第1章直流電機

1、1 1 直流電機直流電機 直流電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能，具有調(diào)速性能直流電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能，具有調(diào)速性能好，起動轉(zhuǎn)矩大的優(yōu)點。特別是小型號的，廣泛用于好，起動轉(zhuǎn)矩大的優(yōu)點。特別是小型號的，廣泛用于自動控制中。自動控制中。 直流發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)化為電能，作直流電動機、直流發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)化為電能，作直流電動機、同步電機勵磁和蓄電池充電的電源，目前由二極管和同步電機勵磁和蓄電池充電的電源，目前由二極管和晶閘管整流裝置所取代。晶閘管整流裝置所取代。直流發(fā)電機的工作原理直流發(fā)電機的工作原理原動機拖動原動機拖動 磁場切割導體磁場切割導體 產(chǎn)生感應電勢產(chǎn)生感應電勢1.1 1.1 直流電直流電機的工機

2、的工作原理作原理及結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)直流電動機的工作原理直流電動機的工作原理帶電導體帶電導體 磁場相對運動磁場相對運動 產(chǎn)生電磁力產(chǎn)生電磁力1.1.2 直流電機的結(jié)構(gòu)直流電機的結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)子包括電樞鐵心、電轉(zhuǎn)子包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風扇。樞繞組、換向器和風扇。 定子包括主磁極、機座、定子包括主磁極、機座、換向極、電刷裝置和端蓋。換向極、電刷裝置和端蓋。1軸承；軸承；2軸；軸；3電樞繞組；電樞繞組；4換向極繞組；換向極繞組；5電樞鐵心；電樞鐵心；6后端蓋；后端蓋；7刷桿座；刷桿座；8換向換向器；器；9電刷；電刷；10主磁極；主磁極；11機座；機座；12勵磁繞組；勵磁繞組；13風扇；風扇；14前端蓋

3、前端蓋主磁極的作用是產(chǎn)生氣隙磁場。主主磁極的作用是產(chǎn)生氣隙磁場。主磁極由主磁極鐵心和勵磁繞組兩部磁極由主磁極鐵心和勵磁繞組兩部分組成。鐵心一般用分組成。鐵心一般用0.5mm1.5mm厚的硅鋼板沖片疊壓鉚緊而厚的硅鋼板沖片疊壓鉚緊而成，分為極身和極靴兩部分，上面成，分為極身和極靴兩部分，上面套勵磁繞組的部分稱為極身，下面套勵磁繞組的部分稱為極身，下面擴寬的部分稱為極靴，極靴寬于極擴寬的部分稱為極靴，極靴寬于極身，既可以調(diào)整氣隙中磁場的分布，身，既可以調(diào)整氣隙中磁場的分布，又便于固定勵磁繞組。勵磁繞組用又便于固定勵磁繞組。勵磁繞組用絕緣銅線繞制而成，套在主磁極鐵絕緣銅線繞制而成，套在主磁極鐵心上。

4、整個主磁極用螺釘固定在機心上。整個主磁極用螺釘固定在機座上，座上，極身極身極靴極靴 換向極是改善換換向極是改善換向，減小電機運行時向，減小電機運行時電刷與換向器之間可電刷與換向器之間可能產(chǎn)生的換向火花，能產(chǎn)生的換向火花，一般裝在兩個相鄰主一般裝在兩個相鄰主磁極之間，由換向極磁極之間，由換向極鐵心和換向極繞組組鐵心和換向極繞組組成。換向極繞組用絕成。換向極繞組用絕緣導線繞制而成，套緣導線繞制而成，套在換向極鐵心上，換在換向極鐵心上，換向極的數(shù)目與主磁極向極的數(shù)目與主磁極相等。相等。機座是電機定子的外殼。作用有兩個：一是用來固定主磁極、換向極和端蓋，并起整個機座是電機定子的外殼。作用有兩個：一是用

5、來固定主磁極、換向極和端蓋，并起整個電機的支撐和固定作用；二是機座本身也是磁路的一部分，磁通通過的這部分稱為磁軛。電機的支撐和固定作用；二是機座本身也是磁路的一部分，磁通通過的這部分稱為磁軛。為保證機座具有足夠的機械強度和良好的導磁性能，一般為鑄鋼件或由鋼板焊接而成。為保證機座具有足夠的機械強度和良好的導磁性能，一般為鑄鋼件或由鋼板焊接而成。 電刷裝置是換向器和電刷相接觸，用來引電刷裝置是換向器和電刷相接觸，用來引入或引出直流電壓和直流電流的，電刷裝置由入或引出直流電壓和直流電流的，電刷裝置由電刷、刷握、刷桿和刷桿座等組成。電刷放在電刷、刷握、刷桿和刷桿座等組成。電刷放在刷握內(nèi)，用彈簧壓緊，使

6、電刷與換向器之間有刷握內(nèi)，用彈簧壓緊，使電刷與換向器之間有良好的滑動接觸，刷握固定在刷桿上，刷桿裝良好的滑動接觸，刷握固定在刷桿上，刷桿裝在圓環(huán)形的刷桿座上，相互之間必須絕緣。刷在圓環(huán)形的刷桿座上，相互之間必須絕緣。刷桿座裝在端蓋或軸承內(nèi)蓋上，圓周位置可以調(diào)桿座裝在端蓋或軸承內(nèi)蓋上，圓周位置可以調(diào)整，調(diào)好以后加以固定。整，調(diào)好以后加以固定。1刷握刷握 2電刷電刷 3壓緊彈簧壓緊彈簧 4刷辮刷辮 轉(zhuǎn)子電樞鐵心是主磁路的主要部分，轉(zhuǎn)子電樞鐵心是主磁路的主要部分，用以嵌放電樞繞組。一般電樞鐵心用以嵌放電樞繞組。一般電樞鐵心采用由采用由0.5mm厚的硅鋼片沖制而成厚的硅鋼片沖制而成的沖片疊壓而成，以降

7、低電機運行的沖片疊壓而成，以降低電機運行時電樞鐵心中產(chǎn)生的渦流損耗和磁時電樞鐵心中產(chǎn)生的渦流損耗和磁滯損耗。疊成的鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或滯損耗。疊成的鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上。鐵心的外圓開有電樞轉(zhuǎn)子支架上。鐵心的外圓開有電樞槽，槽內(nèi)嵌放電樞繞組。槽，槽內(nèi)嵌放電樞繞組。轉(zhuǎn)子電樞繞組的作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應電動轉(zhuǎn)子電樞繞組的作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應電動勢，是直流電機進行能量變換的關鍵部件，所以勢，是直流電機進行能量變換的關鍵部件，所以叫電樞。它是由許多線圈叫電樞。它是由許多線圈(以下稱元件以下稱元件)按一定規(guī)按一定規(guī)律連接而成，線圈采用高強度漆包線或玻璃絲包律連接而成，線圈采用高強度漆包線或玻璃絲包

8、扁銅線繞成，不同線圈的線圈邊分上下兩層嵌放扁銅線繞成，不同線圈的線圈邊分上下兩層嵌放在電樞槽中，線圈與鐵心之間以及上、下兩層線在電樞槽中，線圈與鐵心之間以及上、下兩層線圈邊之間都必須妥善絕緣。為防止離心力將線圈圈邊之間都必須妥善絕緣。為防止離心力將線圈邊甩出槽外，槽口用槽楔固定。線圈伸出槽外的邊甩出槽外，槽口用槽楔固定。線圈伸出槽外的端接部分用熱固性無緯玻璃帶進行綁扎。端接部分用熱固性無緯玻璃帶進行綁扎。 轉(zhuǎn)軸起轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的支撐作用，需有一定的機械強度轉(zhuǎn)軸起轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的支撐作用，需有一定的機械強度和剛度，一般用圓鋼加工而成。和剛度，一般用圓鋼加工而成。 換向片之間用云母片換向片之間用云母片絕緣，換

9、向片的下部做成絕緣，換向片的下部做成鴿尾形，兩端用鋼制鴿尾形，兩端用鋼制V形形套筒和套筒和V形云母環(huán)固定，形云母環(huán)固定，再用螺母鎖緊。再用螺母鎖緊。 換向器由絕緣的換向銅片組成圓筒狀部換向器由絕緣的換向銅片組成圓筒狀部件固定在轉(zhuǎn)軸一端，與電樞繞組連接。件固定在轉(zhuǎn)軸一端，與電樞繞組連接。11槽楔槽楔 22線圈絕緣線圈絕緣 33電樞導體電樞導體44層間絕緣層間絕緣 55槽絕緣槽絕緣 66槽底絕緣槽底絕緣 電樞鐵心沖片電樞鐵心沖片在小型電機中一般選取梨形槽在小型電機中一般選取梨形槽永磁測速發(fā)電機直流發(fā)電機參數(shù)直流發(fā)電機參數(shù)額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速2850轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分的發(fā)電機分的發(fā)電機序號序號電機型號電機型號額定

10、功率額定功率（千瓦）（千瓦）額定電壓額定電壓（伏）（伏）額定電流額定電流（安）（安）效率效率（%）重量重量（千克）（千克）1Z2-211.11159.57765021.12304.7876.53Z2-221.711514.8805541.72307.3980.55Z2-312.411520.85816762.423010.42827Z2-323.211527.882.57983.223013.983.59Z2-414.211536.579.585104.223018.2581.511Z2-42611552.282.510012623026.18313Z2-518.51157483.5144直流

11、電動機型號和功用直流電動機型號和功用 Z2Z2系列直流電動機有全國統(tǒng)系列直流電動機有全國統(tǒng)一設計和企業(yè)標準改型兩個系列，一設計和企業(yè)標準改型兩個系列，可供恒轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速范圍不大于可供恒轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速范圍不大于2 2：1 1（調(diào)磁場變速）的直流電力拖動之（調(diào)磁場變速）的直流電力拖動之用。電動機的勵磁方式為并勵或他用。電動機的勵磁方式為并勵或他勵（帶有少量串勵繞組）勵（帶有少量串勵繞組）, ,他勵電他勵電壓為壓為110V110V或或220V220V。故此廣泛應用在。故此廣泛應用在對起動和調(diào)遣要求較高的生產(chǎn)機械，對起動和調(diào)遣要求較高的生產(chǎn)機械，如：冶金工業(yè)軋鋼機，卷揚機，電如：冶金工業(yè)軋鋼機，卷揚機，電力

12、機車，金屬切削機床，造紙，印力機車，金屬切削機床，造紙，印刷、紡織、印染、水泥，塑料擠出刷、紡織、印染、水泥，塑料擠出機械的傳動源。機械的傳動源。Z2型直流電動機技術數(shù)據(jù)表型直流電動機技術數(shù)據(jù)表額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分的電動機分的電動機型型 號號額定額定功率功率額定額定電壓電壓額定額定電流電流額定轉(zhuǎn)額定轉(zhuǎn)速速最高轉(zhuǎn)速最高轉(zhuǎn)速最大勵最大勵磁功率磁功率效率效率飛輪力飛輪力矩矩重重量量kWVAr/minr/minW%kgm2kgZ2-110.81109.833000300052740.012300.82204.85300030005275Z2-121.111012.9300030006277

13、.50.01535飛輪力矩飛輪力矩:飛輪的質(zhì)量與當量直徑平方的乘積飛輪的質(zhì)量與當量直徑平方的乘積 發(fā)電機飛輪力矩：是發(fā)電機轉(zhuǎn)動部分的重量與其慣性發(fā)電機飛輪力矩：是發(fā)電機轉(zhuǎn)動部分的重量與其慣性直徑平方的乘積?？雌饋硭且粋€與電氣參數(shù)無關的直徑平方的乘積?？雌饋硭且粋€與電氣參數(shù)無關的量量,其實不然，它對電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程和動態(tài)穩(wěn)定影其實不然，它對電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程和動態(tài)穩(wěn)定影響很大。它直接影響到在各種工況下突然甩負荷時機響很大。它直接影響到在各種工況下突然甩負荷時機組的速率上升及輸水系統(tǒng)的壓力上升。組的速率上升及輸水系統(tǒng)的壓力上升。 它首先應滿足輸水系統(tǒng)調(diào)節(jié)保證計算的要求。當電力它首先應滿足輸水

14、系統(tǒng)調(diào)節(jié)保證計算的要求。當電力系統(tǒng)發(fā)生故障，機組負荷突變時，因調(diào)速機構(gòu)的時滯，系統(tǒng)發(fā)生故障，機組負荷突變時，因調(diào)速機構(gòu)的時滯，使機組轉(zhuǎn)速升高，為限制轉(zhuǎn)速，機組需一定量的飛輪使機組轉(zhuǎn)速升高，為限制轉(zhuǎn)速，機組需一定量的飛輪力矩，越大，機組轉(zhuǎn)速變化率越小，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定力矩，越大，機組轉(zhuǎn)速變化率越小，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性就越好。與機組造價密切相關，性就越好。與機組造價密切相關， 飛輪力矩越大，機飛輪力矩越大，機組重量越大，制造成本越大。組重量越大，制造成本越大。 Z2系列小型直流電機共分系列小型直流電機共分11個機座號，每個機座號有兩種鐵心長度，制造個機座號，每個機座號有兩種鐵心長度，制造有直流電動機、

15、直流發(fā)電機、直流調(diào)壓發(fā)電機三種，適用于一般正常的工作環(huán)境有直流電動機、直流發(fā)電機、直流調(diào)壓發(fā)電機三種，適用于一般正常的工作環(huán)境。電動機作一般傳動用，發(fā)電機作為一般直流電源用，調(diào)壓發(fā)電機作蓄電池組充。電動機作一般傳動用，發(fā)電機作為一般直流電源用，調(diào)壓發(fā)電機作蓄電池組充電用。電用。 勵磁方式：電動機為帶有少量穩(wěn)定繞組的并激或他激勵磁。發(fā)電機為復激或勵磁方式：電動機為帶有少量穩(wěn)定繞組的并激或他激勵磁。發(fā)電機為復激或他激勵磁（額定電壓為他激勵磁（額定電壓為230伏的發(fā)電機），調(diào)壓發(fā)電機為并激勵磁（不帶串激繞伏的發(fā)電機），調(diào)壓發(fā)電機為并激勵磁（不帶串激繞組）。電機的他激勵磁電壓制成有組）。電機的他激勵磁

16、電壓制成有110伏或伏或220伏二種。電動機額定電壓伏二種。電動機額定電壓110伏的伏的僅有他勵電壓僅有他勵電壓110伏一種。伏一種。 系列電機根據(jù)使用要求可制成濕熱地區(qū)使用的具有防潮、防霉、防鹽霧性能系列電機根據(jù)使用要求可制成濕熱地區(qū)使用的具有防潮、防霉、防鹽霧性能的濕熱帶型（的濕熱帶型（TH）直流電機。）直流電機。 型號含義：型號含義：Z表示表示“直直”流，流，2表示第二次全國定型設計，橫線后數(shù)字表示表示第二次全國定型設計，橫線后數(shù)字表示機座號與鐵心長短，例如機座號與鐵心長短，例如Z2-11前一個前一個1代表代表1號機座，后一個號機座，后一個1代表短鐵心，而代表短鐵心，而Z2-112中中1

17、1代表代表11號機座，號機座，2代表長鐵心。代表長鐵心。 結(jié)構(gòu)型式結(jié)構(gòu)型式 1.直流發(fā)電機或直流調(diào)壓發(fā)電機僅制造臥式，機座帶底腳的一直流發(fā)電機或直流調(diào)壓發(fā)電機僅制造臥式，機座帶底腳的一種。種。 2.直流電動機可制成下表所示的結(jié)構(gòu)型式。直流電動機可制成下表所示的結(jié)構(gòu)型式。結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 型型 式式代號代號電機型號電機型號臥式機座帶有底腳臥式機座帶有底腳B3（D2）Z2-11112臥式機座帶底腳，端蓋有凸緣臥式機座帶底腳，端蓋有凸緣B35（D2/T2）Z2-1182臥式機座不帶底腳，端蓋有凸緣臥式機座不帶底腳，端蓋有凸緣B5（T2）Z2-1162立式機座不帶底腳，端蓋有凸緣（軸伸向下）立式機座不帶底腳

18、，端蓋有凸緣（軸伸向下） V1（L3）Z2-11112立式機座帶有底腳，端蓋有凸緣（軸伸向下）立式機座帶有底腳，端蓋有凸緣（軸伸向下） V15（L3/D2）Z2-1182Z2系列電動機系列電動機 1.電動機可用三角皮帶、正齒輪或彈性聯(lián)軸器進行傳動，不使電機軸承受軸電動機可用三角皮帶、正齒輪或彈性聯(lián)軸器進行傳動，不使電機軸承受軸向推力。向推力。 2.電動機可在正轉(zhuǎn)或逆轉(zhuǎn)情況下正常工作。電動機可在正轉(zhuǎn)或逆轉(zhuǎn)情況下正常工作。Z2系列發(fā)電機及調(diào)壓發(fā)電機系列發(fā)電機及調(diào)壓發(fā)電機 1.Z2系列發(fā)電機及調(diào)壓發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)方向自換向器端看去為順時針方向，根系列發(fā)電機及調(diào)壓發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)方向自換向器端看去為順時針方向

19、，根據(jù)使用要求亦可制成逆時針方向旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機或調(diào)壓發(fā)電機。據(jù)使用要求亦可制成逆時針方向旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機或調(diào)壓發(fā)電機。 2.Z2系列發(fā)電機及調(diào)壓發(fā)電機根據(jù)訂貨要求可制成與系列發(fā)電機及調(diào)壓發(fā)電機根據(jù)訂貨要求可制成與Y系列三相異步電動機系列三相異步電動機配套成的發(fā)電機組成套供應。配套成的發(fā)電機組成套供應。 3.調(diào)壓發(fā)電機的額定功率為平均電壓（對調(diào)壓發(fā)電機的額定功率為平均電壓（對110/160伏的為伏的為135伏，對伏，對220/320伏伏的為的為270伏）時的功率，當電壓高于平均電壓時其輸出功率不大于額定功率，當伏）時的功率，當電壓高于平均電壓時其輸出功率不大于額定功率，當電壓低于平均電壓時其輸出電流不

20、大于額定電流。電壓低于平均電壓時其輸出電流不大于額定電流。 Z3系列為型系列，用以代替系列為型系列，用以代替Z2老系列，為一般工業(yè)用小型直老系列，為一般工業(yè)用小型直流電動機。與流電動機。與Z2系列相比，具有調(diào)速范圍廣，體積小，轉(zhuǎn)動慣量小，系列相比，具有調(diào)速范圍廣，體積小，轉(zhuǎn)動慣量小，質(zhì)量輕等優(yōu)點。安裝尺寸與國際電工委員會（質(zhì)量輕等優(yōu)點。安裝尺寸與國際電工委員會（IEC）推薦標準相同）推薦標準相同為臥式結(jié)構(gòu)，機座帶底腳。為臥式結(jié)構(gòu)，機座帶底腳。 Z4系列直流電動機是統(tǒng)一設計的新系列，可取代系列直流電動機是統(tǒng)一設計的新系列，可取代Z2、Z3系列，系列，使用于轉(zhuǎn)速范圍大、過載能力使用于轉(zhuǎn)速范圍大、過

21、載能力1.6倍的電力拖動。恒功率弱磁向上倍的電力拖動。恒功率弱磁向上調(diào)速可達到調(diào)速可達到1.03.8 nN，恒轉(zhuǎn)矩降低電樞電壓向下調(diào)速最低可至，恒轉(zhuǎn)矩降低電樞電壓向下調(diào)速最低可至20r/min。 Z4與與Z2、Z3系列相比，系列相比，具有更多的優(yōu)點。它不僅可用具有更多的優(yōu)點。它不僅可用直流電源供電，更適用與靜止直流電源供電，更適用與靜止整流電源供電，轉(zhuǎn)動慣量小，整流電源供電，轉(zhuǎn)動慣量小，有較好的動態(tài)性能，并能承受有較好的動態(tài)性能，并能承受較高的負載變化率。適用于需較高的負載變化率。適用于需要平滑調(diào)速、效率高、自動穩(wěn)要平滑調(diào)速、效率高、自動穩(wěn)速、反應靈敏的控制系統(tǒng)。速、反應靈敏的控制系統(tǒng)。 額定

22、電壓為額定電壓為160V的電動機，在單相橋式整流器供的電動機，在單相橋式整流器供電情況下，在電樞回路需要接入電抗器以抑制脈動電電情況下，在電樞回路需要接入電抗器以抑制脈動電流。流。 額定電壓為額定電壓為440V的電動機不需要外接電抗器。的電動機不需要外接電抗器。Z4系列電動機一般不帶有串勵繞組，系列電動機一般不帶有串勵繞組，Z4-315355型兩型兩個機組帶有補償機組。個機組帶有補償機組。Z4-100280型不帶補償機。型不帶補償機。Z4直流電動機技術數(shù)據(jù)表直流電動機技術數(shù)據(jù)表型號型號額定額定功率功率額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速弱磁弱磁轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速電樞電樞電流電流勵磁勵磁功率功率電樞回電樞回路電阻路電阻電樞電

23、樞電感電感磁磁場場電電感感外外接接電電感感效率效率轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動慣量慣量重重量量160v400V440Vkwr/minr/minA W(20） mHHMh%Kg.m2kgZ4-100-12.21490 300017.93151.1911.2221567.80.044721.59552630 200017.92.1721.4131558.542960400013.32.82261878.941310 40001280.121480300010.79.12861868.42.2860 30006.670.61.499020006.516.761631860.31.5 20005.163.215,000k

24、W發(fā)電機圈式線圈電機維修1.1.3 1.1.3 直流電機電樞繞組直流電機電樞繞組繞組元件繞組元件(線圈線圈)：外包：外包絕緣的單匝或多匝線圈。絕緣的單匝或多匝線圈。繞組的要求：在能通過繞組的要求：在能通過規(guī)定電流和產(chǎn)生足夠電規(guī)定電流和產(chǎn)生足夠電勢前提下，盡可能節(jié)省勢前提下，盡可能節(jié)省有色金屬和絕緣材料，有色金屬和絕緣材料，結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠。結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠。同步機定子下線1槽楔 2線圈絕緣 3電樞導體4層間絕緣 5槽絕緣 6槽底絕緣 電樞鐵心沖片有效邊：每一個嵌放好的元件被切割的兩條磁力線邊。有效邊：每一個嵌放好的元件被切割的兩條磁力線邊。pQ2 SN2y1yy123NSN1y2yyS節(jié)距

25、：節(jié)距： 第一節(jié)距第一節(jié)距y1表示元件兩邊之間的距離。表示元件兩邊之間的距離。 y1=，整距；，整距； y1 ，短距；，短距； y1，長距；長距；端接：處在鐵心端部連接上、下元件邊的導體。端接：處在鐵心端部連接上、下元件邊的導體。上、下元件邊上、下元件邊(上、下圈邊上、下圈邊) ：雙層繞組中的上、下層繞組。：雙層繞組中的上、下層繞組。極距：相鄰異性磁極間的距離。極距：相鄰異性磁極間的距離。疊繞疊繞波繞波繞第二節(jié)距第二節(jié)距y2：相連接的前一元件下圈邊與后一元件上圈邊間的距離。：相連接的前一元件下圈邊與后一元件上圈邊間的距離。合成節(jié)距合成節(jié)距y：相串聯(lián)元件對應邊間的距離，單疊繞組：相串聯(lián)元件對應邊

26、間的距離，單疊繞組 y = 1?？偛蹟?shù)總槽數(shù)極數(shù)極數(shù)疊繞：疊繞： y= y1- y2 = yk = 1波繞：波繞： y= y1+ y2 = yk 換向節(jié)距換向節(jié)距yk ：一個元：一個元件的上層元件邊與下件的上層元件邊與下層元件邊所連接兩個層元件邊所連接兩個換向片的距離。換向片的距離。雙層直流機：雙層直流機：Q= S =K元件數(shù)元件數(shù)換向換向片數(shù)片數(shù)取取y1=Q =16， 2p =4， y =1，Nc=1 的單疊右行繞組的展開圖，的單疊右行繞組的展開圖，y1=Q/2p =4， y2= -3實線實線-上上層邊層邊虛線虛線-下下層邊層邊電刷放在磁極中心線上，與空載為零的元件電刷放在磁極中心線上，與空

27、載為零的元件1 1、5、9、13接觸。接觸。磁極在磁極在上層上層單疊繞組動態(tài)圖單疊繞組動態(tài)圖將同極性的電刷將同極性的電刷A1、 A2以及以及B1、 B2接在一起，故電樞繞組并聯(lián)接在一起，故電樞繞組并聯(lián)支路數(shù)支路數(shù)2a= 2p =4=電刷數(shù)電刷數(shù)，使每極下兩個有效邊的電流相同，獲，使每極下兩個有效邊的電流相同，獲得最大電磁轉(zhuǎn)矩（電）；或每條支路的感應電勢最大（發(fā)）。得最大電磁轉(zhuǎn)矩（電）；或每條支路的感應電勢最大（發(fā)）。發(fā)電機狀態(tài)單波繞組：從某個換向片出發(fā)，串聯(lián)單波繞組：從某個換向片出發(fā)，串聯(lián)p個元件而繞電樞一周后所接的換向片與出個元件而繞電樞一周后所接的換向片與出發(fā)時換向片相鄰。一般后退一片，端

28、接短且避免交叉，又稱左行繞組。發(fā)時換向片相鄰。一般后退一片，端接短且避免交叉，又稱左行繞組。整數(shù)整數(shù) pQy21整數(shù)整數(shù) pKyk1例：極對數(shù)例：極對數(shù)p p2 2，槽數(shù)、元件數(shù)及換向片數(shù)為，槽數(shù)、元件數(shù)及換向片數(shù)為Q Q= =S S= =K K1515。721151 pKyyk34341521 pQy5換向片換向片-5元件元件-8-12元件元件-15-4換向片換向片波繞組的支路對數(shù)波繞組的支路對數(shù)a1，與極對數(shù)無關，可獲得最大電磁轉(zhuǎn)矩。，與極對數(shù)無關，可獲得最大電磁轉(zhuǎn)矩。 可用一對電刷，但因受允許電流密度限制，減少電刷將增大可用一對電刷，但因受允許電流密度限制，減少電刷將增大電刷截面，故選電

29、刷組數(shù)應等于極數(shù)。電刷截面，故選電刷組數(shù)應等于極數(shù)。還有復疊繞組、復波繞組、混合繞組還有復疊繞組、復波繞組、混合繞組 正常電壓，大中容量的電流大、電壓低的直流機用疊繞；幾十千瓦以下正常電壓，大中容量的電流大、電壓低的直流機用疊繞；幾十千瓦以下的電流小、電壓高的中小型電機和電壓高中型電機用波繞。的電流小、電壓高的中小型電機和電壓高中型電機用波繞。電動機狀態(tài) 1.1.4 直流電機勵磁方式：它勵、并勵、串勵和復勵，后三種直流電機勵磁方式：它勵、并勵、串勵和復勵，后三種為自勵。并勵和復勵發(fā)電機常用。為自勵。并勵和復勵發(fā)電機常用。1.1.5 1.1.5 直流電機的額定值直流電機的額定值額定電壓，額定電流

30、，額定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)矩，額額定電壓，額定電流，額定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)矩，額定溫升，勵磁方式等。定溫升，勵磁方式等。電動機額定功率：指軸上輸出機械功率電動機額定功率：指軸上輸出機械功率 PN=TNN=2TNnN /60發(fā)電機額定功率：指輸出電功率，發(fā)電機額定功率：指輸出電功率，PN=UNIN額定角額定角速度速度額定輸額定輸出轉(zhuǎn)矩出轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 直流電機的空載磁場：勵磁磁通單獨直流電機的空載磁場：勵磁磁通單獨建立的磁場，電樞電流為建立的磁場，電樞電流為0 0。 因主極靴寬度因主極靴寬度，極靴下氣隙不太均，極靴下氣隙不太均勻，每條磁力線不盡相同。極靴中間氣隙磁勻，每條磁力線不盡相同。極靴中間氣隙磁密

31、大；極靴以外氣隙磁密小。密大；極靴以外氣隙磁密小。 HB0fFfIfff 或或磁化曲線磁化曲線1.2 1.2 直流電機的基本理論直流電機的基本理論電樞反應電樞反應 是指電樞磁動勢對勵磁磁場的是指電樞磁動勢對勵磁磁場的影響。影響。電樞反應使氣隙磁場發(fā)生畸變，有一定的電樞反應使氣隙磁場發(fā)生畸變，有一定的去磁作用；使物理中性線偏離幾何中性線。去磁作用；使物理中性線偏離幾何中性線。電刷在幾何中性電刷在幾何中性線上的電樞磁場線上的電樞磁場1.空載磁密平頂曲線，空載磁密平頂曲線，2.電樞磁勢三角波曲線，電樞磁勢三角波曲線，3.電樞磁電樞磁勢產(chǎn)生的氣隙磁密馬鞍曲線，勢產(chǎn)生的氣隙磁密馬鞍曲線，4.合成畸變的磁

32、密曲線合成畸變的磁密曲線AxxDNiFaaax AFaq21 ax0FB 1.2.31.2.3、4 4直流電機的感應電勢和電磁轉(zhuǎn)矩直流電機的感應電勢和電磁轉(zhuǎn)矩lvBexx la2NlvBa2NlvBlveEava2N/1xxa2N/1xxa 電樞電勢： 0 xavldxB1B，a2NN每每條條支支路路的的導導體體數(shù)數(shù)：電電樞樞總總導導體體數(shù)數(shù)：。和正比于，故nEnCnapNla2N60np2lEaea 60226060nn2 p nvrrp60 速速度度感應電勢：感應電勢：并聯(lián)支路電勢并聯(lián)支路電勢= =電樞電勢電樞電勢 fafffeeaIGnIKCnCE 不不計計飽飽和和時時，機械角機械角速度

33、速度電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 pDa2電電樞樞空空間間直直徑徑：aTaaaveICIa2Npa2Ill2p2NNTT 為為導導體體電電流流，aaavaviliBf aavaavaavliBDfDT22 對對單單根根導導體體，aaai2I 電電樞樞電電流流eTaeC55. 9CIT ，且且正正比比于于故故afafaeIIGIa2NpT 不不計計飽飽和和時時，直流發(fā)電機的運行原理直流發(fā)電機的運行原理IaUM+_IffR stR+_IEsaaaUIREU 2 并勵電機穩(wěn)定運行時：并勵電機穩(wěn)定運行時：電動機的運行原理電動機的運行原理穩(wěn)定運行時：穩(wěn)定運行時：saaaUIRUE 2 fffIRU ffaaaIRI

34、REU V.U,VUss60222 金屬石墨：金屬石墨：石墨：石墨：aaaIRUE faIII faIII 電動機轉(zhuǎn)矩平衡方程式電動機轉(zhuǎn)矩平衡方程式eCuecCuaCufaacaafaf1PpPpppI )EU2RI(UI)II(UUIP aa2aaaIEIRUI: 即即mechFe202eppPpPP 02eTTT dtdJTTT02e 穩(wěn)定運行時，穩(wěn)定運行時，電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩機械轉(zhuǎn)矩機械轉(zhuǎn)矩空載轉(zhuǎn)矩空載轉(zhuǎn)矩慣性轉(zhuǎn)矩慣性轉(zhuǎn)矩發(fā)電機轉(zhuǎn)矩平衡方程式發(fā)電機轉(zhuǎn)矩平衡方程式dtdJTTT0e1 原動機拖原動機拖動轉(zhuǎn)矩動轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定運行時，穩(wěn)定運行時，0e1TTT 電動機功率平衡方程式電動機功率平衡方程式轉(zhuǎn)

35、矩平衡方程式同乘轉(zhuǎn)矩平衡方程式同乘：輸入電功率：輸入電功率：電刷接觸損耗電刷接觸損耗機械損耗機械損耗電刷電壓降電刷電壓降emchpCufpCuapFep1P2PePcp2aaaaaIRUIIE: 即即 cCuaCuf2aca2facaaaaepppPIU2RIUIUIIU2RIUIEPa 發(fā)電機功率平衡方程式發(fā)電機功率平衡方程式mechFee0e1ppPpPP 電動機功率圖電動機功率圖1.4 直流電動機的工作特性直流電動機的工作特性，因因：aaeRIEUnCE nIaTe工作特性：當工作特性：當U=U N 、I f=I fN時，時，Te=f(Ia) 、 n=f(Ia) 、=f(Ia) 。他勵（

36、并勵）直流電動機的工作特性他勵（并勵）直流電動機的工作特性a0eaaeInCIRCUn 故：故： e0CUn 理理想想空空載載轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速：aTaTeICICT 不計去磁作用，不計去磁作用，%100)II(UUI2RIppp1%100Pp1%100PPfacaa2aCufmechFe112 a2aCufmechFeRIppp 得，得，0dIda 令令固定損耗固定損耗=可變損耗，效率最可變損耗，效率最大，且出現(xiàn)在大，且出現(xiàn)在80%負載時。負載時。串勵直流電動機的工作特性串勵直流電動機的工作特性aafkIII ，故，故因因nIaTekCRRkICUICRRCUnefaaeaefae 則則2aTeIkC

37、T Ia0，串勵直流電動機不允許空載運行。，串勵直流電動機不允許空載運行。不計飽和，不計飽和，計飽和時，計飽和時，Tem以高于以高于Ia一次方的比例增加，一次方的比例增加，以保證在同樣大小起動電流下，比并勵機以保證在同樣大小起動電流下，比并勵機有更大的起動轉(zhuǎn)矩。有更大的起動轉(zhuǎn)矩。串勵電動機的串勵電動機的=f(Ia)和并勵電動機相似。和并勵電動機相似。UIa+_IfM復勵電動機工作特性復勵電動機工作特性復勵復勵U+_IMIa介于并勵和串勵之間。如果并勵繞組介于并勵和串勵之間。如果并勵繞組磁勢起主要作用，其工作特性與并勵磁勢起主要作用，其工作特性與并勵電動機工作特性接近。如果串勵繞組電動機工作特性

38、接近。如果串勵繞組磁勢起主要作用，其工作特性與串勵磁勢起主要作用，其工作特性與串勵電動機工作特性接近。但因為有并勵電動機工作特性接近。但因為有并勵繞組磁勢的存在，磁通繞組磁勢的存在，磁通 不會趨近于不會趨近于零，所以空載或輕載時，仍能正常運零，所以空載或輕載時，仍能正常運行。行。例一臺他勵直流電動機，例一臺他勵直流電動機，PN1325kW，UN 750V，IN 1930A，nN200rmin，Ra0.0161，2Uc=2V，設額定負載下，總制動轉(zhuǎn)矩（即負載轉(zhuǎn)矩）保，設額定負載下，總制動轉(zhuǎn)矩（即負載轉(zhuǎn)矩）保持不變時，求：持不變時，求：(1) 突然串電樞突然串電樞R0.0743，串電阻最初瞬間和達

39、到穩(wěn)定時的電，串電阻最初瞬間和達到穩(wěn)定時的電樞電流和轉(zhuǎn)速分別為多少？樞電流和轉(zhuǎn)速分別為多少？(2) 將少磁通將少磁通10%時，穩(wěn)定的電樞電流和轉(zhuǎn)速時，穩(wěn)定的電樞電流和轉(zhuǎn)速 。 不不變變。性性，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速不不變變，即即電電勢勢突突然然串串入入電電阻阻時時，因因慣慣1解：解：V71720161. 01930750U2IRUEcaNaNaN NacaNaIA3430743. 00161. 02717750RRU2EUI 速速也也開開始始下下降降。電電磁磁轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩隨隨著著下下降降，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)原原數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，變變，電電磁磁轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩應應恢恢復復到到穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)時時因因總總制制動動轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩不不A1930IINa 磁磁轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)

40、矩矩不不變變，因因總總制制動動轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩不不變變，電電2A21459 . 011930IIaa V71320161. 02145750U2IRUEcaaa min/r2219 . 01717713200EEnnaaN 因因磁磁通通不不變變，min/r160717574200EEnna 越越大大，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速越越低低。 R V57420743. 00161. 01930750U2IRRUEcaaa 例一臺并（他）勵直流電動機，例一臺并（他）勵直流電動機，PN22kW，UN 220V，IN 115A，nN1500rmin，Ra0.18，Rf628。求：。求：(1) CEN ， CTN ；(2) Te 、T0 ， (3) n0 、n0 。 A7 .114628220115RUII1fNNa 解：解： mN7 .1457 .11427. 1ICT2aNMem min/r1654133. 0220CUn3NeN0 A/mN133. 0150018. 07 .114220nRIUCNaaNNe A/mN27.