。 1、電機磁場、電機磁場勵 磁 電 流 所 建 立 的 磁 場電 樞 電 流 所 建 立 的 磁 場氣 隙 磁 場 右圖為一臺電刷放

18、在幾何中性線的兩極直流電機的電樞磁場分布情況。 假設勵磁電流為零，只有電樞電流。由圖可見電樞磁動勢產生的氣隙磁場在空間的分布情況。如果認為直流電機電如果認為直流電機電樞上有無窮多整距元樞上有無窮多整距元件分布，則電樞磁動件分布，則電樞磁動勢在氣隙圓周方向空勢在氣隙圓周方向空間分布呈三角波，如間分布呈三角波，如圖中圖中 所示。所示。由于主磁極下氣隙長度基本由于主磁極下氣隙長度基本不變，而兩個主磁極之間，不變，而兩個主磁極之間，氣隙長度增加得很快，致使氣隙長度增加得很快，致使電樞磁動勢產生的氣隙磁通電樞磁動勢產生的氣隙磁通密度為對稱的馬鞍型，如圖密度為對稱的馬鞍型，如圖中所示。中所示。axFaxB

19、2、直流電機的電樞反應 當勵磁繞組中有勵磁電流，電機帶上負載后，氣隙中的磁場是勵磁磁動勢與電樞磁動勢共同作用的結果。電樞磁場對氣隙磁場的影響稱為電樞反應。電樞反應與電刷的位置有關。1、當電刷在幾何中性線上時，將主磁場分布和電、當電刷在幾何中性線上時，將主磁場分布和電樞磁場分布疊加，可得到負載后電機的磁場分布樞磁場分布疊加，可得到負載后電機的磁場分布情況，如圖情況，如圖a所示。所示。axBxB電樞磁場磁通電樞磁場磁通密度分布曲線密度分布曲線主磁場的主磁場的磁通密度磁通密度分布曲線分布曲線兩條曲線逐點疊加后得兩條曲線逐點疊加后得到負載時氣隙磁場的磁到負載時氣隙磁場的磁通密度分布曲線通密度分布曲線由

20、圖可知，電刷在幾何中性線時的電樞反應的特點：由圖可知，電刷在幾何中性線時的電樞反應的特點：1)、使氣隙磁場發(fā)生畸變、使氣隙磁場發(fā)生畸變 空載時電機的物理中性線與幾何中性線重合。負載后由于電樞反應的影響，每一個磁極下，一半磁場被增強，一半被削弱，物理中性線偏離幾何中性線 角，磁通密度的曲線與空載時不同。 2)、對主磁場起去磁作用 磁路不飽和時，主磁場被削弱的數量等于加強的數量，因此每極量的磁通量與空載時相同。電機正常運行于磁化曲線的膝部，主磁極增磁部分因磁密增加使飽和程度提高，鐵心磁阻增大，增加的磁通少些，因此負載時每極磁通略為減少。即電刷在幾何中性線時的電樞反應為交軸去磁性質。2 2、當電刷不

21、在幾何中性線上時、當電刷不在幾何中性線上時電刷從幾何中性線偏移電刷從幾何中性線偏移 角，電樞磁動勢軸線也角，電樞磁動勢軸線也隨之移動角，如圖隨之移動角，如圖(a)(b)所示。所示。這時電樞磁動勢可以分這時電樞磁動勢可以分解為兩個垂直分量：交解為兩個垂直分量：交軸電樞磁動勢和直軸電軸電樞磁動勢和直軸電樞磁動勢樞磁動勢 。如圖。如圖(a)(b)所示。所示。電刷不在幾何中性線時的電樞反應可用下列表格說明電刷順轉向偏移電刷逆轉向偏移發(fā)電機交軸和直軸去磁交軸和直軸助磁電動機交軸和直軸助磁交軸和直軸去磁 2-4 直流電機的電樞電動勢和電磁轉矩一、一、 直流電機的感應電動勢直流電機的感應電動勢 產生產生:

22、:電樞旋轉時電樞旋轉時, ,主磁場在電樞繞組中感應的電動主磁場在電樞繞組中感應的電動勢簡稱為感應電動勢。電樞電動勢是指直流電機正負勢簡稱為感應電動勢。電樞電動勢是指直流電機正負電刷之間的感應電動勢，也就是電樞繞組里每條并聯電刷之間的感應電動勢，也就是電樞繞組里每條并聯支路的感應電動勢。支路的感應電動勢。大小大小: :nCnapNEea60)(電動勢常數為電機的結構常數其中apNCe60可見，直流電機的感應電動勢與電機結構、氣隙磁通及轉速有關?？梢姡绷麟姍C的感應電動勢與電機結構、氣隙磁通及轉速有關。性質性質: : 發(fā)電機發(fā)電機電源電勢電源電勢( (與電樞電流同方向與電樞電流同方向);); 電動

23、機電動機反電勢反電勢( (與電樞電流反方向與電樞電流反方向).).二、直流電機的電磁轉矩產生產生: :電樞繞組中有電樞電流流過時電樞繞組中有電樞電流流過時, ,在磁場內受電磁力在磁場內受電磁力的作用的作用, ,該力與電樞鐵心半徑之積稱為電磁轉矩。該力與電樞鐵心半徑之積稱為電磁轉矩。大小大小: :aTaemICIapNT2為電機的轉矩常數，有其中apNCT2eTCC55. 9可見，制造好的直流電機其電磁轉矩與氣隙磁通及電樞電流成正比。性質性質: : 發(fā)電機發(fā)電機制動制動( (與轉速方向相反與轉速方向相反) )； 電動機電動機驅動驅動( (與轉速方向相同與轉速方向相同) )。一、一、 直流電機的基

24、本方程直流電機的基本方程 2-5 2-5 直流電機的運行原理直流電機的運行原理 （一）、電動勢平衡方程（一）、電動勢平衡方程 baaaURIUE2式中： ：電樞回路總電阻； 正、負電刷電壓降，一般為0.62伏；發(fā)電機：取“+”；電動機：取“-”； aRbU2忽略電刷壓降，那么 aaaRIUE結論：發(fā)電機：結論：發(fā)電機： ；電動機：；電動機： ；即根據；即根據 與與U的大小判斷直流電機的運行狀態(tài)。的大小判斷直流電機的運行狀態(tài)。UEaUEaaE二、轉矩方程二、轉矩方程01TTTem02TTTem1.發(fā)電機2.電動機發(fā)電機： 機械能電能電動機： 電能機械能電機效率：三、功率方程三、功率方程01pPP

25、empPpppPPbCufCuaem12bCufCuaempppPP1pPpPPem102%10012PP 例題例題2-1一臺并勵直流發(fā)電機數據為：一臺并勵直流發(fā)電機數據為：PN=82kW，UN=230V，nN=970r/min，電樞繞組總電阻，電樞繞組總電阻Ra=0.0259，并勵繞組內阻，并勵繞組內阻Rf=22.8，額定負載，額定負載時，并勵回路串入的調節(jié)電阻時，并勵回路串入的調節(jié)電阻Rf=3.5，一對電，一對電刷壓降刷壓降2U=2V，pFe+pm=2.5kW，附加損耗，附加損耗pad=0.005PN，試求額定負載時，發(fā)電機的輸入，試求額定負載時，發(fā)電機的輸入功率、電磁功率、電磁轉矩和效率

26、。功率、電磁功率、電磁轉矩和效率。 解：（解：（1求電磁功率求電磁功率 勵磁電流為：勵磁電流為： 額定負載電流為：額定負載電流為：)(75. 85 . 38 .22230ffNfRRUI)(52.35623010823AUPINNN 電樞電流為： 電樞電勢為： 電磁功率為： （2求輸入功率)(27.36575. 852.356AIIIfNa)(5 .2412029. 027.3652302VURIUEaaNa)(2 .8827.3655 .241kWIEPaaem)(9182005. 05 . 22 .881kWpppPPadmFeem （3求電磁轉矩 （4求效率)(4 .868970102

27、.8855. 955. 93mNnPTNem%1 .90%1009182%10012PP作業(yè)：作業(yè)：P55 2-3 、2-5、2-12、 2-14一、直流電動機的一、直流電動機的 工作特性：工作特性： 直流電動機的工作特性，是指在直流電動機的工作特性，是指在U=UN， 時時, 轉速轉速n、電磁轉矩、電磁轉矩T和效率和效率 隨輸隨輸出功率出功率 而變化的關系。而變化的關系。1、并勵他勵直流電動機的工作特性：、并勵他勵直流電動機的工作特性：1轉速特性：轉速特性：條件：條件： ， ， 時，時，的關系，叫做轉速特性。的關系，叫做轉速特性。fNfII2PNUU fNfII0RaIfn 2-7 2-7 直

28、流電機的運行原理直流電機的運行原理CeRnICeRCeUnaaaN02轉矩特性：轉矩特性：3效率特性：效率特性：/emTaTaTCIC I211 0 0 %PP2、串勵直流電動機的工作特性：、串勵直流電動機的工作特性： 由于串勵電動機的勵磁繞組與電樞串聯，所以由于串勵電動機的勵磁繞組與電樞串聯，所以勵磁電流就是電樞電流，即它是隨負載的變化而勵磁電流就是電樞電流，即它是隨負載的變化而變化的。因此，其工作特性將與他并勵直流變化的。因此，其工作特性將與他并勵直流電機的工作特性有所不同。電機的工作特性有所不同。1轉速特性：轉速特性：2轉矩特性：轉矩特性：3) 效率特性效率特性/1aaaee aeUI

29、RUnRCCIC / 2emTaTaTC IC I留意：留意： 1、串勵電動機不允許在空載或負載很、串勵電動機不允許在空載或負載很小的情況下運行。小的情況下運行。 2、在同樣的起動電流下能得到比并勵、在同樣的起動電流下能得到比并勵電動機更大的起動轉矩。即起動性能好。電動機更大的起動轉矩。即起動性能好。3、復勵直流電動機的工作特性：、復勵直流電動機的工作特性： 復勵電動機通常接成積復勵，它的工作特性復勵電動機通常接成積復勵，它的工作特性介乎并勵與串勵電動機的特性之間。如果并介乎并勵與串勵電動機的特性之間。如果并勵磁動勢起主要作用，它的工作特性就接近勵磁動勢起主要作用，它的工作特性就接近并勵電動機

30、；如果串勵磁動勢起主要作用，并勵電動機；如果串勵磁動勢起主要作用，它的工作特性就接近串勵電動機。因為有并它的工作特性就接近串勵電動機。因為有并勵磁動勢的存在，空載時沒有飛車的危險勵磁動勢的存在，空載時沒有飛車的危險 ，復勵電動機的轉速特性如圖所示。復勵電動機的轉速特性如圖所示。 二、直流發(fā)電機的特性二、直流發(fā)電機的特性（一空載運行 1.空載特性 空載特性是指原動機的轉速n=nN，輸出端開路，負載電流I=0Ia=0時，電樞端電壓與勵磁電流之間的關系，即：U0=If0） 空載時， 。由于 ，因此空載特性實質上就是 。由于 正比于 ，所以空載特性曲線的形狀與空載磁化特性曲線相同。aEU nCEea)

31、(faIfEaE實驗接線圖空載特性可以由實驗測出，實驗接線圖如所示。發(fā)電機空載特性留意：留意： 實驗時一定要單方向改變勵磁回路電阻測取數據，在測取的數據中應包含額定點，電壓可測取到U0=（1.11.3UN為止，線性部分測取的數據可稀疏一些，非線性部分測取的數據可密集一些，這樣得到的曲線較準確。實驗可測取上、下兩個分支曲線，一般取平均值作為空載特性曲線，如圖中虛線所示。另外，特性曲線與轉速有關，實驗時一定要保持額定轉速。2、并勵和復勵直流發(fā)電機空載電壓的建立：、并勵和復勵直流發(fā)電機空載電壓的建立： 在前面我們講過直流電機的勵磁方式有兩種：在前面我們講過直流電機的勵磁方式有兩種：他勵式和自勵式，如

32、今，我們就來看看這種他勵式和自勵式，如今，我們就來看看這種自勵過程是如何實現的：自勵過程是如何實現的： 由于電機磁路中總有一定剩磁，當發(fā)電由于電機磁路中總有一定剩磁，當發(fā)電機由原動機推動至額定轉速時，發(fā)電機兩端機由原動機推動至額定轉速時，發(fā)電機兩端將發(fā)出一個數值不大的剩磁電壓。而勵磁繞將發(fā)出一個數值不大的剩磁電壓。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，勵磁繞組將流過一個不大的電流，作用下，勵磁繞組將流過一個不大的電流，電樞繞組切割剩磁產生一個不大的剩磁電動電樞繞組切割剩磁產生一個不大的剩磁電動勢勢EorEor。如果勵磁繞組與電樞兩端并聯的極

33、性。如果勵磁繞組與電樞兩端并聯的極性正確，即勵磁繞組磁動勢的方向和電機的剩正確，即勵磁繞組磁動勢的方向和電機的剩磁磁動勢的方向相同，則氣隙磁場得到加強，磁磁動勢的方向相同，則氣隙磁場得到加強，電樞繞組中的電動勢又因氣隙磁場加強而增電樞繞組中的電動勢又因氣隙磁場加強而增加，勵磁電流也相應增加，導致磁通的進一加，勵磁電流也相應增加，導致磁通的進一步增加，繼而電樞端電壓又進一步加大。如步增加，繼而電樞端電壓又進一步加大。如此反復作用下去，發(fā)電機的端電壓便自動建此反復作用下去，發(fā)電機的端電壓便自動建立起來。這就是發(fā)電機自勵過程。立起來。這就是發(fā)電機自勵過程。00()fUf I00f fU rI自勵電壓

34、建立條件并勵直流發(fā)電機的自勵條件是：電機必須有剩磁，否則應利用其它直流電源對其充磁；勵磁繞組與電樞繞組的接法要正確，即使勵磁電流產生的磁通方向與剩磁方向一致，否則將勵磁繞組與電樞出線端的連接對調，或者將電樞反轉；勵磁回路總電阻應小于該轉速下的臨界電阻。（二）、負載運行Nnn fNfII )(IfU 定義：當 、 時， 外特性曲線如圖所示 由曲線可見，負載電流增大時，端電壓有所下降。aaeRInCU 根據 可知，端電壓下降有兩個原因：一是在勵磁電流一定情況下，負載電流增大，電樞反應的去磁作用使每極磁通量減少，使電動勢減少；另一個原因是電樞回路上的電阻壓降隨負載電流增大而增加，使端電壓下降。他勵并

35、勵U0U0I2-8 2-8 直流電機的換向直流電機的換向 定義： 直流電機的某一個元件經過電刷，從一條支路換到另一條支路時,元件里的電流方向改變，即換向。 一.換向的電磁現象下圖是某一單疊繞組下圖是某一單疊繞組1號元件的換向過程，設圖中電刷寬號元件的換向過程，設圖中電刷寬度與換向片寬度相等，電樞以度與換向片寬度相等，電樞以a的速度從右向左旋轉。的速度從右向左旋轉。 1、換向之前：如圖a所示，電刷與換向片1接觸，1號元件中的電流ia從下層邊流向上層邊，設為+ia，元件處于右支路。 2、換向之中：如圖b所示，電刷與換向片1、2同時接觸，1號元件被短接，元件中的電流正從+ia向-ia變化。 3、換向

36、之后：如圖c所示，電刷與換向片2接觸，1號元件中的電流ia從上層邊流向下層邊，電流為-ia，元件處于左支路。 4、電樞上的每個元件在經過電刷時都要換向，元件的換向時間稱為換向周期，記作：Tk。闡明 實際電機換向時，換向元件中e0。換向元 件中存在以下電動勢：（1自感電動勢eL換向元件中電流變時產生的自感電動勢（2互感電動勢eM同時換向的幾個元件中相互產生的互感電動勢， 通常把自感電動勢eL與互感電動勢eM之和稱為電抗電動勢eX，即： 。電抗電動勢總是阻礙 換向元件中的電流變化的，eX方向應與換向前元件的電流方向一致。1.換向元件的電抗電動勢換向元件的電抗電動勢dtdiLeLdtdiMeMXLM

37、rdieeeLdt2、電樞反應電動勢、電樞反應電動勢ea 換向元件處在幾何中心線上，主磁場在此區(qū)域磁同密度0=0，但電樞磁密a0，在刷位正常時最大，換向元件切割電樞磁場產生電樞反應電動勢ea，其方向與er相同，也是阻礙換向元件中的電流變化的。1、直線換向、直線換向0e當 時換向元件電流隨時間線性變化。0e當 時換向元件電流隨時間不再是線性變化，出現電流延遲現象。2、延遲換向、延遲換向0e當 時換向元件電流隨時間不再是線性變化，出現電流超前現象。3、超前換向、超前換向換向元件中的電流變化換向元件中的電流變化二、改善換向的方法二、改善換向的方法 由于換向元件中的e=ea+ex0，則在被電刷短接的閉合回路中就有環(huán)流 產生，設閉合回路的總電阻為R，環(huán)