直流電機機工修改圖

1、2.1 2.1 直流電機的工作原理；直流電機的工作原理；2.2 2.2 直流電機的結(jié)構(gòu)、額定值及主要系列；直流電機的結(jié)構(gòu)、額定值及主要系列；2.3 2.3 直流電機的電樞繞組；直流電機的電樞繞組；2.4 2.4 直流電機的磁場；直流電機的磁場；2.5 2.5 直流電機的感應(yīng)電勢和電磁轉(zhuǎn)矩；直流電機的感應(yīng)電勢和電磁轉(zhuǎn)矩；2.6 2.6 直流電動機的運行原理；直流電動機的運行原理；2.7 2.7 直流發(fā)電機的運行原理；直流發(fā)電機的運行原理；2.8 2.8 直流電機的換向。直流電機的換向。第第2 2章章 直流電機直流電機2.1 2.1 直流電機的工作原理直流電機的工作原理直流電動機的工作原理直流電動

2、機的工作原理要解決的問題：要解決的問題：依據(jù)：電磁力定律依據(jù)：電磁力定律 B磁密，磁密，l導(dǎo)體有效長度，導(dǎo)體有效長度，i電流電流Blifem方向由左手定則判定方向由左手定則判定結(jié)論：結(jié)論：只要兩個線圈邊在不同的極下能及時改變電流方向，即可使得直流電動只要兩個線圈邊在不同的極下能及時改變電流方向，即可使得直流電動機得到持續(xù)的同方向的電磁轉(zhuǎn)矩，從而朝著同一方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。機得到持續(xù)的同方向的電磁轉(zhuǎn)矩，從而朝著同一方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。 由換向器和電刷來完成。由換向器和電刷來完成。 N-S極極為一對在空間固定不為一對在空間固定不動的磁極（可以是電磁鐵也可動的磁極（可以是電磁鐵也可以是永久磁鐵）；以是永久磁鐵）

3、； 兩個磁極之間裝著一個可以兩個磁極之間裝著一個可以自由轉(zhuǎn)動的鐵磁材料制成的圓自由轉(zhuǎn)動的鐵磁材料制成的圓柱體（稱為柱體（稱為電樞電樞），圓柱體上），圓柱體上裝有一個裝有一個線圈線圈ax。如圖。如圖2-1所示。所示。當(dāng)當(dāng)a導(dǎo)體在導(dǎo)體在N極下，極下，b導(dǎo)體在導(dǎo)體在S極下時極下時產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩逆時針方向產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩逆時針方向當(dāng)當(dāng)a導(dǎo)體在導(dǎo)體在S極下，極下，b導(dǎo)體在導(dǎo)體在N極下時。極下時。 產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩順時針方向產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩順時針方向 圖2-1直流電動機簡化模型磁極磁極電樞電樞目前位置：目前位置：ab線圈邊在線圈邊在N極下，極下，cd線圈邊在線圈邊在S下下目前位置：目前位置：cd線圈邊在線圈邊在

4、N極下，極下，ab線圈邊在線圈邊在S下下線圈中電流方向線圈中電流方向Aabc dB電樞逆時針方向旋轉(zhuǎn)電樞逆時針方向旋轉(zhuǎn)線圈中電流方向線圈中電流方向Adcb aB電樞逆時針方向旋轉(zhuǎn)電樞逆時針方向旋轉(zhuǎn)ab邊邊:電流電流ab ,電磁力方向逆時針電磁力方向逆時針cd邊邊:電流電流cd ,電磁力方向逆時針電磁力方向逆時針ab邊邊:電流電流b a ,電磁力方向逆時針電磁力方向逆時針cd邊邊:電流電流d c ,電磁力方向逆時針電磁力方向逆時針磁極磁極電樞電樞換向器換向器電刷電刷(靜止）靜止）圖2-2直流電動機工作原理結(jié)論：結(jié)論： （1）電刷和換向器裝置將電刷外部的直流電流）電刷和換向器裝置將電刷外部的直流電

5、流變成了線圈內(nèi)部的交流電流，從而實現(xiàn)了換變成了線圈內(nèi)部的交流電流，從而實現(xiàn)了換向。向。 （2）對直流電動機而言，電刷和換向器起到）對直流電動機而言，電刷和換向器起到了由外部電源直流到內(nèi)部繞組交流的轉(zhuǎn)換作了由外部電源直流到內(nèi)部繞組交流的轉(zhuǎn)換作用，即相當(dāng)于一個機械式逆變器。用，即相當(dāng)于一個機械式逆變器。直流電動機的工作原理直流電動機的工作原理要解決的問題：要解決的問題：依據(jù)：電磁感應(yīng)定律依據(jù)：電磁感應(yīng)定律Blve 方向由方向由右手定則右手定則判定判定B磁密，磁密，l導(dǎo)體有效長度，導(dǎo)體有效長度，v電樞旋轉(zhuǎn)的線速度電樞旋轉(zhuǎn)的線速度直流發(fā)電機的工作原理直流發(fā)電機的工作原理目前位置：目前位置：ab線圈邊在

6、線圈邊在S極下，極下，cd線圈邊在線圈邊在N下下線圈電勢方向線圈電勢方向： abcd電刷電勢方向：電刷電勢方向：A+；B-ab邊：感應(yīng)電勢（電流）邊：感應(yīng)電勢（電流）a b cd邊：感應(yīng)電勢（電流邊：感應(yīng)電勢（電流) c d目前位置：目前位置：ab線圈邊在線圈邊在N極下，極下，cd線圈邊在線圈邊在S下下ab邊：感應(yīng)電勢（電流）邊：感應(yīng)電勢（電流）ba cd邊：感應(yīng)電勢（電流）邊：感應(yīng)電勢（電流）dc線圈電勢方向線圈電勢方向： dcba電刷電勢方向電刷電勢方向：A+；B-假設(shè)原動機拖動電樞逆時針恒速旋轉(zhuǎn)假設(shè)原動機拖動電樞逆時針恒速旋轉(zhuǎn)原動機拖動原動機拖動原動機拖動原動機拖動圖2-3直流發(fā)電機的工

7、作原理（1）電刷和換向器裝置將線圈內(nèi)部的交流電勢和電刷和換向器裝置將線圈內(nèi)部的交流電勢和電流變成了電刷外部的直流電勢和電流，從而實電流變成了電刷外部的直流電勢和電流，從而實現(xiàn)了換向；現(xiàn)了換向；（2）對直流發(fā)電機而言，電刷和換向器起到了由）對直流發(fā)電機而言，電刷和換向器起到了由內(nèi)部繞組交流到外部電源直流的轉(zhuǎn)換作用，即內(nèi)部繞組交流到外部電源直流的轉(zhuǎn)換作用，即相當(dāng)于一個機械式整流器。相當(dāng)于一個機械式整流器。 直流發(fā)電機的工作原理直流發(fā)電機的工作原理結(jié)論：結(jié)論： 作為作為直流電動機直流電動機運行時，電刷兩端接直流電源，軸上運行時，電刷兩端接直流電源，軸上接機械負載，電動機將電能轉(zhuǎn)換為機械能拖動機械負載

8、運接機械負載，電動機將電能轉(zhuǎn)換為機械能拖動機械負載運行；行； 作為作為直流發(fā)電機直流發(fā)電機運行時，則要用原動機拖動電樞運轉(zhuǎn)，運行時，則要用原動機拖動電樞運轉(zhuǎn)，就可從電刷兩端引出直流電勢對電負載供電，發(fā)電機將機就可從電刷兩端引出直流電勢對電負載供電，發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換為電能。械能轉(zhuǎn)換為電能。 同一臺直流電機即可作為電動機也可作同一臺直流電機即可作為電動機也可作為為發(fā)電機使用，只要改變外部條件即可。發(fā)電機使用，只要改變外部條件即可。直流電機的可逆原理直流電機的可逆原理2.22.2直流電機的結(jié)構(gòu)、額定值直流電機的結(jié)構(gòu)、額定值（1）主磁極：）主磁極： 主磁極的作用是產(chǎn)生氣隙磁場。主磁極的作用是產(chǎn)生氣隙

9、磁場。 主磁極由主磁極鐵心和勵磁繞組組成，主磁極鐵心一般由主磁極由主磁極鐵心和勵磁繞組組成，主磁極鐵心一般由1.01.5mm厚的鋼板沖片疊壓鉚緊組成，鐵心中的上部套有勵磁繞組的部分稱為極厚的鋼板沖片疊壓鉚緊組成，鐵心中的上部套有勵磁繞組的部分稱為極身，下面擴展的部分稱為極靴。勵磁繞組由絕緣銅線繞制而成，勵磁繞身，下面擴展的部分稱為極靴。勵磁繞組由絕緣銅線繞制而成，勵磁繞組套在主磁極鐵心上通以直流電流來建立磁場。整個主磁極用螺釘固定組套在主磁極鐵心上通以直流電流來建立磁場。整個主磁極用螺釘固定在機座上。見圖在機座上。見圖2-5a)電機由兩大部分組成電機由兩大部分組成:靜止部分靜止部分定子定子旋轉(zhuǎn)

10、部分旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)子（電樞）轉(zhuǎn)子（電樞）1 1、定子部分、定子部分直流電機的結(jié)構(gòu)直流電機的結(jié)構(gòu)圖2-5 主磁極和換向極a)主磁極b)換向極（2）換向極）換向極 換向極裝在兩極之間。換向極裝在兩極之間。其作用是用來改善換向其作用是用來改善換向，也是由鐵心和繞，也是由鐵心和繞組組成，換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)。如圖組組成，換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)。如圖2-5b）所示。）所示。（3）機座）機座 電機定子的外殼部分稱為機座。電機定子的外殼部分稱為機座。機座的主體部分作為磁極間的通路機座的主體部分作為磁極間的通路，這，這部分稱為磁軛。部分稱為磁軛。機座同時用來固定主磁極、換向極和端蓋機座同時用來固定主磁極、換

11、向極和端蓋，起到整個電機，起到整個電機的支撐和固定作用。的支撐和固定作用。（4）電刷裝置）電刷裝置 電刷裝置是電樞電路的引入（或引出）電刷裝置是電樞電路的引入（或引出）裝置，裝置，通過它可以把電機旋轉(zhuǎn)部分的電通過它可以把電機旋轉(zhuǎn)部分的電流引出到靜止的電路里，它與換向器配流引出到靜止的電路里，它與換向器配合才能使電機獲得直流電機的效果。合才能使電機獲得直流電機的效果。電電刷裝置由電刷、刷盒、刷桿座和銅絲辮等組刷裝置由電刷、刷盒、刷桿座和銅絲辮等組成。成。 圖2-6直流電機的電刷裝置 直流電機的結(jié)構(gòu)直流電機的結(jié)構(gòu)（1）電樞鐵心）電樞鐵心 電樞鐵心是主磁通磁路的主要部分，同時用來嵌放電樞繞組。電樞鐵

12、心是主磁通磁路的主要部分，同時用來嵌放電樞繞組。為了降低電機運行時的電樞鐵心中產(chǎn)生的渦流損耗和磁滯損耗，為了降低電機運行時的電樞鐵心中產(chǎn)生的渦流損耗和磁滯損耗，電樞鐵心一般用電樞鐵心一般用0.5mm厚的硅鋼片沖片疊壓而成為一圓柱體，將厚的硅鋼片沖片疊壓而成為一圓柱體，將其安裝在轉(zhuǎn)軸上。電樞的外圓開有電樞槽，槽內(nèi)嵌入電樞繞組。其安裝在轉(zhuǎn)軸上。電樞的外圓開有電樞槽，槽內(nèi)嵌入電樞繞組。 （2）電樞繞組）電樞繞組. 電樞繞組的作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電勢，是電機進行能量轉(zhuǎn)化的電樞繞組的作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電勢，是電機進行能量轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵部件。關(guān)鍵部件。電樞繞組疊放在電樞鐵心的槽內(nèi)電樞繞組疊放在電樞鐵

13、心的槽內(nèi),是由按一定規(guī)律聯(lián)接的線圈是由按一定規(guī)律聯(lián)接的線圈組成，它是直流電機的電路部分。組成，它是直流電機的電路部分。2 2、轉(zhuǎn)子（電樞部分）、轉(zhuǎn)子（電樞部分）直流電機的結(jié)構(gòu)直流電機的結(jié)構(gòu)（a）電樞鐵心沖片 （b）電樞鐵心圖2-7直流電機的電樞鐵心沖片和鐵心（3）換向器）換向器 換向器的作用是把電樞繞組內(nèi)換向器的作用是把電樞繞組內(nèi)部的交流電流轉(zhuǎn)換為電刷間的直流部的交流電流轉(zhuǎn)換為電刷間的直流電流。電流。 換向器由許多換向片組成，片換向器由許多換向片組成，片間用云母絕緣，電樞繞組的每個線間用云母絕緣，電樞繞組的每個線圈的兩端分別接到兩個換向片上。圈的兩端分別接到兩個換向片上。如圖如圖2-8所示。所

14、示。（4）轉(zhuǎn)軸）轉(zhuǎn)軸 轉(zhuǎn)軸起轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的支撐作用，需要一定的強度和剛度，一般用轉(zhuǎn)軸起轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的支撐作用，需要一定的強度和剛度，一般用圓鋼加工而成。圓鋼加工而成。直流電機的結(jié)構(gòu)直流電機的結(jié)構(gòu)圖2-8直流電機的換向器 （1）額定功率額定功率 ：電機按規(guī)定的工作方式運行時所能提供的電機按規(guī)定的工作方式運行時所能提供的輸出功率輸出功率。 對于電動機，額定功率是指轉(zhuǎn)子軸上輸出的對于電動機，額定功率是指轉(zhuǎn)子軸上輸出的機械功率機械功率 ；對于發(fā)電機，額定功率則是指電刷輸出端輸出的對于發(fā)電機，額定功率則是指電刷輸出端輸出的電功率電功率。直流電機的額定數(shù)據(jù)直流電機的額定數(shù)據(jù)（3）額定電流： 電機按規(guī)定的工作方式運

15、行時，電樞繞組允許通過的電機按規(guī)定的工作方式運行時，電樞繞組允許通過的最大電流最大電流。 （并勵機和復(fù)勵機指得是總電流）（并勵機和復(fù)勵機指得是總電流）)(kWWPN或 （2）額定電壓額定電壓：電樞繞組能夠安全工作的電樞繞組能夠安全工作的最大電壓最大電壓。對于電動機是電刷輸出端的輸入電壓；對于電動機是電刷輸出端的輸入電壓；對于發(fā)電機是電刷輸出端的輸出電壓。對于發(fā)電機是電刷輸出端的輸出電壓。)(kVVUN或)(kAAIN或（3 3）額定轉(zhuǎn)速）額定轉(zhuǎn)速 ： 在額定電壓、額定電流、和輸出額定功率運行時，電機在額定電壓、額定電流、和輸出額定功率運行時，電機的轉(zhuǎn)速。的轉(zhuǎn)速。（4 4）額定效率：）額定效率：

16、 在額定條件下電機的輸出功率與輸入功率之比。在額定條件下電機的輸出功率與輸入功率之比。 (%)Nmin)/(rnN直流電動機：直流電動機： 直流發(fā)電機：直流發(fā)電機：電動機軸上輸出的額定轉(zhuǎn)矩：電動機軸上輸出的額定轉(zhuǎn)矩： 額定數(shù)據(jù)之間存在著如下關(guān)系：額定數(shù)據(jù)之間存在著如下關(guān)系： NNNNIUPNNNIUP NNNNNNnPnPPT955060/2101033（上式中（上式中 的單位為的單位為kw）NP直流電機的額定數(shù)據(jù)直流電機的額定數(shù)據(jù)2.3 2.3 直流電機的電樞繞組直流電機的電樞繞組對電樞繞組的主要要求：對電樞繞組的主要要求： 正、負電刷間所感應(yīng)的電勢應(yīng)盡量大；繞組所用的導(dǎo)線和絕緣材料盡可正、

17、負電刷間所感應(yīng)的電勢應(yīng)盡量大；繞組所用的導(dǎo)線和絕緣材料盡可能節(jié)?。唤Y(jié)構(gòu)簡單運行可靠。能節(jié)??；結(jié)構(gòu)簡單運行可靠。 電樞繞組的一般知識電樞繞組的一般知識 1 1電樞繞組的元件電樞繞組的元件 電樞繞組是由若干個線圈按照一定的規(guī)律組成。由絕緣導(dǎo)線繞制而成的線圈電樞繞組是由若干個線圈按照一定的規(guī)律組成。由絕緣導(dǎo)線繞制而成的線圈稱為元件，一個元件有兩個有效邊，其匝數(shù)為稱為元件，一個元件有兩個有效邊，其匝數(shù)為NY，見圖，見圖2-9a，其中一個有效邊，其中一個有效邊嵌放在電樞槽的上層，稱為上層邊；另一個有效邊放在相距約一個極距的電樞槽嵌放在電樞槽的上層，稱為上層邊；另一個有效邊放在相距約一個極距的電樞槽的下層

18、，稱為下層邊。電樞槽外的部分稱為元件的端部，如圖的下層，稱為下層邊。電樞槽外的部分稱為元件的端部，如圖2-9b 所示。所示。圖2-9電樞繞組的元件(c)(a)(b)一個元件有兩根引出線，稱為首端和尾端，它們分別接到兩個換向片一個元件有兩根引出線，稱為首端和尾端，它們分別接到兩個換向片上，而每個換向片又與不同元件的兩根引出線相連接，所以整個電上，而每個換向片又與不同元件的兩根引出線相連接，所以整個電樞繞組的元件數(shù)樞繞組的元件數(shù)S應(yīng)等于換向片數(shù)應(yīng)等于換向片數(shù)K，即，即 S=K每個元件有兩個有效邊，而每電樞槽分上下兩層嵌放兩個有效邊，所每個元件有兩個有效邊，而每電樞槽分上下兩層嵌放兩個有效邊，所以元

19、件數(shù)以元件數(shù)S應(yīng)等于電樞的槽數(shù)應(yīng)等于電樞的槽數(shù)Z，即，即 S=Z把一個上層邊和一個下層邊看成一個虛槽，虛槽數(shù)與實槽數(shù)的關(guān)系為把一個上層邊和一個下層邊看成一個虛槽，虛槽數(shù)與實槽數(shù)的關(guān)系為 Zu=Uz =S=K相鄰兩個異性極中心線之間用電樞鐵心外圓的對應(yīng)弧長表示的距離，相鄰兩個異性極中心線之間用電樞鐵心外圓的對應(yīng)弧長表示的距離， 稱為稱為極距極距，當(dāng)用槽數(shù)表示時，有，當(dāng)用槽數(shù)表示時，有 （2-5）若用長度表示時，有若用長度表示時，有 （2-6）式中，式中，D為電樞鐵心的外直徑，單位為為電樞鐵心的外直徑，單位為mm。電樞繞組的一般知識電樞繞組的一般知識 PZ2PD2 表征電樞繞組元件本身和元件之間連

20、接規(guī)律的數(shù)據(jù)稱為節(jié)距表征電樞繞組元件本身和元件之間連接規(guī)律的數(shù)據(jù)稱為節(jié)距 。（1）第一節(jié)距）第一節(jié)距Y1 Y1是同一個元件的兩個元件邊的距離，一般用槽數(shù)表示，為了使每個元件的感是同一個元件的兩個元件邊的距離，一般用槽數(shù)表示，為了使每個元件的感應(yīng)電動勢最大，應(yīng)接近或等于極距，有應(yīng)電動勢最大，應(yīng)接近或等于極距，有 式中，式中，是使是使Y1湊成整數(shù)的一個分數(shù)。湊成整數(shù)的一個分數(shù)。2 2節(jié)距節(jié)距 稱為稱為整距整距線圈線圈 稱為稱為短距短距線圈線圈 稱為稱為長距長距線圈線圈 短距線圈和整距線圈多被采用，長距線圈因為端部長，用銅多而短距線圈和整距線圈多被采用，長距線圈因為端部長，用銅多而造成浪費，很少被采

21、用。造成浪費，很少被采用。電樞繞組的一般知識電樞繞組的一般知識 整數(shù)PZYu21（2-7）1Y1Y1Y（4）換向器的節(jié)距換向器的節(jié)距 ：同一線圈的兩個出線端所接換向片之間的同一線圈的兩個出線端所接換向片之間的距離。距離。 ky（3）合成節(jié)距合成節(jié)距 ：直接相連的兩個元件的對應(yīng)邊的距離。直接相連的兩個元件的對應(yīng)邊的距離。Y（2）第二節(jié)距第二節(jié)距 ：連接同一個換向片的兩個元件邊之間的距離。連接同一個換向片的兩個元件邊之間的距離。 2Y電樞繞組的一般知識電樞繞組的一般知識 按照電樞繞組的連接規(guī)律不同，直流電機的電樞繞組主要可分為：按照電樞繞組的連接規(guī)律不同，直流電機的電樞繞組主要可分為：單疊繞組、單

22、波繞組和混合繞組等。下面重點介紹常用的單疊繞組。單疊繞組、單波繞組和混合繞組等。下面重點介紹常用的單疊繞組。單疊繞組單疊繞組同一元件的兩個出線端分別接至同一元件的兩個出線端分別接至相鄰的換向片上；相鄰的換向片上；連接特點連接特點: 相鄰的兩個元件的對應(yīng)邊接至相鄰相鄰的兩個元件的對應(yīng)邊接至相鄰的換向片上。的換向片上。 所有的相鄰元件依次串連，連接方法是后一個元件的首端與前一個元所有的相鄰元件依次串連，連接方法是后一個元件的首端與前一個元件尾端聯(lián)在一起并接到一個換向片上，最后一個元件的尾端與第一個元件件尾端聯(lián)在一起并接到一個換向片上，最后一個元件的尾端與第一個元件的首端連在一起，構(gòu)成一個閉合回路。

23、所謂的首端連在一起，構(gòu)成一個閉合回路。所謂疊繞組疊繞組指各極下元件依次連接，指各極下元件依次連接，后一個元件總是疊在前一個元件上。后一個元件總是疊在前一個元件上。1kyy連接規(guī)律連接規(guī)律:上式中：上式中：+1為右行（見右圖），為右行（見右圖），-1為左行，因左為左行，因左行元件接到換向片的連接線需交叉用銅較多，很行元件接到換向片的連接線需交叉用銅較多，很少采用。少采用。例例2-1 一臺直流電機的繞組數(shù)據(jù)為：極對一臺直流電機的繞組數(shù)據(jù)為：極對P=2，槽數(shù)，槽數(shù)Z=16， ，換向片數(shù)，換向片數(shù)K=16，試設(shè)計單疊繞組連接圖。，試設(shè)計單疊繞組連接圖。1單疊繞組的展開圖單疊繞組的展開圖（1）計算節(jié)距）

24、計算節(jié)距44162PZ1 yyk解：解： 為了得到最大感應(yīng)電勢，取整距繞組。為了得到最大感應(yīng)電勢，取整距繞組。16KSZZu單疊繞組單疊繞組441621PZyu31412yyy連接元件連接元件根據(jù)已確定的各節(jié)距，繪出繞組展開圖，如圖根據(jù)已確定的各節(jié)距，繪出繞組展開圖，如圖2-11所示。所示。單疊繞組單疊繞組圖2-11 單疊繞組展開圖（3）畫磁極和電刷）畫磁極和電刷電刷安裝原則：電刷安裝原則：電刷的桿數(shù)與主磁極的個數(shù)相同，即為電刷的桿數(shù)與主磁極的個數(shù)相同，即為4;l 被電刷短路的元件中感應(yīng)電勢應(yīng)盡可能小，或由電被電刷短路的元件中感應(yīng)電勢應(yīng)盡可能小，或由電 刷引出的元件串聯(lián)電勢應(yīng)最大；刷引出的元件

25、串聯(lián)電勢應(yīng)最大；l 各并聯(lián)支路電勢要平衡。各并聯(lián)支路電勢要平衡。單疊繞組單疊繞組電刷安裝位置：電刷安裝位置： 在磁極的中心線下在磁極的中心線下 此時被短路的元件此時被短路的元件的兩個有效邊正好的兩個有效邊正好在兩個主極之間的在兩個主極之間的中性線位置中性線位置(此此中性中性線叫幾何中性線線叫幾何中性線)，該位置磁密幾乎為該位置磁密幾乎為零，因此兩個有效零，因此兩個有效邊的感應(yīng)電勢幾乎邊的感應(yīng)電勢幾乎為為0，該元件被電刷，該元件被電刷短路不會產(chǎn)生環(huán)流。短路不會產(chǎn)生環(huán)流。電刷放在主磁極的中心線下電刷放在主磁極的中心線下相同極下的電刷連一起相同極下的電刷連一起并引出兩端。并引出兩端。單疊繞組單疊繞組

26、圖2-11 單疊繞組展開圖2單疊繞組的并聯(lián)支路圖單疊繞組的并聯(lián)支路圖根據(jù)電樞繞組的展開圖瞬間，可做出其電路圖，如圖根據(jù)電樞繞組的展開圖瞬間，可做出其電路圖，如圖2-13所示。所示。單疊繞組單疊繞組圖2-13 單疊繞組的并聯(lián)支路圖結(jié)論：結(jié)論：（1）對于單疊繞組，電刷總是把上層邊處于同一主磁極）對于單疊繞組，電刷總是把上層邊處于同一主磁極下的元件串聯(lián)成一條支路，所以有幾個極就有幾條支路，下的元件串聯(lián)成一條支路，所以有幾個極就有幾條支路，即即2a=2p。即即 式中，式中，a為支路對數(shù)，為支路對數(shù)，p為極對數(shù)。為極對數(shù)。（2）電刷桿數(shù)等于極數(shù)。）電刷桿數(shù)等于極數(shù)。（3）電樞總電流）電樞總電流Ia為支路

27、電流為支路電流ia的的2a倍，即倍，即 pa 單疊繞組單疊繞組aaaiI22.4 2.4 直流電機的磁場直流電機的磁場直流電機的各種勵磁方式直流電機的各種勵磁方式 主磁極上勵磁繞組通以直流電流而產(chǎn)生的磁動勢稱為勵磁磁動勢。勵磁主磁極上勵磁繞組通以直流電流而產(chǎn)生的磁動勢稱為勵磁磁動勢。勵磁方式是指勵磁繞組的供電方式與電樞繞組的關(guān)系。按勵磁方式的不同，勵方式是指勵磁繞組的供電方式與電樞繞組的關(guān)系。按勵磁方式的不同，勵磁方式可以分為以下磁方式可以分為以下4種類型：種類型： 1、他勵直流電機他勵直流電機 勵磁繞組用其他的直流電源供電，與電樞繞組之間無電的聯(lián)系，見圖勵磁繞組用其他的直流電源供電，與電樞繞

28、組之間無電的聯(lián)系，見圖2-16a。對于小容量電機，常采用永磁鐵提供主磁場。永磁式直流電機也屬于他勵直對于小容量電機，常采用永磁鐵提供主磁場。永磁式直流電機也屬于他勵直流電機。流電機。2、并勵直流電機、并勵直流電機勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)。見圖勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)。見圖2-16b，勵磁繞組電壓與電樞繞組電壓相等，兩，勵磁繞組電壓與電樞繞組電壓相等，兩者的電流之和等于總電流，即者的電流之和等于總電流，即 。3、串勵直流電機、串勵直流電機勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)。見圖勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)。見圖2-16c，勵磁繞組電流與電樞繞組電流相等。，勵磁繞組電流與電樞繞組電流相等。4、復(fù)勵直流電機、復(fù)勵直流電機

29、 主磁極上裝有兩套繞組，一組與電樞繞組并聯(lián)，稱為并勵繞組；一組與電樞主磁極上裝有兩套繞組，一組與電樞繞組并聯(lián)，稱為并勵繞組；一組與電樞繞組串聯(lián)，稱為串勵繞組，見圖繞組串聯(lián)，稱為串勵繞組，見圖2-16d。若兩組繞組產(chǎn)生的磁動勢相同，稱。若兩組繞組產(chǎn)生的磁動勢相同，稱為積復(fù)勵；若兩組磁動勢相反，稱為差復(fù)勵。為積復(fù)勵；若兩組磁動勢相反，稱為差復(fù)勵。 faIII （a）他勵）他勵 （b）并勵）并勵 （c）串勵）串勵 （d）復(fù)勵）復(fù)勵 圖圖2-16直流電機的勵磁方式直流電機的勵磁方式各種勵磁方式下的接線圖：各種勵磁方式下的接線圖：直流電機的各種勵磁方式直流電機的各種勵磁方式直流電機的空載磁場直流電機的空

30、載磁場空載空載： 直流電機的空載是指直流電機的空載是指電樞電流為零電樞電流為零或或近似為零近似為零的運行狀態(tài)。的運行狀態(tài)。這時的氣隙磁場只是由主磁極的勵磁繞組產(chǎn)生的，亦稱為空這時的氣隙磁場只是由主磁極的勵磁繞組產(chǎn)生的，亦稱為空載磁場，又稱為主磁場。載磁場，又稱為主磁場。 1 1、主磁通和漏磁通、主磁通和漏磁通圖2-17直流電機的空載磁場 空載時主磁場的磁通分空載時主磁場的磁通分兩部分，即主磁通和漏磁通。兩部分，即主磁通和漏磁通。其磁通路徑見圖其磁通路徑見圖2-17 2. 直流電機的空載磁化曲線直流電機的空載磁化曲線直流電機的空載磁化曲線的定義：直流電機的空載磁化曲線的定義：每極主磁通每極主磁通

31、 與勵磁電流與勵磁電流 的關(guān)系，稱為空載磁化曲線，表示式為的關(guān)系，稱為空載磁化曲線，表示式為其曲線見圖其曲線見圖2-18。fI0)(0fIf直流電機的空載磁場直流電機的空載磁場圖2-18空載磁化曲線結(jié)論結(jié)論: : 由于磁路有飽和現(xiàn)象，主磁通由于磁路有飽和現(xiàn)象，主磁通 與勵磁電流與勵磁電流 之間呈非線性關(guān)系。之間呈非線性關(guān)系。0fI結(jié)論：結(jié)論：空載時氣隙磁密分布為一禮帽形的平頂波，如圖空載時氣隙磁密分布為一禮帽形的平頂波，如圖2-19中特性曲線中特性曲線B0 x所所示。示。物理中性線與幾何中性線重合。物理中性線與幾何中性線重合。 直流電機的空載磁場直流電機的空載磁場3.3.空載磁場氣隙磁通密度分

32、布曲線空載磁場氣隙磁通密度分布曲線圖2-19空載時氣隙磁密分布直流電機的電樞反應(yīng)和負載磁場直流電機的電樞反應(yīng)和負載磁場電樞磁勢電樞磁勢： 直流電機負載后的電樞電流所產(chǎn)生的磁勢（或安匝數(shù)），稱為電樞直流電機負載后的電樞電流所產(chǎn)生的磁勢（或安匝數(shù)），稱為電樞磁勢。磁勢。 負載時電樞繞組中有了電樞電流，此電流要在氣隙中產(chǎn)生磁勢，這負載時電樞繞組中有了電樞電流，此電流要在氣隙中產(chǎn)生磁勢，這時電機中的氣隙磁場是由勵磁磁動勢和電樞磁動勢共同建立的。時電機中的氣隙磁場是由勵磁磁動勢和電樞磁動勢共同建立的。要解決的問題：要解決的問題：負載時由電樞電流單獨產(chǎn)生負載時由電樞電流單獨產(chǎn)生 的磁密在氣隙下是如何分布的

33、？的磁密在氣隙下是如何分布的？電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)： 電樞磁勢對主磁極氣隙磁場的影響，稱為電樞反應(yīng)。電樞磁勢對主磁極氣隙磁場的影響，稱為電樞反應(yīng)。 圖2-20電樞磁場 當(dāng)電刷位于幾何中性線時，電當(dāng)電刷位于幾何中性線時，電樞磁勢所產(chǎn)生的磁場（方向用右螺樞磁勢所產(chǎn)生的磁場（方向用右螺旋定則判定）如圖旋定則判定）如圖2-20中虛線所示。中虛線所示。結(jié)論：結(jié)論： 電樞磁勢的軸線在幾何中性線處，與電樞磁勢的軸線在幾何中性線處，與主磁極勵磁磁勢軸線垂直，故稱勵磁磁主磁極勵磁磁勢軸線垂直，故稱勵磁磁勢軸線為直軸，電樞磁勢軸線為交軸。勢軸線為直軸，電樞磁勢軸線為交軸。fF1 1、直流電機的電樞磁場、直流電機的電樞

34、磁場直流電機的電樞反應(yīng)和負載磁場直流電機的電樞反應(yīng)和負載磁場1、單個元件所產(chǎn)生的電樞磁勢單個元件所產(chǎn)生的電樞磁勢 一個整距元件所產(chǎn)生的磁動勢一個整距元件所產(chǎn)生的磁動勢Fa為以兩個極距為以兩個極距 為周期，幅值為為周期，幅值為 的的矩形波。如圖矩形波。如圖2-21b所示。所示。圖2-21一個元件產(chǎn)生的磁勢直流電機的電樞反應(yīng)和負載磁場直流電機的電樞反應(yīng)和負載磁場2ayiN21a)b)2、多個元件所產(chǎn)生的電樞磁勢多個元件所產(chǎn)生的電樞磁勢圖2-22電樞反應(yīng)磁勢與磁密分布 若每對極下有若干個元件均勻分布，每個元件產(chǎn)生的磁動勢仍為矩若每對極下有若干個元件均勻分布，每個元件產(chǎn)生的磁動勢仍為矩形波，若干個元件

35、產(chǎn)生的磁勢為這些矩形波疊加而成的階梯波，為了分形波，若干個元件產(chǎn)生的磁勢為這些矩形波疊加而成的階梯波，為了分析簡單起見，可近似認為這一階梯波為一三角波析簡單起見，可近似認為這一階梯波為一三角波Fax。三角波磁動勢的最。三角波磁動勢的最大值在幾何中性線處，主磁極中線處磁勢為零。見圖大值在幾何中性線處，主磁極中線處磁勢為零。見圖2-22中特性中特性Fax 。 電樞氣隙磁密電樞氣隙磁密Bax的分布波形呈馬鞍形，見圖的分布波形呈馬鞍形，見圖2-22中特性中特性Bax。直流電機的電樞反應(yīng)和負載磁場直流電機的電樞反應(yīng)和負載磁場2 2、直流電機負載時的氣隙合成磁場、直流電機負載時的氣隙合成磁場當(dāng)不考慮磁路飽

36、和時：當(dāng)不考慮磁路飽和時： 則根據(jù)疊加原理得合成氣隙磁場為：則根據(jù)疊加原理得合成氣隙磁場為： ，一個極下增加，一個極下增加的和減少的磁力線數(shù)量相同，氣隙每極下總的磁通量不變。的和減少的磁力線數(shù)量相同，氣隙每極下總的磁通量不變。afBBB 負載時的氣隙合成磁場是主磁極勵磁磁勢和電樞反應(yīng)磁勢共同作用產(chǎn)負載時的氣隙合成磁場是主磁極勵磁磁勢和電樞反應(yīng)磁勢共同作用產(chǎn)生的生的 。要解決的問題要解決的問題：合成磁場是如何分布的？：合成磁場是如何分布的？ 電樞反應(yīng)的結(jié)果是什么？電樞反應(yīng)的結(jié)果是什么？直流電機負載后的氣隙磁勢為：直流電機負載后的氣隙磁勢為： afFFF 由于氣隙磁場畸變的影響，使磁密為零的物理中

37、性線偏移幾何中性線一個小由于氣隙磁場畸變的影響，使磁密為零的物理中性線偏移幾何中性線一個小角度，對于直流發(fā)電機為順轉(zhuǎn)向偏移，對于直流電動機為逆轉(zhuǎn)向偏移。角度，對于直流發(fā)電機為順轉(zhuǎn)向偏移，對于直流電動機為逆轉(zhuǎn)向偏移。當(dāng)考慮磁路飽和時：當(dāng)考慮磁路飽和時： 在增磁的半個磁極下，由于飽和的影響，磁阻增大，磁通不能增加很多，故在增磁的半個磁極下，由于飽和的影響，磁阻增大，磁通不能增加很多，故磁通增加后的數(shù)量比不飽和時少；而在減磁的半個磁極下，磁通減少較多。因磁通增加后的數(shù)量比不飽和時少；而在減磁的半個磁極下，磁通減少較多。因此，電樞反應(yīng)的結(jié)果是負載后每極下總的磁通量比空載時要少。而且電樞電流此，電樞反應(yīng)

38、的結(jié)果是負載后每極下總的磁通量比空載時要少。而且電樞電流越大，這個現(xiàn)象越嚴(yán)重。越大，這個現(xiàn)象越嚴(yán)重。直流電機的電樞反應(yīng)和負載磁場直流電機的電樞反應(yīng)和負載磁場直流電機的電樞反應(yīng)和負載磁場直流電機的電樞反應(yīng)和負載磁場圖2-23直流電機的電樞反應(yīng)（1）氣隙磁場發(fā)生氣隙磁場發(fā)生畸變畸變，半個磁極下的磁場增加，半個磁極下磁場，半個磁極下的磁場增加，半個磁極下磁場 削弱。削弱。 物理中性線偏移幾何中性線物理中性線偏移幾何中性線角度角度，對于直流發(fā)電機是，對于直流發(fā)電機是順轉(zhuǎn)向順轉(zhuǎn)向 偏偏 移；對于電動機是移；對于電動機是逆轉(zhuǎn)向逆轉(zhuǎn)向偏移。偏移。（2）當(dāng)磁路飽和時，每極總磁通量減少，具有當(dāng)磁路飽和時，每極總

39、磁通量減少，具有去磁去磁作用。作用。結(jié)論：結(jié)論：2.52.5直流電機的電樞感應(yīng)電動勢和直流電機的電樞感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩直流電機的電樞感應(yīng)電動勢直流電機的電樞感應(yīng)電動勢直流電機的感應(yīng)電樞指直流電機的感應(yīng)電樞指正負電刷間正負電刷間的感應(yīng)電動勢的感應(yīng)電動勢 。推導(dǎo)思路：先求出一根導(dǎo)體在一個極距范圍內(nèi)切割磁力線推導(dǎo)思路：先求出一根導(dǎo)體在一個極距范圍內(nèi)切割磁力線所產(chǎn)生的平均電動勢所產(chǎn)生的平均電動勢E1，再乘上一個支路內(nèi)的總導(dǎo)體數(shù)，再乘上一個支路內(nèi)的總導(dǎo)體數(shù)，即可得到每條支路的感應(yīng)電動勢，也就是正負電刷之間的即可得到每條支路的感應(yīng)電動勢，也就是正負電刷之間的電動勢電動勢Ea 。以發(fā)電機為例：以發(fā)

40、電機為例：如圖如圖2-24所示，一根導(dǎo)體在一個極距范圍內(nèi)切割氣隙磁密所產(chǎn)生的所示，一根導(dǎo)體在一個極距范圍內(nèi)切割氣隙磁密所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的平均值為感應(yīng)電動勢的平均值為設(shè)電樞的外直徑為設(shè)電樞的外直徑為Da，則電樞的外圓周長為，則電樞的外圓周長為將上式代入中將上式代入中 ，可得線速度表達式為，可得線速度表達式為又知每極下的總磁通量為平均磁密又知每極下的總磁通量為平均磁密BAV與每極面與每極面積的乘積，即積的乘積，即直流電機的電樞感應(yīng)電動勢直流電機的電樞感應(yīng)電動勢圖2-24每極下氣隙合成磁密分布和導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢lvBeAVAVPDa22aDv60260226022nPPnDnDvaalBAV（2-

41、16） （2-15） 從而有從而有l(wèi)BAV（2-17） 將式（將式（2-16）及式（）及式（2-17）代入式（）代入式（2-15），可得），可得每條支路的總導(dǎo)體數(shù)為每條支路的總導(dǎo)體數(shù)為電樞繞組的感應(yīng)電勢為電樞繞組的感應(yīng)電勢為直流電機的電樞感應(yīng)電動勢直流電機的電樞感應(yīng)電動勢602)602()(nPnPlllvBeAVAV（2-18） aN2nCnaPNnPaNeaNEeAVa6060222（2-19） 式中式中 ，稱為直流電機的電勢常數(shù)。，稱為直流電機的電勢常數(shù)。aPNCe60結(jié)論：結(jié)論：對于已經(jīng)制造好的電機，電樞感應(yīng)電勢對于已經(jīng)制造好的電機，電樞感應(yīng)電勢E 與每極磁與每極磁通通及轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)速n成

42、正比。當(dāng)成正比。當(dāng)及及n中任一個參量方向改變時，中任一個參量方向改變時， E 的方向跟著改變。的方向跟著改變。推導(dǎo)思路：推導(dǎo)思路：先求出一根導(dǎo)體所產(chǎn)生的平均電磁轉(zhuǎn)矩先求出一根導(dǎo)體所產(chǎn)生的平均電磁轉(zhuǎn)矩TAV，再乘上電樞繞組，再乘上電樞繞組的總導(dǎo)體數(shù)的總導(dǎo)體數(shù)N，即可到電機的電磁轉(zhuǎn)矩，即可到電機的電磁轉(zhuǎn)矩Tem。直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩圖2-25每極下氣隙合成磁密分布和電磁轉(zhuǎn)矩如圖如圖2-25所示，一根導(dǎo)體所在處受到電磁力的大小為所示，一根導(dǎo)體所在處受到電磁力的大小為一根導(dǎo)體所受到的平均電磁力為一根導(dǎo)體所受到的平均電磁力為axxliBfaAVAVliBf設(shè)電樞總電流為設(shè)電樞總電流為Ia

43、，則支路電流為，則支路電流為 ，又，又設(shè)電樞外直徑為設(shè)電樞外直徑為Da，一根導(dǎo)體所受電磁力形，一根導(dǎo)體所受電磁力形成的電磁轉(zhuǎn)矩的大小為成的電磁轉(zhuǎn)矩的大小為以電動機為例：以電動機為例：aIiaa2222aaAVaAVAVDaIlBDft式中式中 稱為直流電機轉(zhuǎn)矩常數(shù)。稱為直流電機轉(zhuǎn)矩常數(shù)。結(jié)論：結(jié)論：對于已經(jīng)制造好的電機，電磁轉(zhuǎn)矩對于已經(jīng)制造好的電機，電磁轉(zhuǎn)矩Tem與每極磁通與每極磁通及電樞電流及電樞電流Ia成正比。當(dāng)成正比。當(dāng)及及Ia中任一個參量的方向改變中任一個參量的方向改變時，時， Tem的方向跟著改變。的方向跟著改變。直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩aTaaaaAVAVemICIap

44、NpaIllNDaIlNBNtT2221222當(dāng)電樞繞組總導(dǎo)體數(shù)為當(dāng)電樞繞組總導(dǎo)體數(shù)為N時，則電機的電磁轉(zhuǎn)矩為時，則電機的電磁轉(zhuǎn)矩為apNCT2（2-21）電樞感應(yīng)電勢電樞感應(yīng)電勢 和電磁轉(zhuǎn)矩和電磁轉(zhuǎn)矩 兩個公式對于直兩個公式對于直流發(fā)電機和直流電動機都適用。流發(fā)電機和直流電動機都適用。nCEeaaTemICTaE對于直流對于直流發(fā)電機發(fā)電機， 與與 同方向同方向， 與與 反方向反方向， 為阻轉(zhuǎn)矩為阻轉(zhuǎn)矩； aEaIemTnemT對于直流對于直流電動機電動機， 與與 反方反方向向， 為反電動勢，為反電動勢， 與與 同同方向方向， 為拖動轉(zhuǎn)矩。為拖動轉(zhuǎn)矩。aEaIaEemTnemT直流電機的電磁

45、轉(zhuǎn)矩直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩55. 93060/2/apNapNCCeT對于同一臺電機，電勢常數(shù)和轉(zhuǎn)矩常數(shù)之間具有確定的關(guān)系：對于同一臺電機，電勢常數(shù)和轉(zhuǎn)矩常數(shù)之間具有確定的關(guān)系：eTCC55. 9從而得從而得由圖由圖2-26，用基爾霍夫電壓定律得：，用基爾霍夫電壓定律得：穩(wěn)態(tài)運行穩(wěn)態(tài)運行 1 1、電壓平衡方程式、電壓平衡方程式結(jié)論：結(jié)論：直流電機在電動機運行直流電機在電動機運行狀態(tài)下的電樞電動勢總小于電狀態(tài)下的電樞電動勢總小于電樞端電壓。樞端電壓。 直流電動機的基本方程式直流電動機的基本方程式動態(tài)運行動態(tài)運行2.62.6直流電動機的運行原理直流電動機的運行原理 （a）動態(tài) （b）穩(wěn)態(tài)圖2-26他勵

46、直流電動機的電路和機械聯(lián)接示意圖dttdiLtiRteUaaaaaa)()()(dttdiLtiRUfffff)()(aaaaIREUfffIRU2 2、轉(zhuǎn)矩平衡方程式、轉(zhuǎn)矩平衡方程式 根據(jù)牛頓第二定律得：根據(jù)牛頓第二定律得：穩(wěn)態(tài)運行穩(wěn)態(tài)運行 02TTTem結(jié)論：結(jié)論：電動機穩(wěn)定運行時，電磁轉(zhuǎn)矩等于負載轉(zhuǎn)矩與電動機穩(wěn)定運行時，電磁轉(zhuǎn)矩等于負載轉(zhuǎn)矩與 空載轉(zhuǎn)矩之和?？蛰d轉(zhuǎn)矩之和。動態(tài)運行動態(tài)運行 直流電動機的基本方程式直流電動機的基本方程式dttdJTTTem)(02 （2-28） （2-27）3 3、功率平衡方程式、功率平衡方程式以并勵直流電動機為例：以并勵直流電動機為例：電磁功率為電磁功率為

47、:由圖由圖2-27得，輸入功率為：得，輸入功率為： 電樞電路的銅耗為：電樞電路的銅耗為：將式（將式（2-28）兩邊乘以機械角速度，得）兩邊乘以機械角速度，得直流電動機的基本方程式直流電動機的基本方程式圖2-27 并勵直流電動機的電路cufcuaemfaaaafaaaafappPIUIRIEIUIIREIIUIUP1211111)()(caaaacuaUIrIRP222emaaaaemTnIaPNnIaPNIEP60226002TTTem其對應(yīng)功率為其對應(yīng)功率為 式中式中： 機械軸上的輸出功率；機械軸上的輸出功率；22TPmecFeppTp00mecFeemppPpPP202空載損耗；空載損耗；

48、FePmecP直流電機的鐵耗，當(dāng)電機運行時，電樞鐵心在直流磁場中受直流電機的鐵耗，當(dāng)電機運行時，電樞鐵心在直流磁場中受到反復(fù)磁化，產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗，兩者之和為鐵耗；到反復(fù)磁化，產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗，兩者之和為鐵耗；機械損耗機械損耗 ，轉(zhuǎn)動部分的摩擦損耗和自扇冷式的電機的風(fēng)阻損耗等；，轉(zhuǎn)動部分的摩擦損耗和自扇冷式的電機的風(fēng)阻損耗等；實際中還存在著雜散損耗實際中還存在著雜散損耗 （附加損耗）（附加損耗） 。由磁場畸變和齒槽效應(yīng)等引起的。由磁場畸變和齒槽效應(yīng)等引起的。sp直流電動機的基本方程式直流電動機的基本方程式功率流程圖如圖功率流程圖如圖2-28所示。所示。其效率為其效率為圖2-28并勵

49、直流電動機的功率流程圖綜合上述關(guān)系可得：綜合上述關(guān)系可得：直流電動機的基本方程式直流電動機的基本方程式直流電動機的基本方程式直流電動機的基本方程式pPpppppPPsmecFecuacuf221（2-32） %100%1001112PpPPP定義：定義： 直流電動機的工作特性定義為：直流電動機的工作特性定義為： ， ，且電樞回路無外接，且電樞回路無外接電阻條件下，電動機的轉(zhuǎn)速電阻條件下，電動機的轉(zhuǎn)速n n，電磁轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩T Temem，運行效率，運行效率分別與電樞電流分別與電樞電流I Ia a的關(guān)系。的關(guān)系。 定義：定義： 當(dāng)并勵直流電動機的當(dāng)并勵直流電動機的 、 、 時，轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)速n與

50、電樞與電樞電流電流Ia的關(guān)系被稱為轉(zhuǎn)速特性，即的關(guān)系被稱為轉(zhuǎn)速特性，即NUU 1fNfII)(aIfn 1 1、轉(zhuǎn)速特性、轉(zhuǎn)速特性將電動勢公式將電動勢公式 代入電壓平衡方程式代入電壓平衡方程式 中，整理得中，整理得NaUU fNfII0RaaNeaNeNInICRCUn0圖2-29并勵直流電動機的工作特性nCEeaaaaaIREU轉(zhuǎn)速特性曲線如圖轉(zhuǎn)速特性曲線如圖2-29中特性中特性1所示。所示。 其中，其中， 為為理想空載轉(zhuǎn)速理想空載轉(zhuǎn)速； 為轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速特性的斜率特性的斜率。 NeNCUn0NeaCR結(jié)論：結(jié)論：如果忽略電樞反應(yīng)的影響，轉(zhuǎn)速特性是一條略向下垂的直線。如果忽略電樞反應(yīng)的影響，轉(zhuǎn)速

51、特性是一條略向下垂的直線。如果負載較重時，考慮電樞反應(yīng)的去磁作用的影響，隨著如果負載較重時，考慮電樞反應(yīng)的去磁作用的影響，隨著Ia的增的增 加，磁通加，磁通將減少，轉(zhuǎn)速特性將被抬高，甚至出現(xiàn)上翹的現(xiàn)象將減少，轉(zhuǎn)速特性將被抬高，甚至出現(xiàn)上翹的現(xiàn)象 （如虛線所示），（如虛線所示）， 這將影響電動機的穩(wěn)定運行。這將影響電動機的穩(wěn)定運行。2 2、轉(zhuǎn)矩特性、轉(zhuǎn)矩特性定義： 當(dāng)直流電動機的當(dāng)直流電動機的 ， ， 時，電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流時，電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流的關(guān)系被稱為轉(zhuǎn)矩特性的關(guān)系被稱為轉(zhuǎn)矩特性,即即 fNfII)(aemIfT結(jié)論：結(jié)論： 不計飽和時，不計飽和時，T Temem成成I Ia a正比，轉(zhuǎn)矩

52、特性為直線；正比，轉(zhuǎn)矩特性為直線； 計飽和時：計飽和時： I Ia a較大時，電樞反應(yīng)的去磁作用，使曲線偏離直線而較大時，電樞反應(yīng)的去磁作用，使曲線偏離直線而往下彎曲。往下彎曲。NaUU 0R 由電磁轉(zhuǎn)矩的公式由電磁轉(zhuǎn)矩的公式 可作出轉(zhuǎn)矩特性曲線，見圖可作出轉(zhuǎn)矩特性曲線，見圖2-292-29中特性中特性2 2。aTemICT3 3、效率特性、效率特性定義：當(dāng)直流電動機的當(dāng)直流電動機的 ， ， 時，效率與電樞電流的關(guān)時，效率與電樞電流的關(guān)系被稱為效率特性，即系被稱為效率特性，即 。 fNfII結(jié)論：結(jié)論： 當(dāng)電動機某負載時的可變損耗與不變損耗相等時，其效率最高。當(dāng)電動機某負載時的可變損耗與不變損

53、耗相等時，其效率最高。 NaUU 0R（2-35） )(aIf%100)(1 (%100)1 (%1001112fascuacufmecFeIIUpppppPpPP不變損耗：不變損耗：勵磁損耗、鐵耗、機械損耗以及附加損耗之和；勵磁損耗、鐵耗、機械損耗以及附加損耗之和；可變損耗：可變損耗：電樞銅耗。電樞銅耗。根據(jù)式（根據(jù)式（2-35）可做出效率特性曲線，如圖）可做出效率特性曲線，如圖2-29中特性中特性3所示。所示。 他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性定義：定義：機械特性是指電動機的電磁轉(zhuǎn)矩機械特性是指電動機的電磁轉(zhuǎn)矩Tem和轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速n的關(guān)系，即的關(guān)系，即 。 )(emTfn 他

54、勵直流電動機的電氣原理圖見圖他勵直流電動機的電氣原理圖見圖2-30，將基本方程式，將基本方程式 及及 帶入電壓平衡方程式帶入電壓平衡方程式 中，整理得中，整理得：1 1、機械特性方程式、機械特性方程式 nCEeaaTemICTRIEUaaannTnTCCRCUICRCUCEnememTeeaaeeaea002（2-37） Tem=0時的轉(zhuǎn)速，稱作理想空載轉(zhuǎn)速；時的轉(zhuǎn)速，稱作理想空載轉(zhuǎn)速； 機械特性的斜率。機械特性的斜率。 eaCUn02TeCCR圖2-30他勵直流電動機的電氣原理圖 （1 1）轉(zhuǎn)速降）轉(zhuǎn)速降 。 越小，轉(zhuǎn)速變化越小，越小，轉(zhuǎn)速變化越小，特性越平，稱電動機具有較特性越平，稱電動機

55、具有較硬的機械特性；硬的機械特性；反之，稱電動機具有較反之，稱電動機具有較軟的機軟的機械特性械特性。ememNTeaTTCCRn2(2)(2)電機的理想空載轉(zhuǎn)速電機的理想空載轉(zhuǎn)速: : NeNCUn0(3)(3)重載時由于電樞反應(yīng)的去磁作用造成機械特性的上翹。重載時由于電樞反應(yīng)的去磁作用造成機械特性的上翹。 nnnTnTCCRCUnememNTeaNeN002特點：特點：實際空載轉(zhuǎn)速實際空載轉(zhuǎn)速: :(4(4）對于固有特性有：）對于固有特性有：NNemnnTT時，當(dāng)他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性00200nTCCRnnTe圖2-31他勵直流電動機的機械特性其特性曲線見圖其特性

56、曲線見圖2-31.2-31.定義：定義： 當(dāng)當(dāng) 、 、電樞回路不串外加電阻（、電樞回路不串外加電阻（ ）時的機械特性稱）時的機械特性稱為電動機的固有機械特性，又稱為自然機械特性。其方程式為為電動機的固有機械特性，又稱為自然機械特性。其方程式為特點：特點：（1）因為）因為R較小，所以較小較小，所以較小，特性較硬。，特性較硬。（2） ，后面要討論的人為機械特性一般沒有此結(jié)，后面要討論的人為機械特性一般沒有此結(jié)論。論。n2 2、固有機械特性、固有機械特性 NNemnnTT時，當(dāng)他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性NaUU NaRR emNTeaNeNTCCRCUn2（2-38） 3 3、

57、人為機械特性特性人為機械特性特性定義定義: : 不同時滿足不同時滿足 、 及及 時的機械特性稱為人為機械特性。時的機械特性稱為人為機械特性。 （1）電樞回路串接電阻的人為特性）電樞回路串接電阻的人為特性 保持保持 、 ，改變電樞回路串接的電阻的值，可得到電樞，改變電樞回路串接的電阻的值，可得到電樞回路串接電阻的人為機械特性方程式為回路串接電阻的人為機械特性方程式為RRRa他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性NaUU N0RNaUU NememNTeaNeNTnTCCRRCUn02圖2-32電樞串電阻時的機械特性RNeNCUn0不變不變2NTeaCCRR）（結(jié)論：結(jié)論： 電樞回路串接

58、電阻的人為特性為一組電樞回路串接電阻的人為特性為一組通過通過n0的射線，處于固有特性的下方，的射線，處于固有特性的下方，且且R 越大特性越陡。越大特性越陡。他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性ememNTeaNeNTnTCCRRCUn02其特性曲線如圖其特性曲線如圖2-322-32所示。所示。（2）降低電樞電壓）降低電樞電壓保持保持 、電樞回路不串接電阻（、電樞回路不串接電阻（ ），只改變電樞電壓），只改變電樞電壓 時，可得到降低電樞電壓的人為機械特性方程式為時，可得到降低電樞電壓的人為機械特性方程式為0R不變不變aUNeaCUn02NTeaCCR結(jié)論：結(jié)論： 降低電樞電壓的人為特

59、性為一組與降低電樞電壓的人為特性為一組與固有特性平行下移的特性曲線，且處固有特性平行下移的特性曲線，且處于固有特性的下方。于固有特性的下方。圖2-33降低電樞電壓時的機械特性aU他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性NemNTeaNeaTCCRCUn2其特性曲線見圖其特性曲線見圖2-33。（3）減弱每極磁通）減弱每極磁通保持保持 、電樞回路不串接電阻（、電樞回路不串接電阻（ ），只改變磁通），只改變磁通 時，時，可得到減弱磁通的人為機械特性方程式為可得到減弱磁通的人為機械特性方程式為NaUU 0ReNCUn 02TeaCCR圖2-34減弱磁通時的機械特性結(jié)論：結(jié)論：降低磁通的人為特性

60、為一組處于固有特降低磁通的人為特性為一組處于固有特性的上方，且比固有特性軟的特性曲線。性的上方，且比固有特性軟的特性曲線。 他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性emTeaeNTCCRCUn2其特性曲線如圖其特性曲線如圖2-34所示。所示。關(guān)于堵轉(zhuǎn)電流和堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：關(guān)于堵轉(zhuǎn)電流和堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：0n堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩： 與磁通成正比。與磁通成正比。堵轉(zhuǎn)電流堵轉(zhuǎn)電流 ： 不變；不變；當(dāng)磁通改變時當(dāng)磁通改變時stTstICTaNscRUI/ 當(dāng)負載較大時弱磁降速當(dāng)負載較大時弱磁降速,abNnn ,1一般情況下，弱磁升速一般情況下，弱磁升速, 他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性(a)