第3章 直流電機

第3章直流電機3.1直流電機的工作原理及結(jié)構(gòu)3.2直流電機的電樞繞組3.3直流電機電樞磁動勢對電機運行的影響3.4直流電機的電樞電動勢與電磁轉(zhuǎn)矩3.5直流電機的運行原理小結(jié)直流電機的用途1、直流發(fā)電機：用于同步發(fā)電機勵磁電源和直流電動機的直流電源；2、直流電動機：用于對調(diào)速要求較高的電力拖動系統(tǒng)。優(yōu)點：調(diào)速范圍廣;調(diào)速平滑性好;機械特性硬;起制、制動性能好；缺點：由于換向的問題限制了電機容量。3.1直流電機的工作原理及結(jié)構(gòu)

3.1.1直流電機的工作原理及電路符號圖3-1直流電機的原理示意圖圖3-2直流電機的電路符號電機模型及工作原理交流1.直流發(fā)電機的工作原理圖3-3直流發(fā)電機的工作原理2.直流電動機的工作原理圖3-4直流電動機的工作原理特點：導(dǎo)體電勢、線圈電勢為交變電勢電刷及換向器的作用：①把旋轉(zhuǎn)電路與外電路聯(lián)系起來②把電樞繞組中的交流電整流為外電路中的直流電

電刷引出電勢：經(jīng)換向器和電刷的整流作用，電刷引出的電勢為直流電勢特點：導(dǎo)體電勢、線圈電勢為交變電勢3.1.2直流電機的主要結(jié)構(gòu)部件圖3-5直流電機的剖面圖圖3-6直流電機橫截面示意圖主磁極換向磁極電刷裝置機座端蓋定子轉(zhuǎn)子電樞鐵心電樞繞組換向器轉(zhuǎn)軸軸承電機結(jié)構(gòu)定子轉(zhuǎn)子（一）

定子：產(chǎn)生磁場，支撐電機1、主磁極

包括：①主極鐵心：導(dǎo)磁，固定繞組②勵磁繞組：通直流電產(chǎn)生磁場圖3-7主磁極2.換向極：作用：改善換向，消除電刷與換向器間的火花包括：換向極鐵心、換向極繞組主磁極換向極容量大于1kW的直流電機，在相鄰兩主磁極之間裝設(shè)換向極，其作用是幫助換向。圖3-8換向極3、機座（也稱為定子磁軛）

作用：①支撐電機②導(dǎo)磁4、電刷裝置：把轉(zhuǎn)動的電樞電路與外電路接通圖3-9電刷裝置

直流電機的電樞繞組和電流均通過電刷裝置與外電路相接。電刷本身是由石墨等做成的導(dǎo)電塊，放在刷握內(nèi)。刷握再裝于刷架上，每個刷架上裝有一個電刷或一組并聯(lián)的電刷，同極性刷架上的電流匯集到一起后，引向接線板，再通向機外。（二）轉(zhuǎn)子（也稱為電樞）作用：產(chǎn)生感應(yīng)電勢和電磁轉(zhuǎn)矩

包括：電樞鐵心和電樞繞組圖3-10直流電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子部分包括電樞鐵芯、電樞繞組、換向器、風扇、轉(zhuǎn)軸和軸承。1)電樞鐵心：導(dǎo)磁，固定電樞繞組2)電樞繞組：作用：產(chǎn)生感應(yīng)電勢（和通過電流），實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換用帶絕緣的銅導(dǎo)線繞成一個個的線圈元件，嵌放在電樞鐵芯的槽中，各元件按一定的規(guī)律連接到相應(yīng)的換向片上，全部這些元件就組成了電樞繞組。圖3-11換向器3）換向器：由許多換向片組成。與電刷配合，起整流作用。額定值是制造廠對各種電氣設(shè)備在指定工作條件下運行時所規(guī)定的一些量值。在額定狀態(tài)下運行時，可以保證各電氣設(shè)備長期可靠的工作，并具有優(yōu)良的性能。額定值也是制造廠和用戶進行產(chǎn)品設(shè)計或試驗的依據(jù)。3.1.3直流電機的銘牌數(shù)據(jù)：額定值額定值通常標在各電器的銘牌上，故又叫銘牌數(shù)據(jù)。（1）額定電壓UN，單位：V。

額定電壓指在額定工作情況下電機出線端的電壓值。直流電動機的額定電壓多為110V，220V，440V；發(fā)電機的額定電壓為115V，230V，460V。（2）額定電流IN，單位：A。

額定電流是電機在額定電壓下運行，輸出功率為額定功率時，通過出線的線路電流。輸出電壓輸出電流（3-3）直流發(fā)電機（3-4）直流電動機額定運行時的效率（3）額定功率PN，單位：W或kW。

額定功率是在銘牌規(guī)定的額定運行條件下的輸出功率。對發(fā)電機，額定功率是指：出線端所輸出的電功率；對電動機，指軸上輸出的機械功率。三者關(guān)系為：（4）額定轉(zhuǎn)速nN，單位：r/min。

額定轉(zhuǎn)速是在額定電壓下運行，輸出功率為額定功率時轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。（5）額定效率ηN。

額定效率是電機在額定工況下，輸出功率與輸入功率之比的百分數(shù)。（6）額定勵磁電壓Uf，單位：V。

額定勵磁電壓是指電機在額定工況下，勵磁繞組兩端的電壓。（7）額定勵磁電流If，單位：A。

額定勵磁電流是指電機在額定工況下，勵磁繞組中的電流。直流電動機軸上的額定輸出轉(zhuǎn)矩用T2N表示，其大小為

式中：PN的單位為W；nN的單位為r/min；T2N的單位為N·m。若PN的單位為kW，則系數(shù)9.55應(yīng)改為9550。

【例3-1】一臺直流電動機的額定值為PN=160kW，UN=220V，nN=1500r/min，ηN=90%，求該電機的額定輸入功率P1N、額定電流IN、額定輸出轉(zhuǎn)矩T2N。解：額定輸入功率為額定電流為額定輸出轉(zhuǎn)矩為或練習題：一臺直流發(fā)電機，銘牌數(shù)據(jù)如下：求發(fā)電機的輸入功率及額定電流為多少？解：輸入功率為：額定電流為：這個條件并沒起作用！思考題1）磁極固定，電刷與電樞同速同向旋轉(zhuǎn)時，電刷兩端電壓的性質(zhì)？2）電樞固定，電刷與磁極同速同向旋轉(zhuǎn)時，電刷兩端電壓的性質(zhì)？

3.2直流電機的電樞繞組3.2.1電樞繞組的特點

直流電機的電樞繞組是由結(jié)構(gòu)形狀相同的元件構(gòu)成的。所謂元件，是指兩端分別與兩片換向片連接的單匝或多匝線圈。元件有兩個引出線，即首端和末端。圖3-12元件圖（a）單匝元件；（b）兩匝元件每一元件有兩個有效部分，稱為元件邊，用于切割磁場感應(yīng)電動勢。元件在槽外（電樞鐵芯兩端）的部分，不感應(yīng)電動勢，稱為端部。構(gòu)成元件線匝的兩個有效邊稱為導(dǎo)體。按照繞組的連接方法，直流電機的電樞繞組可分為三種類型：疊繞組、波繞組和蛙繞組等。圖3-14單疊繞組的節(jié)距繞組節(jié)距：分為第一節(jié)距y1、第二節(jié)距y2、合成節(jié)距y及換向片節(jié)距yk。3.2.2單疊繞組

1.節(jié)距

節(jié)距是指被連接的元件邊或換向片之間的距離，用槽數(shù)表示。1）第一節(jié)距y1

y1是指同一元件兩個邊之間的距離，以虛槽數(shù)來計算。為了使元件感應(yīng)出最大電動勢，就要使y1等于一個極距τ，（3-8）2）第二節(jié)距y2

y2為元件的下層邊與其相連接的元件上層邊之間的距離，以虛槽數(shù)計。3）合成節(jié)距y和換向片節(jié)距yk

y是相串聯(lián)的兩個元件的對應(yīng)邊間的距離。y與y1、y2的關(guān)系為

y=y1+y2 （3-10）2.單疊繞組展開圖

y=yk=±1的直流電機的電樞繞組稱為單疊繞組，y=yk=+1的為右行繞組，y=yk=－1為左行繞組，直流電機通常選用右行繞組。

右行繞組為

y=yk=1

第二節(jié)距為

y2=y－y1=-3例：2p=4，Zi=S=K=16的直流電機為例，構(gòu)成右行單疊繞組，并畫出繞組展開圖。1）計算節(jié)距

第一節(jié)距y1為圖3-15單疊繞組展開圖2）繞組展開圖

繞組展開圖就是把放在電樞鐵芯槽里的元件構(gòu)成的電樞繞組畫在一張圖里，用來表示槽內(nèi)各元件在電路上的連接情況。

3.單疊繞組的并聯(lián)支路

把相同極性的電刷并聯(lián)起來，并按照其中各元件連接的順序，以及被電刷所短路的元件，可以畫出下圖所示的并聯(lián)支路圖。單疊繞組的并聯(lián)支路圖由圖可以看出：每一個支路所串聯(lián)的元件是位于同一磁極下的全部元件。本例中，磁極數(shù)2p=4，所以共有4個支路并聯(lián)。

單疊繞組的特點：電樞繞組的并聯(lián)支路對數(shù)等于電機的極對數(shù)，即

a=p （3-11）當電樞旋轉(zhuǎn)時，電刷位置不動，并聯(lián)支路圖中的整個電樞繞組在移動，每個元件不斷地順次移到它前面一個元件的位置上，但總的支路情況不變。3.3直流電機電樞磁勢對電機運行的影響

直流電機空載時，電機磁路中只有主極磁場，直流電機負載后，電樞繞組也要產(chǎn)生磁場。圖3-20直流電機的磁路3.3.1直流電機的磁路、磁密與磁通由于空氣的磁阻比鐵磁材料的磁阻大得多，因此可以忽略鐵磁材料的磁阻，認為所有磁勢全部落在氣隙上，則有：（3-14）主磁通所經(jīng)過的磁路應(yīng)分為以下幾段：主磁極、氣隙、轉(zhuǎn)子齒、轉(zhuǎn)子鐵軛、定子鐵軛。根據(jù)磁路歐姆定律有（3-15）根據(jù)Bδ=μ0Hδ，并在忽略鐵磁材料的磁阻后，有2IfNf≈2Hδδ。此時氣隙磁密為（3-16）可見，當勵磁磁勢一定時，氣隙δ越大（磁阻Rmδ越大），氣隙磁密Bδ（磁通Φ）越??；當電機制成以后，氣隙δ為定值，若勵磁電流If增加，則氣隙磁密Bδ增加，即磁通Φ增加。3.3.2直流電機的空載磁場及磁化曲線

1.直流電機的空載磁場

對于實際電機，由于主極中心處氣隙均勻，而極尖處氣隙加大，因此主極下的磁密分布均勻，極尖處磁密逐漸減小，兩極之間的幾何中心線處磁密為零。幾何中性線圖3-21空載時直流電機氣隙磁密分布（a）空載磁場分布；（b）空載氣隙磁密波形

2.直流電機空載磁化曲線

直流電機的磁化曲線Φ0=f（F0）。圖3-22直流電機空載磁化曲線3.3.3直流電機的勵磁方式

直流電機因其勵磁方式不同，它們的基本特性亦不同。圖3-23直流電機的勵磁方式（a）他勵；（b）并勵；（c）串勵；（d）復(fù)勵他勵直流電動機并勵直流電動機串勵直流電動機復(fù)勵直流電動機I=Ia，If與Ia無關(guān)I=Ia+IfI=Ia=IfI=Ia+If

，Ia=If'

3.3.4直流電機負載時電樞磁動勢對電機運行的影響

當直流電機負載以后，電樞繞組中有電流Ia通過。電樞電流Ia產(chǎn)生的磁動勢稱為電樞磁動勢。此時，直流電機的氣隙磁場由主磁極磁動勢（空載磁動勢）與電樞磁動勢共同建立。電樞繞組產(chǎn)生的磁場對勵磁繞組磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。電樞反應(yīng)對氣隙磁通的大小和波形、電機的運行性能、換向能力都有影響。1.電樞磁場的特點

當不考慮鐵芯飽和影響時。1）電刷在幾何中心線上據(jù)安培環(huán)路定律，該閉合回路所包圍的導(dǎo)體中的總電流，就是作用于該閉合回路的電樞磁動勢f（x）。忽略鐵芯磁壓降，則作用于每段氣隙上的電樞磁動勢為fa（x）=f（x）/2。圖3-25fa（x）、Ba（x）空間分布曲線將圖沿電樞圓周表面展開正負（3-17）設(shè)電樞繞組的導(dǎo)體總數(shù)為N，導(dǎo)體電流為ia，則可見，當x=τ/2，即在幾何中心線（交軸處）時：可見，每極電樞磁動勢fa（x）沿電樞圓周的分布波形是三角波，在主極極面下，由于氣隙很小且均勻，因此Ba（x）的大小與fa（x）成正比；而在極靴以外的交軸附近，雖然fa（x）很大，但由于氣隙很大，因此Ba（x）較小?？梢?，Ba（x）在空間呈馬鞍形分布。當電刷偏離幾何中心線β角時，電樞磁動勢的軸線不在幾何中心線上。此時可以將電樞磁動勢分解到直軸和交軸，其直軸分量可引起空載磁通大小發(fā)生變化；直軸分量Fad與主極磁動勢方向相反，可引起主極磁動勢減小。圖3-26電刷偏離幾何中心線時的電樞磁動勢2.電樞反應(yīng)

1）直軸電樞反應(yīng)

直軸電樞磁動勢Fad的軸線與主極磁動勢軸線重合，其作用是直接影響主極下磁通的大小。以發(fā)電機為例，當電刷逆旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動β，其直軸電樞反應(yīng)磁動勢的方向與主極勵磁磁動勢的方向相反，所以直軸電樞反應(yīng)是去磁的。如果電刷順旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動β，則直軸電樞反應(yīng)是增磁的。主磁場的磁通密度分布曲線電樞磁場磁通密度分布曲線疊加后得到負載時氣隙磁場的磁通密度分布曲線2）交軸電樞反應(yīng)圖3-27負載時合成氣隙磁密示意圖電樞反映總體上是去磁的同時，與空載相比，合成氣隙磁密Bδ（x）的零點不再處于幾何中心線上，而是偏移了一個角度。通常將合成磁密為零的點所在的直線稱為物理中心線，顯然電樞反應(yīng)使物理中心線偏離幾何中心線。這將造成電機換向惡化，有可能引起環(huán)火損壞電機。綜上所述，直流電機電樞反應(yīng)對氣隙磁場的影響如下：

（1）物理中心線偏離幾何中心線，氣隙磁場畸變；

（2）氣隙合成磁場被削弱，磁通減少，交軸電樞磁動勢對主極磁通有去磁作用。

3.4直流電機的電樞電動勢與電磁轉(zhuǎn)矩

3.4.1電樞電動勢

直流電機的電樞電動勢指電機正、負電刷間的電動勢。電機正、負電刷間的電動勢就是電樞繞組支路的感應(yīng)電動勢，它等于支路中各串聯(lián)元件感應(yīng)電動勢之和。1.導(dǎo)體的感應(yīng)電勢

根據(jù)電磁感應(yīng)定律，一根導(dǎo)體的感應(yīng)電勢為（3-18）（3-19）每極下的平均磁密為一根導(dǎo)體的平均感應(yīng)電勢為（3-20）2.電樞的感應(yīng)電勢直流電機每條支路上的導(dǎo)體為，其支路電勢（也就是刷間電動勢）為（3-22）線速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系：（3-21）則：

【例3-2】一臺直流發(fā)電機，功率為10kW，2p=4，轉(zhuǎn)速為2850r/min，單疊繞組，電樞的總導(dǎo)體數(shù)N=372。當每極磁通Φ=70.7×10－4Wb時，求發(fā)電機的空載輸出電壓。電勢為

解：單疊繞組a=2，電勢常數(shù)為3.4.2直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩電機正常運行時，電樞繞組流過電流，載流導(dǎo)體在磁場中受力形成的總轉(zhuǎn)矩。1、一根導(dǎo)體所受的平均電磁力：導(dǎo)體電流（支路電流）2、一根導(dǎo)體的平均轉(zhuǎn)矩D-----電樞直徑假定繞組為整距元件，均勻分布，電刷在幾何中性線上。3、電磁轉(zhuǎn)矩

轉(zhuǎn)矩常數(shù)，由于重要關(guān)系

3.5直流電機的運行原理

3.5.1直流電機的可逆原理

從原理上講，不論是交流電機還是直流電機，都可以在一種條件下作為發(fā)電機運行，把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，而在另一種條件下作為電動機運行，把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。這叫做電機的可逆原理。圖3-28他勵直流發(fā)電機運行原理

1.直流電機作發(fā)電機運行在發(fā)電機狀態(tài)運行時，電機向電網(wǎng)輸出電功率。由原動機輸入機械功率。發(fā)電狀態(tài):此時電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩圖3-29他勵直流電動機運行原理2.直流電機作電動機運行由上面兩圖可見：發(fā)電機慣例和電動機慣例兩種定義方法只是電流方向不同。根據(jù)電動機慣例定向時，直流電機的運行狀態(tài)可以進行如下判斷：

·當Ea>U，Ia與Ea方向相同，則Tem與n不同向，是發(fā)電機運行狀態(tài)；

·當Ea<U，Ia與Ea方向相反，則Tem與n同方向，是電動機運行狀態(tài)。3.5.2直流電機的基本方程

1.直流電機的穩(wěn)態(tài)電壓平衡方程

直流電機的穩(wěn)態(tài)是指電機的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速均保持不變的一種運行狀態(tài)。圖3-30他勵直流電動機等效電路及參考方向1）直流電動機穩(wěn)態(tài)電壓平衡方程式根據(jù)上圖可列出他勵直流電動機的電壓平衡方程式為勵磁電流if產(chǎn)生主磁場，電樞電流Ia與主磁場作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電動機旋轉(zhuǎn)。

當直流電機的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速中有部分參數(shù)隨時間發(fā)生變化時，電機處于暫態(tài)（即過渡過程），其電壓方程為圖3-31他勵直流發(fā)電機等效電路及參考方向2）直流發(fā)電機穩(wěn)態(tài)電壓平衡方程式他勵直流發(fā)電機按發(fā)電機慣例確定參考方向。

直流發(fā)電機由原動機帶動電樞旋轉(zhuǎn)，電樞繞組感應(yīng)電動勢。當直流發(fā)電機接負載后，有電流流向負載，電樞電流方向與電動勢方向相同，對應(yīng)電樞回路的電壓平衡方程為其暫態(tài)方程為2.功率平衡方程式

1）電磁功率

直流電機的電磁功率反映了直流電機經(jīng)過氣隙傳遞的功率。在直流電機中，電磁功率Pem可以用電機感應(yīng)電勢Ea和電樞電流Ia來表示，即（3-29）注意：電磁功率均指能量轉(zhuǎn)換過程中機械能轉(zhuǎn)換為電能或者電能轉(zhuǎn)換為機械能所對應(yīng)的那部分功率。2）電動機的功率平衡方程式

在直流電動機電壓平衡方程式兩邊同乘以電樞電流Ia，可得電動機的功率平衡方程式根據(jù)以上功率的定義，電動機電樞回路的功率平衡方程式可寫為當電動機電樞轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)動部分有如下機械損耗：

（1）機械損耗pmec。機械損耗pmec包括軸承摩擦損耗、電刷摩擦損耗、轉(zhuǎn)子與空氣的摩擦損耗及通風的風摩損耗。（2）鐵芯損耗pFe。鐵芯損耗pFe是由于電樞轉(zhuǎn)動時主磁通在電樞鐵芯內(nèi)交變，引起齒部及電樞鐵軛中的磁滯損耗和渦流損耗。鐵芯損耗pFe與磁通交變頻率及磁通密度最大值有關(guān)，實際計算中統(tǒng)稱為鐵芯損耗。（3）雜散損耗pad。雜散損耗pad又稱附加損耗。無補償繞組直流電機在額定負載時的雜散損耗約為額定功率的1%，有補償繞組直流電機在額定負載時的雜散損耗約為額定功率的0.5%。（3-31）直流電動機的功率平衡方程式為功率流程圖如圖3-32所示。

注意，在并勵直流電動機功率消耗中還應(yīng)考慮勵磁電阻損耗PCuf=I2fRf。圖3-32他勵直流電動機功率流程圖3）發(fā)電機的功率平衡方程式

當原動機拖動發(fā)電機轉(zhuǎn)動時，發(fā)電機的輸入機械功率的功率平衡方程式為（3-33）發(fā)電機轉(zhuǎn)矩平衡方程為

T1=Tem+T0 （3-34）

上式表明：當發(fā)電機穩(wěn)定在角速度Ω下運行時，從原動機輸入的拖動轉(zhuǎn)矩T1與發(fā)電機內(nèi)部的電磁制動轉(zhuǎn)矩Tem和空載制動轉(zhuǎn)矩T0相平衡。

3.轉(zhuǎn)矩平衡方程

1）發(fā)電機轉(zhuǎn)矩平衡方程

根據(jù)發(fā)電機運行時的機械功率平衡方程，在方程兩邊同除以角速度Ω，得到轉(zhuǎn)動體的轉(zhuǎn)矩與功率的關(guān)系為2）電動機轉(zhuǎn)矩平衡方程式

與分析發(fā)電機轉(zhuǎn)矩方程的方法相同，可得電動機的轉(zhuǎn)矩方程為

Tem=T2+T0 （3-35）

上式表明，當電動機穩(wěn)定在角速度Ω下運行時，電磁轉(zhuǎn)矩Tem與電動機輸出的負載轉(zhuǎn)矩T2和空載制動轉(zhuǎn)矩T0相平衡。直流電機的總損耗∑p根據(jù)與負載的關(guān)系可以分為兩部分：第一部分為空載損耗p0，它與負載電流的變化無關(guān)，稱為定值損耗；第二部分為銅損耗，它隨負載電流的變化而變化，稱為變值損耗。

4.效率關(guān)系

根據(jù)直流電機的輸入功率P1、輸出功率P2和總損耗∑p，可得直流電機的效率為

不難證明：當電機中的定值損耗和變值損耗相等時，電機效率達到最大值?！纠恳慌_四極并勵直流發(fā)電機的額定數(shù)據(jù)為：PN=6KW，UN=230V，nN=1450r/min，電樞回路電阻Ra=0.92Ω，并勵回路的電阻為Rf=177Ω，空載損耗p0=pFe+pmec=295W。求額定負載下的電磁功率、電磁轉(zhuǎn)矩及效率。解：額定電流為：勵磁電流為：額定負載時的電樞電流：額定負載時的電樞電勢：額定負載時的電磁功率：電磁轉(zhuǎn)矩：效率：額定負載時發(fā)電機的輸入功率：其中：3.5.3他勵直流電動機的特性特性分為工作特性和機械特性機械特性是指電壓為常數(shù)，勵磁電流為常數(shù)，電樞回路電阻與外串電阻之和為常數(shù)時，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。工作特性指電壓為額定電壓，勵磁電流為額定值，電樞回路不外串電阻時，轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩以及效率與輸出功率（或電樞電流）的關(guān)系。（一）工作特性1、轉(zhuǎn)速特性：2、轉(zhuǎn)矩特性：當時3、效率特性：忽略附加損耗令可知：

2.串勵直流電動機的工作特性

串勵直流電動機中Ia=If。此時：串勵直流電動機的氣隙磁通Φ隨電樞電流的變化而變化。圖3-34串勵直流電動機（a）串勵直流電動機的原理圖；（b）串勵直流電動機的特性（1）串勵直流電動機的轉(zhuǎn)速特性：1）當磁路飽和時，為常數(shù)2）當磁路不飽和時，不為常數(shù)（2）串勵直流電動機的轉(zhuǎn)矩特性：同樣分為磁路飽和與不飽和的情況討論不飽和時：飽和時：串勵直流電動機不允許空載運行，也不允許以皮帶傳動方式帶動負載（皮帶不慎脫落時，可能引起電動機過速）。空載時會產(chǎn)生“飛速”，是串勵電動機的不足之處。要保持串勵電動機的優(yōu)點，而又不發(fā)生“飛速”現(xiàn)象，應(yīng)采用復(fù)勵電動機。圖3-35直流電動機的轉(zhuǎn)速特性他勵直流電動機并勵為主的復(fù)勵電動機串勵為主的復(fù)勵電機串勵直流電動機差復(fù)勵直流電動機3.復(fù)勵直流電動機的運行特性3.5.4直流發(fā)電機的工作特性

直流發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)運行特性包括兩大類：空載特性和外特性。

1.他勵直流發(fā)電機的空載特性（一）空載特性當n=常數(shù)、=0時，輸出電壓隨勵磁電流變化的關(guān)系曲線稱為空載特性曲線。

圖3-37他勵直流發(fā)電機不同轉(zhuǎn)速的空載特性空載特性實質(zhì)上反映了勵磁電流與由它建立的主磁通在電樞中感應(yīng)的電動勢之間的關(guān)系。（二）外特性外特性是指當n=nN、=常數(shù)時，發(fā)電機電壓隨負載電流變化的關(guān)系曲線稱為外特性曲線。

2.他勵直流發(fā)電機的外特性

他勵直流發(fā)電機的外特性為Ua=f（Ia）。圖3-38他勵和并勵直流發(fā)電機的外特性他勵發(fā)電機的外特性略微下垂，原因是電樞電流在電樞電阻上的壓降以及電樞反應(yīng)的去磁作用使主磁通減小導(dǎo)致的電動勢降低。并勵發(fā)電機的外特性比他勵時下降得更多，因為在并勵發(fā)電機的勵磁電流隨著發(fā)電機端電壓的降低而降低，而他勵發(fā)電機的勵磁電流不變。圖3-39并勵直流發(fā)電機自勵過程（a）并勵直流發(fā)電機空載原理圖；（b）自勵建壓過程

3.并勵直流發(fā)電機的自勵過程對于勵磁回路，自勵過程中，由于勵磁電流在不斷增加，勵磁繞組上電感產(chǎn)生的感應(yīng)電壓不能忽略，因而勵磁回路電