第03章直流電機(jī)

1、課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室第三章第三章 直流電機(jī)直流電機(jī) 本章概述本章概述o實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的設(shè)備稱為實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的設(shè)備稱為電機(jī)電機(jī)。應(yīng)用旋。應(yīng)用旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的電機(jī)叫轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的電機(jī)叫旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，把機(jī)械能，把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)稱作轉(zhuǎn)換為電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)稱作發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)，根據(jù)電磁原理把，根據(jù)電磁原理把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)稱為電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)稱為電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)。o船用電機(jī)在船舶的整個(gè)電器設(shè)備中占有很大的比例。船用電機(jī)在船舶的整個(gè)電器設(shè)備中占有很大的比例。一

2、般幾千噸位以上的船舶，電機(jī)的總數(shù)量可超過百臺(tái)一般幾千噸位以上的船舶，電機(jī)的總數(shù)量可超過百臺(tái)以上，若為電力推動(dòng)船舶，電機(jī)數(shù)量更多。根據(jù)電流以上，若為電力推動(dòng)船舶，電機(jī)數(shù)量更多。根據(jù)電流種類電機(jī)分種類電機(jī)分交流電機(jī)交流電機(jī)和和直流電機(jī)直流電機(jī)。船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21課 件課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室o直流電機(jī)是實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和直流電能相互轉(zhuǎn)換的一種旋轉(zhuǎn)直流電機(jī)是實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和直流電能相互轉(zhuǎn)換的一種旋轉(zhuǎn)電器裝置。電器裝置。直流電機(jī)是可逆的直流電機(jī)是可逆的。一臺(tái)直流電機(jī)既可作為。一臺(tái)直流電機(jī)既可作為發(fā)電機(jī)使用，也可以

3、作為電動(dòng)機(jī)使用。在作為電動(dòng)機(jī)使發(fā)電機(jī)使用，也可以作為電動(dòng)機(jī)使用。在作為電動(dòng)機(jī)使用時(shí)，它將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，并且具有良好調(diào)速性能，用時(shí)，它將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，并且具有良好調(diào)速性能，調(diào)速設(shè)備簡單，有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩等優(yōu)點(diǎn)，調(diào)速設(shè)備簡單，有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代船舶上有時(shí)被用在要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大調(diào)速性能好和在現(xiàn)代船舶上有時(shí)被用在要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大調(diào)速性能好和有較大的過載能力的起貨機(jī)或電動(dòng)舵機(jī)的電力拖動(dòng)上。有較大的過載能力的起貨機(jī)或電動(dòng)舵機(jī)的電力拖動(dòng)上。在作為發(fā)電機(jī)使用時(shí)，它把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。在作為發(fā)電機(jī)使用時(shí)，它把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工

4、程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室o直流發(fā)電機(jī)早期作為主電源在船舶上普遍應(yīng)用，與交流直流發(fā)電機(jī)早期作為主電源在船舶上普遍應(yīng)用，與交流發(fā)電機(jī)比較，存在的主要缺點(diǎn)是：電壓不能變換以及結(jié)發(fā)電機(jī)比較，存在的主要缺點(diǎn)是：電壓不能變換以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高和維護(hù)工作量大等?，F(xiàn)在大多數(shù)船舶采構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高和維護(hù)工作量大等?，F(xiàn)在大多數(shù)船舶采用交流發(fā)電機(jī)替代直流發(fā)電機(jī)，但有些船舶仍用直流發(fā)用交流發(fā)電機(jī)替代直流發(fā)電機(jī)，但有些船舶仍用直流發(fā)電機(jī)作為變流機(jī)組向直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)提供直流電能。電機(jī)作為變流機(jī)組向直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)提供直流電能。有些船舶主機(jī)軸帶發(fā)電機(jī)也是直流發(fā)電機(jī)，如有些船舶主機(jī)軸帶發(fā)電機(jī)也

5、是直流發(fā)電機(jī)，如遠(yuǎn)洋捕撈遠(yuǎn)洋捕撈船的拖網(wǎng)機(jī)船的拖網(wǎng)機(jī)。所以直流電機(jī)仍然是船舶電氣設(shè)備的主要。所以直流電機(jī)仍然是船舶電氣設(shè)備的主要類型之一。類型之一。o本章主要介紹，直流電機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、勵(lì)磁本章主要介紹，直流電機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、勵(lì)磁方式和直流發(fā)電機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)的基本運(yùn)行特性等。方式和直流發(fā)電機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)的基本運(yùn)行特性等。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室第三章第三章 直流電機(jī)直流電機(jī)本章主要講解內(nèi)容本章主要講解內(nèi)容 第一節(jié)第一節(jié) 直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu) 第二節(jié)第二節(jié) 電樞繞組的感應(yīng)電

6、勢和電磁轉(zhuǎn)矩電樞繞組的感應(yīng)電勢和電磁轉(zhuǎn)矩 第三節(jié)第三節(jié) 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性 第四節(jié)第四節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性 第五節(jié)第五節(jié) 無刷直流電動(dòng)機(jī)無刷直流電動(dòng)機(jī)課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室第一節(jié)第一節(jié) 直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu) 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)下面通過觀看一段視頻下面通過觀看一段視頻（第第03章章 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)）來學(xué)來學(xué)習(xí)電機(jī)的結(jié)構(gòu)習(xí)電機(jī)的結(jié)構(gòu)課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶

7、電氣設(shè)備教研室基本構(gòu)造：基本構(gòu)造： 定、轉(zhuǎn)子定、轉(zhuǎn)子 。電刷、換向器作用：電刷、換向器作用： 起機(jī)械整起機(jī)械整流器作用流器作用 。后續(xù)基本原理中進(jìn)一步。后續(xù)基本原理中進(jìn)一步介紹（元件交流，電刷兩端直流）。介紹（元件交流，電刷兩端直流）。注意：注意：各部件的作用各部件的作用。定子：主磁極、換向極、機(jī)座、端蓋、電刷定子：主磁極、換向極、機(jī)座、端蓋、電刷課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室轉(zhuǎn)子：電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸、風(fēng)扇轉(zhuǎn)子：電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸、風(fēng)扇課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船

8、舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室直流電機(jī)工作原理直流電機(jī)工作原理下面觀看視頻（下面觀看視頻（第第03章章 直流電動(dòng)機(jī)工作原理直流電動(dòng)機(jī)工作原理）課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室直流電機(jī)工作原理直流電機(jī)工作原理下面觀看視頻（下面觀看視頻（第第03章章 直流發(fā)電機(jī)工作原理直流發(fā)電機(jī)工作原理）課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室在發(fā)電機(jī)在發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)部線圈內(nèi)部是一個(gè)方向不斷改變的是一個(gè)方向不斷改變的交變電動(dòng)勢交變電動(dòng)勢，而，而電刷電刷之間之間的電動(dòng)

9、勢則是的電動(dòng)勢則是方向不變的直流方向不變的直流。注意：在發(fā)電機(jī)注意：在發(fā)電機(jī)中，換向器起到中，換向器起到整流的作用。整流的作用。(a) (a) 導(dǎo)體導(dǎo)體abab處于處于N N極下極下 (b) (b) 導(dǎo)體導(dǎo)體abab處于處于S S極極下下圖圖 3-1 3-1 直流發(fā)電機(jī)的原理圖直流發(fā)電機(jī)的原理圖課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室(a)導(dǎo)體ab處于N極下 (b)導(dǎo)體ab處于S極下圖圖3-6 3-6 直流電動(dòng)機(jī)原理圖直流電動(dòng)機(jī)原理圖那么，在電動(dòng)機(jī)那么，在電動(dòng)機(jī)中呢？中呢？課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船

10、舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室圖圖3-2 3-2 電刷間的電勢電刷間的電勢eOt只有一個(gè)線圈只有一個(gè)線圈的直流發(fā)電機(jī)，電刷間的直流發(fā)電機(jī)，電刷間所得的電勢是脈動(dòng)的，如圖所得的電勢是脈動(dòng)的，如圖3-2所示所示 圖圖 3-3 3-3 直流電機(jī)繞組示意圖直流電機(jī)繞組示意圖圖圖3-3是由是由12個(gè)線圈組成的電樞繞個(gè)線圈組成的電樞繞組示意圖。組示意圖。電刷將電刷將 12 個(gè)線圈對稱地分成兩條并個(gè)線圈對稱地分成兩條并聯(lián)的支路。聯(lián)的支路。 課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室電刷的位置正確與否電刷的位置正確與否, 將影響到正

11、負(fù)電刷間的電動(dòng)勢將影響到正負(fù)電刷間的電動(dòng)勢E, 從而影響從而影響到到發(fā)電機(jī)的電壓發(fā)電機(jī)的電壓和和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速; 同時(shí)電刷的位置也影響到電刷同時(shí)電刷的位置也影響到電刷下的下的火花火花。確定電刷正確位置的原則是確定電刷正確位置的原則是: 使正負(fù)電刷間能獲得最大電動(dòng)勢。使正負(fù)電刷間能獲得最大電動(dòng)勢。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室圖圖3-5 3-5 電刷偏離幾何中性線示意圖電刷偏離幾何中性線示意圖SN如果電刷位置移動(dòng)，如果電刷位置移動(dòng)，偏離偏離幾何中性幾何中性線，如圖線，如圖3-5所示。所示。由于電刷之間各支路中由于

12、電刷之間各支路中并非所有并非所有的的線圈都處于同一磁極下，所以同一線圈都處于同一磁極下，所以同一支路的支路的電勢方向不再相同電勢方向不再相同，電勢相，電勢相互抵消，使總電勢減小；互抵消，使總電勢減??；同時(shí)被同時(shí)被電刷短路電刷短路的線圈也不處在幾的線圈也不處在幾何中性面上，線圈中有電動(dòng)勢，因何中性面上，線圈中有電動(dòng)勢，因而有通過電刷的短路環(huán)流，當(dāng)線圈而有通過電刷的短路環(huán)流，當(dāng)線圈脫離電刷短路時(shí)將產(chǎn)生脫離電刷短路時(shí)將產(chǎn)生斷路火花斷路火花。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室為了保證電刷的正確位置，通常在刷架與端蓋或刷架與定子為了保

13、證電刷的正確位置，通常在刷架與端蓋或刷架與定子之間設(shè)置了正確裝配的之間設(shè)置了正確裝配的“標(biāo)記標(biāo)記”。在運(yùn)行管理中應(yīng)經(jīng)常注意。在運(yùn)行管理中應(yīng)經(jīng)常注意檢查，若發(fā)現(xiàn)刷架松動(dòng)或移位，應(yīng)按檢查，若發(fā)現(xiàn)刷架松動(dòng)或移位，應(yīng)按“標(biāo)記標(biāo)記”加以校正和固加以校正和固定。定。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室四、直流電機(jī)的額定值四、直流電機(jī)的額定值1.1.額定容量（額定容量（KWKW）: :是指額定狀態(tài)下是指額定狀態(tài)下, , 發(fā)電機(jī)輸出的電功發(fā)電機(jī)輸出的電功率率P PN N=U=UN NI IN N, , 或電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率或電動(dòng)機(jī)軸上輸

14、出的機(jī)械功率P PN N=U=UN NI IN N N N; ;2.2.額定電流額定電流（A A） ：發(fā)電機(jī)輸出的或電動(dòng)機(jī)輸入的額定電流發(fā)電機(jī)輸出的或電動(dòng)機(jī)輸入的額定電流I IN N; ;3.3.額定電壓額定電壓（V V） ：端電壓端電壓U UN N; ; 4.4.額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速n nN N ：額定狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速額定狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速; ;此外此外, , 還有絕緣等級和溫升、工作制和使用條件等還有絕緣等級和溫升、工作制和使用條件等 。5.5. 額定勵(lì)磁電壓額定勵(lì)磁電壓U UFNFN(V);(V);6.6. 額定工作方式額定工作方式課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教

15、研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室第二節(jié)第二節(jié) 電樞繞組的感應(yīng)電勢和電磁轉(zhuǎn)矩電樞繞組的感應(yīng)電勢和電磁轉(zhuǎn)矩 一、電樞繞組的感應(yīng)電勢一、電樞繞組的感應(yīng)電勢 以發(fā)電機(jī)為例以發(fā)電機(jī)為例 推導(dǎo)思路：推導(dǎo)思路：一根導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢：一根導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢：經(jīng)過整理計(jì)算，其感應(yīng)電勢的計(jì)算公式可以表示為經(jīng)過整理計(jì)算，其感應(yīng)電勢的計(jì)算公式可以表示為 ： 課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室二、電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩二、電樞繞組的電磁轉(zhuǎn)矩 以電動(dòng)機(jī)為例以

16、電動(dòng)機(jī)為例 推導(dǎo)思路：推導(dǎo)思路：一根導(dǎo)體受力：一根導(dǎo)體受力：經(jīng)過整理計(jì)算，其電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式可以表示為經(jīng)過整理計(jì)算，其電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式可以表示為 ： 課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室三、直流電機(jī)的電磁功率三、直流電機(jī)的電磁功率 電磁轉(zhuǎn)矩所對應(yīng)的功率稱為電磁功率電磁轉(zhuǎn)矩所對應(yīng)的功率稱為電磁功率Pm，是電樞電流與電樞電動(dòng)，是電樞電流與電樞電動(dòng)勢的乘積，是電樞繞組因切割主磁通而產(chǎn)生的電功率。勢的乘積，是電樞繞組因切割主磁通而產(chǎn)生的電功率。maaPEImPTmTaaaPTCIE I 課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21

17、輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室直流電機(jī)的損耗直流電機(jī)的損耗有以下幾種：有以下幾種：機(jī)械損耗機(jī)械損耗P PM M、鐵芯損耗、鐵芯損耗P PFeFe、勵(lì)磁回路功率、勵(lì)磁回路功率P Pf f（即勵(lì)磁回（即勵(lì)磁回路銅耗路銅耗I If f2 2R Rf f）和電樞繞組的銅損耗）和電樞繞組的銅損耗P PCuCu和附加損耗和附加損耗( (雜散損雜散損耗耗)P)P等等. .在能量轉(zhuǎn)換的過程中必然有損耗。在能量轉(zhuǎn)換的過程中必然有損耗。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室M并勵(lì)并勵(lì)UIf對于電動(dòng)機(jī)對于電動(dòng)機(jī)faIII

18、faUIUIUI即輸入電功率即輸入電功率P1等于勵(lì)磁回路損耗等于勵(lì)磁回路損耗Pf和電樞回路的輸和電樞回路的輸入功率入功率在電樞回路在電樞回路aaaUEI RIIa2aaaaaUIE IIR即輸入至電樞回路的功率除小部分化作銅損即輸入至電樞回路的功率除小部分化作銅損Pcu，大部分為電磁功率大部分為電磁功率Pm，電磁功率就是轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)，電磁功率就是轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功率的功率。械功率的功率。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室由電磁功率轉(zhuǎn)變而來的機(jī)械功率尚不能全部被利用，還需克服由電磁功率轉(zhuǎn)變而來的機(jī)械功率尚不能全部被利用，還需克服機(jī)械損耗

19、機(jī)械損耗PM、鐵芯損耗、鐵芯損耗PFe、附加損耗、附加損耗(雜散損耗雜散損耗)P，才是，才是電動(dòng)機(jī)軸上的輸出功率電動(dòng)機(jī)軸上的輸出功率P2.m2MFe=+PPPPP即課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室當(dāng)直流發(fā)電機(jī)帶負(fù)載時(shí)，原動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)軸上輸入的機(jī)械功率當(dāng)直流發(fā)電機(jī)帶負(fù)載時(shí)，原動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)軸上輸入的機(jī)械功率P1應(yīng)與輸出的電功率應(yīng)與輸出的電功率P2和電機(jī)內(nèi)部各種損和電機(jī)內(nèi)部各種損 相平衡相平衡.即：即：PPPP21對于發(fā)電機(jī)對于發(fā)電機(jī)課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室

20、M并勵(lì)并勵(lì)UIfIIaafIIIafUIUIUI即電樞回路輸出電功率等于勵(lì)磁回路損耗即電樞回路輸出電功率等于勵(lì)磁回路損耗Pf和輸出功率和輸出功率P2。來分析電路來分析電路在電樞回路在電樞回路aaaEUI R2aaaaaE IUIIR2mff2c u+=+aaPU IU IIRPPP課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室第三節(jié)第三節(jié) 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性 一、直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式一、直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式 直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式分直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式分他勵(lì)他勵(lì)和和自勵(lì)自勵(lì)，自勵(lì)包括自勵(lì)包括并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)并勵(lì)、串勵(lì)

21、和復(fù)勵(lì)。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室根據(jù)勵(lì)磁線圈和轉(zhuǎn)子繞組的聯(lián)接關(guān)系，直流電機(jī)可細(xì)分為：根據(jù)勵(lì)磁線圈和轉(zhuǎn)子繞組的聯(lián)接關(guān)系，直流電機(jī)可細(xì)分為：他勵(lì)電動(dòng)機(jī)：他勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的電源分開。勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的電源分開。并勵(lì)電動(dòng)機(jī)：并勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞并聯(lián)到同一電源上。勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞并聯(lián)到同一電源上。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)：串勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞串聯(lián)接到同一電源上。勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞串聯(lián)接到同一電源上。復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)：復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的聯(lián)接有串有并，接在勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的聯(lián)接有串有并，接在 同

22、一電源上。同一電源上。M他勵(lì)他勵(lì)UfIfIaUM并勵(lì)并勵(lì)UIfM串勵(lì)串勵(lì)UM(短短) 復(fù)勵(lì)復(fù)勵(lì)U課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室因?yàn)橐驗(yàn)镋=Cen, 而而與與If之間為磁化曲線關(guān)系之間為磁化曲線關(guān)系, 所以空載特性所以空載特性曲線與磁化曲線相似。曲線與磁化曲線相似。（1） 剩磁電壓剩磁電壓Eor：勵(lì)磁電流等于零時(shí)：勵(lì)磁電流等于零時(shí)的開路電壓的開路電壓, 約為約為額定電壓的額定電壓的25。當(dāng)發(fā)電機(jī)空載當(dāng)發(fā)電機(jī)空載(I=0)及保持額定轉(zhuǎn)速不變時(shí)及保持額定轉(zhuǎn)速不變時(shí), 電樞電動(dòng)勢電樞電動(dòng)勢(或空或空載電壓載電壓U0)與勵(lì)磁電流與

23、勵(lì)磁電流If之間的關(guān)系之間的關(guān)系E=f(If)。EEor0If（2） 正常工作在正常工作在彎曲彎曲 段段（3）調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)If 可以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)可以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓電壓二、直流發(fā)電機(jī)的空載特性二、直流發(fā)電機(jī)的空載特性課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室三、自勵(lì)發(fā)電機(jī)建壓條件三、自勵(lì)發(fā)電機(jī)建壓條件（1）發(fā)電機(jī)必須有）發(fā)電機(jī)必須有剩磁剩磁。若剩磁消失可用外電源充磁。若剩磁消失可用外電源充磁。 （2）勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場要與剩磁）勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場要與剩磁磁場方向相同磁場方向相同。這與。這與 并勵(lì)繞組和電樞電路的連接極性及電樞的轉(zhuǎn)動(dòng)方向并勵(lì)繞

24、組和電樞電路的連接極性及電樞的轉(zhuǎn)動(dòng)方向 有關(guān)。在固定轉(zhuǎn)動(dòng)方向下，主要決定于兩并聯(lián)電路有關(guān)。在固定轉(zhuǎn)動(dòng)方向下，主要決定于兩并聯(lián)電路 的連接極性。的連接極性。（3）勵(lì)磁回路的總電阻必須小于臨界電阻勵(lì)磁回路的總電阻必須小于臨界電阻。勵(lì)磁電阻過。勵(lì)磁電阻過 大或發(fā)生斷路時(shí)，不能自勵(lì)建立正常電壓。大或發(fā)生斷路時(shí)，不能自勵(lì)建立正常電壓。當(dāng)然轉(zhuǎn)當(dāng)然轉(zhuǎn) 速過低速過低，空載特性曲線變低也使兩曲線的交點(diǎn)變，空載特性曲線變低也使兩曲線的交點(diǎn)變 低，而無法建立起正常的電壓。低，而無法建立起正常的電壓。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室分析起壓過程：

25、分析起壓過程：剩磁通剩磁通剩磁電動(dòng)勢剩磁電動(dòng)勢勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流fIE勵(lì)磁磁場勵(lì)磁磁場剩磁磁場剩磁磁場磁場方向一致磁場方向一致穩(wěn)定在穩(wěn)定在A點(diǎn)點(diǎn)EE = f（If）Eor0IfE = IfRffIA3.勵(lì)磁電路的電阻要適當(dāng)。勵(lì)磁電路的電阻要適當(dāng)。自勵(lì)發(fā)電機(jī)的自勵(lì)起壓條件自勵(lì)發(fā)電機(jī)的自勵(lì)起壓條件:1.發(fā)電機(jī)要有剩磁；發(fā)電機(jī)要有剩磁；2.勵(lì)磁電流磁場與剩磁場方向相同；勵(lì)磁電流磁場與剩磁場方向相同；4.轉(zhuǎn)速要適當(dāng)。轉(zhuǎn)速要適當(dāng)。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室 如果一臺(tái)并勵(lì)發(fā)電機(jī)有剩磁但不能自勵(lì)，可以用下列如果一臺(tái)并勵(lì)發(fā)電機(jī)有剩磁但

26、不能自勵(lì)，可以用下列兩種方法改正：兩種方法改正： （1）改變電樞繞組與勵(lì)磁繞組的相對聯(lián)接；）改變電樞繞組與勵(lì)磁繞組的相對聯(lián)接； （2）改變電樞的旋轉(zhuǎn)方向。）改變電樞的旋轉(zhuǎn)方向。注意注意課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室在保持并勵(lì)總電阻和額定轉(zhuǎn)速不變的條件下在保持并勵(lì)總電阻和額定轉(zhuǎn)速不變的條件下, 發(fā)電機(jī)的有載端電壓與負(fù)載電流之間的關(guān)系發(fā)電機(jī)的有載端電壓與負(fù)載電流之間的關(guān)系U=f(I)。直流發(fā)電機(jī)電樞電路的電壓平衡方程為直流發(fā)電機(jī)電樞電路的電壓平衡方程為UEI Raa四、直流發(fā)電機(jī)的外特性四、直流發(fā)電機(jī)的外特性電壓變化率計(jì)算公

27、式電壓變化率計(jì)算公式 課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室1、他勵(lì)發(fā)電機(jī)、他勵(lì)發(fā)電機(jī)電樞電流電樞電流Ia等于負(fù)等于負(fù)載電流載電流I只有電樞電阻引起端電壓的微小變化只有電樞電阻引起端電壓的微小變化課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室2、并勵(lì)發(fā)電機(jī)、并勵(lì)發(fā)電機(jī)IIIaf電樞電流電樞電流電樞電阻引起端電壓的下降將進(jìn)一步電樞電阻引起端電壓的下降將進(jìn)一步引起并勵(lì)電流及感應(yīng)電動(dòng)勢的減小引起并勵(lì)電流及感應(yīng)電動(dòng)勢的減小, 電電動(dòng)勢的減小動(dòng)勢的減小, 又使電壓進(jìn)一步下降又使電壓

28、進(jìn)一步下降課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室3、復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)、復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)IIIaf電樞電流電樞電流復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)主磁極上的串勵(lì)繞組的勵(lì)復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)主磁極上的串勵(lì)繞組的勵(lì)磁電流可以是負(fù)載電流磁電流可以是負(fù)載電流(短復(fù)勵(lì)短復(fù)勵(lì))或電或電樞電流樞電流(長復(fù)勵(lì)長復(fù)勵(lì)), 復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)又分為復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)又分為積積復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)和和差復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)差復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室串勵(lì)與并勵(lì)磁場串勵(lì)與并勵(lì)磁場方向一致方向一致的的復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)稱為復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)稱為積復(fù)勵(lì)積

29、復(fù)勵(lì)發(fā)電發(fā)電機(jī)機(jī) 串勵(lì)與并勵(lì)磁場串勵(lì)與并勵(lì)磁場方向方向相反相反的復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)稱為的復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)稱為差復(fù)勵(lì)差復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)。根據(jù)串勵(lì)繞組對端電壓的補(bǔ)根據(jù)串勵(lì)繞組對端電壓的補(bǔ)償程度又分為償程度又分為平復(fù)勵(lì)、欠復(fù)平復(fù)勵(lì)、欠復(fù)勵(lì)和過復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)。勵(lì)和過復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)。當(dāng)供電線路較長時(shí)，一般采用過復(fù)勵(lì)。當(dāng)供電線路較長時(shí)，一般采用過復(fù)勵(lì)。船上采用平復(fù)勵(lì)船上采用平復(fù)勵(lì)。差復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)一般是作為特殊用途的專用電源，例如直流電焊差復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)一般是作為特殊用途的專用電源，例如直流電焊發(fā)電機(jī)、船舶電動(dòng)舵機(jī)、某些起貨機(jī)的專用電源發(fā)電機(jī)等。發(fā)電機(jī)、船舶電動(dòng)舵機(jī)、某些起貨機(jī)的專用電源發(fā)電機(jī)等。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-

30、3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室第四節(jié)第四節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性按按勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組和和電樞繞組電樞繞組連接方連接方式的不同，直流電動(dòng)機(jī)和直流式的不同，直流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)一樣，也可分為四種：發(fā)電機(jī)一樣，也可分為四種：他勵(lì)電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)、串他勵(lì)電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)。勵(lì)電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)。他勵(lì)電動(dòng)機(jī)他勵(lì)電動(dòng)機(jī)并勵(lì)電動(dòng)機(jī)并勵(lì)電動(dòng)機(jī)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室一、直流電動(dòng)機(jī)的基本方程一、直流電動(dòng)機(jī)的基

31、本方程電系統(tǒng)的電勢平衡方程電系統(tǒng)的電勢平衡方程能量轉(zhuǎn)換過程中的功率平衡方程能量轉(zhuǎn)換過程中的功率平衡方程機(jī)械系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩平衡方程機(jī)械系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩平衡方程課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室1.電勢平衡方程電勢平衡方程 參照圖參照圖3-19，不考慮，不考慮 和和 ，根據(jù)基爾霍夫電壓定，根據(jù)基爾霍夫電壓定律，并勵(lì)電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電勢平衡方程為：律，并勵(lì)電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電勢平衡方程為： 其中其中 ，而，而 , 由于勵(lì)磁電流由于勵(lì)磁電流 要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于負(fù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于負(fù)載電流載電流 ，所以并勵(lì)發(fā)電機(jī)電樞電流近似等于負(fù)載電流，所以并勵(lì)發(fā)電機(jī)電

32、樞電流近似等于負(fù)載電流，即即 。fRRaaRIEUaaRIUEfaIIIffRUI fIIIIa或或并勵(lì)電動(dòng)機(jī)并勵(lì)電動(dòng)機(jī)課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室a2aaaRIEIUIaaRIEU2.功率平衡方程功率平衡方程其中：其中：P1P1為輸入電功率；為輸入電功率；P Pm m為電磁功率；為電磁功率；P Pcucu為電樞銅損。為電樞銅損。 P1= Pm + Pcu近似近似電磁功率電磁功率P Pm m與軸上輸出的與軸上輸出的機(jī)械功率機(jī)械功率P2P2和空載和空載損耗功率損耗功率P P0 0（機(jī)（機(jī)械損耗械損耗P PM M和鐵損和鐵

33、損P PFeFe之和）之間關(guān)系為：之和）之間關(guān)系為： Pm= P2 + P0并勵(lì)電動(dòng)機(jī)并勵(lì)電動(dòng)機(jī)課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室02TTT3.轉(zhuǎn)矩平衡方程轉(zhuǎn)矩平衡方程直流電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩保持相平衡直流電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩保持相平衡 6 0wk w*k w= 9 .5 5= 9 .5 5= 9 5 5 02n2nnnn6 0PPPPPPPTT（）（）1 0 0 0（）根 據(jù)， 則課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室

34、二、直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性二、直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性將反電動(dòng)勢將反電動(dòng)勢E=Ce n代入代入 的電壓的電壓方程中方程中, 并當(dāng)電樞電路的外串電阻并當(dāng)電樞電路的外串電阻R=0時(shí)時(shí), 可得直流可得直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性n=f(Ia)的表示式的表示式, 即即UEIRRaaaaeUI RnC并勵(lì)電動(dòng)機(jī)并勵(lì)電動(dòng)機(jī)課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系n=f(T)曲線曲線, 稱為機(jī)械特性稱為機(jī)械特性曲線。曲線。將將Ia=T/(CT )代入上式中代入上式中, 則得自然機(jī)械特性關(guān)

35、系式則得自然機(jī)械特性關(guān)系式, 即即02aaaeeeTUI RRUnTnkTCCC Cn0： 理想空載轉(zhuǎn)速理想空載轉(zhuǎn)速, ,即即T=0時(shí)的轉(zhuǎn)速。時(shí)的轉(zhuǎn)速。系數(shù)系數(shù)k = Ra / (CeCT 2)表明特性曲線的斜率。表明特性曲線的斜率。當(dāng)電樞的外串電阻當(dāng)電樞的外串電阻 R 0 時(shí)時(shí), 斜率斜率k變大變大, 這時(shí)的機(jī)械特性稱為這時(shí)的機(jī)械特性稱為人為機(jī)械特性。人為機(jī)械特性。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與勵(lì)磁方式有關(guān)：直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與勵(lì)磁方式有關(guān)： (1)并并(或他或他)勵(lì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)電動(dòng)機(jī)：由于每極磁通

36、、理想空載轉(zhuǎn)速：由于每極磁通、理想空載轉(zhuǎn)速和系數(shù)均為常數(shù)，故轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的增加而降低，如圖和系數(shù)均為常數(shù)，故轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的增加而降低，如圖3-20所示；但由于電樞電阻很小，轉(zhuǎn)速隨負(fù)載的所示；但由于電樞電阻很小，轉(zhuǎn)速隨負(fù)載的變化不大變化不大，其轉(zhuǎn)速變化率僅為其轉(zhuǎn)速變化率僅為38，故為硬機(jī)械特性。適于要求，故為硬機(jī)械特性。適于要求恒轉(zhuǎn)速拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)速拖動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械。的生產(chǎn)機(jī)械。圖圖3-20 3-20 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性積復(fù)勵(lì)積復(fù)勵(lì)0nnkT課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室(2)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)：由于串勵(lì)磁通隨負(fù)載的增加

37、而增知，從而使串勵(lì)電動(dòng)機(jī)：由于串勵(lì)磁通隨負(fù)載的增加而增知，從而使轉(zhuǎn)速隨負(fù)載的增加而迅速下降，如圖轉(zhuǎn)速隨負(fù)載的增加而迅速下降，如圖 3-20所示。所示。該該特性曲線的特點(diǎn)特性曲線的特點(diǎn)是：空載轉(zhuǎn)速非常高，機(jī)械特性比較軟。當(dāng)是：空載轉(zhuǎn)速非常高，機(jī)械特性比較軟。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小時(shí)，轉(zhuǎn)速將很高，甚至?xí)鲎罡呦薅鹊臄?shù)值，負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小時(shí)，轉(zhuǎn)速將很高，甚至?xí)鲎罡呦薅鹊臄?shù)值，導(dǎo)致電機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的損壞。所以，串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)絕對導(dǎo)致電機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的損壞。所以，串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)絕對不允許不允許空載空載起動(dòng)及空載運(yùn)行。它的軟特性、起動(dòng)力矩比較大，適用于起動(dòng)及空載運(yùn)行。它的軟特性、起動(dòng)力矩比較大，適用于起動(dòng)困難的場合。起

38、動(dòng)困難的場合。圖圖3-20 3-20 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性積復(fù)勵(lì)積復(fù)勵(lì)2aeeTRUnTCC C課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室船上起貨機(jī)多采用串勵(lì)電動(dòng)機(jī)，它具有輕載船上起貨機(jī)多采用串勵(lì)電動(dòng)機(jī)，它具有輕載快行，重載慢行的特點(diǎn)?？煨?，重載慢行的特點(diǎn)。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室三、直流電機(jī)的電樞反應(yīng)和直流電機(jī)的換向三、直流電機(jī)的電樞反應(yīng)和直流電機(jī)的換向1直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng) 當(dāng)電機(jī)有負(fù)載后，便有電流流過電樞繞組，產(chǎn)

39、生電樞當(dāng)電機(jī)有負(fù)載后，便有電流流過電樞繞組，產(chǎn)生電樞磁場，此時(shí)電機(jī)的氣隙磁場由主磁場和電樞兩個(gè)磁場共同磁場，此時(shí)電機(jī)的氣隙磁場由主磁場和電樞兩個(gè)磁場共同決定。決定。電樞磁場對主磁極磁場的影響稱為電樞反應(yīng)電樞磁場對主磁極磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。 如圖如圖3-21 （a） （b）、（）、（c）所示所示并勵(lì)電動(dòng)機(jī)并勵(lì)電動(dòng)機(jī)課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室 (a) (b) (c)圖圖 5-4 5-4 電刷位置與電樞反應(yīng)電刷位置與電樞反應(yīng)課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)

40、備教研室直流電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，電樞繞組從定子主磁極的一個(gè)極面下方進(jìn)直流電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，電樞繞組從定子主磁極的一個(gè)極面下方進(jìn)入另一個(gè)極面下方時(shí)，通過換向片與電刷連接，繞組中的電流入另一個(gè)極面下方時(shí)，通過換向片與電刷連接，繞組中的電流將改變方向，這一過程稱為將改變方向，這一過程稱為直流電機(jī)的換向直流電機(jī)的換向。2直流電機(jī)的換向直流電機(jī)的換向課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室理想的換向條件理想的換向條件是換向時(shí)繞組中的電流及電勢為零。是換向時(shí)繞組中的電流及電勢為零。而一般情況下，除了繞組本身原因換向繞組中感應(yīng)電抗電勢不為零而一般情況下，

41、除了繞組本身原因換向繞組中感應(yīng)電抗電勢不為零外，電樞反應(yīng)引起的外，電樞反應(yīng)引起的氣隙磁通的畸變氣隙磁通的畸變，也使換向繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢。，也使換向繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢。電抗電勢和電樞反應(yīng)電勢都會(huì)阻礙電樞繞組的換向性能，導(dǎo)致電刷電抗電勢和電樞反應(yīng)電勢都會(huì)阻礙電樞繞組的換向性能，導(dǎo)致電刷與換向片之間產(chǎn)生火花。與換向片之間產(chǎn)生火花。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室 為了改善換向性能，通常在定子主磁極之間放置為了改善換向性能，通常在定子主磁極之間放置換向極換向極用于改善換向，用于改善換向，換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)換向極繞組與電樞繞組串

42、聯(lián)，由電樞電流，由電樞電流所產(chǎn)生的換向極磁場與電樞繞組電流所產(chǎn)生的交軸電樞磁所產(chǎn)生的換向極磁場與電樞繞組電流所產(chǎn)生的交軸電樞磁場方向相反。它不僅用來抵消或削弱電樞磁場，而且使處場方向相反。它不僅用來抵消或削弱電樞磁場，而且使處于換向的繞組切割換向極磁場以產(chǎn)生可抵消電流換向引起于換向的繞組切割換向極磁場以產(chǎn)生可抵消電流換向引起的感應(yīng)電動(dòng)勢，達(dá)到減少換向火花的目的。的感應(yīng)電動(dòng)勢，達(dá)到減少換向火花的目的。 一般在負(fù)載變化較大的中、大型電機(jī)中。在主磁極的極一般在負(fù)載變化較大的中、大型電機(jī)中。在主磁極的極面下開槽嵌放面下開槽嵌放補(bǔ)償繞組補(bǔ)償繞組也是用于改善換向的一種方法，補(bǔ)也是用于改善換向的一種方法，補(bǔ)

43、償繞組與電樞繞組串聯(lián)，其作用原理與換向極相同。償繞組與電樞繞組串聯(lián)，其作用原理與換向極相同。 此外，此外，正確選用不同材料的電刷以及適當(dāng)調(diào)整電刷位置正確選用不同材料的電刷以及適當(dāng)調(diào)整電刷位置等也可在一定程度上減小電刷下的火花。等也可在一定程度上減小電刷下的火花。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室第五節(jié)第五節(jié) 無刷直流電動(dòng)機(jī)無刷直流電動(dòng)機(jī)(自己看) 無刷直流電動(dòng)機(jī)是隨著電子技術(shù)迅速發(fā)展而出現(xiàn)的一無刷直流電動(dòng)機(jī)是隨著電子技術(shù)迅速發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型微特電機(jī)，它以種新型微特電機(jī)，它以電子換向裝置電子換向裝置代替了一般直流電動(dòng)代替了

44、一般直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)的機(jī)械換向裝置機(jī)械換向裝置，因此保持了有刷直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)良控，因此保持了有刷直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)良控制特性，又克服了電刷機(jī)械摩擦引起的噪聲、火花、無線制特性，又克服了電刷機(jī)械摩擦引起的噪聲、火花、無線電干擾和壽命短的致命弱點(diǎn)。電干擾和壽命短的致命弱點(diǎn)。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室圖圖3-22 3-22 無刷直流電動(dòng)機(jī)原理框圖無刷直流電動(dòng)機(jī)原理框圖一、無刷直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)一、無刷直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)無刷直流電動(dòng)機(jī)由無刷直流電動(dòng)機(jī)由電子開關(guān)電路、永磁式同步電動(dòng)機(jī)電子開關(guān)電路、永磁式同步電動(dòng)機(jī)以及以及位置傳感

45、器位置傳感器三者組成三者組成課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室圖圖3-22 3-22 無刷直流電動(dòng)機(jī)原理框圖無刷直流電動(dòng)機(jī)原理框圖一、無刷直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)一、無刷直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電源經(jīng)由直流電源經(jīng)由開關(guān)線路開關(guān)線路向電動(dòng)機(jī)向電動(dòng)機(jī)定子繞組定子繞組供電，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置經(jīng)由供電，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置經(jīng)由位置傳感器位置傳感器檢測，檢測，產(chǎn)生信號觸發(fā)開關(guān)電路中的電力電子元件使之產(chǎn)生信號觸發(fā)開關(guān)電路中的電力電子元件使之導(dǎo)通或截止導(dǎo)通或截止。電動(dòng)機(jī)定子各相逐次通電。電動(dòng)機(jī)定子各相逐次通電產(chǎn)生電流，并和轉(zhuǎn)子磁極主磁場相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩

46、，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。產(chǎn)生電流，并和轉(zhuǎn)子磁極主磁場相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室圖圖3-23 3-23 無刷直流電動(dòng)機(jī)的組成框圖無刷直流電動(dòng)機(jī)的組成框圖圖圖3-24 3-24 無刷直流電動(dòng)機(jī)基本結(jié)無刷直流電動(dòng)機(jī)基本結(jié) 構(gòu)構(gòu) 1 1 電動(dòng)機(jī)定子；電動(dòng)機(jī)定子； 2 2 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子；3 3傳感器定子；傳感器定子； 4 4傳感器轉(zhuǎn)子；傳感器轉(zhuǎn)子；5 5 電子開關(guān)電路電子開關(guān)電路課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研

47、室2轉(zhuǎn)子位置傳感器轉(zhuǎn)子位置傳感器o無刷直流電動(dòng)機(jī)中的位置傳感器的作用是無刷直流電動(dòng)機(jī)中的位置傳感器的作用是檢測轉(zhuǎn)子磁場檢測轉(zhuǎn)子磁場相對于定子繞組的位置相對于定子繞組的位置，并在確定的相對位置上發(fā)出信，并在確定的相對位置上發(fā)出信號控制功率放大元件，使定子繞組中的電流進(jìn)行切換。號控制功率放大元件，使定子繞組中的電流進(jìn)行切換。o從原理上說，與轉(zhuǎn)子安裝在同一個(gè)軸上的任何一種角位從原理上說，與轉(zhuǎn)子安裝在同一個(gè)軸上的任何一種角位移傳感器都可以作無刷電機(jī)的位置傳感器用。如移傳感器都可以作無刷電機(jī)的位置傳感器用。如光電位光電位置傳感器、電磁式位置傳感器和磁敏式傳感器置傳感器、電磁式位置傳感器和磁敏式傳感器。下

48、面以。下面以電磁式位置傳感器為例，對其原理予以簡單的介紹電磁式位置傳感器為例，對其原理予以簡單的介紹課 件船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 2022-3-21輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣設(shè)備教研室電磁式位置傳感器電磁式位置傳感器由定子由定子1和和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子2兩部分組成。定子鐵心兩部分組成。定子鐵心及轉(zhuǎn)子上的扇形部分（即圖中及轉(zhuǎn)子上的扇形部分（即圖中a部分）均由部分）均由高頻導(dǎo)磁高頻導(dǎo)磁材料做材料做成。在定子鐵心上也分成與電成。在定子鐵心上也分成與電動(dòng)機(jī)定子繞組相對應(yīng)的相數(shù)，動(dòng)機(jī)定子繞組相對應(yīng)的相數(shù)，每相都嵌有每相都嵌有輸入線圈和輸出線輸入線圈和輸出線圈圈，并在輸入線圈中外施高頻，并在輸入線圈