第4章 直流電機1(原理)

1、第第4章章 直流電機直流電機 Page 1 第第 4 章章 直直 流流 電電 機機 第第4章章 直流電機直流電機 Page 2 本章教學(xué)基本要求本章教學(xué)基本要求 1.了解直流電機主要結(jié)構(gòu)，注意換向器和電刷的作用；了解直流電機主要結(jié)構(gòu)，注意換向器和電刷的作用； 2.熟悉直流發(fā)電機和直流電動機基本工作原理，理解熟悉直流發(fā)電機和直流電動機基本工作原理，理解 感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩這兩個機電能量轉(zhuǎn)換要素的物感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩這兩個機電能量轉(zhuǎn)換要素的物 理意義，掌握求解它們的計算方法；理意義，掌握求解它們的計算方法； 3.掌握直流電機的運行原理，電動勢、轉(zhuǎn)矩平衡方程掌握直流電機的運行原理，電動勢、轉(zhuǎn)矩平

2、衡方程 式以及不同勵磁方式的直流電機的工作特性；式以及不同勵磁方式的直流電機的工作特性； 4.了解直流電機的換向。了解直流電機的換向。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 3 重點重點 直流電機的基本平衡方程式和工作特性。直流電機的基本平衡方程式和工作特性。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 4 直流電機（直流電機（dc machinesdc machines） 是將機械能轉(zhuǎn)換為直流電能或?qū)⒅绷麟娔苻D(zhuǎn)換為是將機械能轉(zhuǎn)換為直流電能或?qū)⒅绷麟娔苻D(zhuǎn)換為 機械能的一種裝置。機械能的一種裝置。 把機械能轉(zhuǎn)換為電能的直流電機稱為直流發(fā)電把機械能轉(zhuǎn)換為電能的直流電機稱為直流發(fā)電 機機(dc gen

3、erators)，把電能轉(zhuǎn)換為機械能的直流電機，把電能轉(zhuǎn)換為機械能的直流電機 稱為直流電動機稱為直流電動機(dc motor)。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 5 直流發(fā)電機的基本工作原理直流發(fā)電機的基本工作原理 第第4章章 直流電機直流電機 Page 6 直流發(fā)電機的基本工作原理直流發(fā)電機的基本工作原理 電樞逆時針旋轉(zhuǎn)時，導(dǎo)體切割磁力線，根據(jù)電磁電樞逆時針旋轉(zhuǎn)時，導(dǎo)體切割磁力線，根據(jù)電磁 感應(yīng)定律導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，大小為感應(yīng)定律導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，大小為e=Bxlv。 感應(yīng)電動勢方向由右手定則判定，伸開右手使大感應(yīng)電動勢方向由右手定則判定，伸開右手使大 拇指與四指呈拇指與四指

4、呈90，當磁力線指向手心，大拇指指向，當磁力線指向手心，大拇指指向 導(dǎo)體運動方向，則四指的指向為導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢方導(dǎo)體運動方向，則四指的指向為導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢方 向。向。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 7 直流發(fā)電機的基本工作原理直流發(fā)電機的基本工作原理 在圖在圖(a)中中t=0時，時，A端為端為，與之相接觸的，與之相接觸的 電刷電刷B1為為“+”，X端為端為 ，與之相接觸的電刷，與之相接觸的電刷B2為為“- ” 當電樞旋轉(zhuǎn)了當電樞旋轉(zhuǎn)了180后，在圖后，在圖(b)中中t=180時，時，X端端 旋轉(zhuǎn)到旋轉(zhuǎn)到N極下，極下，X端為端為，A端旋轉(zhuǎn)到端旋轉(zhuǎn)到S極下，極下，A端為端為 其波形如

5、圖其波形如圖1-3所示。所示。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 8 氣隙磁蜜分布波形氣隙磁蜜分布波形 第第4章章 直流電機直流電機 Page 9 線圈線圈AXAX的感應(yīng)電勢波形的感應(yīng)電勢波形 第第4章章 直流電機直流電機 Page 10 刷間電動勢波形刷間電動勢波形 第第4章章 直流電機直流電機 Page 11 分析分析 N極下導(dǎo)體電動勢指向紙外，電刷極下導(dǎo)體電動勢指向紙外，電刷B1總為總為“+”； S極下導(dǎo)體電動勢指向紙內(nèi)，電刷極下導(dǎo)體電動勢指向紙內(nèi)，電刷B2總為總為“-”，不難，不難 看出，線圈中的電動勢是交流電動勢，而通過換向看出，線圈中的電動勢是交流電動勢，而通過換向 器的作用

6、，使電刷間的電動勢為直流電動勢。器的作用，使電刷間的電動勢為直流電動勢。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 12 換向器和電刷的共同作換向器和電刷的共同作 用用 在直流發(fā)電機中，換向器和電刷的共同作用：在直流發(fā)電機中，換向器和電刷的共同作用： 將線圈中的交流電動勢整流成刷間的直流電動勢；將線圈中的交流電動勢整流成刷間的直流電動勢； 把轉(zhuǎn)動的電路與外面不轉(zhuǎn)的電路聯(lián)接。把轉(zhuǎn)動的電路與外面不轉(zhuǎn)的電路聯(lián)接。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 13 說明說明 從刷間電動勢波形看，電動勢脈動很大，為了從刷間電動勢波形看，電動勢脈動很大，為了 減小電動勢的脈動程度，實際電機采用很多元件組減小電動

7、勢的脈動程度，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)律成電樞線圈，均勻分布在電樞表面，并按一定規(guī)律 聯(lián)接，刷間串聯(lián)元件數(shù)增多，脈動減小，就得到所聯(lián)接，刷間串聯(lián)元件數(shù)增多，脈動減小，就得到所 需的直流電。需的直流電。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 14 直流電動機的基本工作原理直流電動機的基本工作原理 第第4章章 直流電機直流電機 Page 15 直流電動機的基本工作原直流電動機的基本工作原 理理 將直流電加到電刷上（將直流電加到電刷上（B1為為+、B2為為-），線圈），線圈 AX上就有電流通過（上就有電流通過（A端為端為 、X端為端為），根據(jù)電），根據(jù)電

8、磁力定律，載流導(dǎo)體在磁場中要受力，大小為：磁力定律，載流導(dǎo)體在磁場中要受力，大小為： f=Bxli（N），方向由左手定則確定。），方向由左手定則確定。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 16 直流電動機的基本工作原理直流電動機的基本工作原理 載流導(dǎo)體受力方向的確定：載流導(dǎo)體受力方向的確定： 伸開左手使大拇指與四指呈伸開左手使大拇指與四指呈90，當磁力線指，當磁力線指 向手心四指的指向為導(dǎo)體中電流方向，則大拇指指向手心四指的指向為導(dǎo)體中電流方向，則大拇指指 向?qū)w受力方向在圖向?qū)w受力方向在圖1-5中中A受向左的切向力，受向左的切向力，X受向受向 右的切向力，這一對力形成了力矩右的切向力，

9、這一對力形成了力矩T(稱電磁轉(zhuǎn)矩稱電磁轉(zhuǎn)矩)， 使電樞按逆時針方向旋轉(zhuǎn)。使電樞按逆時針方向旋轉(zhuǎn)。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 17 換向器和電刷的共同作用換向器和電刷的共同作用 在直流電動機中，換向器和電刷的共同作用：在直流電動機中，換向器和電刷的共同作用： 將刷間的直流電逆變成線圈中的交流電；將刷間的直流電逆變成線圈中的交流電； 把外面不轉(zhuǎn)的電路與轉(zhuǎn)動的電路聯(lián)接。把外面不轉(zhuǎn)的電路與轉(zhuǎn)動的電路聯(lián)接。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 18 直流電機的主要結(jié)構(gòu)直流電機的主要結(jié)構(gòu) 直流電機由兩大部分組成：直流電機由兩大部分組成： 定子（靜止部分）和轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動部分或稱電樞）定子（靜

10、止部分）和轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動部分或稱電樞） 第第4章章 直流電機直流電機 Page 19 直流電機的主要結(jié)構(gòu)直流電機的主要結(jié)構(gòu) 1）定子）定子 定子由主磁極、換向極、電刷裝置、機座等組定子由主磁極、換向極、電刷裝置、機座等組 成。成。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 20 直流電機的主要結(jié)直流電機的主要結(jié) 構(gòu)構(gòu) 主磁極主磁極 由主極鐵心和勵磁繞組組成，鐵心用由主極鐵心和勵磁繞組組成，鐵心用11.5mm 的鋼板沖片疊成，外套勵磁繞組。主磁極的作用是的鋼板沖片疊成，外套勵磁繞組。主磁極的作用是 建立主磁場，它總是成對出現(xiàn)，建立主磁場，它總是成對出現(xiàn)，N、S極交替排列。極交替排列。 第第4章章 直流

11、電機直流電機 Page 21 直流電機的主要結(jié)構(gòu)直流電機的主要結(jié)構(gòu) 換向極換向極 由鐵心和繞組組成，由鐵心和繞組組成， 鐵心一般是由整塊鋼組成鐵心一般是由整塊鋼組成 換向極安放在相鄰兩主磁換向極安放在相鄰兩主磁 極之間，它的作用是改善極之間，它的作用是改善 電機的換向。電機的換向。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 22 直流電機的主要結(jié)構(gòu)直流電機的主要結(jié)構(gòu) 電刷裝置電刷裝置 由電刷、刷握、刷桿、壓緊彈簧等組成，它的由電刷、刷握、刷桿、壓緊彈簧等組成，它的 作用是聯(lián)接轉(zhuǎn)動和靜止之間的電路。作用是聯(lián)接轉(zhuǎn)動和靜止之間的電路。 機座機座 作用是固定主磁極等部件，同時也是磁路的一作用是固定主磁極

12、等部件，同時也是磁路的一 部分。部分。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 23 直流電機的主要結(jié)構(gòu)直流電機的主要結(jié)構(gòu) 第第4章章 直流電機直流電機 Page 24 直流電機的主要結(jié)構(gòu)直流電機的主要結(jié)構(gòu) 2）轉(zhuǎn)子（電樞）轉(zhuǎn)子（電樞） 轉(zhuǎn)子由電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸等轉(zhuǎn)子由電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸等 組成。組成。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 25 直流電機的主要結(jié)構(gòu)直流電機的主要結(jié)構(gòu) 電樞鐵心電樞鐵心 一般用一般用0.5mm涂過絕緣漆的硅鋼片疊壓而成，作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用是嵌放電樞繞組，同時它又是電機主磁

13、路的一部 分。分。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 26 直流電機的主要結(jié)構(gòu)直流電機的主要結(jié)構(gòu) 電樞繞組電樞繞組 由絕緣導(dǎo)線繞制成的線圈（又稱繞組元件）按由絕緣導(dǎo)線繞制成的線圈（又稱繞組元件）按 一定規(guī)律聯(lián)接組成，每個元件兩個有效邊分別嵌放一定規(guī)律聯(lián)接組成，每個元件兩個有效邊分別嵌放 在電樞鐵心表面的槽內(nèi)，元件的兩個出線端分別與在電樞鐵心表面的槽內(nèi)，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(chǎn)生感應(yīng)電動兩個換向片相連。電樞繞組的作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動 勢和電磁轉(zhuǎn)矩，是實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的樞紐。勢和電磁轉(zhuǎn)矩，是實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的樞紐。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 27

14、 直流電機的主要結(jié)構(gòu)直流電機的主要結(jié)構(gòu) 換向器換向器 由許多相互絕緣的換由許多相互絕緣的換 向片組成，作用是將電樞向片組成，作用是將電樞 繞組中的交流電整流成刷繞組中的交流電整流成刷 間的直流電或?qū)⑺㈤g的直間的直流電或?qū)⑺㈤g的直 流電逆變成電樞繞組中的流電逆變成電樞繞組中的 交流電。交流電。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 28 直流電樞繞組直流電樞繞組 直流電機電樞繞組的基本形式是單疊和單波。直流電機電樞繞組的基本形式是單疊和單波。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 29 直流電樞繞組直流電樞繞組 匝數(shù)為匝數(shù)為1的是單匝元件，匝數(shù)大于的是單匝元件，匝數(shù)大于1的是多匝元的是多匝元

15、 件。由于工藝等原因，電樞不宜開太多的槽，在一件。由于工藝等原因，電樞不宜開太多的槽，在一 實際的槽中，上、下層嵌放多個實際的槽中，上、下層嵌放多個(設(shè)為設(shè)為u個個)元件邊，元件邊， 將一個上層邊和一個下層邊在槽內(nèi)所占的空間稱為將一個上層邊和一個下層邊在槽內(nèi)所占的空間稱為 一個虛槽。若電樞每槽上、下層只有一個元件邊，一個虛槽。若電樞每槽上、下層只有一個元件邊， 則總元件數(shù)則總元件數(shù)S等于實槽數(shù)等于實槽數(shù)Q；若每槽的上、下層各有；若每槽的上、下層各有u 個元件邊時，則有：個元件邊時，則有：S=uQ=Qu，Qu為虛槽數(shù)。為虛槽數(shù)。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 30 直流電樞繞組直流電樞

16、繞組 極距極距 在直流電機中，把相鄰兩個主磁極軸線之間的在直流電機中，把相鄰兩個主磁極軸線之間的 距離稱作極距，記作距離稱作極距，記作t t，一般用槽數(shù)表示，即有：，一般用槽數(shù)表示，即有： 式中式中p為主磁極的極對數(shù)。為主磁極的極對數(shù)。 p Qu 2 t 第第4章章 直流電機直流電機 Page 31 直流電樞繞組直流電樞繞組 第第4章章 直流電機直流電機 Page 32 直流電樞繞組直流電樞繞組 直流電機中，各元件在電樞表面的幾何關(guān)系一直流電機中，各元件在電樞表面的幾何關(guān)系一 般用元件的節(jié)距表示。般用元件的節(jié)距表示。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 33 直流電樞繞組直流電樞繞組 （1

17、）第一節(jié)距）第一節(jié)距y1 指同一元件的二個有效邊在電樞表面跨過的距指同一元件的二個有效邊在電樞表面跨過的距 離，用槽數(shù)表示。其表達式為：離，用槽數(shù)表示。其表達式為： 式中式中為把為把y1湊整的小于湊整的小于1的分數(shù)。當?shù)姆謹?shù)。當=0，y1=t t稱稱 為整距元件；當為整距元件；當0稱為長距元件；當稱為長距元件；當T，故電磁轉(zhuǎn)，故電磁轉(zhuǎn) 矩為制動轉(zhuǎn)矩，是阻礙原動機的阻力矩。矩為制動轉(zhuǎn)矩，是阻礙原動機的阻力矩。 01 TTT 第第4章章 直流電機直流電機 Page 85 功率平衡關(guān)系功率平衡關(guān)系 從原動機輸入的機械功率為從原動機輸入的機械功率為 P1=Pem+p0 式中，式中，P1為輸入的機械功率

18、；為輸入的機械功率；Pem為電磁功率；為電磁功率；p0為為 空載損耗?？蛰d損耗。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 86 功率平衡關(guān)功率平衡關(guān) 系系 空載損耗等于鐵損空載損耗等于鐵損pFe、機械摩擦損耗、機械摩擦損耗pm、附加、附加 損耗損耗pad，即有，即有 p0=pFe+pm+pad 其中附加損耗又稱雜散損耗，一般難以精確計算。其中附加損耗又稱雜散損耗，一般難以精確計算。 靠經(jīng)驗估算約為額定功率靠經(jīng)驗估算約為額定功率P 的 的0.5%1%。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 87 功率平衡關(guān)系功率平衡關(guān)系 電磁功率為電磁功率為 從中可見電磁功率可表示為從中可見電磁功率可表示為

19、Pem=T 上式說明電磁功率具有機械功率性質(zhì)。上式說明電磁功率具有機械功率性質(zhì)。 電磁功率又可表示為電磁功率又可表示為 Pem=EaIa 此表達式說明電磁功率又具有電功率性質(zhì)，所以電此表達式說明電磁功率又具有電功率性質(zhì)，所以電 磁功率是機電能量轉(zhuǎn)換的橋梁。磁功率是機電能量轉(zhuǎn)換的橋梁。 aaaaaTem IEnI a pN nI a pN ICTPFFF 6060 2 2 第第4章章 直流電機直流電機 Page 88 功率平衡關(guān)功率平衡關(guān) 系系 發(fā)電機輸出的電功率為發(fā)電機輸出的電功率為 P2=Pem-pCua 式中式中pCua為電樞回路銅耗；為電樞回路銅耗；P2為輸出的電功率，同時為輸出的電功率

20、，同時 輸出功率又可表示為輸出功率又可表示為 P2=UIa 第第4章章 直流電機直流電機 Page 89 功率平衡關(guān)系功率平衡關(guān)系 第第4章章 直流電機直流電機 Page 90 效率效率 他勵直流發(fā)電機的總損耗為他勵直流發(fā)電機的總損耗為 p=pFe+pm+pad+pCua 即有即有 p=p0+pCua 效率為效率為 即有即有 pP p P pP P P 21 1 1 2 1h pP p 2 1h 第第4章章 直流電機直流電機 Page 91 運行特性運行特性 發(fā)電機的運行特性是指發(fā)電機運行時，端電壓發(fā)電機的運行特性是指發(fā)電機運行時，端電壓U 、 負載電流負載電流I、勵磁電流、勵磁電流If這三個

21、基本物理量之間的函數(shù)這三個基本物理量之間的函數(shù) 關(guān)系。關(guān)系。 一般保持其中一個物理量不變，討論剩余兩個量一般保持其中一個物理量不變，討論剩余兩個量 之間的關(guān)系，這種函數(shù)關(guān)系就是運行特性。之間的關(guān)系，這種函數(shù)關(guān)系就是運行特性。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 92 運行特性運行特性 1空載特性空載特性 空載特性是指原動空載特性是指原動 機的轉(zhuǎn)速機的轉(zhuǎn)速n=nN，輸出端，輸出端 開路，負載電流開路，負載電流I=0時，時， 電樞端電壓與勵磁電流電樞端電壓與勵磁電流 之間的關(guān)系，即：之間的關(guān)系，即： U0=E0=（If）。）。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 93 運行特性運行特性 2

22、外特性外特性 外特性是指原動機外特性是指原動機 的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速n=nN，勵磁電流，勵磁電流 If=IfN時，電樞端電壓與時，電樞端電壓與 負載電流之間的關(guān)系，負載電流之間的關(guān)系， 即：即：U=（I），是一條），是一條 略微下斜的曲線。略微下斜的曲線。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 94 運行特性運行特性 從空載到負載電壓下降的原因是：從空載到負載電壓下降的原因是： 負載增大，電樞電流增大，使電樞回路電阻壓降負載增大，電樞電流增大，使電樞回路電阻壓降 增大，則端電壓下降；增大，則端電壓下降； 電樞電流增大，使電樞反應(yīng)的祛磁作用增強，端電樞電流增大，使電樞反應(yīng)的祛磁作用增強，端 電壓進一步

23、下降。電壓進一步下降。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 95 電壓變化率電壓變化率 發(fā)電機的端電壓隨負載的變化程度可用電壓變發(fā)電機的端電壓隨負載的變化程度可用電壓變 化率（或稱電壓調(diào)整率）表示。電壓變化率是指發(fā)化率（或稱電壓調(diào)整率）表示。電壓變化率是指發(fā) 電機從額定負載（電機從額定負載（U=UN，I=IN）過渡到空載（）過渡到空載（U=U0 I=0）時，電壓升高數(shù)值與額定電壓的百分比，即：）時，電壓升高數(shù)值與額定電壓的百分比，即： 通常他勵直流發(fā)電機的電壓變化率通常他勵直流發(fā)電機的電壓變化率U%約為約為 （510）%。 %100% 0 N N U UU U 第第4章章 直流電機直流電機

24、 Page 96 并勵直流發(fā)電機并勵直流發(fā)電機 1自勵過程自勵過程 當發(fā)電機以額定轉(zhuǎn)速當發(fā)電機以額定轉(zhuǎn)速nN運轉(zhuǎn)時，在有剩磁條件運轉(zhuǎn)時，在有剩磁條件 下，電樞繞組切割剩磁，則電樞繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動下，電樞繞組切割剩磁，則電樞繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動 勢勢Er（約為（約為25%UN），從而在電樞兩端建立剩磁電），從而在電樞兩端建立剩磁電 壓壓Ur，Ur作用下，產(chǎn)生不大的勵磁電流作用下，產(chǎn)生不大的勵磁電流If，此勵磁電，此勵磁電 流通過勵磁繞組會產(chǎn)生磁場，磁場的方向若與剩磁方流通過勵磁繞組會產(chǎn)生磁場，磁場的方向若與剩磁方 向一致，則主磁通得以加強，使電樞端電壓進一步提向一致，則主磁通得以加強，使電樞端電

25、壓進一步提 高，端電壓的升高，又使勵磁電流增大，主磁通更加高，端電壓的升高，又使勵磁電流增大，主磁通更加 強，如此反復(fù)，最終使電樞端電壓建立。強，如此反復(fù)，最終使電樞端電壓建立。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 97 并勵直流發(fā)電機并勵直流發(fā)電機 第第4章章 直流電機直流電機 Page 98 并勵直流發(fā)電機自勵條件并勵直流發(fā)電機自勵條件 電機必須有剩磁，否則應(yīng)利用其它直流電源對電機必須有剩磁，否則應(yīng)利用其它直流電源對 其充磁；其充磁； 勵磁繞組與電樞繞組的接法要正確，即使勵磁勵磁繞組與電樞繞組的接法要正確，即使勵磁 電流產(chǎn)生的磁通方向與剩磁方向一致，否則應(yīng)改變并電流產(chǎn)生的磁通方向與剩磁

26、方向一致，否則應(yīng)改變并 勵繞組極性；勵繞組極性； 勵磁回路總電阻應(yīng)小于該轉(zhuǎn)速下的臨界電阻。勵磁回路總電阻應(yīng)小于該轉(zhuǎn)速下的臨界電阻。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 99 并勵直流發(fā)電機并勵直流發(fā)電機 2外特性外特性 并勵直流發(fā)電機的勵磁繞并勵直流發(fā)電機的勵磁繞 組與電樞繞組并聯(lián)，當發(fā)電機組與電樞繞組并聯(lián)，當發(fā)電機 端電壓下降，勵磁電流減少，端電壓下降，勵磁電流減少， 使磁通變?nèi)?，則電樞電動勢降使磁通變?nèi)?，則電樞電動勢降 低，從而使端電壓進一步下降低，從而使端電壓進一步下降 它的外特性要比他勵直流發(fā)電它的外特性要比他勵直流發(fā)電 機下垂。它的電壓變化率機下垂。它的電壓變化率 U%約為（約為

27、（2030）%。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 100 【例例1-31-3】 一臺并勵直流發(fā)電機數(shù)據(jù)為一臺并勵直流發(fā)電機數(shù)據(jù)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，并勵繞 組內(nèi)阻組內(nèi)阻rf=22.8，額定負載時，并勵回路串入的調(diào)節(jié)，額定負載時，并勵回路串入的調(diào)節(jié) 電阻電阻Rf=3.5，一對電刷壓降，一對電刷壓降2U=2V， pFe+pm=2.5kW，附加損耗，附加損耗pad=0.005PN，試求額定負載，試求額定負載 時，發(fā)電機的輸入功率、電磁功率、電磁轉(zhuǎn)矩和效率。時，發(fā)電機的輸入功率、電磁功率、電磁轉(zhuǎn)矩和效

28、率。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 101 【例例1-31-3】 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 電樞電流為電樞電流為 A Rr U I ff N f 75. 8 5 . 38 .22 230 A U P I N N N 52.356 230 1082 3 AIII fNa 27.36575. 852.356 第第4章章 直流電機直流電機 Page 102 【例例1-31-3】 電樞電動勢為電樞電動勢為 電磁功率為電磁功率為 （2）求輸入功率）求輸入功率 VURIUE aaNa 5 .2412029. 027.3652302

29、 kWIEP aaem 2 .8827.3655 .241 kWpppPP admFeem 9182005. 05 . 22 .88 1 第第4章章 直流電機直流電機 Page 103 【例例1-31-3】 （3）求電磁轉(zhuǎn)矩）求電磁轉(zhuǎn)矩 （4）求效率）求效率 mN n P T N em 4 .868 970 102 .88 55. 955. 9 3 %1 .90%100 91 82 %100 1 2 P P h 第第4章章 直流電機直流電機 Page 104 直流電動機直流電動機 直流電動機是將輸入的直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能直流電動機是將輸入的直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能 的電氣設(shè)備，即有：的電氣設(shè)備，即

30、有： 直流電能直流電能機械能。機械能。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 105 電動機慣例電動機慣例 第第4章章 直流電機直流電機 Page 106 電壓方程電壓方程 他勵時有：他勵時有：I=Ia；并勵時有：；并勵時有：I=Ia+If。 電樞回路電壓方程式為電樞回路電壓方程式為 U=Ea+IaRa 其中反電動勢其中反電動勢Ea=Cen，若為并勵時，還存在，若為并勵時，還存在 U=If（rf+Rfad）=IfRf 由于由于Ra很小，電樞回路上電阻壓降很小，電源電壓很小，電樞回路上電阻壓降很小，電源電壓 大部分降落在反電動勢大部分降落在反電動勢Ea上。上。 第第4章章 直流電機直流電機 P

31、age 107 轉(zhuǎn)矩方程轉(zhuǎn)矩方程 電動機空載時，軸上輸出轉(zhuǎn)矩電動機空載時，軸上輸出轉(zhuǎn)矩T2=0，則有，則有 T=T0 當負載轉(zhuǎn)矩為當負載轉(zhuǎn)矩為TL，軸上輸出有，軸上輸出有T2=TL，電動機勻速穩(wěn)，電動機勻速穩(wěn) 定運行時有定運行時有 T=T2+T0 其中電磁轉(zhuǎn)矩為拖動性質(zhì)轉(zhuǎn)矩，可用公式其中電磁轉(zhuǎn)矩為拖動性質(zhì)轉(zhuǎn)矩，可用公式T=CTIa 計算，（計算，（T2+T0）為總的阻轉(zhuǎn)矩，方向與）為總的阻轉(zhuǎn)矩，方向與T相反。相反。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 108 功率平衡關(guān)系功率平衡關(guān)系 他勵直流電動機輸入功率為他勵直流電動機輸入功率為 P1=UI=UIa=（Ea+IaRa）Ia=EaIa+I

32、a2Ra P1=Pem+pCua 式中電磁功率式中電磁功率Pem的功率性質(zhì)為電功率，的功率性質(zhì)為電功率，pCua=Ia2Ra為為 電樞回路上的銅耗。電樞回路上的銅耗。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 109 功率平衡關(guān)系功率平衡關(guān)系 并勵直流電動機輸入功率為并勵直流電動機輸入功率為 P1=UI=U（Ia+If）=UIa+UIf=（Ea+IaRa）Ia+UIf =EaIa+Ia2Ra+If2Rf P1=Pem+pCua+pCuf 式中式中pCuf=If2Rf為勵磁回路上的銅耗。為勵磁回路上的銅耗。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 110 功率平衡關(guān)系功率平衡關(guān)系 在轉(zhuǎn)矩平衡方程式

33、在轉(zhuǎn)矩平衡方程式T=T2+T0兩邊同乘以角速度兩邊同乘以角速度 可得可得T=T2+T0，則有，則有 Pem=P2+p0 也可表示為也可表示為 P2=Pem-p0 式中電磁功率式中電磁功率Pem的功率性質(zhì)為機械功率，空載損耗的功率性質(zhì)為機械功率，空載損耗 為：為： p0=pFe+pm+pad 第第4章章 直流電機直流電機 Page 111 功率流程圖功率流程圖 第第4章章 直流電機直流電機 Page 112 功率流程圖功率流程圖 第第4章章 直流電機直流電機 Page 113 【例例1-41-4】 已知一臺永磁直流電動機的電樞電阻已知一臺永磁直流電動機的電樞電阻Ra=1.03 當在當在50V直流

34、電源供電下空載運行時，電機轉(zhuǎn)速為直流電源供電下空載運行時，電機轉(zhuǎn)速為 2100r/min，吸收電流是，吸收電流是1.25A。試計算：（。試計算：（1）轉(zhuǎn)矩）轉(zhuǎn)矩 常數(shù)常數(shù)CT（CT= CTF F）；（）；（2）電動機的空載損耗）電動機的空載損耗p0； （3）當轉(zhuǎn)速為）當轉(zhuǎn)速為1700r/min以及電源電壓為以及電源電壓為48V時，電時，電 動機的輸出功率動機的輸出功率P2。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 114 【例例1-41-4】 解：（解：（1）求轉(zhuǎn)矩常數(shù)）求轉(zhuǎn)矩常數(shù)CT 感應(yīng)電動勢為感應(yīng)電動勢為 轉(zhuǎn)矩常數(shù)為轉(zhuǎn)矩常數(shù)為 （2）求空載損耗）求空載損耗 空載損耗為空載損耗為 VRIU

35、E aaa 7 .4803. 125. 150 rV n E C a T min/221. 0 2100 7 .48 55. 955. 9 WIEp aa 6125. 17 .48 0 第第4章章 直流電機直流電機 Page 115 【例例1-41-4】 （3）求輸出功率）求輸出功率 在轉(zhuǎn)速為在轉(zhuǎn)速為1700r/min時，感應(yīng)電動勢為時，感應(yīng)電動勢為 電樞電流為電樞電流為 電磁功率為電磁功率為 輸出功率為輸出功率為 VnCE ea 44.3917000232. 0 A R EU I a a a 31. 8 03. 1 44.3948 WIEP aaem 32831. 844.39 WpPP e

36、m 26761328 02 第第4章章 直流電機直流電機 Page 116 直流電動機的工作特性直流電動機的工作特性 直流電動機工作特性是指在直流電動機工作特性是指在U=UN，If=IfN，電，電 樞回路不外串電阻的條件下，轉(zhuǎn)速樞回路不外串電阻的條件下，轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩T、效率、效率 h h與輸出功率與輸出功率P2之間的關(guān)系曲線。實際運行中，電之間的關(guān)系曲線。實際運行中，電 樞電流樞電流Ia是隨是隨P2增大而增大，又便于測量，故也可把增大而增大，又便于測量，故也可把 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩T、效率、效率h h與電樞電流與電樞電流Ia之間的關(guān)系曲之間的關(guān)系曲 線稱為工作特性。線稱為工作特性。

37、第第4章章 直流電機直流電機 Page 117 直流電動機的工作特性直流電動機的工作特性 轉(zhuǎn)速特性是指當轉(zhuǎn)速特性是指當U=UN，If=IfN，電樞回路外串電，電樞回路外串電 阻阻R=0時，時，n=(Ia)的關(guān)系。其表達式為的關(guān)系。其表達式為 若忽略電樞反應(yīng)，電樞電若忽略電樞反應(yīng)，電樞電 阻又較小，轉(zhuǎn)速特性是一阻又較小，轉(zhuǎn)速特性是一 條略微向下傾斜的直線（實條略微向下傾斜的直線（實 線所示）；考慮電樞反應(yīng)的線所示）；考慮電樞反應(yīng)的 祛磁作用如虛線所示。祛磁作用如虛線所示。 a e a a e a e N I C R nI C R C U n F F F 0n，T，h Ia(P2) 0 n=f(I

38、a) h=f(Ia) T=f(Ia) 圖136 他勵(并勵)直流電動機工作特性 第第4章章 直流電機直流電機 Page 118 直流電動機的工作特性直流電動機的工作特性 轉(zhuǎn)矩特性是指當轉(zhuǎn)矩特性是指當U=UN，If=IfN，電樞回路外串電，電樞回路外串電 阻阻R=0時，時，T=(Ia)的關(guān)系。的關(guān)系。 根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式T=CTIa， 忽略電樞反應(yīng)，轉(zhuǎn)矩特性是一忽略電樞反應(yīng)，轉(zhuǎn)矩特性是一 條過原點的直線（實線所示）。條過原點的直線（實線所示）。 考慮電樞反應(yīng)的祛磁作用，轉(zhuǎn)考慮電樞反應(yīng)的祛磁作用，轉(zhuǎn) 矩特性如圖矩特性如圖1-36虛線所示。虛線所示。 n，T，h Ia(P2) 0 n=f(Ia

39、) h=f(Ia) T=f(Ia) 圖136 他勵(并勵)直流電動機工作特性 第第4章章 直流電機直流電機 Page 119 直流電動機的工作特性直流電動機的工作特性 效率特性是指當效率特性是指當U=UN，If=IfN，電樞回路外串電，電樞回路外串電 阻阻R=0時，時，h h ( (I Ia a)的關(guān)系。的關(guān)系。 根據(jù)效率的定義可得根據(jù)效率的定義可得 式中總損耗為式中總損耗為 其中空載損耗其中空載損耗p0與負載電流變化無關(guān)，稱為不變損耗與負載電流變化無關(guān)，稱為不變損耗 電樞銅耗電樞銅耗pCua隨負載電流平方倍變化，又稱可變損耗隨負載電流平方倍變化，又稱可變損耗 a IU p P P 1 1 2

40、 h aaadFemCua RIpppppp 2 0 第第4章章 直流電機直流電機 Page 120 直流電動機的工作特性直流電動機的工作特性 當負載電流從零逐當負載電流從零逐 漸增大時，效率也隨之漸增大時，效率也隨之 增大，當負載電流增大增大，當負載電流增大 到一定程度，效率達最到一定程度，效率達最 大之后隨負載電流的繼大之后隨負載電流的繼 續(xù)增大，效率反而減小，續(xù)增大，效率反而減小， 如圖如圖1-36所示。所示。 n，T，h Ia(P2) 0 n=f(Ia) h=f(Ia) T=f(Ia) 圖136 他勵(并勵)直流電動機工作特性 第第4章章 直流電機直流電機 Page 121 直流電動機

41、的工作特性直流電動機的工作特性 如果令如果令 dh h/ /dI Ia a00，可得：，可得： 說明不變損耗等于可變損耗時，效率最高，效率特說明不變損耗等于可變損耗時，效率最高，效率特 性的這個特點，對其他電機、變壓器也適用，具有性的這個特點，對其他電機、變壓器也適用，具有 普遍意義。普遍意義。 Cua pp 0 第第4章章 直流電機直流電機 Page 122 【例例1-51-5】 有一他勵直流電動機接在額定電壓為有一他勵直流電動機接在額定電壓為220V的電的電 網(wǎng)上額定運行時，電動機的額定電樞電流網(wǎng)上額定運行時，電動機的額定電樞電流Ia=15A， 電樞回路總電阻電樞回路總電阻Ra=0.7，（

42、，（1）求電動機額定運行）求電動機額定運行 時的反電動勢；（時的反電動勢；（2）若因某種原因，使電網(wǎng)電壓下）若因某種原因，使電網(wǎng)電壓下 降至降至195V，但勵磁電流和負載轉(zhuǎn)矩均未發(fā)生變化，但勵磁電流和負載轉(zhuǎn)矩均未發(fā)生變化， 求在達到新平衡點后電動機的反電動勢。求在達到新平衡點后電動機的反電動勢。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 123 【例例1-51-5】 解：（解：（1）額定運行時的反電動勢）額定運行時的反電動勢 （2）新平衡點時的反電動勢）新平衡點時的反電動勢 VRIUE aaNaN 5 .2097 . 015220 VRIUE aaa 5 .1847 . 015195 第第4章章

43、 直流電機直流電機 Page 124 他勵直流電動機的機械特他勵直流電動機的機械特 性性 （1）固有機械特性）固有機械特性 他勵直流電動機的固有機械特性是指：在電源他勵直流電動機的固有機械特性是指：在電源 電壓電壓U=UN，氣隙磁通，氣隙磁通=N，電樞外串電阻，電樞外串電阻R=0 時，時，n=(T)的機械特性，其數(shù)學(xué)表達式為的機械特性，其數(shù)學(xué)表達式為 式中式中b b稱為斜率，稱為斜率，nN為額定負載時的轉(zhuǎn)速降。固有為額定負載時的轉(zhuǎn)速降。固有 機械特性曲線如圖機械特性曲線如圖1-37所示。所示。 NN NTe a Ne N nnTnT CC R C U n 00 2 b 第第4章章 直流電機直流

44、電機 Page 125 他勵直流電動機的機械特他勵直流電動機的機械特 性性 他勵直流電動機固有機械特性是一條過理想空他勵直流電動機固有機械特性是一條過理想空 載點（載點（n=n0，T=0）斜率）斜率 很小的硬特性曲線。當空很小的硬特性曲線。當空 載轉(zhuǎn)矩為載轉(zhuǎn)矩為T0時，實際空載時，實際空載 轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為n0。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 126 他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性 （2） 根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)估算機械特性根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)估算機械特性 直流電動機的固有機械特性可通過實驗測得，直流電動機的固有機械特性可通過實驗測得， 也可根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)估算求得。也可根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)估算求得

45、。 由于固有機械特性是一條直線，一般通過求取由于固有機械特性是一條直線，一般通過求取 兩個特殊點（理想空載點和額定工作點），再將這兩個特殊點（理想空載點和額定工作點），再將這 兩點連成直線便可得到固有機械特性。兩點連成直線便可得到固有機械特性。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 127 他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性 求理想空載點（求理想空載點（n0，0） 計算理想空載轉(zhuǎn)速公式為計算理想空載轉(zhuǎn)速公式為 式中式中 Ne N C U n 0 N aNN N aN Ne n RIU n E C 第第4章章 直流電機直流電機 Page 128 他勵直流電動機的機械特性他勵直流電

46、動機的機械特性 電樞回路電阻電樞回路電阻Ra，可實測或根據(jù)經(jīng)驗公式估算。，可實測或根據(jù)經(jīng)驗公式估算。 一般直流電動機額定運行時的銅損約占總損耗的一半一般直流電動機額定運行時的銅損約占總損耗的一半 至三分之二，則至三分之二，則Ra的估算式為的估算式為 )( 10 ) 3 2 2 1 ( 2 3 N NNN a I PIU R 第第4章章 直流電機直流電機 Page 129 他勵直流電動機的機械特性他勵直流電動機的機械特性 求額定工作點（求額定工作點（nN，TN） 根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)可得額定轉(zhuǎn)速根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)可得額定轉(zhuǎn)速nN，而計算電磁轉(zhuǎn)，而計算電磁轉(zhuǎn) 矩公式為矩公式為 NNeNNTN ICICT55.

47、9 第第4章章 直流電機直流電機 Page 130 【例例1-61-6】 一臺他勵直流電動機額定數(shù)據(jù)為一臺他勵直流電動機額定數(shù)據(jù)為PN=100kW， UN=220V，IN=517A，nN=1200r/min，電樞回路電阻，電樞回路電阻 Ra=0.044，試求：，試求：1）固有機械特性方程式；）固有機械特性方程式；2）額）額 定負載時的電樞電動勢和額定電磁轉(zhuǎn)矩；定負載時的電樞電動勢和額定電磁轉(zhuǎn)矩；3）額定輸）額定輸 出轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩；出轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩；4）理想空載轉(zhuǎn)速和實際空載轉(zhuǎn)）理想空載轉(zhuǎn)速和實際空載轉(zhuǎn) 速；速；5）電機額定運行，分別求電樞回路外串電阻）電機額定運行，分別求電樞回路外串電阻 R

48、a=0.206時的轉(zhuǎn)速、電壓時的轉(zhuǎn)速、電壓U=50V時的轉(zhuǎn)速和磁通時的轉(zhuǎn)速和磁通 F F=75%F FN時的轉(zhuǎn)速。時的轉(zhuǎn)速。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 131 【例例1-61-6】 解：（解：（1）求固有機械特性方程式）求固有機械特性方程式 （2）求電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩）求電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩 電樞電動勢為電樞電動勢為 電磁轉(zhuǎn)矩為電磁轉(zhuǎn)矩為 164. 0 1200 044. 0517200 N aNN Ne n RIU C TTT CC R C U n NTe a Ne N 17. 01341 164. 055. 9 044. 0 164. 0 220 22 VnCE NNea

49、8 .1961200164. 0 mNICT aNe 7 .809517164. 055. 955. 9 第第4章章 直流電機直流電機 Page 132 【例例1-61-6】 （3）額定輸出轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩）額定輸出轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩 輸出轉(zhuǎn)矩為輸出轉(zhuǎn)矩為 空載轉(zhuǎn)矩為空載轉(zhuǎn)矩為 （4）求理想空載轉(zhuǎn)矩和實際空載轉(zhuǎn)矩）求理想空載轉(zhuǎn)矩和實際空載轉(zhuǎn)矩 理想空載轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)速為 實際空載轉(zhuǎn)速為實際空載轉(zhuǎn)速為 mN n P T N N N 8 .795 1200 10100 55. 955. 9 3 2 mNTTT N 9 .138 .7957 .809 20 min/1341 0 r C U n Ne N

50、 min/6 .13389 .1317. 0134117. 01341 0 0 rTn 第第4章章 直流電機直流電機 Page 133 【例例1-61-6】 （5）電樞回路外串電阻）電樞回路外串電阻Ra=0.206時的轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速 （6）電壓）電壓U=50V時的轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速 （7）磁通）磁通F F75%75%F FN N時的轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速 min/5537 .809 164. 055. 9 206. 0044. 0 1341 )(55. 9 1341 22 rT C RR n Ne aa min/1667 .809 164. 055. 9 044. 0 164. 0 50 )(55. 9 22

51、rT C R C U n Ne a Ne min/1542 )%75(55. 9%75 2 rT C R C U n Ne a Ne N 第第4章章 直流電機直流電機 Page 134 串勵直流電動機的機械特性串勵直流電動機的機械特性 串勵直流電動機的特點是：勵磁繞組與電樞繞組串勵直流電動機的特點是：勵磁繞組與電樞繞組 串聯(lián)，勵磁電流串聯(lián)，勵磁電流If與電樞電與電樞電 流流Ia相等，即相等，即If=Ia，氣隙主，氣隙主 磁通隨電樞電流的變化而變磁通隨電樞電流的變化而變 化，其接線圖如圖化，其接線圖如圖1-41所示。所示。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 135 串勵直流電動機的機械特性

52、串勵直流電動機的機械特性 串勵直流電動機的固有機械特性是指：在電源串勵直流電動機的固有機械特性是指：在電源 電壓電壓U=UN，電樞回路外串電阻，電樞回路外串電阻R=0時，時，n=(T)的關(guān)的關(guān) 系曲線，其表達式為系曲線，其表達式為 T CC R C U I C R C U n Te a e N a e a e N 2 第第4章章 直流電機直流電機 Page 136 串勵直流電動機的機械特性串勵直流電動機的機械特性 (1)當負載較小時當負載較小時 負載較小，則負載較小，則T較小，這時磁路未飽和，氣隙主較小，這時磁路未飽和，氣隙主 磁通磁通Ia，即，即=k1Ia，故有，故有 式中式中 為一常數(shù)，所

53、以特性方程為為一常數(shù)，所以特性方程為 式中式中C1、C2均為常數(shù)，特性方程表明：轉(zhuǎn)速均為常數(shù)，特性方程表明：轉(zhuǎn)速n是隨著是隨著 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩T的增大而減小，是雙曲線關(guān)系。的增大而減小，是雙曲線關(guān)系。 TkT C k T 2 1 T C k k 1 2 2 1 2 2 C R T U C kCC R TkC U n aN Te a e N 第第4章章 直流電機直流電機 Page 137 串勵直流電動機的機械特串勵直流電動機的機械特 性性 (2)當負載較大時當負載較大時 負載較大，則負載較大，則T較大，這時磁路飽和，主磁通基較大，這時磁路飽和，主磁通基 本上為一常數(shù)，即本上為一常數(shù)，即=k，特

54、性方程為，特性方程為 T kCC R kC U n Te a e N 2 第第4章章 直流電機直流電機 Page 138 串勵直流電動機的機械特性串勵直流電動機的機械特性 第第4章章 直流電機直流電機 Page 139 分析分析 由特性曲線可見，串勵直流電動機輕載時轉(zhuǎn)速由特性曲線可見，串勵直流電動機輕載時轉(zhuǎn)速 很高，特性曲線與縱軸無交點，理想空載轉(zhuǎn)速為無很高，特性曲線與縱軸無交點，理想空載轉(zhuǎn)速為無 窮大，故不允許空載運行，也不允許用于皮帶傳動窮大，故不允許空載運行，也不允許用于皮帶傳動 的拖動系統(tǒng)中，因為皮帶的老化脫落，將會造成的拖動系統(tǒng)中，因為皮帶的老化脫落，將會造成“ 飛飛 車車”。串勵直

55、流電動機的特點是：電磁轉(zhuǎn)矩。串勵直流電動機的特點是：電磁轉(zhuǎn)矩T與電樞與電樞 電流電流Ia平方成正比，所以起動轉(zhuǎn)矩大，過載能力強，平方成正比，所以起動轉(zhuǎn)矩大，過載能力強， 適合于拖動閘門、電車等負載。適合于拖動閘門、電車等負載。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 140 【例例1-71-7】 某串勵直流電動機額定數(shù)據(jù)為：額定電壓某串勵直流電動機額定數(shù)據(jù)為：額定電壓 UN=220V，額定電流，額定電流IN=30A，額定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速 nN=1000r/min，電樞回路總電阻，電樞回路總電阻Ra=0.57，在磁路，在磁路 不飽和的情況下，求電機運行在半載，即電樞電流不飽和的情況下，求電機運行在

56、半載，即電樞電流 Ia=15A時，電動機的轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩。時，電動機的轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 141 【例例1-71-7】 解：串勵電動機的額定電樞電流為解：串勵電動機的額定電樞電流為 額定負載時反電動勢為額定負載時反電動勢為 電樞電流電樞電流Ia=15A時的磁通為時的磁通為 AII Na 30 VRIUE aaNaN 9 .20257. 030220 NNN a a I I FFF F 5 . 0 30 15 第第4章章 直流電機直流電機 Page 142 【例例1-71-7】 此時的反電動勢為此時的反電動勢為 電動機轉(zhuǎn)速為電動機轉(zhuǎn)速為 電磁轉(zhuǎn)矩為電磁轉(zhuǎn)矩為

57、 VRIUE aaNa 5 .21157. 015220 min/8 .20841000 5 . 0 1 9 .202 5 .211 rn E E n N N F F mNI n E T a a 5 .1415 8 .2084 5 .211 55. 955. 9 第第4章章 直流電機直流電機 Page 143 復(fù)勵直流電動機的機械特復(fù)勵直流電動機的機械特 性性 復(fù)勵直流電動機既有并勵繞組，又有串勵繞組，復(fù)勵直流電動機既有并勵繞組，又有串勵繞組， 當并勵與串勵繞組產(chǎn)生的磁動勢方向相同時，稱為積當并勵與串勵繞組產(chǎn)生的磁動勢方向相同時，稱為積 復(fù)勵；當并勵與串勵繞組產(chǎn)生的磁動勢方向相反時，復(fù)勵；當并

58、勵與串勵繞組產(chǎn)生的磁動勢方向相反時， 稱為差復(fù)勵，差復(fù)勵在實際應(yīng)用中很少。稱為差復(fù)勵，差復(fù)勵在實際應(yīng)用中很少。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 144 復(fù)勵直流電動機的機械特性復(fù)勵直流電動機的機械特性 積復(fù)勵在理想空載時，電樞電流為零，主磁通積復(fù)勵在理想空載時，電樞電流為零，主磁通 0由并勵繞組產(chǎn)生，故存在理想空載轉(zhuǎn)速，為由并勵繞組產(chǎn)生，故存在理想空載轉(zhuǎn)速，為 不會出現(xiàn)不會出現(xiàn)“飛車飛車”危險；當負危險；當負 載增大時，電樞電流增大，載增大時，電樞電流增大， 總磁通隨之增大，使轉(zhuǎn)速比總磁通隨之增大，使轉(zhuǎn)速比 并勵下降更多，如圖所示。并勵下降更多，如圖所示。 0 0 e N C U n

59、第第4章章 直流電機直流電機 Page 145 直流電機的換向直流電機的換向 電機運行時，元件會隨電樞的運轉(zhuǎn)從一條之路電機運行時，元件會隨電樞的運轉(zhuǎn)從一條之路 經(jīng)過電刷換到另一條之路，元件電流改變方向，這經(jīng)過電刷換到另一條之路，元件電流改變方向，這 一過程稱為換向，換向也是直流電機特有的問題，一過程稱為換向，換向也是直流電機特有的問題， 換向的好壞，直接影響直流電機的運行性能。換向的好壞，直接影響直流電機的運行性能。 第第4章章 直流電機直流電機 Page 146 直流電機的換向直流電機的換向 123 1 下 下下 上 上上 右支路 左支路 12 1 123 12 上 下 下 上 1 2 2

60、16 12 16 (a)換向前(b)換向中(c)換向后 圖144 1號元件換向過程 123 2 1 2 上 下下 12 下 上上16 2ia 2ia2ia 2ia 2ia 2ia 第第4章章 直流電機直流電機 Page 147 直流電機的換直流電機的換 向向 直線換向直線換向 如果當換向元件中各種電動勢為零，被電刷短如果當換向元件中各種電動勢為零，被電刷短 接的閉合回路就不會出現(xiàn)環(huán)流，元件中的電流大小接的閉合回路就不會出現(xiàn)環(huán)流，元件中的電流大小 由電刷與相鄰兩換向片的接觸面積決定，電流隨時由電刷與相鄰兩換向片的接觸面積決定，電流隨時 間均勻變化，即有：間均勻變化，即有：i=(t)。把這種換向稱