第03章p 直流電機課件

1、課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系第三章第三章 直流電機直流電機 2022-5-1課 件實現(xiàn)電能與機械能相互轉(zhuǎn)換的設(shè)備實現(xiàn)電能與機械能相互轉(zhuǎn)換的設(shè)備應(yīng)用旋轉(zhuǎn)的方式進行能量轉(zhuǎn)換的電機叫旋轉(zhuǎn)電機應(yīng)用旋轉(zhuǎn)的方式進行能量轉(zhuǎn)換的電機叫旋轉(zhuǎn)電機把電能轉(zhuǎn)換為機械能的旋轉(zhuǎn)電機稱為電動機把電能轉(zhuǎn)換為機械能的旋轉(zhuǎn)電機稱為電動機把機械能轉(zhuǎn)換為電能的旋轉(zhuǎn)電機稱作發(fā)電機把機械能轉(zhuǎn)換為電能的旋轉(zhuǎn)電機稱作發(fā)電機課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系課 件船舶電氣設(shè)

2、備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系2022-5-1課 件一般幾千噸位以上的船舶，電機的總數(shù)量可一般幾千噸位以上的船舶，電機的總數(shù)量可超過百臺以上，若為電力推動船舶，電機數(shù)超過百臺以上，若為電力推動船舶，電機數(shù)量更多。量更多。船用電機在船舶的整個電器設(shè)備中占有很大船用電機在船舶的整個電器設(shè)備中占有很大的比例。的比例。根據(jù)電流種類電機分交流電機和直流電機。根據(jù)電流種類電機分交流電機和直流電機。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系2022-5-1課 件直流電機是實現(xiàn)機械能和直流電能相互轉(zhuǎn)換直流電機是實現(xiàn)機械能和直流電能相互轉(zhuǎn)換的一

3、種旋轉(zhuǎn)電器裝置。的一種旋轉(zhuǎn)電器裝置。直流電機是可逆的，一臺直流電機既可作為直流電機是可逆的，一臺直流電機既可作為發(fā)電機使用，也可以作為電動機使用。發(fā)電機使用，也可以作為電動機使用。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系2022-5-1課 件在作為電動機使用時，它將電能轉(zhuǎn)換為機械能，在作為電動機使用時，它將電能轉(zhuǎn)換為機械能，并且具有良好調(diào)速性能，調(diào)速設(shè)備簡單，有較并且具有良好調(diào)速性能，調(diào)速設(shè)備簡單，有較大的起動轉(zhuǎn)矩和制動轉(zhuǎn)矩等優(yōu)點。大的起動轉(zhuǎn)矩和制動轉(zhuǎn)矩等優(yōu)點。在現(xiàn)代船舶上有時被用在要求起動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)在現(xiàn)代船舶上有時被用在要求起動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速性能好和有較大

4、的過載能力的起貨機或電動速性能好和有較大的過載能力的起貨機或電動舵機的電力拖動上。舵機的電力拖動上。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系2022-5-1課 件直流發(fā)電機早期作為主電源在船舶上普遍應(yīng)用。直流發(fā)電機早期作為主電源在船舶上普遍應(yīng)用。與交流發(fā)電機比較，存在的主要缺點是：與交流發(fā)電機比較，存在的主要缺點是：電壓不能變換以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電壓不能變換以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高和維護工作量大等。造價高和維護工作量大等。在作為發(fā)電機使用時，它把機械能轉(zhuǎn)換為電能。在作為發(fā)電機使用時，它把機械能轉(zhuǎn)換為電能。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系

5、輪機工程學(xué)院船電系2022-5-1課 件有些船舶主機軸帶發(fā)電機也是直流發(fā)電機，有些船舶主機軸帶發(fā)電機也是直流發(fā)電機，如遠(yuǎn)洋捕撈船的拖網(wǎng)機。如遠(yuǎn)洋捕撈船的拖網(wǎng)機?，F(xiàn)在大多數(shù)船舶采用交流發(fā)電機替代直流發(fā)現(xiàn)在大多數(shù)船舶采用交流發(fā)電機替代直流發(fā)電機。電機。有些船舶仍用直流發(fā)電機作為變流機組向直有些船舶仍用直流發(fā)電機作為變流機組向直流電力拖動系統(tǒng)提供直流電能。流電力拖動系統(tǒng)提供直流電能。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系2022-5-1課 件直流電機的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、勵磁方直流電機的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、勵磁方式和直流發(fā)電機、直流電動機的基本運行式和直流發(fā)電

6、機、直流電動機的基本運行特性等。特性等。本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 第一節(jié)第一節(jié) 直流電機的工作原理與結(jié)構(gòu)直流電機的工作原理與結(jié)構(gòu) 第二節(jié)第二節(jié) 電樞繞組的感應(yīng)電勢和電磁轉(zhuǎn)矩電樞繞組的感應(yīng)電勢和電磁轉(zhuǎn)矩 第三節(jié)第三節(jié) 直流發(fā)電機的運行特性直流發(fā)電機的運行特性 第四節(jié)第四節(jié) 直流電動機的運行特性直流電動機的運行特性 第五節(jié)第五節(jié) 無刷直流電動機無刷直流電動機具體有具體有課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系電樞繞組在原動機的拖動下逆時針方向旋轉(zhuǎn)電樞繞組在原動機的拖動下逆時針方向旋轉(zhuǎn)

7、 發(fā)電機的電動勢為發(fā)電機的電動勢為電源電電源電動勢動勢。電樞中有電流以后。電樞中有電流以后, , 電流與磁場相作用產(chǎn)生電電流與磁場相作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。磁轉(zhuǎn)矩。 方向與轉(zhuǎn)動方向方向與轉(zhuǎn)動方向相反相反, , 故稱故稱反轉(zhuǎn)矩反轉(zhuǎn)矩 。1 直流發(fā)電機的工作原理直流發(fā)電機的工作原理 一、直流電機的工作原理一、直流電機的工作原理 第一節(jié)第一節(jié) 直流電機的工作原理與結(jié)構(gòu)直流電機的工作原理與結(jié)構(gòu) 課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系直流電源直流電源電刷電刷換向器換向器線圈線圈電動機的電磁轉(zhuǎn)矩是電動機的電磁轉(zhuǎn)矩是驅(qū)動驅(qū)動轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩. . 在旋轉(zhuǎn)的過程中在旋轉(zhuǎn)的過程中, ,

8、 電樞線圈也切割磁場而產(chǎn)電樞線圈也切割磁場而產(chǎn)生電動勢生電動勢, , 該電動勢的方該電動勢的方向總是與電流方向相反向總是與電流方向相反, , 故稱為故稱為反電動勢反電動勢. .2 直流電動機的工作原理直流電動機的工作原理 課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系3 直流電機的電樞繞組和電刷的正確位置直流電機的電樞繞組和電刷的正確位置 直流電機的電樞繞組實際采直流電機的電樞繞組實際采用分布式線圈結(jié)構(gòu)，每個線用分布式線圈結(jié)構(gòu)，每個線圈有兩個邊，分別置于相距圈有兩個邊，分別置于相距一個磁極極距位置的槽內(nèi)，一個磁極極距位置的槽內(nèi)，即這些線圈沿電樞鐵心圓周即這些線圈

9、沿電樞鐵心圓周均勻分布，并通過相應(yīng)數(shù)量均勻分布，并通過相應(yīng)數(shù)量的換向片依次串聯(lián)構(gòu)成一個的換向片依次串聯(lián)構(gòu)成一個閉合回路閉合回路 課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系電刷的位置正確與否電刷的位置正確與否, 將影響到正負(fù)電刷間的電將影響到正負(fù)電刷間的電動勢動勢E, 從而影響到發(fā)電機的從而影響到發(fā)電機的電壓電壓和電動機的和電動機的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速; 同時電刷的位置也影響到電刷下的同時電刷的位置也影響到電刷下的火花火花。電刷的正確位置電刷的正確位置 確定電刷正確位置的原則是，使正負(fù)電刷間能獲確定電刷正確位置的原則是，使正負(fù)電刷間能獲得最大電動勢得最大電動勢 課 件船舶

10、電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系電刷放在磁場幾何中性線上電刷放在磁場幾何中性線上 課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系為了保證電刷的正確位置，通常在刷架與為了保證電刷的正確位置，通常在刷架與端蓋或刷架與定子之間設(shè)置了正確裝配的端蓋或刷架與定子之間設(shè)置了正確裝配的“標(biāo)記標(biāo)記”。在運行管理中應(yīng)經(jīng)常注意檢查，若發(fā)現(xiàn)刷在運行管理中應(yīng)經(jīng)常注意檢查，若發(fā)現(xiàn)刷架松動或移位，應(yīng)按架松動或移位，應(yīng)按“標(biāo)記標(biāo)記”加以加以校正和校正和固定固定。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系二、直流電機的結(jié)構(gòu)

11、二、直流電機的結(jié)構(gòu) 課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系換向器的結(jié)構(gòu)換向器的結(jié)構(gòu)課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系三、直流電機的額定值三、直流電機的額定值 1.1.額定容量（額定容量（kWkW）: :是指額定狀態(tài)下是指額定狀態(tài)下, 發(fā)電機輸出的電功率發(fā)電機輸出的電功率Pn=UnI

12、n, 或或電動機軸上輸出的機械功率電動機軸上輸出的機械功率Pn=UnIn n。2.2.額定電壓額定電壓（V） ：端電壓端電壓Un。3.3.額定電流額定電流（A） ：發(fā)電機輸出的發(fā)電機輸出的或或電動機輸入的額定電動機輸入的額定電流電流In。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系4.4.額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN ：額定狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速額定狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速;此外此外, 還有絕緣等級和溫升、工作制和使用條件等還有絕緣等級和溫升、工作制和使用條件等 。5. 勵磁方式及額定勵磁電流勵磁方式及額定勵磁電流If(A);課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機

13、工程學(xué)院船電系電樞通入電流后，產(chǎn)電樞通入電流后，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電機生電磁轉(zhuǎn)矩，使電機在磁場中轉(zhuǎn)動起來。在磁場中轉(zhuǎn)動起來。FFU+NS電刷電刷換向片換向片IIEE一、電樞繞組的感應(yīng)電勢一、電樞繞組的感應(yīng)電勢第二節(jié)第二節(jié) 電樞繞組的感應(yīng)電勢和電磁轉(zhuǎn)矩電樞繞組的感應(yīng)電勢和電磁轉(zhuǎn)矩 通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，又會在線圈中產(chǎn)動，又會在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢（用生感應(yīng)電動勢（用E E表示）。表示）。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 主磁場磁密分布曲線及電樞繞組電勢主磁場磁密分布曲線及電樞繞組電勢NSAxBBAx課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-

14、5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系CE:與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)稱為與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)稱為電勢常數(shù)電勢常數(shù)nCEe課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系二、電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩二、電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩根據(jù)電磁力定律，無論是直流發(fā)電機還是直流根據(jù)電磁力定律，無論是直流發(fā)電機還是直流電動機，當(dāng)電樞繞組中流過電流時，導(dǎo)體便受電動機，當(dāng)電樞繞組中流過電流時，導(dǎo)體便受到電磁力的作用。到電磁力的作用。電磁力對于電樞軸心又形成轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩即為電磁力對于電樞軸心又形成轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩即為電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩。電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩。電磁力的方向根據(jù)左手定則確定。電磁力的方向根據(jù)

15、左手定則確定。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 電磁轉(zhuǎn)矩是由電磁力產(chǎn)生的，而電磁力與氣隙中的電磁轉(zhuǎn)矩是由電磁力產(chǎn)生的，而電磁力與氣隙中的 磁密和電樞繞組電流成正比，所以電磁轉(zhuǎn)矩磁密和電樞繞組電流成正比，所以電磁轉(zhuǎn)矩T正比正比 于電樞電流于電樞電流Ia及每極磁通及每極磁通，其計算公式為，其計算公式為: aTICTCT:與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù), 稱為稱為轉(zhuǎn)矩常數(shù)轉(zhuǎn)矩常數(shù)課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系三、直流電機的電磁功率三、直流電機的電磁功率 電磁轉(zhuǎn)矩所對應(yīng)的功率稱為電磁功率電磁轉(zhuǎn)矩所對

16、應(yīng)的功率稱為電磁功率PmPm根據(jù)功率的計算公式和電磁感應(yīng)的公式可根據(jù)功率的計算公式和電磁感應(yīng)的公式可以推導(dǎo)出電磁功率表達(dá)式以推導(dǎo)出電磁功率表達(dá)式 課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系可以由電磁轉(zhuǎn)矩可以由電磁轉(zhuǎn)矩T T和角速度和角速度相乘而得。相乘而得。也可以由感應(yīng)電勢也可以由感應(yīng)電勢EaEa和電樞電流和電樞電流IaIa的的乘積來求得。乘積來求得。電磁功率電磁功率PmPm課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系aaaTMIEICTP電磁功率的表達(dá)式為電磁功率的表達(dá)式為: :電磁功率是機械能與電能的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。電磁功率是

17、機械能與電能的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。nCnCCeTT602aeaaaTMnICIEICPeTCC602eTCC55. 9課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系直流電機的損耗有以下幾種：直流電機的損耗有以下幾種：機械損耗機械損耗P PM M鐵芯損耗鐵芯損耗P PFeFe勵磁和電樞繞組的銅損耗勵磁和電樞繞組的銅損耗P PCuCu附加損耗附加損耗( (雜散損耗雜散損耗)P)P等等. .附加損耗附加損耗P P（0.50.51 1） P P2 2 (P(P2 2為輸出功率為輸出功率) )。在能量轉(zhuǎn)換的過程中必然有損耗在能量轉(zhuǎn)換的過程中必然有損耗課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 202

18、2-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系圖圖3-11 3-11 直流發(fā)電機的功率流程圖直流發(fā)電機的功率流程圖pppeFm11TPTIEPaaMUIP 2cup課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系圖圖3 312 12 直流電動機的功率流程圖直流電動機的功率流程圖cuppppeFmUIP 1TIEPaaM22TP課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系PPP21當(dāng)直流發(fā)電機帶負(fù)載時，原動機在轉(zhuǎn)軸上當(dāng)直流發(fā)電機帶負(fù)載時，原動機在轉(zhuǎn)軸上輸入的機械功率輸入的機械功率P P1 1應(yīng)與輸出的電功率應(yīng)與輸出的電功率P P2

19、2和和電機內(nèi)部各種損耗電機內(nèi)部各種損耗 相平衡相平衡. .即：即：P課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系按勵磁繞組與電樞繞組的連接關(guān)系，直流電機按勵磁繞組與電樞繞組的連接關(guān)系，直流電機可分為可分為4 4種種 ：他勵（或稱它勵）、并勵、串勵、復(fù)勵。他勵（或稱它勵）、并勵、串勵、復(fù)勵。一、直流電機的勵磁方式一、直流電機的勵磁方式 第三節(jié)第三節(jié) 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)電機的勵磁方式直流發(fā)電機的勵磁方式課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系他勵電動機：他勵電動機：勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的電源分開。勵磁

20、線圈與轉(zhuǎn)子電樞的電源分開。并勵電動機：并勵電動機：勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞并聯(lián)到同一電源上。勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞并聯(lián)到同一電源上。串勵電動機：串勵電動機：勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞串聯(lián)接到同一電源上。勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞串聯(lián)接到同一電源上。復(fù)勵電動機：復(fù)勵電動機：勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的聯(lián)接有串有并，接在勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的聯(lián)接有串有并，接在 同一電源上。同一電源上。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系M他勵他勵UfIfIaUM并勵并勵UIfM串勵串勵UM復(fù)勵復(fù)勵U課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系直流發(fā)電機的勵磁方式直流發(fā)電機的

21、勵磁方式直流發(fā)電機的勵磁方式分他勵和自勵，直流發(fā)電機的勵磁方式分他勵和自勵，自勵包括并勵、串勵和復(fù)勵。自勵包括并勵、串勵和復(fù)勵。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系（1 1）他勵發(fā)電機：勵磁繞組電路與電樞電路）他勵發(fā)電機：勵磁繞組電路與電樞電路無關(guān)，勵磁電流取自其它的直流電源。其勵無關(guān)，勵磁電流取自其它的直流電源。其勵磁功率約為直流電機額定功率的磁功率約為直流電機額定功率的 1 13 3 。課 件船

22、舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系（2 2）并勵發(fā)電機：勵磁繞組電路與電樞電路并）并勵發(fā)電機：勵磁繞組電路與電樞電路并聯(lián)。并勵繞組導(dǎo)線細(xì)、匝數(shù)多、電阻大，勵磁聯(lián)。并勵繞組導(dǎo)線細(xì)、匝數(shù)多、電阻大，勵磁電流小。電流小。勵磁功率約為直流電機額定功率的勵磁功率約為直流電機額定功率的 2 21010 。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系（3 3）串勵發(fā)電機：勵磁繞組與電樞繞組）串勵發(fā)電機：勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，電樞電流即為勵磁電流。因此串串聯(lián)，電樞電流即為勵磁電流。因此串勵繞組匝數(shù)少、導(dǎo)線粗、電阻極小。勵繞組匝數(shù)少、導(dǎo)線粗

23、、電阻極小。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系（4 4）復(fù)勵發(fā)電機：主磁極上有兩個勵磁繞組，）復(fù)勵發(fā)電機：主磁極上有兩個勵磁繞組，其中一個和電樞回路并連（稱并勵繞組），另其中一個和電樞回路并連（稱并勵繞組），另一個和電樞回路串連（稱串勵繞組）。一個和電樞回路串連（稱串勵繞組）。當(dāng)串勵繞組產(chǎn)生的磁勢和并勵繞組產(chǎn)生的磁勢當(dāng)串勵繞組產(chǎn)生的磁勢和并勵繞組產(chǎn)生的磁勢方向方向相同相同時，稱為積復(fù)勵；時，稱為積復(fù)勵；當(dāng)串勵繞組產(chǎn)生的磁勢和并勵繞組產(chǎn)生的磁勢當(dāng)串勵繞組產(chǎn)生的磁勢和并勵繞組產(chǎn)生的磁勢方向方向相反相反時，稱為差復(fù)勵。時，稱為差復(fù)勵。課 件船舶電氣設(shè)備與系

24、統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系復(fù)勵發(fā)電機還分長復(fù)勵和短復(fù)勵復(fù)勵發(fā)電機還分長復(fù)勵和短復(fù)勵短復(fù)勵：電樞繞組與并勵繞組短復(fù)勵：電樞繞組與并勵繞組并勵后再并勵后再與與串串勵勵繞組串聯(lián)）。繞組串聯(lián)）。長復(fù)勵：電樞繞組與串勵繞組長復(fù)勵：電樞繞組與串勵繞組串勵后再串勵后再與與并并勵勵繞組并勵；繞組并勵；課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系當(dāng)發(fā)電機空載當(dāng)發(fā)電機空載(I=0)(I=0)及及保持額定轉(zhuǎn)速不變時保持額定轉(zhuǎn)速不變時, , 電樞電動勢電樞電動勢( (或空載電或空載電壓壓U U0 0) )與勵磁電流與勵磁電流I If f之間之間的關(guān)系的關(guān)

25、系E=f(IE=f(If f) )。EEr0If二、直流發(fā)電機的空載特性二、直流發(fā)電機的空載特性課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系EEr0If二、直流發(fā)電機的空載特性二、直流發(fā)電機的空載特性因為因為E=KE=Ke en, n, 而而與與I If f之間為磁化曲線關(guān)系之間為磁化曲線關(guān)系, , 所以空載特性曲線與磁所以空載特性曲線與磁化曲線相似?；€相似。剩磁電壓剩磁電壓E Er r：勵磁電流：勵磁電流等于零時的開路電壓等于零時的開路電壓, , 約為約為額定電壓的額定電壓的2 25 5。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工

26、程學(xué)院船電系自勵發(fā)電機靠剩磁建立電自勵發(fā)電機靠剩磁建立電壓。非線性的空載特性曲壓。非線性的空載特性曲線線(E=f(I(E=f(If f)與線性的場與線性的場阻線阻線(R(Rf f=E/I=E/If f) )的交點即為的交點即為自勵的穩(wěn)定電壓。自勵的穩(wěn)定電壓。EE = IfRfE = f（If）Er0If三、自勵發(fā)電機建壓條件三、自勵發(fā)電機建壓條件課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系EE = IfRfE = f（If）Er0If電路暫態(tài)過程的電路暫態(tài)過程的電壓平衡方程電壓平衡方程EI RLdIdtffff三、自勵發(fā)電機建壓條件三、自勵發(fā)電機建壓條件課 件

27、船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系在穩(wěn)定交點之前在穩(wěn)定交點之前, dIf/dt0, 勵磁電流勵磁電流If一直增加一直增加 。在穩(wěn)定交點處在穩(wěn)定交點處, E-IfRf=0和和dIf/dt=0, If和和E都不再變化都不再變化 。3.勵磁電路的電阻要適當(dāng)。勵磁電路的電阻要適當(dāng)。自勵發(fā)電機的自勵起壓條件自勵發(fā)電機的自勵起壓條件:1.發(fā)電機要有剩磁；發(fā)電機要有剩磁；2.勵磁電流磁場與剩磁場方向相同；勵磁電流磁場與剩磁場方向相同；課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系在保持并勵總電阻和額定轉(zhuǎn)速不變的條件下在保持并勵總電阻和額定

28、轉(zhuǎn)速不變的條件下, 直流發(fā)電機電樞電路的電壓平衡方程為直流發(fā)電機電樞電路的電壓平衡方程為UEI Raa四、直流發(fā)電機的外特性四、直流發(fā)電機的外特性發(fā)電機的有載端電壓與負(fù)載電流之間的關(guān)系發(fā)電機的有載端電壓與負(fù)載電流之間的關(guān)系U=f(I)。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系（1 1）他勵發(fā)電機）他勵發(fā)電機電樞電流電樞電流Ia等于負(fù)載電流等于負(fù)載電流I，只有電樞電阻引起，只有電樞電阻引起端電壓的微小變化。端電壓的微小變化。電樞電流電樞電流 Ia= I課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系（2 2）并勵發(fā)電機）并勵發(fā)電

29、機電樞電流電樞電流 Ia= I + If電樞電阻引起端電壓的下降將進一步引起并勵電電樞電阻引起端電壓的下降將進一步引起并勵電流及感應(yīng)電動勢的減小流及感應(yīng)電動勢的減小, 電動勢的減小電動勢的減小, 又使電壓又使電壓進一步下降。進一步下降。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系(3) (3) 復(fù)勵發(fā)電機復(fù)勵發(fā)電機電樞電流電樞電流 Ia= I + If課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系復(fù)勵發(fā)電機主磁極上的串勵繞組的勵磁電流復(fù)勵發(fā)電機主磁極上的串勵繞組的勵磁電流可以是負(fù)載電流可以是負(fù)載電流( (短復(fù)勵短復(fù)勵) )或電樞

30、電流或電樞電流( (長復(fù)長復(fù)勵勵), ), 復(fù)勵發(fā)電機又分為復(fù)勵發(fā)電機又分為積復(fù)勵發(fā)電機積復(fù)勵發(fā)電機和和差差復(fù)勵發(fā)電機復(fù)勵發(fā)電機。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系串勵與并勵磁場串勵與并勵磁場方向一致方向一致的復(fù)的復(fù)勵發(fā)電機稱為勵發(fā)電機稱為積復(fù)勵發(fā)電機積復(fù)勵發(fā)電機。 串勵與并勵磁場串勵與并勵磁場方向相反方向相反的復(fù)的復(fù)勵發(fā)電機稱為勵發(fā)電機稱為差復(fù)勵發(fā)電機差復(fù)勵發(fā)電機。根據(jù)串勵繞組對端電壓的補償根據(jù)串勵繞組對端電壓的補償程度又分為程度又分為平復(fù)勵、欠復(fù)勵和平復(fù)勵、欠復(fù)勵和過復(fù)勵發(fā)電機。過復(fù)勵發(fā)電機。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院

31、船電系輪機工程學(xué)院船電系直流發(fā)電機從空載到滿載直流發(fā)電機從空載到滿載端電壓變化的程度用電壓端電壓變化的程度用電壓變化率表示變化率表示, 即即%100%0nnUUUU五、電壓變化率五、電壓變化率他勵發(fā)電機他勵發(fā)電機U U(5(510)10)；并勵并勵U U(1030)(1030)；平復(fù)勵平復(fù)勵U U= 0= 0；欠復(fù)勵欠復(fù)勵U U 0 0；過復(fù)勵過復(fù)勵U U 0 T T0 0 n n 飛車。飛車。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系2 2）反轉(zhuǎn)）反轉(zhuǎn)電動機的轉(zhuǎn)動方電動機的轉(zhuǎn)動方向由電磁力矩的向由電磁力矩的方向確定。方向確定。FFU+NS電刷電刷換向片換向

32、片IIEE課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系（1 1）改變勵磁電流的方向。）改變勵磁電流的方向。改變直流電機轉(zhuǎn)向的方法：改變直流電機轉(zhuǎn)向的方法：（2 2）或或改變電樞電流的方向。改變電樞電流的方向。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系注意：注意：改變轉(zhuǎn)動方向時，勵磁電流和電樞電流兩者的方改變轉(zhuǎn)動方向時，勵磁電流和電樞電流兩者的方向不能同時變。向不能同時變。M他勵他勵UfIfIaUM并勵并勵UIfM串勵串勵UM復(fù)勵復(fù)勵U課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系直流電機的電樞

33、反應(yīng)和直流電機的換向直流電機的電樞反應(yīng)和直流電機的換向 當(dāng)電機有負(fù)載后，便有電流流過電樞繞組，產(chǎn)當(dāng)電機有負(fù)載后，便有電流流過電樞繞組，產(chǎn)生電樞磁場，此時電機的氣隙磁場由主磁場和生電樞磁場，此時電機的氣隙磁場由主磁場和電樞兩個磁場共同決定。電樞兩個磁場共同決定。電樞磁場對主磁極磁場的影響稱為電樞反應(yīng)電樞磁場對主磁極磁場的影響稱為電樞反應(yīng)課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 (a) (b) (c)電刷位置與電樞反應(yīng)電刷位置與電樞反應(yīng)課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系當(dāng)電刷位于幾何中性線上時，由于電樞磁場的當(dāng)電刷位

34、于幾何中性線上時，由于電樞磁場的方向總是與主磁極磁場相正交，因此電樞反應(yīng)方向總是與主磁極磁場相正交，因此電樞反應(yīng)的結(jié)果將導(dǎo)致主磁極磁場發(fā)生的結(jié)果將導(dǎo)致主磁極磁場發(fā)生畸變畸變。這對直流電機的換向以及運行特性都會帶來不這對直流電機的換向以及運行特性都會帶來不利的影響。利的影響。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系直流電機的換向直流電機的換向 直流電機運行時，電樞繞組從定子主磁極的一直流電機運行時，電樞繞組從定子主磁極的一個極面下方進入另一個極面下方時，通過換向個極面下方進入另一個極面下方時，通過換向片與電刷的連接，繞組中的電流將改變方向，片與電刷的連接，繞組中的電流將改變方向，這一過程稱為這一過程稱為直流電機的換向直流電機的換向。 課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系在定子主磁極之間換向極用于改善換向，在定子主磁極之間換向極用于改善換向，換向換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)極繞組與電樞繞組串聯(lián)。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-5-1輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系它不僅用來抵消或削弱電樞磁場，而且使處于它不僅用來抵消或削弱電樞磁場，而且使處于換向的繞組切割換向極磁場以產(chǎn)生可抵消電流換向的繞組切割換向極磁場以產(chǎn)生可抵消電流