第1章 直流電機(jī)

第一章直流電機(jī)第一節(jié)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)第二節(jié)直流電樞繞組第三節(jié)直流電機(jī)的磁場第四節(jié)直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢和電磁轉(zhuǎn)矩第五節(jié)直流電機(jī)的等效電路第六節(jié)直流電機(jī)的損耗與功率流程第七節(jié)直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性第八節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性第九節(jié)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)第十節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)第十一節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)第十二節(jié)直流電機(jī)的換向第一節(jié)直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)工作原理(principles)結(jié)構(gòu)(construction)額定值勵(lì)磁方式直流電機(jī)結(jié)構(gòu)圖直流電機(jī)工作示意圖一、直流電機(jī)的工作原理電機(jī)中存在著磁路和電路，電和磁的聯(lián)系可通過電磁感應(yīng)定律來分析。

(rotor)

N

b

f2

aA、B為電刷

A(正)

c(brusher)

f1

B(負(fù))

d

S1、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理：

在電機(jī)的兩電刷端加上直流電壓，由于電刷和換向器的作用將電能引入電樞線圈中，并保證了同一極下線圈邊中的電流始終是一個(gè)方向，繼而保證了該極下線圈邊所受的電磁力方向恒定，使電動(dòng)機(jī)能連續(xù)地旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，這就是直流電動(dòng)機(jī)的工作原理。注意：每個(gè)線圈邊中的電流方向是交變的。2、直流發(fā)電機(jī)的工作原理：當(dāng)用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電樞以恒定方向旋轉(zhuǎn)，線圈邊將切割磁力線感應(yīng)出電勢，電勢方向據(jù)右手定則確定。由于電樞連續(xù)旋轉(zhuǎn)，線圈邊將交替地切割N極、S極下的磁力線，每個(gè)線圈邊和整個(gè)線圈中的感應(yīng)電勢的方向是交變的，但由于電刷和換向器的作用，使流過負(fù)載的電流是單方向的（脈動(dòng)）的直流電流。這就是直流發(fā)電機(jī)的工作原理。在前圖中，電刷A所引出的電勢始終是切割N極磁力線的線圈邊中的電勢，它始終具有正極性；電刷B始終具有負(fù)極性。3、電機(jī)理論的可逆性原理：從基本電磁過程看，一臺直流電機(jī)既可作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，也可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，只是外界條件不同而已。當(dāng)外加直流電壓，可作為拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，將電能變換為機(jī)械能。若用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電樞旋轉(zhuǎn)，可輸出電能，為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，將機(jī)械能變換為電能。二、直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)(construction)：

旋轉(zhuǎn)電機(jī)具備靜止和旋轉(zhuǎn)兩大部分。靜止(stationary)和旋轉(zhuǎn)(rotation)部分之間有一定大小的間隙，稱為氣隙(airgap)。靜止的部分稱為定子(stator)，作用是產(chǎn)生磁場和作為電機(jī)的機(jī)械支撐。包括主磁極、換向極、機(jī)座、端蓋、軸承、電刷裝置等。旋轉(zhuǎn)部分稱為轉(zhuǎn)子或電樞(rotoror

armature)，作用是感應(yīng)電勢實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。包括電樞鐵心，電樞繞組，換向器、軸和風(fēng)扇等。

直流電機(jī)各部件圖

直流電機(jī)徑向剖面圖（一）、定子部分：1、主磁極(pole)：

也稱為主極。作用是產(chǎn)生氣隙磁場。2、換向極(interpole)：

也稱為附加極或間極。作用是改善換向。裝在主極之間。3、機(jī)座(yoke)：由鑄鋼或厚鋼板焊成。是電機(jī)的機(jī)械支撐。4、電刷裝置(brush)：將直流電壓、電流引入或引出的裝置。其組數(shù)與主極極數(shù)相等。（二）、轉(zhuǎn)動(dòng)部分(rotor)：（轉(zhuǎn)子或電樞）1、電樞鐵心(armature

core)：

主磁路的主要部分及嵌放電樞繞組，由硅鋼片迭壓而成。2、電樞繞組(armaturewinding)：

由許多按一定規(guī)律聯(lián)接的線圈組成。用來感應(yīng)電勢和通過電流，是電路的主要部分。3、換向器(commutator)：由許多彼此絕緣的換向片構(gòu)成。(三)、氣隙不均勻。三、直流電機(jī)按勵(lì)磁方式分類：

據(jù)勵(lì)磁電路與電樞電路的聯(lián)接關(guān)系分類(types)。1、他勵(lì)直流電機(jī)：勵(lì)磁回路的電流由外電源供給，與電樞回路沒有電的聯(lián)系。2、并勵(lì)直流電機(jī)：勵(lì)磁回路與電樞回路并聯(lián)。勵(lì)磁回路兩端的電壓就是電樞回路兩端的電壓。3、串勵(lì)直流電機(jī)：勵(lì)磁回路與電樞回路串聯(lián)。勵(lì)磁回路的電流與電樞回路的電流相等。4、復(fù)勵(lì)直流電機(jī)：主極有兩個(gè)勵(lì)磁繞組，其一與電樞繞組并聯(lián)，另一個(gè)和電樞繞組串聯(lián)。

＋

－

＋

－

＋

－

他勵(lì)

+

_

并勵(lì)

+

_

串勵(lì)

復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)

－

＋

－

＋

＋

－

他勵(lì)

－

＋

并勵(lì)

－

＋

串勵(lì)

復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)

1、額定功率：瓦，千瓦。電動(dòng)機(jī)指軸上輸出的機(jī)械功率：發(fā)電機(jī)指電樞出線端電功率：2、額定電流：安3、額定電壓：伏4、額定轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)/分5、額定勵(lì)磁電流：安6、額定勵(lì)磁電壓：伏7、勵(lì)磁方式。8、極對數(shù)：四、直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)(Nameplateratings)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組

(ArmatureWinding)直流繞組的基本特點(diǎn)繞組的基本型式（疊繞組、波繞組）直流繞組連接規(guī)律小結(jié)繞組是電機(jī)的主要電路，是電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量變換的樞紐。設(shè)計(jì)繞組時(shí)要求：

能通過規(guī)定的電流和產(chǎn)生足夠大的電勢。盡可能節(jié)省有色金屬和絕緣材料。保證換向良好。一、直流電機(jī)繞組的特點(diǎn)：

單匝多匝單匝多匝

疊繞組波繞組

基本術(shù)語：元件：兩端分別與兩片換向片連接的單匝或多匝線圈。元件邊：每一元件在槽內(nèi)能切割磁場、感應(yīng)電勢的邊，也稱為有效邊。端接：元件在槽外的部分。一般為了工藝要求，元件的一元件邊放某一槽的上層，另一元件邊放另一槽的下層。直流電機(jī)的繞組是由結(jié)構(gòu)、形狀相同的繞組元件構(gòu)成的。其常用參數(shù)有：槽數(shù)：Z，元件數(shù)：S，換向片數(shù)：K，第一節(jié)距：y1，第二節(jié)距：y2，合成節(jié)距：y，換向器節(jié)距：yk

短距（－）

y1

整距（0）

y2

長距（＋）

y

極距1、第一節(jié)距：y1，每一元件的兩個(gè)元件邊在電樞表面所跨的距離，用槽數(shù)來表示。例：上元件邊在1槽，下元件邊在5槽，則y1=5－1＝4。為了使繞組感應(yīng)電勢最大，應(yīng)使y1接近于極距。（極距即相鄰兩主極間的距離，用槽數(shù)表示。）2、第二節(jié)距：y2，在由同一片換向片串聯(lián)起來的兩個(gè)元件中，前一元件的下邊與后一元件的上邊之間的距離，用槽數(shù)來表示。迭繞組的y2為負(fù)，波繞組的y2為正。3、合成節(jié)距：y，相串聯(lián)的兩個(gè)元件的對應(yīng)邊之間的距離。y＝y(tǒng)1－y2（疊繞組）

y＝y(tǒng)1＋y2（波繞組）

。4、換向器節(jié)距：yk，同一元件的兩端所接的兩換向片之間的距離，以換向片數(shù)表示。y=yk。二、繞組的基本型式:(疊繞組，波繞組)1、單疊繞組：元件的兩個(gè)出線端連接于相鄰的兩個(gè)換向片上；相鄰元件依次串聯(lián)，后一元件的首端與前一元件的尾端連在一起，并接到同一個(gè)換向片上，最后一個(gè)元件的尾端與第一個(gè)元件的首端連在一起，形成一個(gè)閉合回路。緊相串聯(lián)的兩個(gè)元件的端接部分緊“‘疊”在一起。舉例說明聯(lián)接特點(diǎn)和支路組成情況：例一極對數(shù)p=2，槽數(shù)Z＝16，元件數(shù)S＝K＝16，y1=4，yk=1，繪制一單疊繞組展開圖。繪制步驟：（一）、節(jié)距計(jì)算單疊：y1=yk=1，整距：y1=16/4=4，y2=y1－y=4－1=3。（二）、繞組連接表上層元件邊所在槽數(shù)：

1+y12345678910111213141516

1+y1456789101112131415161234下層元件邊所在槽數(shù)：（帶箭頭線表示元件本身的連接，紅線表示通過換向片的連接）（三）、繞組連接圖：1234567891011121314151612345678910111213141516極距極距極距極距（四）、安放主極和電刷：

主極均勻放置。為獲得最大電勢，當(dāng)元件是幾何對稱時(shí)，電刷軸線與主極軸線重合。當(dāng)元件不對稱時(shí)，電刷放置在元件幾何軸線與主極軸線重合的元件所接的兩換向片的分界線上。電刷的中心線與該分界線重合。N12345678910111213141516NSSA1B1A2B2+－極距極距極距極距（五）、單疊繞組的瞬間電路圖：A1A2B1B2234

87610111216151413591+－（六）、繞組的并聯(lián)支路數(shù)：單疊繞組的并聯(lián)支路數(shù)等于電機(jī)極數(shù)。并聯(lián)支路對數(shù)等于極對數(shù)，即：a=p。

電刷數(shù)目＝支路數(shù)＝極數(shù)練習(xí)：繪制一整距單疊繞組展開圖，

2p=4，Z＝S＝K＝24，計(jì)算各繞組節(jié)距y1，y2，y，yk，安放主極和電刷，求并聯(lián)支路對數(shù)。2、單波繞組：每元件的兩端所接兩換向片相隔較遠(yuǎn)，yk>y1，元件串聯(lián)后形成波浪形。y1應(yīng)接近于極距，yk滿足下式：繞行一周后，比出發(fā)時(shí)的換向片前進(jìn)（＋，右行〕或退后（－，左行）一個(gè)換向片。例2、繪制一左行短距單波繞組展開圖，2p=4，Z＝S＝K＝15。繪制步驟：（一）、節(jié)距計(jì)算：左行：,短距：（二）、繞組連接表：上元件邊在槽數(shù)：

+y1815714613512411310291

+y112411310291815714613512下元件邊在槽數(shù)：帶箭頭的連線表示元件本身的聯(lián)接，紅線表示不同元件經(jīng)過換向片的連接。（三）、繞組連接圖：123456789101112131415極距極距極距極距131415123456789101112（四）、安放主極和電刷：主極均勻放置。為獲得最大電勢，當(dāng)元件是幾何對稱時(shí)，電刷軸線與主極軸線重合。當(dāng)元件不對稱時(shí)，電刷放置在元件幾何軸線與主極軸線重合的元件所接的兩換向片的分界線上。電刷的中心線與該分界線重合。電刷數(shù)目＝電機(jī)極數(shù)123456789101112131415極距極距極距極距131415123456789101112NSNSB2A1B1A2－＋（五）、單波繞組的瞬間電路圖：B1+－157146132103114

189512B2A2A1（六）、繞組并聯(lián)支路數(shù)：單波繞組的并聯(lián)支路數(shù)恒等于2，與主極數(shù)無關(guān)。思考：對單波繞組電機(jī)，不管極數(shù)多少，只用一對電刷行嗎？電機(jī)繞組除單疊、單波兩種基本型式外，還有其它型式，如：復(fù)疊，復(fù)波，混合繞組，同心式繞組等。各種繞組的差別在并聯(lián)支路數(shù)上。

第三節(jié)直流電機(jī)的磁場

(MagneticField)空載時(shí)的氣隙磁場負(fù)載時(shí)的電樞磁動(dòng)勢電樞反應(yīng)(ArmatureReaction)一、直流電機(jī)空載時(shí)磁場：

N

S空載的概念?1、磁場分布情況：主磁通：與主磁極和電樞繞組相交鏈。漏磁通：只與主磁極相交鏈。2、磁場特點(diǎn)：a、主磁通遠(yuǎn)大于漏磁通。b、主極極靴寬度比一個(gè)極距小，且極靴下的氣隙不均勻，所以，主磁通的每條磁力線所經(jīng)過的磁回路都不盡相同，在磁極軸線附近的氣隙較小，接近極尖處的磁回路中氣隙較大。若不計(jì)鐵磁材料中的磁壓降，不計(jì)齒槽影響，氣隙小處，磁密B大；氣隙大處，磁密B?。辉趦蓸O間的幾何中心線處，磁密B＝0，當(dāng)直流電機(jī)空載時(shí)的氣隙磁場的磁密波分布波形為：一個(gè)空間位置固定不變的平頂波。3、電機(jī)磁化曲線：電機(jī)磁化曲線是指主磁通與勵(lì)磁磁勢或勵(lì)磁電流的關(guān)系曲線。即

它可以通過電機(jī)磁路計(jì)算求得。曲線形狀與磁通所經(jīng)材料的B－H曲線形狀類似，即是非線性的。如圖：0

過原點(diǎn)的直線為氣隙線二、直流電機(jī)的電樞反應(yīng)及負(fù)載時(shí)的磁場：1、電樞反應(yīng)(armaturereaction)：

電機(jī)負(fù)載時(shí)，電樞繞組中有電流流過，產(chǎn)生一磁勢，稱為電樞磁勢。此時(shí)，氣隙磁場由主極磁勢和電樞磁勢二者合成建立，電樞磁勢的出現(xiàn)必然對空載時(shí)的主極磁場產(chǎn)生影響，使氣隙磁密的分布發(fā)生變化，這種電樞磁勢對主極所建立氣隙磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。

電樞反應(yīng)對電機(jī)運(yùn)行特性影響很大：

對電動(dòng)機(jī)：影響轉(zhuǎn)速。對發(fā)電機(jī)：影響感應(yīng)電勢。2、電樞磁場的分布(電刷位于幾何中性線上)同極性下電流方向相同，異極性下電流方向相反。電刷是電樞表面電流分布的分界線。特點(diǎn)：電樞磁場與主極磁場分布是相對靜止的。

Fa切開3、電樞磁勢沿電樞表面分布：a、一個(gè)元件：線圈匝數(shù)，電流安。元件邊產(chǎn)生磁勢安匝。每個(gè)磁回路的磁勢均為安匝。規(guī)定磁勢方向與磁力線的方向一致，不計(jì)鐵磁材料的磁壓降，則全部降落在兩氣隙上，于是，每通過一次氣隙消耗磁勢為，可得一個(gè)元件所耗于氣隙的磁勢的空間分布關(guān)系為：一矩形波。

x

每極下有一個(gè)元件邊的磁勢波形

xb、若每極下有四個(gè)元件邊均勻分布：利用迭加原理，可得一階梯數(shù)為2的階梯波。

xc、若每極下元件邊的數(shù)目很多，且均勻分布在電樞表面，則經(jīng)上述方法迭加后總的電樞磁勢會接近于三角波形。4、電樞磁場的磁密沿電樞表面分布：設(shè)電樞繞組的總匝數(shù)為N，元件數(shù)為S，極對數(shù)為p，極距為，電樞直徑為，每元件匝數(shù)為Nc，則階梯波幅值為：

為電樞表面單位周長上的安匝數(shù)，稱為線負(fù)荷。上式表明：與成正比，與成反比。即：極靴下，氣隙變化小，變化??；極尖處，氣隙大，大大削弱，曲線呈馬鞍形。磁勢波形磁密波形直軸直軸交軸

5、直流電機(jī)負(fù)載時(shí)磁場的電樞反應(yīng)合成氣隙磁密波形去磁增磁物理中性線幾何中性線

NS當(dāng)電刷位于幾何中性線上時(shí)，電樞磁動(dòng)勢是交軸電樞磁動(dòng)勢。6、交軸電樞磁動(dòng)勢的特點(diǎn)（呈去磁作用）：

a、磁場發(fā)生了畸變。

b、磁路不飽和時(shí)，主磁場中削弱的數(shù)量與加強(qiáng)的數(shù)量相等。當(dāng)磁路飽和時(shí)，由于鐵心磁阻變化的非線性，磁阻增大的量比減小的量要大，所以，磁密增大的量比減小的量要小，使磁場的磁密呈去磁作用。7、當(dāng)電刷不在幾何中性線上時(shí)，既有交軸電樞磁動(dòng)勢，還有直軸電樞磁動(dòng)勢。對于發(fā)電機(jī)：電刷順電樞旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)一個(gè)角度，直軸電樞磁動(dòng)勢的電樞反應(yīng)是去磁的；反之，是增磁的。對于電動(dòng)機(jī)：電刷順電樞旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)一個(gè)角度，直軸電樞磁動(dòng)勢的電樞反應(yīng)是增磁的；反之，是去磁的。(a)電樞磁動(dòng)勢；(b)交軸分量；(c)直軸分量1電樞磁動(dòng)勢波形；2交軸電樞磁動(dòng)勢波形3直軸電樞磁動(dòng)勢波形第四節(jié)

直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢和電磁轉(zhuǎn)矩感應(yīng)電動(dòng)勢(ElectromotiveforceEMF)電磁轉(zhuǎn)矩(ElectromagneticTorque)一、感應(yīng)電勢(EMF)的計(jì)算：電樞繞組的感應(yīng)電勢是指電機(jī)正、負(fù)電刷間的電勢，即支路電勢，簡稱電樞電動(dòng)勢。1、一根導(dǎo)體中的感應(yīng)電動(dòng)勢：其中：p為電機(jī)極對數(shù)，n為電機(jī)轉(zhuǎn)速，l為導(dǎo)體有效長度，Φ為每極磁通。2、一支路的總平均電勢：當(dāng)電樞總導(dǎo)體數(shù)為N，則一條支路串聯(lián)元件數(shù)為

則電樞電動(dòng)勢為：

其中為電勢常數(shù)。感應(yīng)電動(dòng)勢與每極磁通Φ和電樞轉(zhuǎn)速n的乘積成正比。二、電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算：電樞表面所有導(dǎo)體所受電磁轉(zhuǎn)矩的總和就是電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。首先計(jì)算一根導(dǎo)體所受的電磁力、電磁轉(zhuǎn)矩；再求所有導(dǎo)體所受電磁力產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩。1、一根導(dǎo)體所受的電磁力：設(shè)氣隙的平均磁密為Bav，元件邊有效長度l，元件電流ia

，則元件所受電磁力為：若電樞直徑為D，則產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為：2、若電樞電流為Ia，并聯(lián)支路數(shù)為2a，則，電樞導(dǎo)體總數(shù)為N，則電樞總電磁轉(zhuǎn)矩為：其中

為轉(zhuǎn)矩常數(shù)。電磁轉(zhuǎn)矩與每極磁通Φ和電樞電流Ia的乘積成正比。一般電動(dòng)勢常數(shù)和轉(zhuǎn)矩常數(shù)之間關(guān)系為：其中為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，韋，安，牛米。電磁轉(zhuǎn)矩與每極磁通和電樞電流的乘積成正比。特別，若不計(jì)飽和影響，磁通與勵(lì)磁電流有關(guān)系：為比例常數(shù)。則有：，其中電磁轉(zhuǎn)矩與勵(lì)磁電流和電樞電流的乘積成正比。特別，若不計(jì)飽和影響，

感應(yīng)電勢與勵(lì)磁電流和電樞機(jī)械角速度的乘積成正比。可得到與的關(guān)系：從電磁觀點(diǎn)看，電動(dòng)機(jī)通過電磁感應(yīng)，從電源吸取電功率，轉(zhuǎn)換成對機(jī)械負(fù)載所做的機(jī)械功率。無論電動(dòng)機(jī)，還是發(fā)電機(jī)，將這部分功率或稱為電磁功率。第五節(jié)直流電機(jī)的等效電路一、直流發(fā)電機(jī)的等效電路（他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)）二、直流電動(dòng)機(jī)的等效電路（他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)）一、直流發(fā)電機(jī)的等效電路1、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的等效電路與電壓方程：

A、等效電路發(fā)電機(jī)的大于。

B、電壓方程：2、并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的等效電路與電壓方程：A、等效電路發(fā)電機(jī)的大于。

B、電壓方程：3、串勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的等效電路與電壓方程：

A、等效電路發(fā)電機(jī)的大于。

B、電壓方程：4、復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的等效電路與電壓方程：A、等效電路發(fā)電機(jī)的大于。

B、電壓方程：二、直流電動(dòng)機(jī)的等效電路1、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的等效電路與電壓方程：

A、等效電路電動(dòng)機(jī)的大于。

B、電壓方程：2、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的等效電路與電壓方程：A、等效電路

B、電壓方程：電動(dòng)機(jī)的大于。3、串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的等效電路與電壓方程：

A、等效電路電動(dòng)機(jī)的大于。

B、電壓方程：第六節(jié)直流電機(jī)的損耗與功率流程一、直流電機(jī)內(nèi)部的損耗二、直流發(fā)電機(jī)的功率流程三、直流電動(dòng)機(jī)的功率流程一、直流電機(jī)內(nèi)部的損耗A、直流電機(jī)中的損耗、效率：損耗有三類消耗于導(dǎo)體電阻中。消耗于摩擦損耗、通風(fēng)和機(jī)械損耗。消耗于鐵心中的損耗。鐵耗：由于電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)主磁通在電樞鐵心內(nèi)交變而引起的。銅耗：電樞回路銅耗勵(lì)磁回路銅耗電刷接觸銅耗為一對電刷總接觸電壓降。機(jī)械損耗：包括軸承摩擦損耗、電刷摩擦損耗、定轉(zhuǎn)子和空氣的摩擦損耗。附加損耗：電樞齒、槽存在，使氣隙磁通產(chǎn)生脈動(dòng)，電樞反應(yīng)使磁場畸變引起的鐵耗。換向電流引起的損耗。按額定容量的１%計(jì)算，無補(bǔ)償繞組按額定容量的0.5%計(jì)算，有補(bǔ)償繞組不變損耗(也稱為空載損耗)包括：機(jī)械損耗、鐵耗；可變損耗包括：電樞銅耗、勵(lì)磁回路銅耗、電刷接觸損耗。B、電機(jī)的效率不變損耗＝可變損耗（與電流2次方成正比的部分）時(shí)，取得最大，

是的二次曲線。二、并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的功率方程式：

電磁功率

電功率

機(jī)械功率三、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的功率方程式：

電磁功率

機(jī)械功率

電功率第七節(jié)直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性

可測物理量有：發(fā)電機(jī)端電壓，電樞電流，勵(lì)磁電流，轉(zhuǎn)速等。有四種特性曲線：空載特性外特性調(diào)節(jié)特性一、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性：1、他勵(lì)發(fā)電機(jī)空載特性：當(dāng)電機(jī)時(shí)，調(diào)節(jié)使發(fā)電機(jī)空載端電壓，然后使逐漸回到零，測取空載端電壓與關(guān)系曲線即為空載特性曲線。分析：A、空載特性表明電機(jī)磁路的性質(zhì)。即：當(dāng)一定時(shí)，電機(jī)繞組感應(yīng)電勢與其對應(yīng)磁勢的關(guān)系。B、改變勵(lì)磁電流的方向，可測出反方向的空載特性曲線。C、改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，可得不同的空載特性曲線。D、并勵(lì)、復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的空載特性都以他勵(lì)形式測取?？蛰d特性曲線：2、外特性：當(dāng)，時(shí)，端電壓曲線。當(dāng)負(fù)載電流及電樞電流增大時(shí)，曲線略為下垂。

他勵(lì)

并勵(lì)3、調(diào)節(jié)特性：當(dāng)，時(shí)，端電壓曲線。當(dāng)電樞電流增大時(shí)，曲線往上翹。二、并勵(lì)、復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性：1、并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)并勵(lì)和復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)均為自勵(lì)發(fā)電機(jī)，首先應(yīng)在空載時(shí)建立電壓，然后再帶負(fù)載。自勵(lì)電壓建立的三個(gè)條件：必須有剩磁；勵(lì)磁繞組與電樞并聯(lián)的極性正確；勵(lì)磁回路中電阻小于臨界電阻。電機(jī)有剩磁，極性正確氣隙磁場得到加強(qiáng)電樞繞組電勢增加勵(lì)磁電流增加電樞端電壓建立起來臨界電阻線勵(lì)磁電阻線

空載特性空載電壓建立能否穩(wěn)定？勵(lì)磁繞組端電壓與勵(lì)磁電流：

在磁路上滿足空載特性，在電路上滿足伏安特性。當(dāng)時(shí)，達(dá)穩(wěn)定點(diǎn)A。即兩曲線的交點(diǎn)。2、并勵(lì)、復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的外特性：當(dāng)，建立自勵(lì)電壓后，保持，接入負(fù)載，逐漸減小，測取與的曲線。

過復(fù)勵(lì)

平復(fù)勵(lì)

欠復(fù)勵(lì)

第八節(jié)

直流電動(dòng)機(jī)的

運(yùn)行特性一、他勵(lì)和并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性二、串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性三、復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性四、直流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的改變直流電動(dòng)機(jī)的工作特性：

當(dāng)端電壓為額電壓，電樞回路無外串電阻，勵(lì)磁電流為額定勵(lì)磁電流時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速，電磁轉(zhuǎn)矩，和效率與輸出功率之間的關(guān)系。即：實(shí)際運(yùn)行中，可測，且隨增大而增大，所以，工作特性可表示為：一、他勵(lì)和并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性：1、轉(zhuǎn)速特性：其中，為理想空載轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速特性為一斜率為的直線。當(dāng)電機(jī)磁路飽和時(shí)，隨著的增大，增大，電樞反應(yīng)的去磁作用使增大，直線上翹。為保證電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，采取措施使特性略為下降。

02、轉(zhuǎn)矩特性：不計(jì)去磁特性為一過原點(diǎn)的直線。當(dāng)考慮電樞反應(yīng)時(shí)，實(shí)際曲線偏離直線，仍接近于一條直線。03、效率特性：是的二次曲線。當(dāng)不變損耗＝可變損耗時(shí)，取得最大。04、機(jī)械特性：轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線。以他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)為例：當(dāng)一定時(shí)，即得一條機(jī)械特性曲線。理想空載轉(zhuǎn)速實(shí)際空載轉(zhuǎn)速帶負(fù)載后轉(zhuǎn)速降落分析：1）、理想空載轉(zhuǎn)速，當(dāng)時(shí)。2）、記是機(jī)械特性的斜率。斜率越大，特性越軟。此時(shí)，機(jī)械特性方程可寫為：3）、額定轉(zhuǎn)速變化率：固有機(jī)械特性：當(dāng)電樞無外串電阻時(shí)的機(jī)械特性。改變可得人為特性。5、人為機(jī)械特性：1）電樞串電阻的人為特性：當(dāng)，改變。此時(shí)不變，隨增大而增大。固有2）改變電壓的人為特性：當(dāng)，改變。此時(shí)變，不變。3）減弱磁通的人為特性：當(dāng)，改變。當(dāng)減小，增大，增大，特性越軟。二、串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性：基本方程：不計(jì)飽和時(shí)：1、轉(zhuǎn)速特性：分析：a、轉(zhuǎn)速隨著的增大而迅速減小。（因?yàn)椋?。b、空載時(shí)，很小，及很小，電機(jī)必須產(chǎn)生反電勢與電源電壓相平衡，因此,很高。理論上，時(shí)，，。故串勵(lì)電動(dòng)機(jī)不允許空載或輕負(fù)載運(yùn)行。2、轉(zhuǎn)矩特性：當(dāng)增大，很快減小，使升很快。即，隨著增大，將以高于的一次方比例增大。在同樣大小的起動(dòng)電流下，串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的大于并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的。3、效率特性：與并勵(lì)電動(dòng)機(jī)類似。4、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性：電機(jī)不飽和時(shí)：U=Ea+IaREa=CenΦ=CeˊnIaT=CTΦIa=CTKfIa2=CTˊIa2Ceˊ=CeKf特性方程為：T0n固有特性人為特性并勵(lì)電動(dòng)機(jī)與串勵(lì)電動(dòng)機(jī)工作特性比較：A、串勵(lì)電機(jī)的隨增大而迅速下降。B、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)不允許空載或輕負(fù)載運(yùn)行。C、在同樣大小的起動(dòng)電流下，串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的大于并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的。串勵(lì)并勵(lì)三、復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性：它介于并勵(lì)和串勵(lì)電動(dòng)機(jī)特性之間。當(dāng)并勵(lì)繞組磁勢起主要作用，特性接近于并勵(lì)電動(dòng)機(jī)特性。當(dāng)串勵(lì)繞組磁勢起主要作用，特性接近于串勵(lì)電動(dòng)機(jī)特性。在空載時(shí)無飛速現(xiàn)象。四、直流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的改變：直流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向可以通過如下任意一種方法來改變：(1)改變電樞繞組的連接

(2)同時(shí)改變并勵(lì)和串勵(lì)繞組的連接。第九節(jié)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性：

可見，要改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，有三種方法：1、調(diào)節(jié)電樞端電壓U；降壓方向，從nN向下調(diào)2、調(diào)節(jié)勵(lì)磁磁通Φ；弱磁調(diào)速，從nN向上調(diào)3、調(diào)節(jié)電樞外串電阻RΩ；從nN向下調(diào)

TnoABDCT1T2從A到B？從C到D？從A到C？從B到D？哪些是調(diào)速？一、電樞串電阻調(diào)速：Tn1n2n3n40nR1R2R3R4abcn0R1<R2<R3<R4TzT1二、降低電源電壓調(diào)速T0nU1U2U3Tn21ABn1n20TzT1三、弱磁調(diào)速

第十節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電機(jī)剛起動(dòng)時(shí)，n=0，E=0，電樞電流很大。使繞組發(fā)熱和受很大的電磁沖擊力。希望I小于一定值。但電磁轉(zhuǎn)矩與I成正比，希望I大些。－－－一對矛盾。常用的起動(dòng)方法：1、直接起動(dòng)；－－適用于小容量電機(jī)。2、電樞串電阻器起動(dòng)；－－損耗大。3