第1章直流電機(jī)的運(yùn)行原理

1、圖圖1-1 1-1 直流發(fā)電機(jī)工作原理示意圖直流發(fā)電機(jī)工作原理示意圖 )(VBleBlif 圖圖1-2 直流電動(dòng)機(jī)工作原理圖直流電動(dòng)機(jī)工作原理圖 當(dāng)電樞轉(zhuǎn)過當(dāng)電樞轉(zhuǎn)過180180時(shí)，外時(shí)，外部電路的電流方向不變，線部電路的電流方向不變，線圈中的電流方向?yàn)閯t從圈中的電流方向?yàn)閯t從d d到到a a，改變了方向，但此時(shí)電磁力改變了方向，但此時(shí)電磁力方向不變，電機(jī)沿恒定方向方向不變，電機(jī)沿恒定方向旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)。 由此可見，在直流電動(dòng)機(jī)中，外部電路的電流方向由此可見，在直流電動(dòng)機(jī)中，外部電路的電流方向不變，經(jīng)過電刷和換向片的作用，線圈中的電流隨其不變，經(jīng)過電刷和換向片的作用，線圈中的電流隨其所處磁極極性的

2、改變而同時(shí)改變其方向，使電磁轉(zhuǎn)矩所處磁極極性的改變而同時(shí)改變其方向，使電磁轉(zhuǎn)矩的方向一直保持不變。在這里，經(jīng)過換向器作用將直的方向一直保持不變。在這里，經(jīng)過換向器作用將直流逆變成了交流電，是一個(gè)逆變過程。流逆變成了交流電，是一個(gè)逆變過程。 圖圖1-3 直流電機(jī)的剖面圖直流電機(jī)的剖面圖 圖圖1-4 主磁極主磁極 圖圖1-5 換向極換向極 圖圖1-6電刷裝置電刷裝置 圖圖1-7 換向器換向器主磁極主磁極換向磁極換向磁極電刷裝置電刷裝置機(jī)座機(jī)座端蓋端蓋電樞繞組電樞繞組電樞鐵心電樞鐵心換向器換向器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸磁極鐵心磁極鐵心勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組電刷電刷刷握刷握絕緣支架絕緣支架壓緊力調(diào)整裝置壓緊力調(diào)整裝置定子定

3、子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子直直流流電電機(jī)機(jī)NNNIUP NNNNIUPkWPN145VUN220min/1450rnNNkWPPNN1619 . 01451AUPINNN4 .630220101453aII aII 圖圖1-81-8直流電機(jī)按勵(lì)磁方式分類直流電機(jī)按勵(lì)磁方式分類afUUafUUfaIIIfaIIIfsFFFSfFFFfasIIII0%20圖圖1-9 直流電機(jī)空載時(shí)的磁場(chǎng)分布直流電機(jī)空載時(shí)的磁場(chǎng)分布圖圖1-10 氣隙中主磁場(chǎng)磁密的分布?xì)庀吨兄鞔艌?chǎng)磁密的分布 lBdxBlldxBdavxxx22220圖圖1-11 空載磁化曲線空載磁化曲線 pZy21圖圖1-121-12電樞繞組的元件及嵌放方法電樞繞

4、組的元件及嵌放方法 1-1-槽楔；槽楔； 2-2-線圈絕緣；線圈絕緣； 3-3-導(dǎo)體；導(dǎo)體； 4-4-層間絕緣；層間絕緣； 5-5-槽絕緣；槽絕緣；6-6-槽底絕緣槽底絕緣 a）繞組元件）繞組元件b）元件邊在槽內(nèi)的放置情況）元件邊在槽內(nèi)的放置情況c）電樞槽內(nèi)絕緣）電樞槽內(nèi)絕緣1-上層元件邊；上層元件邊；2-下層元件邊；下層元件邊； 3-后端接部分；后端接部分；4-首端部分首端部分p16KSZ4221621pZy1kyy4）. 單疊繞組電路圖單疊繞組電路圖從以上分析可以總結(jié)出，單疊繞組具有從以上分析可以總結(jié)出，單疊繞組具有以下特點(diǎn)：以下特點(diǎn)：pa221）并聯(lián)支路數(shù)等于磁極數(shù)）并聯(lián)支路數(shù)等于磁極數(shù)

5、 ； aaaiI2 圖圖1-16 單波繞組在電樞上繞組元件聯(lián)結(jié)情況單波繞組在電樞上繞組元件聯(lián)結(jié)情況 KSZ721151pKyyk34341521pZy43712yyy15, 42KSp4.）單波繞組電路圖）單波繞組電路圖aaiI2圖圖1-20 負(fù)載時(shí)氣隙磁場(chǎng)分布負(fù)載時(shí)氣隙磁場(chǎng)分布a)主極磁場(chǎng)主極磁場(chǎng) b）電樞磁場(chǎng)）電樞磁場(chǎng) c）合成磁場(chǎng)）合成磁場(chǎng) 由于磁路的飽和由于磁路的飽和現(xiàn)象的存在，使一現(xiàn)象的存在，使一半極面下磁通密度半極面下磁通密度的增加量，要比另的增加量，要比另一半極面下磁通密一半極面下磁通密度的減少量略少一度的減少量略少一些些 ，每極下的磁通，每極下的磁通量將會(huì)由于電樞反量將會(huì)由于電

6、樞反應(yīng)的作用有所削弱應(yīng)的作用有所削弱 ，呈一定的去磁呈一定的去磁作用。作用。圖圖1-21 負(fù)載時(shí)氣隙磁場(chǎng)的波形分布圖負(fù)載時(shí)氣隙磁場(chǎng)的波形分布圖B0-主極磁場(chǎng)；主極磁場(chǎng)；Ba-電樞磁場(chǎng)；電樞磁場(chǎng)；B-合成磁場(chǎng)合成磁場(chǎng)圖1-22 電刷不在幾電刷不在幾何中性線上時(shí)的負(fù)何中性線上時(shí)的負(fù)載磁場(chǎng)載磁場(chǎng) 若為發(fā)電機(jī)，電刷順電樞旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)若為發(fā)電機(jī)，電刷順電樞旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)一角度，一角度，對(duì)主極磁場(chǎng)而言，直軸電樞反應(yīng)是去磁的；若電刷逆著對(duì)主極磁場(chǎng)而言，直軸電樞反應(yīng)是去磁的；若電刷逆著電樞旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)一角度，直軸電樞反應(yīng)將是增磁的。電樞旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)一角度，直軸電樞反應(yīng)將是增磁的。電動(dòng)機(jī)的情況與發(fā)電機(jī)相反。電動(dòng)機(jī)

7、的情況與發(fā)電機(jī)相反。 aN 2lBavlvBeavavv602npv602npeavnCnapNnpaNeaNEeava6060222apNCe60aavavilBf2DfTavxaTaaaavICIapNpNaIllDNaIlBT222222式中，式中， 是一個(gè)常數(shù)，稱為轉(zhuǎn)矩常數(shù)。是一個(gè)常數(shù)，稱為轉(zhuǎn)矩常數(shù)。 apNCT255. 9260eTCCeTCC55. 9TIapNIapNnICIEPaaaeaaM2260601, 2ap4 .12160372260apNCeneaCEWbnCEea4107 .7028504 .122502 .591218622apNCTAUPINNNN331915.

8、 0330101003mNICTNNTN7 .1367331102 .592ffffaaaRIrrIURIUE)(01TTT圖圖1-23 直流發(fā)電機(jī)慣例直流發(fā)電機(jī)慣例 aEaI電樞電動(dòng)勢(shì)電樞電動(dòng)勢(shì) 與電與電樞電流樞電流 的方向一的方向一致；原動(dòng)機(jī)的輸入轉(zhuǎn)致；原動(dòng)機(jī)的輸入轉(zhuǎn)矩矩 與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速 的方的方向一致；電磁轉(zhuǎn)矩向一致；電磁轉(zhuǎn)矩 與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速 的方向相反，的方向相反，是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 1Tn1TTn0011)(PPTTTPMaaaaaaaaMRIUIIRIUIETP2)(cuacufcuafppPpIIU2)(0padmFepppp0附加損耗附加損耗 機(jī)械損耗機(jī)械損耗鐵損耗鐵損耗cu

9、acufadmFepppppPP21pP2pPpPP2121直流發(fā)電機(jī)的空載特性直流發(fā)電機(jī)的空載特性 圖圖1-24 他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)接線圖他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)接線圖 直流發(fā)電機(jī)的外特性直流發(fā)電機(jī)的外特性 %1000NNUUUU%10%5當(dāng)負(fù)載電流變化時(shí)，欲維持他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的端當(dāng)負(fù)載電流變化時(shí)，欲維持他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的端電壓不變，需要調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，負(fù)載電流增大時(shí)，電壓不變，需要調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，負(fù)載電流增大時(shí)，勵(lì)磁電流也增大，調(diào)節(jié)特性曲線見圖勵(lì)磁電流也增大，調(diào)節(jié)特性曲線見圖1-27所示。所示。 圖圖1-27他勵(lì)發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)特性他勵(lì)發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)特性 圖圖1-28 他勵(lì)發(fā)電機(jī)的效率曲線他勵(lì)發(fā)電機(jī)的效率曲

10、線 圖圖1-29 并勵(lì)發(fā)電機(jī)接線圖并勵(lì)發(fā)電機(jī)接線圖 圖圖1-30 自勵(lì)過程與穩(wěn)定空載電壓自勵(lì)過程與穩(wěn)定空載電壓 AUPINNN96.8623010203VUN230min/1500rnN156. 0aR3 .73fRkWppFem1NadPp01. 0ARUIfNf14. 33 .73230AIIIfNa1 .9014. 396.86WRIpaacua1266156. 01 .9022WRIpffcuf7233 .7314. 322cufcuaNMppPPW21989723126620000WppppppadFemcufcua31892000001. 010007231266WpPPN2318

11、93189200001%25.8623189200001PPN)(caaaRRIEUecaaCRRIUn)(圖圖1-23 直流電動(dòng)機(jī)慣例直流電動(dòng)機(jī)慣例 aEaI電樞電動(dòng)勢(shì)電樞電動(dòng)勢(shì) 與電與電樞電流樞電流 的方向相的方向相反；電磁轉(zhuǎn)矩反；電磁轉(zhuǎn)矩 與轉(zhuǎn)與轉(zhuǎn)速速 的方向一致；而的方向一致；而負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩 與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速 的方向相反，是制動(dòng)的方向相反，是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩。 1TnLTTnffffRIrrIU)(ffffRIrrIU)(LTTTT)(02cufacuMfcaaaafacaaafappPUIRRIIEUIIRRIEIIUUIP)()()(210202)(pPTTTIEPaaMadmFep

12、ppp0pPpppppPPadmFecuacuf221pPpPP2121NPNUNINn078. 0aRNadPp%1WIUPNN462002102201WPPpN620010404620031WRIpaacua3440078. 021022WpPPcuaM427603440462001WpPPppadNMmFe2360%1104010404276033mNrkWnPPTNMM408min/100076.4295509550mNnPTNN382100040955095502mNTTT2638240820aaaaNICeRnICeRCeUn0n圖圖1-33 他勵(lì)（并勵(lì)）直流電動(dòng)他勵(lì)（并勵(lì)）直流電

13、動(dòng)機(jī)的工作特性機(jī)的工作特性%1001%1001%1002112faaaFemcufIIURIpppPpPPTnTCCRRCUnTepae02eCUn02TepaCCRR0,cNNRUUTCCRCUnNTeaNeN2圖圖1-34 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性 TCCRRCUnNTepaNeN2圖圖1-35 電樞串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性電樞串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性 TCCRCUnNTeaNe2圖圖1-36 改變電樞電壓時(shí)的人為機(jī)械特性改變電樞電壓時(shí)的人為機(jī)械特性 0n 改變電樞電壓時(shí)，電動(dòng)改變電樞電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的理想空載轉(zhuǎn)機(jī)機(jī)械特性的理想空載轉(zhuǎn)速速改變，而斜率不變，此改變，而斜率不變，此時(shí)機(jī)械特性為一組平行于時(shí)機(jī)械特性為一組平行于固有特性的曲線，如圖固有特性的曲線，如圖1-36所示，所示， TCCRCUnTeaeN2圖圖1-37 改變磁通時(shí)的人為機(jī)械特性改變磁通時(shí)的人為機(jī)械特性 )(Tfn NaaNNNaNNenRIUnEC)0 ,(0n),(NNTnNe