《直流電機(jī)教案》ppt課件

1、主講教師：蔡文軒電氣與電子系第一講：本課程概述本課程主要章節(jié)內(nèi)容：直流電機(jī)；直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)；變壓器；三相異步電動(dòng)機(jī)；三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)；同步電機(jī)；驅(qū)動(dòng)和控制微電機(jī)；風(fēng)力發(fā)電機(jī)0.1,電機(jī)及電力拖動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介0.2,本課程的性質(zhì)、義務(wù)和內(nèi)容0.3,本課程的特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法0.4,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介電機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理任務(wù)的機(jī)械。電機(jī)常用的分類方式有兩種：一是按功能用途分，有發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器和控制電機(jī)四大類；二是按電機(jī)構(gòu)造或轉(zhuǎn)速分，有變壓器和旋轉(zhuǎn)電機(jī)。發(fā) 電 機(jī)電 動(dòng) 機(jī)變 壓 器控 制 電 機(jī)就 能 量 轉(zhuǎn) 換 的 功 能 來(lái) 看靜 止 電 機(jī)（ 變 壓 器 ）旋 轉(zhuǎn) 電 機(jī)按 學(xué)

2、 科 的 不 同直 流 電 機(jī)交 流 電 機(jī)根 據(jù) 應(yīng) 用 場(chǎng) 合 的 要 求 和 電 源 的 不 同電 機(jī) 的 分 類直流電機(jī)直流電機(jī)直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)異步發(fā)電機(jī)異步發(fā)電機(jī)電機(jī)電機(jī)變壓器變壓器直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)交流電機(jī)交流電機(jī)控制電機(jī)控制電機(jī)同步電機(jī)同步電機(jī)同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)同步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)異步電機(jī)異步電機(jī)異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)電機(jī),電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)是用電動(dòng)機(jī)來(lái)拖動(dòng)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)。包括：電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、消費(fèi)機(jī)械、控制設(shè)備和電源五個(gè)部分。它們之間的關(guān)系如下,電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)消費(fèi)負(fù)載消費(fèi)負(fù)載控制設(shè)備控制設(shè)備電源電源,本課程是工業(yè)電氣自動(dòng)化、電氣技術(shù)和供用電技術(shù)、機(jī)電等專業(yè)

3、的一門專業(yè)根底課。,本課程的義務(wù)是讓學(xué)生掌握電機(jī)制根本構(gòu)造和任務(wù)原理，以及拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能、分析計(jì)算、電機(jī)選擇及實(shí)驗(yàn)方法，培育在電機(jī)及電力拖動(dòng)方面分析和處理問(wèn)題的才干，為今后學(xué)習(xí)和任務(wù)打下堅(jiān)實(shí)的根底。,本課程的內(nèi)容有直流電機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)、變壓器、三相異步電動(dòng)機(jī)、三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)、同步電機(jī)、驅(qū)動(dòng)和微控電機(jī)、電動(dòng)機(jī)的選擇八個(gè)部分。電機(jī)及拖動(dòng)是一門實(shí)際性很強(qiáng)的技術(shù)根底課，同時(shí)又具有專業(yè)課的性質(zhì)，涉及的根底實(shí)際和實(shí)踐知識(shí)面廣，是電磁學(xué)、動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)等學(xué)科知識(shí)的綜合。用實(shí)際分析電機(jī)及拖動(dòng)的實(shí)踐問(wèn)題時(shí)，必需結(jié)合電機(jī)的詳細(xì)構(gòu)造，采用工程觀念和分析方法。掌握根本實(shí)際的同時(shí)，還要留意培育實(shí)

4、驗(yàn)操作技藝和計(jì)算方法。,為了學(xué)好本門課程，必需做到以下幾點(diǎn)：1、抓主要矛盾，有條件地略去一些次要要素；2、抓住重點(diǎn)，結(jié)實(shí)掌握根本概念、根本原理和主要特性；3、要有良好的學(xué)習(xí)方法，運(yùn)用對(duì)比或比較的方法，分析電機(jī)的共性和特點(diǎn)，加深對(duì)原理和性能的了解；4、實(shí)際聯(lián)絡(luò)實(shí)踐，注重科學(xué)實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)際；5、充分預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)。, 1.風(fēng)力發(fā)電機(jī)任務(wù)過(guò)程描畫(huà) 2.風(fēng)力發(fā)電機(jī)以下簡(jiǎn)稱風(fēng)力機(jī)是一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的能量轉(zhuǎn)換安裝。 3.風(fēng)力機(jī)的系統(tǒng)圖： 風(fēng) 電力 進(jìn)一步有： 風(fēng) 電力 風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電機(jī) 傳動(dòng)系傳動(dòng)系 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 葉葉 輪輪4.風(fēng)力機(jī)類型,可分為兩類：1程度軸風(fēng)力機(jī)，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸與風(fēng)向平行；,2垂直軸

5、風(fēng)力機(jī)，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸垂直于地面或氣流方向垂直軸程度軸5.風(fēng)力機(jī)用發(fā)電機(jī)類型1直流發(fā)電機(jī)小型風(fēng)力機(jī)家庭型2并網(wǎng)型裝機(jī)發(fā)電機(jī)：異步型,和同步型,MULTIBRID5000kW葉輪直徑：,D116分量：290T金風(fēng),48/750金風(fēng)600金風(fēng)1200直流電機(jī)第第1教學(xué)單元教學(xué)單元本單元主要講解內(nèi)容：1.直流電機(jī)的根本任務(wù)原理與構(gòu)造；2.直流電機(jī)的電樞繞組；3.直流電機(jī)的電樞反響,；4.直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩；5.直流電機(jī)的換向,；6.直流發(fā)電機(jī),；7.直流電動(dòng)機(jī),本單元主要討論直流電機(jī)的根本構(gòu)造和任務(wù)原理，討論直流電機(jī)的磁場(chǎng)分布、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電磁轉(zhuǎn)矩、電樞反響及影響、換向及改善換向方法。1.

6、直流發(fā)電機(jī)任務(wù)原理,右圖為直流發(fā)電機(jī)的物理模型，N、S為定子磁極，abcd是固定在可旋轉(zhuǎn)導(dǎo)磁圓柱體上的線圈，線圈連同導(dǎo)磁圓柱體稱為電機(jī)的轉(zhuǎn)子或電樞。線圈的首末端a、d銜接到兩個(gè)相互絕緣并可隨線圈一同旋轉(zhuǎn)的換向片上。轉(zhuǎn)子線圈與外電路的銜接是經(jīng)過(guò)放置在換向片上固定不動(dòng)的電刷進(jìn)展的。直流電機(jī)的根本任務(wù)原理 當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 后，如右圖。后，如右圖。0180,可見(jiàn)，和電刷A接觸的導(dǎo)體總是位于N極下，和電刷B接觸的導(dǎo)體總是位于S極下。,導(dǎo)體ab在S極下，a點(diǎn)低電位，b點(diǎn)高電位；導(dǎo)體cd在N極下，c點(diǎn)低電位，d點(diǎn)高電位；電刷A極性仍為正，電刷B極性仍為負(fù)。,可見(jiàn)

7、，和電刷A接觸的導(dǎo)體總是位于N極下，和電刷B接觸的導(dǎo)體總是位于S極下，因此電刷A的極性總是正的，電刷B的極性總是負(fù)的，在電刷A、B兩端可獲得直流電動(dòng)勢(shì)。,實(shí)踐直流發(fā)電機(jī)的電樞是根據(jù)實(shí)踐需求有多個(gè)線圈。線圈分布在電樞鐵心外表的不同位置，按照一定的規(guī)律銜接起來(lái)，構(gòu)成電機(jī)的電樞繞組。磁極也是根據(jù)需求N、S極交替陳列多對(duì)。2.直流電動(dòng)機(jī)任務(wù)原理,把電刷A、B接到直流電源上，電刷A接正極，電刷B接負(fù)極。此時(shí)電樞線圈中將有電流i流過(guò)。,直流電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。,在磁場(chǎng)作用下，N極性下導(dǎo)體ab受力方向從右向左，S,極下導(dǎo)體cd受力方向從左向右。該電磁力構(gòu)成逆時(shí)針?lè)较虻碾姶呸D(zhuǎn)矩。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩大

8、于阻轉(zhuǎn)矩時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。,原N極性下導(dǎo)體ab轉(zhuǎn)到S極下，受力方向從左向右，原S,極下導(dǎo)體cd轉(zhuǎn)到N極下，受力方向從右向左。該電磁力構(gòu)成逆時(shí)針?lè)较虻碾姶呸D(zhuǎn)矩。線圈在該電磁力構(gòu)成的電磁轉(zhuǎn)矩作用下繼續(xù)逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。,當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)到右圖所示位置時(shí),同直流發(fā)電機(jī)一樣，實(shí)踐的直流電動(dòng)機(jī)的電樞并非單一線圈，磁極也并非一對(duì)。直流電動(dòng)機(jī)的任務(wù)原理表示圖:直流電動(dòng)機(jī)任務(wù)原理直流電機(jī)的主要構(gòu)造主磁極換向磁極電刷安裝機(jī)座端蓋定子轉(zhuǎn)子電樞鐵心電樞繞組換向器轉(zhuǎn)軸軸承直流電機(jī)的主要構(gòu)造主磁極：產(chǎn)生恒定的氣隙磁通，由鐵心和勵(lì)磁繞組構(gòu)成主磁極：產(chǎn)生恒定的氣隙磁通，由鐵心和勵(lì)磁繞組構(gòu)成換向磁極：改善換向。換向磁極：改

9、善換向。電刷安裝：與換向片配合電刷安裝：與換向片配合, ,完成直流與交流的互換完成直流與交流的互換機(jī)座和端蓋：起支撐和固定作用。機(jī)座和端蓋：起支撐和固定作用。定子定子主磁極,1.作用:是建立主磁場(chǎng)。絕大多數(shù)直流電機(jī)的主磁極不是用永久磁鐵而是由勵(lì)磁繞組通以直流電流來(lái)建立磁場(chǎng)。2.構(gòu)造：主磁極由主磁極鐵心和套裝在鐵心上的勵(lì)磁繞組構(gòu)成。主磁極鐵心接近轉(zhuǎn)子一端的擴(kuò)展的部分稱為極靴，它的作用是使氣隙磁阻減小，改善主磁極磁場(chǎng)分布，并使勵(lì)磁繞組容易固定。為了減少轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由于齒槽挪動(dòng)引起的鐵耗，主磁極鐵心采用11.5mm的低碳鋼板沖壓一定外形疊裝固定而成。主磁極上裝有勵(lì)磁繞組，整個(gè)主磁極用螺桿固定在機(jī)座上。

10、主磁極的個(gè)數(shù)一定是偶數(shù)，勵(lì)磁繞組的銜接必需使得相鄰主磁極的極性按,N，S,極交替出現(xiàn)。機(jī)座,1.機(jī)座有兩個(gè)作用，一是作為主磁極的一部分，二是作為電機(jī)的構(gòu)造框架。2.構(gòu)造：機(jī)座中作為磁統(tǒng)統(tǒng)路部分稱為磁軛。機(jī)座普通用厚鋼板彎成筒形以后焊成。機(jī)座的兩端裝有端蓋。端蓋中的軸承支撐轉(zhuǎn)子，將定轉(zhuǎn)子連為一體。同時(shí)端蓋對(duì)電機(jī)內(nèi)部還起防護(hù)作用,換向極是安裝在兩相鄰主磁極之間的一個(gè)小磁極，它的作用是改善直流電機(jī)的換向情況，使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不產(chǎn)生有害的火花。換向極構(gòu)造和主磁極類似，是由換向極鐵心和套在鐵心上的換向極繞組構(gòu)成，并用螺桿固定在機(jī)座上。換向極的個(gè)數(shù)普通與主磁極的極數(shù)相等，在功率很小的直流電機(jī)中，也有不裝換向極

11、的。換向極繞組在運(yùn)用中是和電樞繞組相串聯(lián)的，要流過(guò)較大的電流，因此和主磁極的串勵(lì)繞組一樣，導(dǎo)線有較大的截面。,電刷安裝是電樞電路的引出或引入安裝，它由電刷，刷握，刷桿和連線等部分組成，右圖所示，電刷是石墨或金屬石墨組成的導(dǎo)電塊，放在刷握內(nèi)用彈簧以一定的壓力按放在換向器的外表，旋轉(zhuǎn)時(shí)與換向器外表構(gòu)成滑動(dòng)接觸。刷握用螺釘夾緊在刷桿上。每一刷桿上的一排電刷組成一個(gè)電刷組，同極性的各刷桿用連線連在一同，再引到出線盒。刷桿裝在可挪動(dòng)的刷桿座上，以便調(diào)整電刷的位置。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子電樞鐵心：主磁路的一部分，放置電樞繞組。電樞鐵心：主磁路的一部分，放置電樞繞組。電樞繞組：由帶絕緣的導(dǎo)線繞制而成，是電路部分。電樞繞組

12、：由帶絕緣的導(dǎo)線繞制而成，是電路部分。換向器：與電刷安裝配合換向器：與電刷安裝配合, ,完成直流與交流的互換完成直流與交流的互換轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸軸承軸承電樞鐵心:既是主磁路的組成部分，又是電樞繞組支撐部分；電樞繞組就嵌放在電樞鐵心的槽內(nèi)。為減少電樞鐵心內(nèi)的渦流損耗，鐵心普通用厚0.5mm且沖有齒、槽的型號(hào)為DR530或DR510的硅鋼片疊壓夾緊而成，如右圖所示。小型電機(jī)的電樞鐵心沖片直接壓裝在軸上，大型電機(jī)的電樞鐵心沖片先壓裝在轉(zhuǎn)子支架上，然后再將支架固定在軸上。為改善通風(fēng)，沖片可沿軸向分成幾段，以構(gòu)成徑向通風(fēng)道。電樞繞組:由一定數(shù)目的電樞線圈按一定的規(guī)律銜接組成，他是直流電機(jī)的電路部分，也是感生電動(dòng)

13、勢(shì)，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)展機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的部分。線圈用絕緣的圓形或矩形截面的導(dǎo)線繞成，分上下兩層嵌放在電樞鐵心槽內(nèi)，上下層以及線圈與電樞鐵心之間都要妥善地絕緣右圖，并用槽楔壓緊。大型電機(jī)電樞繞組的端部通常緊扎在繞組支架上。換向器：在直流電動(dòng)機(jī)中，換向器起整流逆變作用，因此換向器是直流電機(jī)的關(guān)鍵部件之一。換向器由許多具有鴿尾形的換向片排成一個(gè)圓筒，其間用云母片絕緣，兩端再用兩個(gè)V形環(huán)夾緊而構(gòu)成，如下圖。每個(gè)電樞線圈首端和尾端的引線，分別焊入相應(yīng)換向片的升高片內(nèi)。直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù),額定值是制造廠對(duì)各種電氣設(shè)備本章指直流電機(jī)在指定任務(wù)條件下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所規(guī)定的一些量值。在額定形狀下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可以保證各電氣設(shè)備長(zhǎng)期

14、可靠地任務(wù)。并具有優(yōu)良的性能。額定值也是制造廠和用戶進(jìn)展產(chǎn)品設(shè)計(jì)或?qū)嶒?yàn)的根據(jù)。額定值通常標(biāo)在各電氣的銘牌上，故又叫銘牌數(shù)據(jù)。 1、額定功率PN 指電機(jī)在銘牌規(guī)定的額定形狀下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)的輸出功率，以“W為量綱單位。假設(shè)大于1kW或1MW時(shí)，那么用kW或MW表示。,對(duì)于直流發(fā)電機(jī)，PN是指輸出的電功率，它等于額定電壓和額定電流的乘積。,即,：PNUNIN,對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)，PN是指輸出的機(jī)械功率，所以：PNUNINN,額定電壓,UN 指額定形狀下電樞出線端的電壓，以,“V,為單位。,額定電流,IN 指電機(jī)在額定電壓、額定功率時(shí)的電樞電流值，以,“A,為單位。,額定轉(zhuǎn)速,nN 指額定形狀下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子

15、的轉(zhuǎn)速，以r/min為單位。,額定勵(lì)磁電流,If 指電機(jī)在額定形狀時(shí)的勵(lì)磁電流值。,額定條件下電機(jī)額定條件下電機(jī)所能提供的功率所能提供的功率NP額定功率額定功率指電刷間輸出的指電刷間輸出的額定電功率額定電功率發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)指軸上輸出指軸上輸出的機(jī)械功率的機(jī)械功率電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)：是指輸出額定電壓；發(fā)電機(jī)：是指輸出額定電壓；電動(dòng)機(jī)：是指輸入額定電壓。電動(dòng)機(jī)：是指輸入額定電壓。在額定工況下，電機(jī)在額定工況下，電機(jī)出線端的平均電壓出線端的平均電壓NU額定電壓額定電壓在額定電壓下，運(yùn)轉(zhuǎn)于在額定電壓下，運(yùn)轉(zhuǎn)于額定功率時(shí)對(duì)應(yīng)的電流額定功率時(shí)對(duì)應(yīng)的電流NI額額定定電電流流在額定電壓、額定電流下，運(yùn)在額定電壓

16、、額定電流下，運(yùn)轉(zhuǎn)于額定功率時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)于額定功率時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速.Nn額額定定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速fNI額額定定勵(lì)勵(lì)磁磁電電流流對(duì)應(yīng)于額定電壓、額定電流、額對(duì)應(yīng)于額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速及額定功率時(shí)的勵(lì)磁電流定轉(zhuǎn)速及額定功率時(shí)的勵(lì)磁電流電機(jī)銘牌上還標(biāo)有其它數(shù)據(jù)，如勵(lì)磁電壓、出廠日期、出廠編號(hào)等。,此外，電機(jī)銘牌上還標(biāo)有其它數(shù)據(jù)，如勵(lì)磁電壓、出廠日期、出廠編號(hào)等。,電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，一切物理量與額定值一樣電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)于額定形狀。電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)電流小于額定電流欠載運(yùn)轉(zhuǎn)；運(yùn)轉(zhuǎn)電流大于額定電流過(guò)載運(yùn)轉(zhuǎn)。長(zhǎng)期欠載運(yùn)轉(zhuǎn)將呵斥電機(jī)浪費(fèi)，而長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)縮短電機(jī)的運(yùn)用壽命。電機(jī)最好運(yùn)轉(zhuǎn)于額定形狀或額定形狀附近，此時(shí)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率、

17、任務(wù)性能等比較好。一、直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)電樞旋轉(zhuǎn)時(shí),主磁場(chǎng)在電樞繞組中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)簡(jiǎn)稱為電樞電動(dòng)勢(shì)。nCnapNEea60性質(zhì):,發(fā)電機(jī)電源電勢(shì)(與電樞電流同方向);,電動(dòng)機(jī)反電勢(shì)(與電樞電流反方向).，稱為電動(dòng)勢(shì)常數(shù)為電機(jī)的構(gòu)造常數(shù)式中：apNCe60可見(jiàn)，直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電機(jī)構(gòu)造、氣隙磁通及轉(zhuǎn)速有關(guān)。二、直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩,電樞繞組中有電樞電流流過(guò)時(shí),在磁場(chǎng)內(nèi)受電磁力的作用,該力與電樞鐵心半徑之積稱為電磁轉(zhuǎn)矩。aTaemICIapNT2性質(zhì):,發(fā)電機(jī)制動(dòng)(與轉(zhuǎn)速方向相反)；,電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)(與轉(zhuǎn)速方向一樣)?？梢?jiàn)，制造好的直流電機(jī)其電磁轉(zhuǎn)矩與氣隙磁通及電樞電流成正比。為電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)，

18、有其中apNCT2eTCC55.9一、直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式,供應(yīng)勵(lì)磁繞組電流的方式稱為勵(lì)磁方式。分為他勵(lì)和自勵(lì)兩大類，自勵(lì)方式又分并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)三種方式。1.他勵(lì)：直流電機(jī)的勵(lì)磁電流由其它直流電源單獨(dú)供應(yīng)。aII GUUfIFaII ,他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的電樞電流和負(fù)載電流一樣，即：2.2.并勵(lì)：發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組與電并勵(lì)：發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)。且滿足樞繞組并聯(lián)。且滿足 。faIIIfIFIGUaI3.3.串勵(lì)：勵(lì)磁繞組與電樞繞組串串勵(lì)：勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)。滿足聯(lián)。滿足 。IIIfaGIaIfIFU4、復(fù)勵(lì)：并勵(lì)和串勵(lì)兩種勵(lì)磁方式的結(jié)合。電機(jī)有兩個(gè)勵(lì)磁繞組，一個(gè)與電樞繞組串聯(lián)，一個(gè)與

19、電樞繞組并聯(lián)。2fIFGIaI1fIFUIGUaI1fI2fIF二、直流發(fā)電機(jī)的根本方程式如圖規(guī)定各物理量的參考方向aEGUaI1T0TemTnfIfU1.電樞電動(dòng)勢(shì)和電壓平衡方程aabaaaRIUURIUE2電樞電動(dòng)勢(shì)：電樞電動(dòng)勢(shì)：nCEea從方程式可見(jiàn)，直流發(fā)電機(jī) 為電樞回路總電阻，為電樞回路總電阻， 為正負(fù)為正負(fù)電刷與換向器外表的接觸壓降。那么電動(dòng)電刷與換向器外表的接觸壓降。那么電動(dòng)勢(shì)平衡方程為：勢(shì)平衡方程為：aRbU2UEa2.電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩平衡方程電磁轉(zhuǎn)矩：電磁轉(zhuǎn)矩：aTemICT直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流ffRUI 01TTTem直流發(fā)電機(jī)軸上有三個(gè)轉(zhuǎn)矩：原動(dòng)機(jī)輸入給發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩直流

20、發(fā)電機(jī)軸上有三個(gè)轉(zhuǎn)矩：原動(dòng)機(jī)輸入給發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 、電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 和機(jī)械摩擦及鐵損引起的空載轉(zhuǎn)矩和機(jī)械摩擦及鐵損引起的空載轉(zhuǎn)矩 。平衡方程。平衡方程為：為：emT1T0T3.勵(lì)磁特性公式每極氣隙磁通),(faIIf4.功率平衡方程原動(dòng)機(jī)輸入給發(fā)電機(jī)的機(jī)械功率原動(dòng)機(jī)輸入給發(fā)電機(jī)的機(jī)械功率 1P電磁功率電磁功率01PPPemaaemIETmecP機(jī)械摩擦損耗機(jī)械摩擦損耗、鐵損耗、鐵損耗FeP、附加損耗、附加損耗 。adP空載損耗包括空載損耗包括 ：0PaE 電磁功率一方面代表電動(dòng)勢(shì)為電磁功率一方面代表電動(dòng)勢(shì)為 的電源輸出電流的電源輸出電流 時(shí)發(fā)出的時(shí)發(fā)出的電功率，一方面又代表轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)抑制電

21、磁轉(zhuǎn)矩所耗費(fèi)的機(jī)械功率。電功率，一方面又代表轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)抑制電磁轉(zhuǎn)矩所耗費(fèi)的機(jī)械功率。aICuaP電樞回路繞組電阻及電刷與換向器外表接觸電阻產(chǎn)生銅損耗電樞回路繞組電阻及電刷與換向器外表接觸電阻產(chǎn)生銅損耗輸出的電功率輸出的電功率CuaemPPP2fP自勵(lì)發(fā)電機(jī)中還應(yīng)減去勵(lì)磁損耗自勵(lì)發(fā)電機(jī)中還應(yīng)減去勵(lì)磁損耗三、他勵(lì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性1.空載特性定義：當(dāng)定義：當(dāng) 、 時(shí)，時(shí)， 1Cn0I)(fIfU 直流發(fā)電機(jī)的空載特性是非線性的的，上升與下降的過(guò)程是不一樣的。實(shí)踐中通常取平均特性曲線作為空載特性曲線。 空載時(shí)，空載時(shí)， 。由于。由于 ，因此，因此空載特性本質(zhì)上就是空載特性本質(zhì)上就是 。由于。由于 正比

22、于正比于 ，所以空載特性曲線的外形與空載，所以空載特性曲線的外形與空載磁化特性曲線一樣。磁化特性曲線一樣。aEUnCEea)(faIfE aE空載特性曲線上升分支空載特性曲線下降分支平均空載特性曲線UfI2.外特性定義：當(dāng)定義：當(dāng) 、 時(shí)，時(shí)， NnnfNfII )(IfU 外特性曲線如下圖,由曲線可見(jiàn)，負(fù)載電流增大時(shí)，端電壓有所下降。他勵(lì)并勵(lì)U0U0I 根據(jù)根據(jù) 可知，端電壓下降有兩個(gè)緣由：可知，端電壓下降有兩個(gè)緣由：一是在勵(lì)磁電流一定情況下，負(fù)載電流增大，電樞反響的一是在勵(lì)磁電流一定情況下，負(fù)載電流增大，電樞反響的去磁作用使每極磁通量減少，使電動(dòng)勢(shì)減少；另一個(gè)緣由去磁作用使每極磁通量減少，

23、使電動(dòng)勢(shì)減少；另一個(gè)緣由是電樞回路上的電阻壓降隨負(fù)載電流增大而添加，使端電是電樞回路上的電阻壓降隨負(fù)載電流增大而添加，使端電壓下降。壓下降。aaeRInCU3.調(diào)理特性1Cn2CU )(IfIf定義：當(dāng) 、 時(shí)， 外特性曲線如下圖,由曲線可見(jiàn)，在負(fù)載電流變化時(shí)，假設(shè)堅(jiān)持端電壓不變，必需改動(dòng)勵(lì)磁電流，補(bǔ)償電樞反響及電樞回路電阻壓降對(duì)對(duì)輸出端電壓的影響。fI0I四、并勵(lì)發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件和外特性,并勵(lì)的勵(lì)磁是由發(fā)電機(jī)本身的端電壓提供的，而端電壓是在勵(lì)磁電流作用下建立的，這一點(diǎn)與他勵(lì)發(fā)電機(jī)不同。并勵(lì)發(fā)電機(jī)建立電壓的過(guò)程稱為自勵(lì)過(guò)程，滿足建壓的條件稱為自勵(lì)條件。1.自勵(lì)條件fI0U10fIA20U3 曲

24、線曲線1 1為空載特性曲線為空載特性曲線, ,曲線曲線2 2為勵(lì)磁回路總電阻為勵(lì)磁回路總電阻 特性曲線特性曲線, ,也稱場(chǎng)也稱場(chǎng)阻線阻線 。 fffRIU fR 原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí), ,假設(shè)主磁極有剩磁，假設(shè)主磁極有剩磁，那么電樞繞組切割剩磁通感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在電動(dòng)那么電樞繞組切割剩磁通感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在電動(dòng)勢(shì)作用下勵(lì)磁回路產(chǎn)生勢(shì)作用下勵(lì)磁回路產(chǎn)生 。假設(shè)勵(lì)磁繞組和。假設(shè)勵(lì)磁繞組和電樞繞組銜接正確電樞繞組銜接正確, , 產(chǎn)生與剩磁方向一樣的產(chǎn)生與剩磁方向一樣的磁通磁通, ,使主磁路磁通添加使主磁路磁通添加, ,電動(dòng)勢(shì)增大電動(dòng)勢(shì)增大, , 添加。添加。如此不斷增長(zhǎng)如此不斷增長(zhǎng),

25、 ,直到勵(lì)磁繞組兩端電壓與直到勵(lì)磁繞組兩端電壓與 相等時(shí)相等時(shí), ,到達(dá)穩(wěn)定的平衡任務(wù)點(diǎn)到達(dá)穩(wěn)定的平衡任務(wù)點(diǎn)A A。fIfIfIffRI增大增大 ，場(chǎng)阻線變?yōu)榍€，場(chǎng)阻線變?yōu)榍€3 3時(shí)，時(shí)， 稱為臨界電稱為臨界電阻阻 。如下圖。如下圖。fRfRcrR假設(shè)再添加勵(lì)磁回路電阻，發(fā)電機(jī)將不能自勵(lì)?？梢?jiàn)，并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件有：2.空載特性,并勵(lì)發(fā)電機(jī)的空載特性與普通電機(jī)的空載特性一樣，也是磁化曲線。由于勵(lì)磁電壓不能反向，所以它的空載特性曲線只在第一象限。1電機(jī)的主磁路有剩磁3勵(lì)磁回路的總電阻小于該轉(zhuǎn)速下的臨界電阻2并聯(lián)在電樞繞組兩端的勵(lì)磁繞組極性要正確3.外特性4.調(diào)理特性,并勵(lì)發(fā)電機(jī)的電樞電

26、流，比起他勵(lì)發(fā)電機(jī)僅僅多了一個(gè)勵(lì)磁電流，所以調(diào)理特性與他勵(lì)發(fā)電機(jī)的相差不大。,對(duì)并勵(lì)發(fā)電機(jī)，除了像他勵(lì)發(fā)電機(jī)存在的電樞反響去磁作用和電樞回路上的電阻壓降使端電壓下降外，還有第三個(gè)緣由：由于上述兩個(gè)緣由使端電壓下降，引起勵(lì)磁電流減小，端電壓進(jìn)一步下降。并勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性與他勵(lì)發(fā)電機(jī)類似，也是一條下降曲線。一、直流電機(jī)的可逆原理以他勵(lì)電機(jī)為例闡明可逆原理：,一臺(tái)電機(jī)既可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，又可作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，這就是直流電機(jī)的可逆原理。把一臺(tái)他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)并聯(lián)于直流電網(wǎng)上運(yùn)轉(zhuǎn)，把一臺(tái)他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)并聯(lián)于直流電網(wǎng)上運(yùn)轉(zhuǎn)， 堅(jiān)持不變。堅(jiān)持不變。 Un 堅(jiān)持發(fā)電機(jī)的堅(jiān)持發(fā)電機(jī)的 不變，減少原動(dòng)機(jī)的輸出功率，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速下降。不變，減少原動(dòng)機(jī)的輸出功率，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速下降。當(dāng)當(dāng) 下降到一定程度時(shí)，使得下降到一定程度時(shí)，使得 , ,此時(shí)此時(shí) ，發(fā)電機(jī)輸，發(fā)電機(jī)輸出的電功率出的電功率 ，原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械功率僅僅用來(lái)補(bǔ)償電機(jī)的，原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械功率僅僅用來(lái)補(bǔ)償電機(jī)的