第二章 直流電機

1、電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院電機學(xué)電機學(xué)Electric Machinery（第（第2章章 直流電機）直流電機）電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.1 2.1 概述概述 直流電機工作原理直流電機工作原理 直流電機額定值直流電機額定值 直流電機的主要結(jié)構(gòu)部件直流電機的主要結(jié)構(gòu)部件電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.1.1 2.1.1 直流電機工作原理直流電機工作原理 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.1.2 2.1.2 直流電機的主要結(jié)構(gòu)部件直流電機的主要結(jié)構(gòu)部件直流電機整體結(jié)構(gòu)直流電機整體結(jié)構(gòu)電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.1.2 2.1.2

2、直流電機的主要結(jié)構(gòu)部件直流電機的主要結(jié)構(gòu)部件直流電機主磁極與換向極直流電機主磁極與換向極電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.1.2 2.1.2 直流電機的主要結(jié)構(gòu)部件直流電機的主要結(jié)構(gòu)部件直流電機機座直流電機機座電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.1.2 2.1.2 直流電機的主要結(jié)構(gòu)部件直流電機的主要結(jié)構(gòu)部件直流電機電樞沖片和電樞繞組直流電機電樞沖片和電樞繞組電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.1.2 2.1.2 直流電機的主要結(jié)構(gòu)部件直流電機的主要結(jié)構(gòu)部件直流電機換向器直流電機換向器電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.1.2 2.1.2 直流電機的主要結(jié)構(gòu)部

3、件直流電機的主要結(jié)構(gòu)部件直流電機電刷裝置直流電機電刷裝置電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.1.3 2.1.3 直流電機的額定值直流電機的額定值額定功率：額定功率：PN，單位，單位 W或或kW額定電壓：額定電壓：UN，單位，單位 V額定電流：額定電流：IN，單位，單位 A額定勵磁電壓：額定勵磁電壓：UfN，單位，單位 V額定勵磁電流：額定勵磁電流：IfN，單位，單位 A額定轉(zhuǎn)速：額定轉(zhuǎn)速：nN，單位，單位 r/min額定效率：額定效率： N額定轉(zhuǎn)矩：額定轉(zhuǎn)矩：TN，單位，單位 Nm額定溫升：額定溫升： ，單位，單位C電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.2 2.2 直流電機電樞繞

4、組直流電機電樞繞組基本特點基本特點 單疊繞組單疊繞組 單波繞組單波繞組 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.2.1 2.2.1 電樞繞組基本特點電樞繞組基本特點電樞繞組設(shè)計的基本要求電樞繞組設(shè)計的基本要求 電動勢大，波形好電動勢大，波形好 電流大，產(chǎn)生并承受的電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩大電流大，產(chǎn)生并承受的電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩大 結(jié)構(gòu)簡單，連接可靠結(jié)構(gòu)簡單，連接可靠 便于維修便于維修 換向性能好換向性能好 電樞繞組類型電樞繞組類型 疊繞組：單疊繞組疊繞組：單疊繞組和復(fù)疊繞組和復(fù)疊繞組 波繞組：單波繞組波繞組：單波繞組和復(fù)波繞組和復(fù)波繞組 蛙繞組：疊繞組與波繞組的組合蛙繞組：疊繞組與波繞組的組合電氣工

5、程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.2.1 2.2.1 電樞繞組基本特點電樞繞組基本特點基本概念基本概念 繞組元件繞組元件：兩端分別與兩片換向片連接的單匝或多匝線圈。：兩端分別與兩片換向片連接的單匝或多匝線圈。 元件邊元件邊：放在槽中切割磁力線、感應(yīng)電動勢的有效邊。：放在槽中切割磁力線、感應(yīng)電動勢的有效邊。 上（下）元件邊上（下）元件邊：放在某一槽上（下）層。：放在某一槽上（下）層。 端接端接：元件槽外的部分（前端接、后端接）。：元件槽外的部分（前端接、后端接）。電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.2.1 2.2.1 電樞繞組基本特點電樞繞組基本特點基本概念基本概念 槽內(nèi)每層元件邊數(shù)

6、槽內(nèi)每層元件邊數(shù)：u 槽數(shù)槽數(shù)Z與虛槽數(shù)與虛槽數(shù)Zi： Zi =uZ 元件數(shù)元件數(shù)S、換向片數(shù)、換向片數(shù)K與虛槽數(shù)與虛槽數(shù)Zi：S=K= Zi電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.2.1 2.2.1 電樞繞組基本特點電樞繞組基本特點基本概念基本概念 第一節(jié)距第一節(jié)距y1：兩個元件邊在電樞表面的跨距，用虛槽數(shù)表示：兩個元件邊在電樞表面的跨距，用虛槽數(shù)表示 極距極距 ：每個主磁極在電樞表面占據(jù)的距離，或相鄰兩主極：每個主磁極在電樞表面占據(jù)的距離，或相鄰兩主極間的距離，用弧長或虛槽數(shù)表示。間的距離，用弧長或虛槽數(shù)表示。 y1應(yīng)接近一個極距應(yīng)接近一個極距 ，且為整數(shù)。，且為整數(shù)。 整距整距： y

7、1= 短距短距： y1 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.2.1 2.2.1 電樞繞組基本特點電樞繞組基本特點基本概念基本概念 第二節(jié)距第二節(jié)距y2：與同一換向器相連的兩個元件，第一個元件的：與同一換向器相連的兩個元件，第一個元件的下元件邊到第二個元件的上元件邊在電樞表面的跨距，也常下元件邊到第二個元件的上元件邊在電樞表面的跨距，也常用虛槽數(shù)表示。疊繞組，用虛槽數(shù)表示。疊繞組， y2 0; 合成節(jié)距合成節(jié)距y：串聯(lián)的兩個元件對應(yīng)邊在電樞表面的跨距，用：串聯(lián)的兩個元件對應(yīng)邊在電樞表面的跨距，用虛槽數(shù)表示。虛槽數(shù)表示。y= y1+ y2 換向器節(jié)距換向器節(jié)距yK：與每個元件相連的兩個換向

8、器：與每個元件相連的兩個換向器在換向器表面在換向器表面的跨距，用換向片數(shù)表示的跨距，用換向片數(shù)表示。 y= yK電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院17第一節(jié)距第一節(jié)距 y1第二節(jié)距第二節(jié)距 y2合成節(jié)距合成節(jié)距 y換向節(jié)距換向節(jié)距 yK整數(shù)2i1pZyK21yyyy單疊繞組元件 右行左行單波繞組元件 右行pKyy1K左行pKyy1K右行電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.2.2 2.2.2 單疊繞組單疊繞組 4極電機，極電機， Z=Zi=S=K=16 單疊右行整距繞組單疊右行整距繞組i1211642411 43Zypyyyy 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院19 單疊繞組

9、是把一個主極下的元件串聯(lián)成一條支路單疊繞組是把一個主極下的元件串聯(lián)成一條支路電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院20并聯(lián)支路數(shù)等于極數(shù)，并聯(lián)支路對數(shù)并聯(lián)支路數(shù)等于極數(shù)，并聯(lián)支路對數(shù)a=2 電刷放置電刷放置電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.2.3 2.2.3 單波繞組單波繞組 4極電機極電機 Z=Zi=S=K=15 單波左行短距繞組單波左行短距繞組i1i211533244115 1727 34ZypZypyyy 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院22 單波繞組：所有處于同極性下的元件串聯(lián)起來構(gòu)成一條支路單波繞組：所有處于同極性下的元件串聯(lián)起來構(gòu)成一條支路 電氣工程與自動化學(xué)院

10、電氣工程與自動化學(xué)院23 并聯(lián)支路數(shù)等于并聯(lián)支路數(shù)等于2，并聯(lián)支路對數(shù)并聯(lián)支路對數(shù)a=1 電刷放置位置電刷放置位置電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院小結(jié)小結(jié) 直流電機電樞繞組是無頭無尾的閉合繞組。直流電機電樞繞組是無頭無尾的閉合繞組。 直流電機電樞繞組至少有直流電機電樞繞組至少有2條并聯(lián)支路。條并聯(lián)支路。 在直流電機中，通常用在直流電機中，通常用 a 表示表示并聯(lián)支路對數(shù)并聯(lián)支路對數(shù)； 單疊繞組，單疊繞組，a = p，即并聯(lián)支路對數(shù)恒等于電機極對數(shù)；即并聯(lián)支路對數(shù)恒等于電機極對數(shù)； 單波繞組，單波繞組，a = 1，即并聯(lián)支路對數(shù)恒等于，即并聯(lián)支路對數(shù)恒等于1。 電刷放置的一般原則：電刷放

11、置的一般原則： 確保空載時通過正、負(fù)電刷引出的電動勢最大；確?？蛰d時通過正、負(fù)電刷引出的電動勢最大； 被電刷短路的元件中的電動勢為零；被電刷短路的元件中的電動勢為零； 端接對稱的元件，電刷放置在主極軸線下的換向片上。端接對稱的元件，電刷放置在主極軸線下的換向片上。電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.3 2.3 直流電機的磁場直流電機的磁場 磁場是電機實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的媒介。磁場是電機實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的媒介。 主極磁場可由永久磁鐵產(chǎn)生主極磁場可由永久磁鐵產(chǎn)生 主極磁場也可由勵磁繞組通入直流電流或由產(chǎn)生。主極磁場也可由勵磁繞組通入直流電流或由產(chǎn)生。 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院

12、2.3.12.3.1 直流電機按勵磁方式分類直流電機按勵磁方式分類 他勵直流電機他勵直流電機 并勵直流電機并勵直流電機 串勵直流電機串勵直流電機 復(fù)勵直流電機復(fù)勵直流電機電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.3.22.3.2 直流電機的空載磁場直流電機的空載磁場 空載磁場（主磁場）：電樞電流空載磁場（主磁場）：電樞電流Ia=0，僅由，僅由If 建立的勵磁磁場。建立的勵磁磁場。電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.3.22.3.2 直流電機的空載磁場直流電機的空載磁場 磁通磁通：空載是電機中的磁場是對稱分布的，分為兩部分：空載是電機中的磁場是對稱分布的，分為兩部分 主磁通主磁通：經(jīng)氣

13、隙、電樞、相鄰主極下的氣隙、主極鐵芯、定：經(jīng)氣隙、電樞、相鄰主極下的氣隙、主極鐵芯、定子磁軛閉合。子磁軛閉合。p 主磁通同時交鏈與勵磁繞組和電樞繞組；主磁通同時交鏈與勵磁繞組和電樞繞組；p 在電樞繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，實現(xiàn)機電能量交換；在電樞繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，實現(xiàn)機電能量交換；p 用用 0表示。表示。 漏磁通漏磁通：經(jīng)主極間的空氣或定子磁軛閉合。：經(jīng)主極間的空氣或定子磁軛閉合。p 不穿過氣隙；不穿過氣隙；p 不參與機電能量交換；不參與機電能量交換；p 用用 表示。表示。 總磁通：總磁通：為主磁通與漏磁通之和，用為主磁通與漏磁通之和，用 m表示。表示。電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院

14、2.3.22.3.2 直流電機的空載磁場直流電機的空載磁場 磁通間的關(guān)系磁通間的關(guān)系 k 主極漏磁系數(shù)，一般取值主極漏磁系數(shù)，一般取值1.151.2500001mk 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.3.22.3.2 直流電機的空載磁場直流電機的空載磁場 磁動勢磁動勢 F0 每對極勵磁磁動勢每對極勵磁磁動勢 Nf 每極主極上的勵磁繞組匝數(shù)每極主極上的勵磁繞組匝數(shù) 主磁路結(jié)構(gòu)主磁路結(jié)構(gòu) 五段式五段式 兩個氣隙兩個氣隙 兩個齒兩個齒 兩個主極兩個主極 一個定子軛一個定子軛 一個轉(zhuǎn)子軛一個轉(zhuǎn)子軛0ffd2FHlN I電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.3.22.3.2 直流電機的空

15、載磁場直流電機的空載磁場 主磁場分布主磁場分布 氣隙磁密為平頂波氣隙磁密為平頂波 00( )( ) FB x x電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院32磁化曲線磁化曲線起始階段為直線起始階段為直線其延長線為氣隙線其延長線為氣隙線鐵磁飽和導(dǎo)致磁化鐵磁飽和導(dǎo)致磁化曲線的彎曲曲線的彎曲01FeFFkFF 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.3.32.3.3 直流電機的電樞磁場直流電機的電樞磁場 電樞繞組中的電流產(chǎn)生的磁場。電樞繞組中的電流產(chǎn)生的磁場。主磁極的中心線稱為直軸，相鄰主磁極的中心線稱為直軸，相鄰N極極和和S極的分界線稱為交軸。極的分界線稱為交軸。一般情況下，直流電機電樞磁場方向

16、一般情況下，直流電機電樞磁場方向總是對準(zhǔn)交軸，稱為交軸電樞反應(yīng)?？偸菍?zhǔn)交軸，稱為交軸電樞反應(yīng)。電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院34a aaN iAD2aaqAFFpD2a電刷位于幾何中性線上電刷位于幾何中性線上電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院35電刷偏離幾何中性線電刷偏離幾何中性線aq()2FAbadFAb直軸電樞磁動勢直軸電樞磁動勢交軸電樞磁動勢交軸電樞磁動勢電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.3.42.3.4 直流電機的電樞反應(yīng)直流電機的電樞反應(yīng) 交軸電樞反應(yīng)交軸電樞反應(yīng)電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院交軸電樞反應(yīng)對氣隙磁場的影響交軸電樞反應(yīng)對氣隙磁場的影

17、響使磁場的零點偏移；使磁場的零點偏移；不飽和時，每極磁通量不變；不飽和時，每極磁通量不變；飽和時，每極磁通量會減少。飽和時，每極磁通量會減少。電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院38電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院直軸電樞反應(yīng)對氣隙磁場的影響直軸電樞反應(yīng)對氣隙磁場的影響直軸電樞磁場軸線與主機軸線重合；直軸電樞磁場軸線與主機軸線重合；直軸電樞磁場對勵磁磁場起去磁或助磁的作用；直軸電樞磁場對勵磁磁場起去磁或助磁的作用；電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.3.5 2.3.5 感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩 感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢E：支路中各串聯(lián)元件感應(yīng)電動勢的代數(shù)和。：支

18、路中各串聯(lián)元件感應(yīng)電動勢的代數(shù)和。 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 Tem：所有導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的代數(shù)和。：所有導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的代數(shù)和。為每極磁通量，空載時由勵磁電流產(chǎn)生，負(fù)載時由勵磁電流為每極磁通量，空載時由勵磁電流產(chǎn)生，負(fù)載時由勵磁電流和電樞電流共同產(chǎn)生。和電樞電流共同產(chǎn)生。 CE為電動勢常數(shù)為電動勢常數(shù)CT為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)。為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)。ema2TaTTCIpNCa60EaEECnpNCa30TECC電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.4 直流發(fā)電機的基本特性直流發(fā)電機的基本特性2.4.1 基本方程基本方程并勵發(fā)電機等效電路并勵發(fā)電機等效電路電氣工程與自動化學(xué)院電

19、氣工程與自動化學(xué)院2.4.1 基本方程基本方程1、電動勢平衡方程、電動勢平衡方程電樞回路電樞回路ffjfff222aabaaa abaaabaaaaEUI RUI RI rUIrIURrIUIrrI RIIIUb 電刷接觸電阻電壓降，0.3 1V 勵磁回路勵磁回路電流方程電流方程電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.4.1 基本方程基本方程2、功率平衡方程、功率平衡方程電磁功率：電磁功率：電樞繞組感應(yīng)電動勢電樞繞組感應(yīng)電動勢E與電樞電流與電樞電流Ia的乘積的乘積 2f2CufCua2Cu60230emaaaemaaememaaPEIpNpNPnIInT aaPUIUII RPppPp1m

20、ecFead012Cu02211100%1100%ememPPpppPpPPppPppPPP電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.4.1 基本方程基本方程3、轉(zhuǎn)矩平衡方程、轉(zhuǎn)矩平衡方程 轉(zhuǎn)矩平衡方程可由功率平衡方程得出轉(zhuǎn)矩平衡方程可由功率平衡方程得出0110ememPpPTTT電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.4.2 他勵發(fā)電機的運行特性他勵發(fā)電機的運行特性1、空載特性、空載特性 當(dāng)當(dāng) n=常值、常值、I=0 時，時，U0=f (If)的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。他勵發(fā)電機特性實驗接線圖他勵發(fā)電機特性實驗接線圖電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.4.2 他勵發(fā)電機的運行特性

21、他勵發(fā)電機的運行特性1、空載特性、空載特性他勵發(fā)電機空載特性曲線他勵發(fā)電機空載特性曲線 空載特性本質(zhì)上就是通空載特性本質(zhì)上就是通過實驗方法測定發(fā)電機實過實驗方法測定發(fā)電機實際的磁化曲線際的磁化曲線 空載特性曲線測定均按空載特性曲線測定均按他勵發(fā)電機接線方式，與他勵發(fā)電機接線方式，與電機的勵磁方式無關(guān)電機的勵磁方式無關(guān)電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.4.2 他勵發(fā)電機的運行特性他勵發(fā)電機的運行特性2、負(fù)載特性、負(fù)載特性 當(dāng)當(dāng)n=常值、常值、I=常值時，常值時，U=f (If)的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。他勵發(fā)電機負(fù)載特性曲線他勵發(fā)電機負(fù)載特性曲線 空載特性與負(fù)載特性之空載特性與負(fù)載特性之

22、間存在一個特性三角形間存在一個特性三角形 EAU。電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.4.2 他勵發(fā)電機的運行特性他勵發(fā)電機的運行特性3、外特性、外特性 當(dāng)當(dāng)n=常值、常值、If=常值時，常值時，U= f (I) 的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。他勵發(fā)電機外特性曲線他勵發(fā)電機外特性曲線 外特性隨負(fù)載電流增大外特性隨負(fù)載電流增大呈下降趨勢，是由電樞回呈下降趨勢，是由電樞回路電阻壓降和電樞反應(yīng)去路電阻壓降和電樞反應(yīng)去磁效應(yīng)引起的；磁效應(yīng)引起的； 機端電壓隨負(fù)載變化的機端電壓隨負(fù)載變化的程度用電壓調(diào)整率衡量程度用電壓調(diào)整率衡量0NN100%UUUU電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.4.2

23、他勵發(fā)電機的運行特性他勵發(fā)電機的運行特性4、調(diào)節(jié)特性、調(diào)節(jié)特性 當(dāng)當(dāng)n=常值、常值、U=常值時，常值時， If =f (I)的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。 勵磁電流隨負(fù)載電流增勵磁電流隨負(fù)載電流增加而增加，以補償電樞反加而增加，以補償電樞反應(yīng)的去磁作用。應(yīng)的去磁作用。 鐵磁材料的飽和，使勵鐵磁材料的飽和，使勵磁電流增加的速率還要高磁電流增加的速率還要高于負(fù)載電流。于負(fù)載電流。他勵發(fā)電機調(diào)節(jié)特性曲線他勵發(fā)電機調(diào)節(jié)特性曲線電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.4.3 并勵發(fā)電機的自勵條件和外特性并勵發(fā)電機的自勵條件和外特性1、自勵過程與條件、自勵過程與條件并勵發(fā)電機運行特性實驗接線并勵發(fā)電機運行特

24、性實驗接線電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.4.3 并勵發(fā)電機的自勵條件和外特性并勵發(fā)電機的自勵條件和外特性1、自勵過程與條件、自勵過程與條件并勵發(fā)電機自勵條件并勵發(fā)電機自勵條件電機有剩磁電機有剩磁勵磁繞組連接正確勵磁繞組連接正確勵磁回路電阻小于臨界電阻勵磁回路電阻小于臨界電阻不同轉(zhuǎn)速的臨界電阻不同轉(zhuǎn)速的臨界電阻電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.4.3 并勵發(fā)電機的自勵條件和外特性并勵發(fā)電機的自勵條件和外特性2、外特性、外特性 當(dāng)當(dāng)n=常值、常值、If=常值時，常值時，U= f (I) 的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。并勵發(fā)電機外特性并勵發(fā)電機外特性 外特性下降快，有外特性下降快，

25、有“拐彎拐彎” 電壓調(diào)整率可達(dá)電壓調(diào)整率可達(dá)20% 穩(wěn)態(tài)短路電流小穩(wěn)態(tài)短路電流小電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.4.3 復(fù)勵發(fā)電機的特點復(fù)勵發(fā)電機的特點復(fù)勵發(fā)電機：復(fù)勵發(fā)電機：勵磁繞中既含有并勵繞組，又含有串勵勵磁繞中既含有并勵繞組，又含有串勵繞組的直流發(fā)電機，包括繞組的直流發(fā)電機，包括積復(fù)勵發(fā)電機積復(fù)勵發(fā)電機（并勵繞組其（并勵繞組其主要作用）和主要作用）和差復(fù)勵發(fā)電機差復(fù)勵發(fā)電機（串勵繞組其主要作用）（串勵繞組其主要作用）復(fù)勵發(fā)電機實驗接線復(fù)勵發(fā)電機實驗接線電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.4.3 復(fù)勵發(fā)電機的特點復(fù)勵發(fā)電機的特點復(fù)勵發(fā)電機外特性復(fù)勵發(fā)電機外特性復(fù)勵發(fā)電

26、機外特性曲線復(fù)勵發(fā)電機外特性曲線電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.5 直流電動機的基本特性直流電動機的基本特性2.5.1 基本方程基本方程并勵電動機等效電路并勵電動機等效電路電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.5.1 基本方程基本方程1、電動勢平衡方程、電動勢平衡方程 電樞回路電壓方程電樞回路電壓方程 電樞繞組電勢電樞繞組電勢 Ra電樞回路總等效電阻電樞回路總等效電阻baaa abaaa22UI RI rUIrIaaUEI REEC n電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.5.1 基本方程基本方程 勵磁回路電壓方程勵磁回路電壓方程 Rf=rf+rj勵磁回路總電阻勵磁回路

27、總電阻 電流方程電流方程ffjffUIrrI RafIII電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.5.1 基本方程基本方程 動態(tài)情況下的電動勢平衡方程動態(tài)情況下的電動勢平衡方程 電樞回路電樞回路 勵磁回路勵磁回路aaa aaf faf fddTiLR ik i utk i EC fff fddiLR iut電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.5.1 基本方程基本方程2、功率平衡方程、功率平衡方程 電功率平衡方程電功率平衡方程 電磁功率電磁功率 電樞銅耗電樞銅耗 勵磁繞組銅耗勵磁繞組銅耗1PUIafIIIaaUEI R21aaafPEII RUIaEI2aaI RfUI1emCuaC

28、ufemCuPPppPpem2mecFead20+PPpppPp12CuaCufmecFead2Cu02+PPpppppPppPp電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.5.1 基本方程基本方程3、轉(zhuǎn)矩平衡方程、轉(zhuǎn)矩平衡方程 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài) 動態(tài)動態(tài)0220ememPpPTTT2020d=demTTTJTTTt電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.5.2 工作特性工作特性 工作特性工作特性電動機運行時轉(zhuǎn)速電動機運行時轉(zhuǎn)速n、電磁轉(zhuǎn)矩、電磁轉(zhuǎn)矩Tem和和效率效率 與負(fù)載與負(fù)載P2的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。 直流電動機的工作特性因勵磁方式而異。直流電動機的工作特性因勵磁方式而異。 工作特性通常用

29、實驗方法確定。工作特性通常用實驗方法確定。電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.5.2 工作特性工作特性1、并勵電動機、并勵電動機 工作特性實驗電路工作特性實驗電路電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.5.2 工作特性工作特性（1）并勵電動機速率特性）并勵電動機速率特性n = f ( P2 )（2）并勵電動機轉(zhuǎn)矩特性）并勵電動機轉(zhuǎn)矩特性Tem = f ( P2 ) （3）并勵電動機效率特性）并勵電動機效率特性 = f ( P2 ) 工作特性實驗電路工作特性實驗電路電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.5.2 工作特性工作特性2、串勵電動機、串勵電動機 串勵電動機工作特性接線串

30、勵電動機工作特性接線電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.5.2 工作特性工作特性2、串勵電動機、串勵電動機 串勵電動機工作特性串勵電動機工作特性電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.5.2 工作特性工作特性3、復(fù)勵電動機、復(fù)勵電動機 復(fù)勵電動機工作特性實驗電路復(fù)勵電動機工作特性實驗電路電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.5.3 機械特性機械特性直流電動機機械特性直流電動機機械特性：在：在U=UN=常值時，轉(zhuǎn)速常值時，轉(zhuǎn)速n與電磁與電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩Tem之間的關(guān)系曲線之間的關(guān)系曲線n=f (Tem)。并勵電動機并勵電動機jj2emaaaTEaaaemEEETTUI RInCCU

31、IRRRRUnTCCC C電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.5.3 機械特性機械特性串勵電動機串勵電動機12j12211,aemETECUnCRRTCCC CC C C電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.6 2.6 直流電力傳動直流電力傳動 電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ)電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ) 直流電機的調(diào)速直流電機的調(diào)速直流電機的起動直流電機的起動直流電機的制動直流電機的制動電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.6.1 電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ)電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ) 電力傳動的定義：電力傳動的定義：用各種電動機作為原動機拖動生產(chǎn)用各種電動機作為原動機拖動生產(chǎn)機械，產(chǎn)生運動，機械，產(chǎn)生運動，電力傳動也稱

32、為電力拖動電力傳動也稱為電力拖動。直流電直流電力傳動力傳動是由直流電動機來實現(xiàn)的。是由直流電動機來實現(xiàn)的。 電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.6.1 電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ)電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ) 運動方程運動方程emLddJTTt2244GDmDJg12DD 轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動慣量對于均勻圓柱體對于均勻圓柱體對于同心圓柱體對于同心圓柱體22122DDD電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.6.1 電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ)電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ) 1、多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)222220001111111122222KkkkkkJJJJJ200KkkkJJ轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動慣量2、直線運動系統(tǒng)、直線運動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)

33、動慣量21kkvJm2211122kkJmv電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.6.1 電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ)電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ) 穩(wěn)定運行條件穩(wěn)定運行條件 穩(wěn)定運行：電機與生產(chǎn)機械組成的拖動機組已運行穩(wěn)定運行：電機與生產(chǎn)機械組成的拖動機組已運行于某一轉(zhuǎn)速，若外界短時擾動（負(fù)載突變）使轉(zhuǎn)速產(chǎn)于某一轉(zhuǎn)速，若外界短時擾動（負(fù)載突變）使轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的變化在擾動消失后能隨之消失，即機組能自行恢生的變化在擾動消失后能隨之消失，即機組能自行恢復(fù)到原來的速度，則稱機組的運行是穩(wěn)定的，否則為復(fù)到原來的速度，則稱機組的運行是穩(wěn)定的，否則為 不穩(wěn)定運行。不穩(wěn)定運行。電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.6.1 電

34、力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ)電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ) 穩(wěn)定運行條件穩(wěn)定運行條件 穩(wěn)定運行時機組的機械特性穩(wěn)定運行時機組的機械特性電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.6.1 電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ)電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ) 穩(wěn)定運行條件穩(wěn)定運行條件 不穩(wěn)定運行時機組的機械特性不穩(wěn)定運行時機組的機械特性電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.6.1 電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ)電力傳動系統(tǒng)基礎(chǔ) 穩(wěn)定運行條件穩(wěn)定運行條件 當(dāng)機組當(dāng)機組 n0時，有時，有 T=Tem-TL0，使機組速度自行，使機組速度自行下降；當(dāng)下降；當(dāng)機組機組 n0，使機組速度，使機組速度自行上升；即可使機組穩(wěn)定運行。自行上升；即可使機組穩(wěn)定運行。 即負(fù)載機械特性曲線的

35、切線斜率要大于電動機機械即負(fù)載機械特性曲線的切線斜率要大于電動機機械特性曲線的切線斜率。特性曲線的切線斜率。emLddddTTnn電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.6.2 直流電機的起動直流電機的起動電動機起動問題的引出電動機起動問題的引出 機械系統(tǒng)：電動機產(chǎn)生足夠大的電磁轉(zhuǎn)矩克服機組的靜止摩擦機械系統(tǒng)：電動機產(chǎn)生足夠大的電磁轉(zhuǎn)矩克服機組的靜止摩擦轉(zhuǎn)矩、慣性轉(zhuǎn)矩以及負(fù)載轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩、慣性轉(zhuǎn)矩以及負(fù)載轉(zhuǎn)矩。 電氣系統(tǒng)：起動瞬間電氣系統(tǒng)：起動瞬間n=0，E=0，Ra很小，因此起動電流很大。很小，因此起動電流很大。 起動電流大將導(dǎo)致：電網(wǎng)電壓突然降低；電機本身遭受巨大電起動電流大將導(dǎo)致：電網(wǎng)電壓突然降低；電機本身遭受巨大電磁力的沖擊。因此，電動機起動時限制起動電流非常必要。磁力的沖擊。因此，電動機起動時限制起動電流非常必要。staaaUEUIIRR電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程與自動化學(xué)院2.6.2 直流電機的起動直流電機的起動