第三章 直流電機(jī)

2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com22023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com32023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com42023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com52023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com6近年來，與電力電子裝置結(jié)合而具有直流電機(jī)性能的電機(jī)不斷涌現(xiàn)，使直流電機(jī)有被取代的趨勢。盡管如此，直流電機(jī)仍有一定的理論意義和實(shí)用價值!優(yōu)點(diǎn)調(diào)速范圍寬廣、平滑、經(jīng)濟(jì)；過載、起動、制動轉(zhuǎn)矩大。缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高；可靠性較差。2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com73.1直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)（基礎(chǔ)）3.2直流電樞繞組（難點(diǎn)）3.3空載和負(fù)載時直流電機(jī)的磁場（難點(diǎn)+重點(diǎn)）3.4電樞的感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩（重點(diǎn)）3.5直流電機(jī)的基本方程（重點(diǎn)）3.6直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性（重點(diǎn)）3.7直流電動機(jī)的運(yùn)行特性（重點(diǎn)）3.8

直流電動機(jī)的起動、調(diào)速和制動

（提高）2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com8了解直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和基本工作原理。學(xué)會分析直流電機(jī)空載和負(fù)載時的磁場以及負(fù)載時的電樞反應(yīng)。掌握直流電機(jī)的感應(yīng)電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩和基本方程。掌握直流發(fā)電機(jī)和直流電動機(jī)的運(yùn)行特性。了解直流電動機(jī)的起動、調(diào)速和制動。本章要求2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com9直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理直流電機(jī)的勵磁方式直流電機(jī)的額定值2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com101直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com111直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com121直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)二維截面2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com13定子結(jié)構(gòu)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com14轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com15轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com16直流電機(jī)定子機(jī)座端蓋定子主磁極勵磁繞組定子鐵軛電刷轉(zhuǎn)子電樞鐵心電樞繞組換向器轉(zhuǎn)軸1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com17直流電機(jī)電路系統(tǒng)電樞繞組勵磁繞組換向器電刷磁路系統(tǒng)定子鐵軛定子主磁極轉(zhuǎn)子鐵軛結(jié)構(gòu)系統(tǒng)機(jī)座端蓋轉(zhuǎn)軸1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com18機(jī)座和端蓋機(jī)座：支撐定子端蓋：支撐轉(zhuǎn)子2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com19定子主磁極和勵磁繞組2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com20定子主磁極和勵磁繞組定子主磁極用于安裝勵磁繞組，是主磁路的一部分極身極靴主磁極由鋼板沖片疊壓而成勵磁繞組套在主磁極極身上2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com21定子主磁極和勵磁繞組2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com22電樞鐵心和電樞繞組電樞繞組2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com23電樞鐵心和電樞繞組電樞鐵心沖片(0.35-0.5mm厚)（硅鋼片）涂絕緣漆沖片疊壓而成均勻開槽2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com24電樞鐵心和電樞繞組槽展開繞組放置安放磁極、電刷334567891110121314152145678910111213141512SNNSττττ2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com25換向器為什么需要換向器？2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com26換向器2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com27電刷固定部分與運(yùn)動部分間滑動接觸直流電機(jī)繞線式異步電機(jī)同步電機(jī)為什么需要電刷？2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com28電刷為什么需要換向器和電刷？2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com29磁極建立磁場外加直流電壓在線圈中產(chǎn)生電流載流導(dǎo)體在磁場中產(chǎn)生電磁力克服阻力旋轉(zhuǎn)對外輸出機(jī)械能(1)狀態(tài)一為什么需要換向器和電刷？2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com30(2)狀態(tài)二（相對一旋轉(zhuǎn)180°）直流電源供電電流方向不變旋轉(zhuǎn)180電角度后電磁力方向反向平均電磁轉(zhuǎn)矩為0為什么需要換向器和電刷？2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com31(3)兩種轉(zhuǎn)子受力狀態(tài)對比若要維持電磁力方向不變，必須:改變磁極極性改變電流方向二者改變且僅改變一個為什么需要換向器和電刷？2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com32(4)兩種狀態(tài)電樞感應(yīng)電動勢對比若要維持電磁力方向不變，必須:改變磁極極性改變電流方向二者改變且僅改變一個2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com332直流電機(jī)的工作原理直流發(fā)電機(jī)和電動機(jī)都滿足電磁感應(yīng)定律和電磁力定律兩個基本定律。分析發(fā)電機(jī)時以電磁感應(yīng)定律為主（轉(zhuǎn)速n已知條件），分析電動機(jī)時以電磁力定律為主（電流i為已知）2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com342直流電機(jī)的工作原理B0π2π3πθ首先分析氣隙中磁場的分布和波形四極直流電機(jī)簡化示意圖θ2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com35如右圖所示為一臺兩極直流發(fā)電機(jī)的簡化示意圖，其轉(zhuǎn)子與原動機(jī)同軸相連接。根據(jù)右手定則，在圖中所示的旋轉(zhuǎn)方向下，在N極下的導(dǎo)體感應(yīng)電動勢向外，而在S極下的導(dǎo)體感應(yīng)電動勢向里。通過端部連接，最終形成線圈中的感應(yīng)電動勢方向?yàn)閐—c—b—a。通過換向器與電刷的變換作用，最終輸出A為正，B為負(fù)直流電。2.1直流發(fā)電機(jī)的工作原理（機(jī)械能電能）2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com36如右圖所示為一臺兩極直流電動機(jī)的簡化示意圖，在其電刷AB間施加直流電壓（A正，B負(fù)）。由于電刷固定，所以電壓UAB始終為正。那么通過換向器和電刷的變換作用，始終形成N極下電流向里，S極下電流向外的電流。根據(jù)左手定則，電機(jī)轉(zhuǎn)子上得電樞繞組將形成如圖所示的受力，從而帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，輸出機(jī)械功率。2.2直流電動機(jī)的工作原理（電能機(jī)械能）2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com37結(jié)論（1）電機(jī)內(nèi)部（電刷為界）線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢、流過的電流是交流量。（2）電機(jī)外部（電刷兩端）電動機(jī)運(yùn)行外加直流電；發(fā)電機(jī)運(yùn)行輸出直流電發(fā)電機(jī)電動機(jī)交流內(nèi)電路直流外電路（旋轉(zhuǎn)電路）（靜止電路）因此說，直流電機(jī)實(shí)質(zhì)上是一臺帶有換向裝置的交流電機(jī)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com382.3直流電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的可逆性一臺直流電機(jī)，既可作發(fā)電機(jī)運(yùn)行也可作電動機(jī)運(yùn)行結(jié)構(gòu)一樣所處狀態(tài)，由運(yùn)行環(huán)境決定輸出電能為發(fā)電機(jī)，輸出機(jī)械能為電動機(jī)如何判斷直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)？2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com392.3直流電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的可逆性電網(wǎng)容量無限大網(wǎng)壓U=常數(shù)外轉(zhuǎn)矩T1

→轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電勢E>U→輸出電能,電樞電流Ia

穩(wěn)定運(yùn)行（1）發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com402.3直流電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的可逆性（2）電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)電網(wǎng)容量無限大網(wǎng)壓U=常數(shù)→Ia

產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩感應(yīng)電勢E<U→從電網(wǎng)吸收電能克服阻力T2旋轉(zhuǎn),輸出機(jī)械功率穩(wěn)定運(yùn)行2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com412.3直流電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的可逆性（3）發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)到電動機(jī)運(yùn)行初始發(fā)電機(jī)狀態(tài)理想空載狀態(tài)電動機(jī)狀態(tài)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com422.3直流電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的可逆性保持磁場不變，不計(jì)電機(jī)損耗減小機(jī)械輸入轉(zhuǎn)矩T1→轉(zhuǎn)速n下降→感應(yīng)電勢E減小→Ia減小/輸出電功率減小→電磁轉(zhuǎn)矩減小重新穩(wěn)定后T1=Tem

，達(dá)到新平衡結(jié)果輸入機(jī)械功率減小輸出電功率減小初始發(fā)電機(jī)狀態(tài)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com432.3直流電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的可逆性理想空載狀態(tài)減小T1到T1=0，達(dá)到新平衡后輸入機(jī)械功率＝0，電機(jī)轉(zhuǎn)速n≠0感應(yīng)電勢E＝U，電樞電流Ia＝0輸出電功率＝0結(jié)果不將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能也不將電能轉(zhuǎn)換成2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com442.3直流電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的可逆性電動機(jī)狀態(tài)在T1=0，再減小T1（T1<0)

→轉(zhuǎn)速n下降→感應(yīng)電勢E減小(E<U)→Ia減小(Ia<0)/輸出電功率減小(<0)→電磁轉(zhuǎn)矩減小(<0)輸入機(jī)械功率<0，輸出機(jī)械能輸出電功率<0，從電網(wǎng)吸收電能結(jié)果：電機(jī)進(jìn)入電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com453直流電機(jī)的勵磁方式定義：勵磁繞組的供電方式稱為勵磁方式。按照勵磁繞組與電樞繞組的連接關(guān)系勵磁方式主要包括他勵，并勵，串勵和復(fù)勵四種類型。Ia=IUfIfEaUIIaIa=I=IfUIIfIaIa=I+IfUIIfIaIa=I+IfIfUIIa他勵并勵串勵復(fù)勵2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com463直流電機(jī)的額定值（1）額定功率PN：指電機(jī)在銘牌規(guī)定的額定狀態(tài)下運(yùn)行下的輸出功率，以kW表示。對電動機(jī)，額定功率是指輸出的機(jī)械功率；對發(fā)電機(jī)，額定功率是指輸出的電功率。（2）額定電壓UN：指額定狀態(tài)下電樞出線端的電壓，以V表示。（3）額定電流IN：指額定狀態(tài)下電樞出線端的電流，以A表示。（4）額定轉(zhuǎn)速nN

：指額定運(yùn)行時轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，以r/min表示。（5）額定勵磁電壓UfN

（僅對他勵電機(jī)）：額定狀態(tài)時施加的勵磁電壓2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com47電樞繞組的作用電樞繞組的構(gòu)成原則直流電樞繞組的分類直流電樞繞組的相關(guān)基本概念單疊繞組2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com481電樞繞組的作用及構(gòu)成原則繞組由一系列元件邊和端接線按一定規(guī)律排列構(gòu)成的感應(yīng)電勢和產(chǎn)生電磁力的導(dǎo)體集合作用將導(dǎo)體感應(yīng)電勢有效組織起來將電樞電流有效分布旋轉(zhuǎn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的樞紐要求產(chǎn)生盡可能大的感應(yīng)電動勢，并且波形良好能通過足夠大的電流用以產(chǎn)生并承受足夠的電磁力結(jié)構(gòu)簡單、連接可靠，制造維護(hù)方便2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com491電樞繞組的分類單疊繞組復(fù)疊繞組單波繞組復(fù)波繞組波繞組疊繞組混合繞組電樞繞組元件2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com502直流電樞繞組的相關(guān)基本概念元件：構(gòu)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，其中一根稱為首端，另一根稱為末端。上元件邊前端接前端接下元件邊首端末端端接有效部分有效部分：置于槽內(nèi)的直線部分，用以切割主磁極，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的部分。2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com512直流電樞繞組的相關(guān)基本概念虛槽Qu

：通常把一個上層和一個下層元件邊在槽內(nèi)所占的空間稱為一個虛槽。虛槽數(shù)Qu=u×Q，u為每個槽上下層各有元件邊數(shù)若每個槽上下層只有一個元件邊，則u=1。

槽數(shù)Q：位于電樞鐵心中，用來放置電樞繞組繞組元件數(shù)S:S=Qu=uQ=K換向片數(shù)K一般情況下，u=1則Qu=K=S=QNSy1yyky22023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com522直流電樞繞組的相關(guān)基本概念第一節(jié)距y1：元件兩有效邊在電樞表面所跨的距離。y1=τ為

整距繞組（常用）；y1<τ

短距繞組（常用）；y1>τ

為長距繞組。第二節(jié)距y2：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表面上所跨的距離。合成節(jié)距y：相串聯(lián)的兩個元件對應(yīng)邊在電樞表面所跨的距離。疊繞組y=y1-y2；波繞組y=y1+y2換向（器）節(jié)距yK：在換向器表面上，同一個元件的出線端所接的兩個換向片之間所跨的距離。yK=y2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com532直流電樞繞組的相關(guān)基本概念第一節(jié)距y1：元件兩有效邊在電樞表面所跨的距離。y1=τ為

整距繞組（常用）；y1<τ

短距繞組（常用）；y1>τ

為長距繞組。單疊繞組元件

右行

左行

2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com542直流電樞繞組的相關(guān)基本概念第二節(jié)距y2：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表面上所跨的距離。單疊繞組元件

右行

左行

2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com552直流電樞繞組的相關(guān)基本概念合成節(jié)距y：相串聯(lián)的兩個元件對應(yīng)邊在電樞表面所跨的距離。疊繞組y=y1-y2；波繞組y=y1+y2單疊繞組元件

右行

左行

2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com562直流電樞繞組的相關(guān)基本概念換向（器）節(jié)距yK：在換向器表面上，同一個元件的出線端所接的兩個換向片之間所跨的距離。yK=y單疊繞組元件

右行

左行

2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com57單疊繞組元件

右行

左行

單波繞組元件

右行

極距τ第一節(jié)距y1第二節(jié)距y2合成節(jié)距y換向節(jié)距yK

2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com583單疊繞組的畫法及連接規(guī)律單疊繞組：所有相鄰元件依次串聯(lián)，同時每個元件的出線端依次連接到相鄰的換向片上，最后形成一個閉合回路。y=1，右行；y=-1，左行所有元件電勢全部串聯(lián)成一環(huán)狀，由電刷分割電刷放在(感應(yīng)電勢為零的元件上)幾何中心線上支路為2p偶數(shù)，對稱單疊繞組元件

右行

左行

2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com593單疊繞組的畫法及連接規(guī)律第一節(jié)距y1合成節(jié)距y和換向器節(jié)距yk第二節(jié)距y2

某直流電機(jī)，極數(shù)2p=4，虛槽數(shù)Qu，元件數(shù)S，換向片數(shù)K均為16。2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com603單疊繞組的畫法及連接規(guī)律(1)畫槽(實(shí)質(zhì)是元件的有效邊)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com613單疊繞組的畫法及連接規(guī)律(1)畫槽(實(shí)質(zhì)是元件的有效邊)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com623單疊繞組的畫法及連接規(guī)律(2)放磁極2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com633單疊繞組的畫法及連接規(guī)律(2)放磁極電樞的幾何中心線主磁極軸線2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com643單疊繞組的畫法及連接規(guī)律(3)畫換向片2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com653單疊繞組的畫法及連接規(guī)律(4)連接繞組元件軸線2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com663單疊繞組的畫法及連接規(guī)律(4)連接繞組2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com673單疊繞組的畫法及連接規(guī)律(5)電動勢方向換向器的幾何中心線2023/2/1683單疊繞組的畫法及連接規(guī)律(6)放電刷2023/2/1693單疊繞組的畫法及連接規(guī)律(6)放電刷2023/2/1703單疊繞組的畫法及連接規(guī)律(6)放電刷綜上可知，電刷應(yīng)固定放置在換向器上的幾何中性線上。對于端接對稱的元件，元件軸線、主極軸線和換向器上的幾何中性線三線合一，故電刷也就放置在主極軸線下的換向片上。若端接不對稱，則電刷應(yīng)移過與換向器軸線偏離主極軸線相同的角度，即電刷與換向器上的幾何中性線總是保持重合。2023/2/1713單疊繞組的畫法及連接規(guī)律(6)繞組展開圖沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com2023/2/1723單疊繞組的畫法及連接規(guī)律(7)繞組瞬間電路圖next圖示瞬間電樞繞組的電路圖沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com圖示下一瞬間電樞繞組的電路圖4極電機(jī)，Qu=S=K=16單疊右行整距繞組并聯(lián)支路對數(shù)a=2=p

單疊繞組是把一個主極下的元件串聯(lián)成一條支路，并聯(lián)支路數(shù)等于極數(shù)

2023/2/173沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.comA1B1A2B2負(fù)載AB123456789101213141516Iiaiaiaia1234567891011111213141516++--電動機(jī)狀態(tài)發(fā)電機(jī)狀態(tài)A1B1A2B2電源AB123456789101213141516Iiaiaiaia1234567891011111213141516--++4極電機(jī)，Qu=S=K=16單疊右行整距繞組并聯(lián)支路對數(shù)a=2=p

單疊繞組是把一個主極下的元件串聯(lián)成一條支路，并聯(lián)支路數(shù)等于極數(shù)

2023/2/1743單疊繞組的畫法及連接規(guī)律(8)單疊繞組總結(jié)沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com單疊繞組的特點(diǎn)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：1）同一主磁極下的元件串聯(lián)成一條支路，主磁極數(shù)與支路數(shù)相同，2a=2p。2）電刷數(shù)等于主磁極數(shù)，電刷位置應(yīng)使感應(yīng)電動勢最大，電刷間電動勢等于并聯(lián)支路電動勢。3）電樞電流等于各支路電流之和。2023/2/1754單波繞組的畫法及連接規(guī)律(1)單波繞組介紹沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com單波繞組：同一極性下對應(yīng)位置的所有元件串聯(lián)起來，直到沿電樞和換向器繞過一周后，恰好回到出發(fā)換向片的相鄰一片上；然后在從此換向片出發(fā)，繼續(xù)繞連，一直到把全部元件連完，最后回到開始出發(fā)的換向片，構(gòu)成一個閉合電路為止。2023/2/1764單波繞組的畫法及連接規(guī)律(1)單波繞組介紹沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com334567891110121314152145678910111213141512SNNSττττ槽展開磁極、電刷放置安放磁極、電刷2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com774極電機(jī)，Q=Qu=S=K=15單波左行短整距繞組并聯(lián)支路對數(shù)a=1單波繞組是把所有處于相同極性下的元件都串聯(lián)起來構(gòu)成一條支路并聯(lián)支路數(shù)等于2單波繞組展開圖2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com782023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com794單波繞組小結(jié)單波繞組特點(diǎn)1）同極下各元件串聯(lián)起來組成一條支路，支路對數(shù)為1，與磁極對數(shù)無關(guān)；2）當(dāng)元件的幾何形狀對稱時，電刷在換向器表面上的位置對準(zhǔn)主磁極中心線，支路電動勢最大；3）電刷數(shù)等于磁極數(shù)；4）電樞電動勢等于支路感應(yīng)電動勢；5）電樞電流等于兩條支路電流之和。單疊繞組與單波繞組比較并聯(lián)支路對數(shù)不同每條并聯(lián)支路所串聯(lián)的繞組不同2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com805直流電樞繞組總結(jié)直流電機(jī)電樞繞組是無頭無尾的閉合繞組直流電機(jī)電樞繞組至少有2條并聯(lián)支路單疊繞組a=p即并聯(lián)支路對數(shù)恒等于電機(jī)極對數(shù)單波繞組a=1即并聯(lián)支路對數(shù)恒等于1電刷放置的一般原則是確?？蛰d時通過正、負(fù)電刷引出的電動勢最大，或者說，被電刷短路的元件中的電動勢為零。對于端接對稱的元件，電刷放置在主極軸線下的換向片上。2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com812023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com82直流電機(jī)的磁場空載磁場（Ia=0）主磁場漏磁場負(fù)載磁場（電樞反應(yīng)）直軸電樞反應(yīng)交軸電樞反應(yīng)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com831直流的空載磁場4極直流電機(jī)空載磁場分布電樞繞組電樞鐵心定子磁軛主極鐵心勵磁繞組主磁通：經(jīng)過氣隙，同時交鏈勵磁繞組和電樞繞組的磁通，用

表示，它是機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的橋梁。漏磁通：不經(jīng)過氣隙，不與電樞繞組交鏈，用表示，它不參與機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com841直流的空載磁場4極直流電機(jī)空載磁場分布電樞繞組電樞鐵心定子磁軛主極鐵心勵磁繞組2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com851直流的空載磁場4極直流電機(jī)主磁路當(dāng)勵磁繞組的串聯(lián)匝數(shù)為，流過電流為，每極的勵磁磁動勢為：氣隙線磁化曲線2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com861直流的空載磁場根據(jù)磁路歐姆定律：氣隙磁密在一個極下按平頂波規(guī)律分布B0NSNS平頂波2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com872直流的負(fù)載磁場直流電機(jī)的磁場空載磁場（Ia=0）主磁場漏磁場負(fù)載磁場（電樞反應(yīng)）直軸電樞反應(yīng)交軸電樞反應(yīng)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com882直流的負(fù)載磁場電樞磁動勢：電樞電流產(chǎn)生的磁動勢。電樞反應(yīng)：電樞磁場對主磁場的影響。直軸（d軸）：主極軸線。交軸（q軸）：與直軸正交的軸線。幾何中性線：相鄰兩主極之間的中心線，也就是交軸。物理中性線：電樞圓周上通過圓心和磁通密度為0點(diǎn)的直線。dq幾何中性線物理中性線2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com89負(fù)載磁場：電樞繞組中有電流通過，產(chǎn)生電樞磁場，電機(jī)磁場由勵磁繞組主磁場和電樞磁場共同合成建立。疊加原理勵磁電流形成的主磁場負(fù)載磁場電樞電流形成的電樞磁場2直流的負(fù)載磁場2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com902直流的負(fù)載磁場（1）

電刷在幾何中心線上的電樞磁場及電樞反應(yīng)Fa(x)Ba(x)A稱為線負(fù)荷：表示電樞圓周表面單位長度上的安培導(dǎo)體數(shù)。直軸交軸S電樞的幾何中心線直軸N交軸2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com912直流的負(fù)載磁場（1）

電刷在幾何中心線上的電樞磁場及電樞反應(yīng)電樞幾何中心線物理中心線主磁場電樞磁場氣隙磁場負(fù)載磁場不計(jì)飽和計(jì)飽和2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com922直流的負(fù)載磁場（1）

電刷在幾何中心線上的電樞磁場及電樞反應(yīng)主磁場電樞磁場氣隙磁場交軸電樞反應(yīng)的性質(zhì)：

氣隙磁場畸變，物理中心線偏離幾何中心線一個角度。對于發(fā)電機(jī)，偏移為順著電樞轉(zhuǎn)向；對于電動機(jī)，則是逆電樞轉(zhuǎn)向。不計(jì)飽和時每極磁通量不變。每個主極下一半去磁，另一半增磁；計(jì)飽和時每極磁通量減少。使得氣隙磁場畸變兼去磁2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com932直流的負(fù)載磁場（2）

電刷不在幾何中心線上的電樞磁場及電樞反應(yīng)直軸交軸2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com942直流的負(fù)載磁場（2）

電刷放在幾何中心線上的電樞磁場及電樞反應(yīng)交軸電樞磁場直軸電樞磁場電樞磁場交軸電樞磁場直軸電樞磁場2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com952直流的負(fù)載磁場（2）

電刷不在幾何中心線上的電樞磁場及電樞反應(yīng)NS運(yùn)行狀態(tài)電刷順旋轉(zhuǎn)方向偏移電刷逆旋轉(zhuǎn)方向偏移發(fā)電機(jī)電動機(jī)電樞反應(yīng)的作用：交軸電樞反應(yīng)具有使主磁場畸變和去磁的作用。直軸電樞反應(yīng)具有增磁或者去磁的作用發(fā)電機(jī)電動機(jī)直軸交軸增磁效應(yīng)增磁效應(yīng)去磁效應(yīng)去磁效應(yīng)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com96運(yùn)行狀態(tài)交軸電樞磁場直軸電樞磁場發(fā)電機(jī)氣隙磁場畸變兼去磁無電動機(jī)氣隙磁場畸變兼去磁無運(yùn)行狀態(tài)交軸電樞磁場直軸電樞磁場電刷順向偏移電刷逆向偏移發(fā)電機(jī)氣隙磁場畸變兼去磁去磁增磁電動機(jī)氣隙磁場畸變兼去磁增磁去磁負(fù)載：電刷在幾何中心線上負(fù)載：電刷不在幾何中心線上空載無交軸磁場，僅為直軸磁場（波形為平頂波）小結(jié)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com972023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com982023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com991直流的感應(yīng)電動勢設(shè)電樞繞組總導(dǎo)體數(shù)為N，有2a條并聯(lián)支路導(dǎo)體感應(yīng)電勢每條支路串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)支路感應(yīng)電勢導(dǎo)體切割磁場速度2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1001直流的感應(yīng)電動勢定義平均磁密電樞繞組感應(yīng)電勢2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1011直流的感應(yīng)電動勢大小:性質(zhì):發(fā)電機(jī)——電源電勢(與電樞電流同方向);

電動機(jī)——反電勢(與電樞電流反方向).電動勢常數(shù)為電機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)其中：可見，直流電機(jī)的感應(yīng)電動勢與電機(jī)結(jié)構(gòu)、氣隙磁通及轉(zhuǎn)速有關(guān)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1021直流的感應(yīng)電動勢其中，電動勢常數(shù)：n：r/min當(dāng)n＝C1時：Ea∝Φ當(dāng)Φ＝C2時：Ea∝n2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1032直流的電磁轉(zhuǎn)矩設(shè)電樞繞組總導(dǎo)體數(shù)為N，有2a條并聯(lián)支路電樞繞組總電流為Ia，電樞外徑為Da一根導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁力每條支路電流一根導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com104定義平均磁密電樞繞組產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩2直流的電磁轉(zhuǎn)矩2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com105其中，轉(zhuǎn)矩常數(shù)：Te：N.m當(dāng)Ia＝C1時：Te∝Φ當(dāng)Φ＝C2時：Te∝Ia2直流的電磁轉(zhuǎn)矩2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1062直流的電動勢常數(shù)和轉(zhuǎn)矩常數(shù)轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)角速度的關(guān)系2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com107電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩常數(shù)感應(yīng)電勢電勢常數(shù)3小結(jié)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1082023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com109直流電機(jī)感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩方程直流電機(jī)機(jī)械運(yùn)動方程直流電機(jī)電壓電流方程直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩功率方程2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1101電壓方程參考方向的規(guī)定：發(fā)電機(jī)：電動機(jī)：

2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com111電動勢平衡方程＋－＋－1電壓方程A.他勵直流發(fā)電機(jī)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com112B.他勵直流電動機(jī)1電壓方程＋＋－－電動勢平衡方程2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1131電壓方程并勵電動機(jī)C.并勵直流電動機(jī)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1141電壓方程串勵電動機(jī)D.串勵直流電動機(jī)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1152轉(zhuǎn)矩方程N(yùn)S發(fā)電機(jī)nT1TeT0Tem

-為電磁轉(zhuǎn)矩發(fā)電機(jī)情況下，電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩，有T0-為電機(jī)本身的機(jī)械阻力轉(zhuǎn)矩T1-為原動機(jī)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩方向和轉(zhuǎn)速方向相反2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com116NS電動機(jī)nTeT0T22轉(zhuǎn)矩方程Tem

-為電磁轉(zhuǎn)矩電動機(jī)情況下，電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，有T0-為電機(jī)本身的機(jī)械阻力轉(zhuǎn)矩T2

-為電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩方向和轉(zhuǎn)速方向一致2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1172023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1183功率和效率方程通過氣隙磁場進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的功率(1)電磁功率=Pem=EaIa

TemΩ2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com119銅耗鐵耗機(jī)械損耗雜散（附加）損耗(2)損耗空載損耗3功率和效率方程2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1203功率和效率方程發(fā)電機(jī)：2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1213功率和效率方程電動機(jī)：2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com122小結(jié)能量關(guān)系:機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能電樞電勢:電源電勢反電勢電磁轉(zhuǎn)矩:制動驅(qū)動電勢平衡方程:2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com123【例】一臺并勵直流發(fā)電機(jī)，電動機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：額定功率25kW，額定電壓230V，額定轉(zhuǎn)速1455r/min，勵磁電阻130Ω，電樞電阻0.15Ω；帶額定負(fù)載時雜散損耗為3.8％PN，鐵耗582W，機(jī)械損耗305W，求發(fā)電機(jī)額定負(fù)載時：

（1）電磁功率與電磁轉(zhuǎn)矩；（2）輸入功率；（3）效率。2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com124（1）解：

2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com125（2）輸入功率：（3）效率：2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com126輸入機(jī)械能輸出直流電能2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com127直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性：指發(fā)電機(jī)在轉(zhuǎn)速不變的情況下，發(fā)電機(jī)端電壓U、負(fù)載電流I和勵磁電流If三者之間的關(guān)系。2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1281.1他勵直流發(fā)電機(jī)的空載特性Ea=CenNΦ=U+IaRa=U0U0∝Φ，Φ=f(If)空載特性實(shí)質(zhì)上就是電機(jī)的磁化曲線。剩磁電壓U0r≈(2～4)%UN空載特性曲線上升分支空載特性曲線下降分支平均空載特性曲線2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1291.2他勵直流發(fā)電機(jī)的外特性U=Ea-IaRa=CenNΦ-IaRa隨著I的增加，有兩個因素使端電壓U下降：（1）I↗→IaRa↗→U↘（2）I↗→Ia↗→Fa↗→交軸電樞反應(yīng)↗→去磁效應(yīng)使Φ↘→U↘IUO2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1301.2他勵直流發(fā)電機(jī)的外特性（續(xù)）IUOU0UNIN基本上屬于恒壓源2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1311.3他勵直流發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性If0U=Ea-IaRa=CenNΦ-IaRa隨著電樞電流I的增加，端電壓U有下降的趨勢。為了維持U=UN，必須使：If↗→Φ

↗→Ea↗IIf0IfNIN2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1321.4他勵直流發(fā)電機(jī)的效率特性不變損耗p0＝機(jī)械損耗pΩ＋基本鐵耗pFe＋雜散損耗pΔ可變損耗pCu＝基本銅耗pCua＋電刷損耗psP2ηOPNηN2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1332.1并勵直流發(fā)電機(jī)的自勵并勵發(fā)電機(jī)并勵發(fā)電機(jī)建立電壓的過程稱為自勵過程，滿足建壓的條件稱為自勵條件。U=Ea-IaRa=CenNΦ-IaRaUf

=U=Rf

IfΦ=f(If)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1342.1并勵直流發(fā)電機(jī)的自勵（續(xù)）階段1階段2BA2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com135自勵產(chǎn)生過程剩磁2.1并勵直流發(fā)電機(jī)的自勵（續(xù)）2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1362.1并勵直流發(fā)電機(jī)的自勵（續(xù)）AIf0U0O勵磁電阻線U0r磁化曲線臨界電阻線（1）電機(jī)必須有剩磁；（2）勵磁磁動勢的方向必須與剩磁的方向一致；（3）勵磁回路的總電阻必須小于臨界電阻。ΦrΦf并勵發(fā)電機(jī)的自勵條件：1.自勵發(fā)電機(jī)的電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：電樞繞組和勵磁繞組可以構(gòu)成一個閉合回路；2.當(dāng)轉(zhuǎn)子在原動機(jī)的拖動下，切割剩磁磁場，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并且在閉合回路當(dāng)中產(chǎn)生電流Ia=If；3.分兩種情況，如果勵磁電流所產(chǎn)生的磁場與剩磁磁場方向相反，則使得磁通減小，導(dǎo)致電動勢下降，電流下降，最后整個電動勢為0，電流為0，自勵失敗4.反之，如果勵磁電流所產(chǎn)生的磁場與剩磁磁場方向相同，則使得磁通增加，導(dǎo)致電動勢增加，只要U0大于IfRf，則電流處于增加狀態(tài)，最后當(dāng)線端電壓等于勵磁繞組電阻壓降的時候，完成自勵的狀態(tài)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1382.2并勵直流發(fā)電機(jī)的外特性當(dāng)n=nN，Rf

=C時：U=f(I)U=Ea-IaRa=CenNΦ-IaRa與他勵發(fā)電機(jī)比較，隨著I的增加，還有第三個因素使端電壓U下降：U↘→If↘→Φ↘→Ea↘→U↘↘并勵直流發(fā)電機(jī)：ΔuN≈20％UNINIkIUOU0他勵并勵根據(jù)：I=U/RL≈Ea/(Ra+RL)(1)RL↘→I↗→U↘(2)RL↘↘→U↘↘→If↘↘→Ea↘↘→I↘→拐彎(3)當(dāng)U=0時：I=Ik，穩(wěn)態(tài)短路電流不大。IfUEaI+-IaRfRL2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1392.2并勵直流發(fā)電機(jī)的外特性UNINIkIUOU0他勵并勵特點(diǎn)1：負(fù)載增大時，端電壓下降厲害對并勵發(fā)電機(jī)，除了像他勵發(fā)電機(jī)存在的電樞反應(yīng)去磁作用和電樞回路上的電阻壓降使端電壓下降外，還有第三個原因：由于上述兩個原因使端電壓下降，引起勵磁電流減小，端電壓進(jìn)一步下降特點(diǎn)2：發(fā)電機(jī)短路時，端電壓等于零，于是勵磁電流也等于零，電樞的短路電流僅由剩磁電動勢所引起的，所以穩(wěn)態(tài)短路電流不大2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1403復(fù)勵直流發(fā)電機(jī)的外特性復(fù)勵：既有并勵繞組，又有串勵繞組的勵磁方式。積復(fù)勵：串勵磁動勢與并勵磁動勢的方向相同。差復(fù)勵：串勵磁動勢與并勵磁動勢的方向相反。IfEaI+-IaUUIOINUN差復(fù)勵欠復(fù)勵平復(fù)勵過復(fù)勵積復(fù)勵2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1413復(fù)勵直流發(fā)電機(jī)的外特性復(fù)勵發(fā)電機(jī)外特性一般采用積復(fù)勵并勵占主要作用串勵補(bǔ)償電樞反應(yīng)的去磁作用電樞回路的電阻壓降①

平復(fù)勵發(fā)電機(jī)當(dāng)I

=IN時的UN

=

U0。

②

過復(fù)勵發(fā)電機(jī)當(dāng)I

=IN時的UN＞U0。③

欠復(fù)勵發(fā)電機(jī)當(dāng)I

=IN時的UN

＜U0。2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com142輸入直流電能輸出機(jī)械能2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com143工作特性機(jī)械特性（轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性）2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1441.1并勵直流電動機(jī)的工作特性—轉(zhuǎn)速特性前提：U=UN，If=IfN

(Rf

=C)電樞反應(yīng)有去磁作用使轉(zhuǎn)速趨于上升總體作用使轉(zhuǎn)速略有下降勵磁回路不允許斷開！2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1451.2并勵直流電動機(jī)的工作特性—轉(zhuǎn)矩和效率特性轉(zhuǎn)矩特性效率特性并勵電動機(jī)的效率特性和其他電機(jī)相類似。并勵電動機(jī)的工作特性Te和P2之間近似線性，略微上翹2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1461.3并勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性TeN前提：U=UN，Rf

=C；分析：n＝f(Te)TeOnn0RaR’aR”aRa<R’a<R”a硬特性軟特性2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1471.3并勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性I’fTeNTeOnn0RaR’aR”aIf=CRa<R’a<R”an0IfI”fRa=CIf>I’f>I”fTeOnTeN結(jié)論：增加電樞回路電阻Ra，機(jī)械特性變軟，轉(zhuǎn)速下降。增加勵磁回路電阻Rf，機(jī)械特性變軟，轉(zhuǎn)速升高。2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1482.1串勵直流電動機(jī)的工作特性前提：U=UN，Ia=Is=I；分析：n,Te,η=f(Ia)n=f(Ia)IaOTe=f(Ia)η=f(Ia)串勵電動機(jī)不允許空載運(yùn)行！2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com149前提：U=UN，Ia=Is=I；分析：n=f(Te)n=f(Te)TeOn2.2串勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com150RsTeOnR’sR”sRs<R’s<R”s結(jié)論：隨著電磁轉(zhuǎn)矩Te的增加，串勵電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n迅速下降，其機(jī)械特性為軟特性。串勵回路電阻Rs越大，機(jī)械特性越軟。2.2串勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性1.串勵電動機(jī)不能運(yùn)行在空載狀態(tài)，原因是：從特性曲線上可以看出空載時會造成飛車，所以不適合采用皮帶或鏈條拖動機(jī)械負(fù)載；2.適合做火車的牽引電機(jī)；2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1523他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性前提：If=C；分析：n＝f(Te)TeOnU1>UN>U2>U3UNTeNU1U2U3一組平行線2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1534電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件拖動系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)問題是指：由于某種擾動引起系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，當(dāng)擾動消失后，系統(tǒng)能否回復(fù)到原先狀態(tài)下持續(xù)運(yùn)行的穩(wěn)態(tài)。能復(fù)原：穩(wěn)定，否則不穩(wěn)定。2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1544電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件不穩(wěn)定平衡穩(wěn)定平衡平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1554電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件1.某種擾動使轉(zhuǎn)速增加(A點(diǎn))2.對應(yīng)的Tem下降，而TL卻增大，從而使系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速趨于下降，一旦擾動消失，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速將回復(fù)到原先的轉(zhuǎn)速1.某種擾動使轉(zhuǎn)速增加(B點(diǎn))2.對應(yīng)的Tem增加，TL增加，當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩增量超過負(fù)載制動轉(zhuǎn)矩的增量，使轉(zhuǎn)速進(jìn)一步上升，最后引起飛車2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1564電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件下降的機(jī)械特性曲線2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1571直流電動機(jī)的起動起動：通電后，轉(zhuǎn)速從零達(dá)到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的過程。起動要求起動轉(zhuǎn)矩大起動電流小起動設(shè)備簡單可靠、經(jīng)濟(jì)2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1581直流電動機(jī)的起動起動轉(zhuǎn)矩大起動電流小矛盾直接起動電樞回路串電阻起動降壓起動2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1591直流電動機(jī)的起動2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1601直流電動機(jī)的起動—注意事項(xiàng)分析：不限流電流沖擊機(jī)械沖擊起動時必須先保證有磁場(先加勵磁電流);保證必須的起動轉(zhuǎn)矩，起動時磁通為最大(滿勵磁);起動開始時應(yīng)限流?？蛇_(dá)額定電流的10~20倍2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1611)改變電樞電壓調(diào)速2)電樞電路串附加電阻調(diào)速3)改變勵磁調(diào)速2直流電動機(jī)的調(diào)速2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1622直流電動機(jī)的調(diào)速(1)調(diào)速定義

根據(jù)工作機(jī)械的要求人為改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。

(2)調(diào)速系統(tǒng)分類速度控制系統(tǒng)、位置控制系統(tǒng)、張力控制系統(tǒng)、多電機(jī)同步控制系統(tǒng)（控制的要求）有級調(diào)速與無級調(diào)速（調(diào)速的平滑性）向上調(diào)速和向下調(diào)速（調(diào)速的方向性）恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速（適應(yīng)負(fù)載要求）2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1632.1他勵直流電動機(jī)的調(diào)速(1)基于電樞電壓調(diào)節(jié)的機(jī)械特性他勵直流電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速機(jī)械特性是一族平行的曲線2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1640

n

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n1

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U=U1<UNU=U2<U1

改變電樞電壓調(diào)速過程2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com165改變電樞電壓調(diào)速方法特點(diǎn):1）調(diào)節(jié)平滑，可以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。2）人為特性硬度大，穩(wěn)定性好。3）可以調(diào)節(jié)至較低轉(zhuǎn)速，調(diào)速范圍大。4）屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。5）工業(yè)中應(yīng)用廣泛。6）調(diào)速只能在固有特性之下。

2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1662.1他勵直流電動機(jī)的調(diào)速(2)基于電樞回路串電阻的機(jī)械特性1)Rs越大特性越軟，靜差越大。2)所有串電阻的機(jī)械特性都在固有機(jī)械特性之下。電樞串調(diào)速只能在固有特性之下進(jìn)行。2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com167OT

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M電樞回路串電阻調(diào)速的過程MMM2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com168電樞回路串電阻調(diào)速的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)方法簡單控制設(shè)備簡單缺點(diǎn)1）空載或輕載時調(diào)速范圍小，效果不明顯2）低速調(diào)速實(shí)現(xiàn)困難，越低特性越陡（特性軟，易出現(xiàn)波動）3）調(diào)速不平滑，只能有級調(diào)速4）電阻消耗大量電能2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com169兩種方法實(shí)際上都改變電樞電壓串聯(lián)電阻調(diào)速，將一部分電壓加在所串的電阻上，剩余部分加在電樞上改變電樞電壓調(diào)速，直接改變電樞上的電壓，沒有額外的能量損失串聯(lián)電阻調(diào)速方法簡單，成本低效率低，電阻上能量白白消耗改變電樞電壓調(diào)速可控性好，效率高需要增添設(shè)備，初期成本高改變電樞電壓與串聯(lián)電阻調(diào)速比較2023/2/1沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1702.1他勵直流電動機(jī)的調(diào)速(2)基于勵磁調(diào)節(jié)的機(jī)械特性磁場越弱，機(jī)械特性越軟。0

I

弱磁