第三章 直流電機(jī)

2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com22024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com32024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com42024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com52024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com6近年來(lái)，與電力電子裝置結(jié)合而具有直流電機(jī)性能的電機(jī)不斷涌現(xiàn)，使直流電機(jī)有被取代的趨勢(shì)。盡管如此，直流電機(jī)仍有一定的理論意義和實(shí)用價(jià)值!優(yōu)點(diǎn)調(diào)速范圍寬廣、平滑、經(jīng)濟(jì)；過(guò)載、起動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高；可靠性較差。2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com73.1直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)（基礎(chǔ)）3.2直流電樞繞組（難點(diǎn)）3.3空載和負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)（難點(diǎn)+重點(diǎn)）3.4電樞的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩（重點(diǎn)）3.5直流電機(jī)的基本方程（重點(diǎn)）3.6直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性（重點(diǎn)）3.7直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性（重點(diǎn)）3.8

直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)

（提高）2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com8了解直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和基本工作原理。學(xué)會(huì)分析直流電機(jī)空載和負(fù)載時(shí)的磁場(chǎng)以及負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)。掌握直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電磁轉(zhuǎn)矩和基本方程。掌握直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性。了解直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)。本章要求2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com9直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的工作原理直流電機(jī)的勵(lì)磁方式直流電機(jī)的額定值2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com101直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com111直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com121直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)二維截面2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com13定子結(jié)構(gòu)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com14轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com15轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com16直流電機(jī)定子機(jī)座端蓋定子主磁極勵(lì)磁繞組定子鐵軛電刷轉(zhuǎn)子電樞鐵心電樞繞組換向器轉(zhuǎn)軸1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com17直流電機(jī)電路系統(tǒng)電樞繞組勵(lì)磁繞組換向器電刷磁路系統(tǒng)定子鐵軛定子主磁極轉(zhuǎn)子鐵軛結(jié)構(gòu)系統(tǒng)機(jī)座端蓋轉(zhuǎn)軸1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com18機(jī)座和端蓋機(jī)座：支撐定子端蓋：支撐轉(zhuǎn)子2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com19定子主磁極和勵(lì)磁繞組2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com20定子主磁極和勵(lì)磁繞組定子主磁極用于安裝勵(lì)磁繞組，是主磁路的一部分極身極靴主磁極由鋼板沖片疊壓而成勵(lì)磁繞組套在主磁極極身上2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com21定子主磁極和勵(lì)磁繞組2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com22電樞鐵心和電樞繞組電樞繞組2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com23電樞鐵心和電樞繞組電樞鐵心沖片(0.35-0.5mm厚)（硅鋼片）涂絕緣漆沖片疊壓而成均勻開(kāi)槽2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com24電樞鐵心和電樞繞組槽展開(kāi)繞組放置安放磁極、電刷334567891110121314152145678910111213141512SNNSττττ2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com25換向器為什么需要換向器？2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com26換向器2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com27電刷固定部分與運(yùn)動(dòng)部分間滑動(dòng)接觸直流電機(jī)繞線式異步電機(jī)同步電機(jī)為什么需要電刷？2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com28電刷為什么需要換向器和電刷？2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com29磁極建立磁場(chǎng)外加直流電壓在線圈中產(chǎn)生電流載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中產(chǎn)生電磁力克服阻力旋轉(zhuǎn)對(duì)外輸出機(jī)械能(1)狀態(tài)一為什么需要換向器和電刷？2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com30(2)狀態(tài)二（相對(duì)一旋轉(zhuǎn)180°）直流電源供電電流方向不變旋轉(zhuǎn)180電角度后電磁力方向反向平均電磁轉(zhuǎn)矩為0為什么需要換向器和電刷？2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com31(3)兩種轉(zhuǎn)子受力狀態(tài)對(duì)比若要維持電磁力方向不變，必須:改變磁極極性改變電流方向二者改變且僅改變一個(gè)為什么需要換向器和電刷？2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com32(4)兩種狀態(tài)電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)比若要維持電磁力方向不變，必須:改變磁極極性改變電流方向二者改變且僅改變一個(gè)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com332直流電機(jī)的工作原理直流發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)都滿足電磁感應(yīng)定律和電磁力定律兩個(gè)基本定律。分析發(fā)電機(jī)時(shí)以電磁感應(yīng)定律為主（轉(zhuǎn)速n已知條件），分析電動(dòng)機(jī)時(shí)以電磁力定律為主（電流i為已知）2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com342直流電機(jī)的工作原理B0π2π3πθ首先分析氣隙中磁場(chǎng)的分布和波形四極直流電機(jī)簡(jiǎn)化示意圖θ2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com35如右圖所示為一臺(tái)兩極直流發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn)化示意圖，其轉(zhuǎn)子與原動(dòng)機(jī)同軸相連接。根據(jù)右手定則，在圖中所示的旋轉(zhuǎn)方向下，在N極下的導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)向外，而在S極下的導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)向里。通過(guò)端部連接，最終形成線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)閐—c—b—a。通過(guò)換向器與電刷的變換作用，最終輸出A為正，B為負(fù)直流電。2.1直流發(fā)電機(jī)的工作原理（機(jī)械能電能）2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com36如右圖所示為一臺(tái)兩極直流電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)化示意圖，在其電刷AB間施加直流電壓（A正，B負(fù)）。由于電刷固定，所以電壓UAB始終為正。那么通過(guò)換向器和電刷的變換作用，始終形成N極下電流向里，S極下電流向外的電流。根據(jù)左手定則，電機(jī)轉(zhuǎn)子上得電樞繞組將形成如圖所示的受力，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，輸出機(jī)械功率。2.2直流電動(dòng)機(jī)的工作原理（電能機(jī)械能）2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com37結(jié)論（1）電機(jī)內(nèi)部（電刷為界）線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)、流過(guò)的電流是交流量。（2）電機(jī)外部（電刷兩端）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行外加直流電；發(fā)電機(jī)運(yùn)行輸出直流電發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)交流內(nèi)電路直流外電路（旋轉(zhuǎn)電路）（靜止電路）因此說(shuō)，直流電機(jī)實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)帶有換向裝置的交流電機(jī)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com382.3直流電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的可逆性一臺(tái)直流電機(jī)，既可作發(fā)電機(jī)運(yùn)行也可作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行結(jié)構(gòu)一樣所處狀態(tài)，由運(yùn)行環(huán)境決定輸出電能為發(fā)電機(jī)，輸出機(jī)械能為電動(dòng)機(jī)如何判斷直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)？2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com392.3直流電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的可逆性電網(wǎng)容量無(wú)限大網(wǎng)壓U=常數(shù)外轉(zhuǎn)矩T1

→轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電勢(shì)E>U→輸出電能,電樞電流Ia

穩(wěn)定運(yùn)行（1）發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com402.3直流電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的可逆性（2）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)電網(wǎng)容量無(wú)限大網(wǎng)壓U=常數(shù)→Ia

產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩感應(yīng)電勢(shì)E<U→從電網(wǎng)吸收電能克服阻力T2旋轉(zhuǎn),輸出機(jī)械功率穩(wěn)定運(yùn)行2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com412.3直流電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的可逆性（3）發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)到電動(dòng)機(jī)運(yùn)行初始發(fā)電機(jī)狀態(tài)理想空載狀態(tài)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com422.3直流電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的可逆性保持磁場(chǎng)不變，不計(jì)電機(jī)損耗減小機(jī)械輸入轉(zhuǎn)矩T1→轉(zhuǎn)速n下降→感應(yīng)電勢(shì)E減小→Ia減小/輸出電功率減小→電磁轉(zhuǎn)矩減小重新穩(wěn)定后T1=Tem

，達(dá)到新平衡結(jié)果輸入機(jī)械功率減小輸出電功率減小初始發(fā)電機(jī)狀態(tài)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com432.3直流電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的可逆性理想空載狀態(tài)減小T1到T1=0，達(dá)到新平衡后輸入機(jī)械功率＝0，電機(jī)轉(zhuǎn)速n≠0感應(yīng)電勢(shì)E＝U，電樞電流Ia＝0輸出電功率＝0結(jié)果不將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能也不將電能轉(zhuǎn)換成2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com442.3直流電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的可逆性電動(dòng)機(jī)狀態(tài)在T1=0，再減小T1（T1<0)

→轉(zhuǎn)速n下降→感應(yīng)電勢(shì)E減小(E<U)→Ia減小(Ia<0)/輸出電功率減小(<0)→電磁轉(zhuǎn)矩減小(<0)輸入機(jī)械功率<0，輸出機(jī)械能輸出電功率<0，從電網(wǎng)吸收電能結(jié)果：電機(jī)進(jìn)入電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com453直流電機(jī)的勵(lì)磁方式定義：勵(lì)磁繞組的供電方式稱為勵(lì)磁方式。按照勵(lì)磁繞組與電樞繞組的連接關(guān)系勵(lì)磁方式主要包括他勵(lì)，并勵(lì)，串勵(lì)和復(fù)勵(lì)四種類型。Ia=IUfIfEaUIIaIa=I=IfUIIfIaIa=I+IfUIIfIaIa=I+IfIfUIIa他勵(lì)并勵(lì)串勵(lì)復(fù)勵(lì)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com463直流電機(jī)的額定值（1）額定功率PN：指電機(jī)在銘牌規(guī)定的額定狀態(tài)下運(yùn)行下的輸出功率，以kW表示。對(duì)電動(dòng)機(jī)，額定功率是指輸出的機(jī)械功率；對(duì)發(fā)電機(jī)，額定功率是指輸出的電功率。（2）額定電壓UN：指額定狀態(tài)下電樞出線端的電壓，以V表示。（3）額定電流IN：指額定狀態(tài)下電樞出線端的電流，以A表示。（4）額定轉(zhuǎn)速nN

：指額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，以r/min表示。（5）額定勵(lì)磁電壓UfN

（僅對(duì)他勵(lì)電機(jī)）：額定狀態(tài)時(shí)施加的勵(lì)磁電壓2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com47電樞繞組的作用電樞繞組的構(gòu)成原則直流電樞繞組的分類直流電樞繞組的相關(guān)基本概念單疊繞組2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com481電樞繞組的作用及構(gòu)成原則繞組由一系列元件邊和端接線按一定規(guī)律排列構(gòu)成的感應(yīng)電勢(shì)和產(chǎn)生電磁力的導(dǎo)體集合作用將導(dǎo)體感應(yīng)電勢(shì)有效組織起來(lái)將電樞電流有效分布旋轉(zhuǎn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的樞紐要求產(chǎn)生盡可能大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并且波形良好能通過(guò)足夠大的電流用以產(chǎn)生并承受足夠的電磁力結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、連接可靠，制造維護(hù)方便2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com491電樞繞組的分類單疊繞組復(fù)疊繞組單波繞組復(fù)波繞組波繞組疊繞組混合繞組電樞繞組元件2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com502直流電樞繞組的相關(guān)基本概念元件：構(gòu)成繞組的線圈稱為繞組元件，分單匝和多匝兩種。元件的首末端：每一個(gè)元件均引出兩根線與換向片相連，其中一根稱為首端，另一根稱為末端。上元件邊前端接前端接下元件邊首端末端端接有效部分有效部分：置于槽內(nèi)的直線部分，用以切割主磁極，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的部分。2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com512直流電樞繞組的相關(guān)基本概念虛槽Qu

：通常把一個(gè)上層和一個(gè)下層元件邊在槽內(nèi)所占的空間稱為一個(gè)虛槽。虛槽數(shù)Qu=u×Q，u為每個(gè)槽上下層各有元件邊數(shù)若每個(gè)槽上下層只有一個(gè)元件邊，則u=1。

槽數(shù)Q：位于電樞鐵心中，用來(lái)放置電樞繞組繞組元件數(shù)S:S=Qu=uQ=K換向片數(shù)K一般情況下，u=1則Qu=K=S=QNSy1yyky22024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com522直流電樞繞組的相關(guān)基本概念第一節(jié)距y1：元件兩有效邊在電樞表面所跨的距離。y1=τ為

整距繞組（常用）；y1<τ

短距繞組（常用）；y1>τ

為長(zhǎng)距繞組。第二節(jié)距y2：相串聯(lián)的兩個(gè)元件中，第一個(gè)元件的下層邊與第二個(gè)元件的上層邊在電樞表面上所跨的距離。合成節(jié)距y：相串聯(lián)的兩個(gè)元件對(duì)應(yīng)邊在電樞表面所跨的距離。疊繞組y=y1-y2；波繞組y=y1+y2換向（器）節(jié)距yK：在換向器表面上，同一個(gè)元件的出線端所接的兩個(gè)換向片之間所跨的距離。yK=y2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com532直流電樞繞組的相關(guān)基本概念第一節(jié)距y1：元件兩有效邊在電樞表面所跨的距離。y1=τ為

整距繞組（常用）；y1<τ

短距繞組（常用）；y1>τ

為長(zhǎng)距繞組。單疊繞組元件

右行

左行

2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com542直流電樞繞組的相關(guān)基本概念第二節(jié)距y2：相串聯(lián)的兩個(gè)元件中，第一個(gè)元件的下層邊與第二個(gè)元件的上層邊在電樞表面上所跨的距離。單疊繞組元件

右行

左行

2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com552直流電樞繞組的相關(guān)基本概念合成節(jié)距y：相串聯(lián)的兩個(gè)元件對(duì)應(yīng)邊在電樞表面所跨的距離。疊繞組y=y1-y2；波繞組y=y1+y2單疊繞組元件

右行

左行

2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com562直流電樞繞組的相關(guān)基本概念換向（器）節(jié)距yK：在換向器表面上，同一個(gè)元件的出線端所接的兩個(gè)換向片之間所跨的距離。yK=y單疊繞組元件

右行

左行

2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com57單疊繞組元件

右行

左行

單波繞組元件

右行

極距τ第一節(jié)距y1第二節(jié)距y2合成節(jié)距y換向節(jié)距yK

2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com583單疊繞組的畫(huà)法及連接規(guī)律單疊繞組：所有相鄰元件依次串聯(lián)，同時(shí)每個(gè)元件的出線端依次連接到相鄰的換向片上，最后形成一個(gè)閉合回路。y=1，右行；y=-1，左行所有元件電勢(shì)全部串聯(lián)成一環(huán)狀，由電刷分割電刷放在(感應(yīng)電勢(shì)為零的元件上)幾何中心線上支路為2p偶數(shù)，對(duì)稱單疊繞組元件

右行

左行

2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com593單疊繞組的畫(huà)法及連接規(guī)律第一節(jié)距y1合成節(jié)距y和換向器節(jié)距yk第二節(jié)距y2

某直流電機(jī)，極數(shù)2p=4，虛槽數(shù)Qu，元件數(shù)S，換向片數(shù)K均為16。2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com603單疊繞組的畫(huà)法及連接規(guī)律(1)畫(huà)槽(實(shí)質(zhì)是元件的有效邊)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com613單疊繞組的畫(huà)法及連接規(guī)律(1)畫(huà)槽(實(shí)質(zhì)是元件的有效邊)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com623單疊繞組的畫(huà)法及連接規(guī)律(2)放磁極2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com633單疊繞組的畫(huà)法及連接規(guī)律(2)放磁極電樞的幾何中心線主磁極軸線2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com643單疊繞組的畫(huà)法及連接規(guī)律(3)畫(huà)換向片2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com653單疊繞組的畫(huà)法及連接規(guī)律(4)連接繞組元件軸線2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com663單疊繞組的畫(huà)法及連接規(guī)律(4)連接繞組2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com673單疊繞組的畫(huà)法及連接規(guī)律(5)電動(dòng)勢(shì)方向換向器的幾何中心線2024/3/13683單疊繞組的畫(huà)法及連接規(guī)律(6)放電刷2024/3/13693單疊繞組的畫(huà)法及連接規(guī)律(6)放電刷2024/3/13703單疊繞組的畫(huà)法及連接規(guī)律(6)放電刷綜上可知，電刷應(yīng)固定放置在換向器上的幾何中性線上。對(duì)于端接對(duì)稱的元件，元件軸線、主極軸線和換向器上的幾何中性線三線合一，故電刷也就放置在主極軸線下的換向片上。若端接不對(duì)稱，則電刷應(yīng)移過(guò)與換向器軸線偏離主極軸線相同的角度，即電刷與換向器上的幾何中性線總是保持重合。2024/3/13713單疊繞組的畫(huà)法及連接規(guī)律(6)繞組展開(kāi)圖沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com2024/3/13723單疊繞組的畫(huà)法及連接規(guī)律(7)繞組瞬間電路圖next圖示瞬間電樞繞組的電路圖沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com圖示下一瞬間電樞繞組的電路圖4極電機(jī)，Qu=S=K=16單疊右行整距繞組并聯(lián)支路對(duì)數(shù)a=2=p

單疊繞組是把一個(gè)主極下的元件串聯(lián)成一條支路，并聯(lián)支路數(shù)等于極數(shù)

2024/3/1373沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.comA1B1A2B2負(fù)載AB123456789101213141516Iiaiaiaia1234567891011111213141516++--電動(dòng)機(jī)狀態(tài)發(fā)電機(jī)狀態(tài)A1B1A2B2電源AB123456789101213141516Iiaiaiaia1234567891011111213141516--++4極電機(jī)，Qu=S=K=16單疊右行整距繞組并聯(lián)支路對(duì)數(shù)a=2=p

單疊繞組是把一個(gè)主極下的元件串聯(lián)成一條支路，并聯(lián)支路數(shù)等于極數(shù)

2024/3/13743單疊繞組的畫(huà)法及連接規(guī)律(8)單疊繞組總結(jié)沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com單疊繞組的特點(diǎn)是相鄰元件(線圈)相互疊壓,合成節(jié)距與換向節(jié)距均為1，即：1）同一主磁極下的元件串聯(lián)成一條支路，主磁極數(shù)與支路數(shù)相同，2a=2p。2）電刷數(shù)等于主磁極數(shù)，電刷位置應(yīng)使感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，電刷間電動(dòng)勢(shì)等于并聯(lián)支路電動(dòng)勢(shì)。3）電樞電流等于各支路電流之和。2024/3/13754單波繞組的畫(huà)法及連接規(guī)律(1)單波繞組介紹沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com單波繞組：同一極性下對(duì)應(yīng)位置的所有元件串聯(lián)起來(lái)，直到沿電樞和換向器繞過(guò)一周后，恰好回到出發(fā)換向片的相鄰一片上；然后在從此換向片出發(fā)，繼續(xù)繞連，一直到把全部元件連完，最后回到開(kāi)始出發(fā)的換向片，構(gòu)成一個(gè)閉合電路為止。2024/3/13764單波繞組的畫(huà)法及連接規(guī)律(1)單波繞組介紹沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com334567891110121314152145678910111213141512SNNSττττ槽展開(kāi)磁極、電刷放置安放磁極、電刷2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com774極電機(jī)，Q=Qu=S=K=15單波左行短整距繞組并聯(lián)支路對(duì)數(shù)a=1單波繞組是把所有處于相同極性下的元件都串聯(lián)起來(lái)構(gòu)成一條支路并聯(lián)支路數(shù)等于2單波繞組展開(kāi)圖2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com782024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com794單波繞組小結(jié)單波繞組特點(diǎn)1）同極下各元件串聯(lián)起來(lái)組成一條支路，支路對(duì)數(shù)為1，與磁極對(duì)數(shù)無(wú)關(guān)；2）當(dāng)元件的幾何形狀對(duì)稱時(shí)，電刷在換向器表面上的位置對(duì)準(zhǔn)主磁極中心線，支路電動(dòng)勢(shì)最大；3）電刷數(shù)等于磁極數(shù)；4）電樞電動(dòng)勢(shì)等于支路感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；5）電樞電流等于兩條支路電流之和。單疊繞組與單波繞組比較并聯(lián)支路對(duì)數(shù)不同每條并聯(lián)支路所串聯(lián)的繞組不同2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com805直流電樞繞組總結(jié)直流電機(jī)電樞繞組是無(wú)頭無(wú)尾的閉合繞組直流電機(jī)電樞繞組至少有2條并聯(lián)支路單疊繞組a=p即并聯(lián)支路對(duì)數(shù)恒等于電機(jī)極對(duì)數(shù)單波繞組a=1即并聯(lián)支路對(duì)數(shù)恒等于1電刷放置的一般原則是確保空載時(shí)通過(guò)正、負(fù)電刷引出的電動(dòng)勢(shì)最大，或者說(shuō)，被電刷短路的元件中的電動(dòng)勢(shì)為零。對(duì)于端接對(duì)稱的元件，電刷放置在主極軸線下的換向片上。2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com812024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com82直流電機(jī)的磁場(chǎng)空載磁場(chǎng)（Ia=0）主磁場(chǎng)漏磁場(chǎng)負(fù)載磁場(chǎng)（電樞反應(yīng)）直軸電樞反應(yīng)交軸電樞反應(yīng)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com831直流的空載磁場(chǎng)4極直流電機(jī)空載磁場(chǎng)分布電樞繞組電樞鐵心定子磁軛主極鐵心勵(lì)磁繞組主磁通：經(jīng)過(guò)氣隙，同時(shí)交鏈勵(lì)磁繞組和電樞繞組的磁通，用

表示，它是機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的橋梁。漏磁通：不經(jīng)過(guò)氣隙，不與電樞繞組交鏈，用表示，它不參與機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com841直流的空載磁場(chǎng)4極直流電機(jī)空載磁場(chǎng)分布電樞繞組電樞鐵心定子磁軛主極鐵心勵(lì)磁繞組2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com851直流的空載磁場(chǎng)4極直流電機(jī)主磁路當(dāng)勵(lì)磁繞組的串聯(lián)匝數(shù)為，流過(guò)電流為，每極的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)為：氣隙線磁化曲線2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com861直流的空載磁場(chǎng)根據(jù)磁路歐姆定律：氣隙磁密在一個(gè)極下按平頂波規(guī)律分布B0NSNS平頂波2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com872直流的負(fù)載磁場(chǎng)直流電機(jī)的磁場(chǎng)空載磁場(chǎng)（Ia=0）主磁場(chǎng)漏磁場(chǎng)負(fù)載磁場(chǎng)（電樞反應(yīng)）直軸電樞反應(yīng)交軸電樞反應(yīng)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com882直流的負(fù)載磁場(chǎng)電樞磁動(dòng)勢(shì)：電樞電流產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)。電樞反應(yīng)：電樞磁場(chǎng)對(duì)主磁場(chǎng)的影響。直軸（d軸）：主極軸線。交軸（q軸）：與直軸正交的軸線。幾何中性線：相鄰兩主極之間的中心線，也就是交軸。物理中性線：電樞圓周上通過(guò)圓心和磁通密度為0點(diǎn)的直線。dq幾何中性線物理中性線2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com89負(fù)載磁場(chǎng)：電樞繞組中有電流通過(guò)，產(chǎn)生電樞磁場(chǎng)，電機(jī)磁場(chǎng)由勵(lì)磁繞組主磁場(chǎng)和電樞磁場(chǎng)共同合成建立。疊加原理勵(lì)磁電流形成的主磁場(chǎng)負(fù)載磁場(chǎng)電樞電流形成的電樞磁場(chǎng)2直流的負(fù)載磁場(chǎng)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com902直流的負(fù)載磁場(chǎng)（1）

電刷在幾何中心線上的電樞磁場(chǎng)及電樞反應(yīng)Fa(x)Ba(x)A稱為線負(fù)荷：表示電樞圓周表面單位長(zhǎng)度上的安培導(dǎo)體數(shù)。直軸交軸S電樞的幾何中心線直軸N交軸2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com912直流的負(fù)載磁場(chǎng)（1）

電刷在幾何中心線上的電樞磁場(chǎng)及電樞反應(yīng)電樞幾何中心線物理中心線主磁場(chǎng)電樞磁場(chǎng)氣隙磁場(chǎng)負(fù)載磁場(chǎng)不計(jì)飽和計(jì)飽和2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com922直流的負(fù)載磁場(chǎng)（1）

電刷在幾何中心線上的電樞磁場(chǎng)及電樞反應(yīng)主磁場(chǎng)電樞磁場(chǎng)氣隙磁場(chǎng)交軸電樞反應(yīng)的性質(zhì)：

氣隙磁場(chǎng)畸變，物理中心線偏離幾何中心線一個(gè)角度。對(duì)于發(fā)電機(jī)，偏移為順著電樞轉(zhuǎn)向；對(duì)于電動(dòng)機(jī)，則是逆電樞轉(zhuǎn)向。不計(jì)飽和時(shí)每極磁通量不變。每個(gè)主極下一半去磁，另一半增磁；計(jì)飽和時(shí)每極磁通量減少。使得氣隙磁場(chǎng)畸變兼去磁2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com932直流的負(fù)載磁場(chǎng)（2）

電刷不在幾何中心線上的電樞磁場(chǎng)及電樞反應(yīng)直軸交軸2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com942直流的負(fù)載磁場(chǎng)（2）

電刷放在幾何中心線上的電樞磁場(chǎng)及電樞反應(yīng)交軸電樞磁場(chǎng)直軸電樞磁場(chǎng)電樞磁場(chǎng)交軸電樞磁場(chǎng)直軸電樞磁場(chǎng)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com952直流的負(fù)載磁場(chǎng)（2）

電刷不在幾何中心線上的電樞磁場(chǎng)及電樞反應(yīng)NS運(yùn)行狀態(tài)電刷順旋轉(zhuǎn)方向偏移電刷逆旋轉(zhuǎn)方向偏移發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)電樞反應(yīng)的作用：交軸電樞反應(yīng)具有使主磁場(chǎng)畸變和去磁的作用。直軸電樞反應(yīng)具有增磁或者去磁的作用發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)直軸交軸增磁效應(yīng)增磁效應(yīng)去磁效應(yīng)去磁效應(yīng)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com96運(yùn)行狀態(tài)交軸電樞磁場(chǎng)直軸電樞磁場(chǎng)發(fā)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)畸變兼去磁無(wú)電動(dòng)機(jī)氣隙磁場(chǎng)畸變兼去磁無(wú)運(yùn)行狀態(tài)交軸電樞磁場(chǎng)直軸電樞磁場(chǎng)電刷順向偏移電刷逆向偏移發(fā)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)畸變兼去磁去磁增磁電動(dòng)機(jī)氣隙磁場(chǎng)畸變兼去磁增磁去磁負(fù)載：電刷在幾何中心線上負(fù)載：電刷不在幾何中心線上空載無(wú)交軸磁場(chǎng)，僅為直軸磁場(chǎng)（波形為平頂波）小結(jié)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com972024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com982024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com991直流的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)設(shè)電樞繞組總導(dǎo)體數(shù)為N，有2a條并聯(lián)支路導(dǎo)體感應(yīng)電勢(shì)每條支路串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)支路感應(yīng)電勢(shì)導(dǎo)體切割磁場(chǎng)速度2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1001直流的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)定義平均磁密電樞繞組感應(yīng)電勢(shì)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1011直流的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小: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).電動(dòng)勢(shì)常數(shù)為電機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)其中：可見(jiàn)，直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電機(jī)結(jié)構(gòu)、氣隙磁通及轉(zhuǎn)速有關(guān)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1021直流的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)其中，電動(dòng)勢(shì)常數(shù)：n：r/min當(dāng)n＝C1時(shí)：Ea∝Φ當(dāng)Φ＝C2時(shí)：Ea∝n2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1032直流的電磁轉(zhuǎn)矩設(shè)電樞繞組總導(dǎo)體數(shù)為N，有2a條并聯(lián)支路電樞繞組總電流為Ia，電樞外徑為Da一根導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁力每條支路電流一根導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com104定義平均磁密電樞繞組產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩2直流的電磁轉(zhuǎn)矩2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com105其中，轉(zhuǎn)矩常數(shù)：Te：N.m當(dāng)Ia＝C1時(shí)：Te∝Φ當(dāng)Φ＝C2時(shí)：Te∝Ia2直流的電磁轉(zhuǎn)矩2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1062直流的電動(dòng)勢(shì)常數(shù)和轉(zhuǎn)矩常數(shù)轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)角速度的關(guān)系2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com107電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩常數(shù)感應(yīng)電勢(shì)電勢(shì)常數(shù)3小結(jié)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1082024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com109直流電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩方程直流電機(jī)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程直流電機(jī)電壓電流方程直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩功率方程2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1101電壓方程參考方向的規(guī)定：發(fā)電機(jī)：電動(dòng)機(jī)：

2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com111電動(dòng)勢(shì)平衡方程＋－＋－1電壓方程A.他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com112B.他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)1電壓方程＋＋－－電動(dòng)勢(shì)平衡方程2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1131電壓方程并勵(lì)電動(dòng)機(jī)C.并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1141電壓方程串勵(lì)電動(dòng)機(jī)D.串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1152轉(zhuǎn)矩方程N(yùn)S發(fā)電機(jī)nT1TeT0Tem

-為電磁轉(zhuǎn)矩發(fā)電機(jī)情況下，電磁轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，有T0-為電機(jī)本身的機(jī)械阻力轉(zhuǎn)矩T1-為原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩方向和轉(zhuǎn)速方向相反2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com116NS電動(dòng)機(jī)nTeT0T22轉(zhuǎn)矩方程Tem

-為電磁轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)情況下，電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，有T0-為電機(jī)本身的機(jī)械阻力轉(zhuǎn)矩T2

-為電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩方向和轉(zhuǎn)速方向一致2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1172024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1183功率和效率方程通過(guò)氣隙磁場(chǎng)進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的功率(1)電磁功率=Pem=EaIa

TemΩ2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com119銅耗鐵耗機(jī)械損耗雜散（附加）損耗(2)損耗空載損耗3功率和效率方程2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1203功率和效率方程發(fā)電機(jī)：2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1213功率和效率方程電動(dòng)機(jī)：2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com122小結(jié)能量關(guān)系:機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能電樞電勢(shì):電源電勢(shì)反電勢(shì)電磁轉(zhuǎn)矩:制動(dòng)驅(qū)動(dòng)電勢(shì)平衡方程:2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com123【例】一臺(tái)并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：額定功率25kW，額定電壓230V，額定轉(zhuǎn)速1455r/min，勵(lì)磁電阻130Ω，電樞電阻0.15Ω；帶額定負(fù)載時(shí)雜散損耗為3.8％PN，鐵耗582W，機(jī)械損耗305W，求發(fā)電機(jī)額定負(fù)載時(shí)：

（1）電磁功率與電磁轉(zhuǎn)矩；（2）輸入功率；（3）效率。2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com124（1）解：

2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com125（2）輸入功率：（3）效率：2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com126輸入機(jī)械能輸出直流電能2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com127直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性：指發(fā)電機(jī)在轉(zhuǎn)速不變的情況下，發(fā)電機(jī)端電壓U、負(fù)載電流I和勵(lì)磁電流If三者之間的關(guān)系。2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1281.1他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的空載特性Ea=CenNΦ=U+IaRa=U0U0∝Φ，Φ=f(If)空載特性實(shí)質(zhì)上就是電機(jī)的磁化曲線。剩磁電壓U0r≈(2～4)%UN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2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1291.2他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的外特性U=Ea-IaRa=CenNΦ-IaRa隨著I的增加，有兩個(gè)因素使端電壓U下降：（1）I↗→IaRa↗→U↘（2）I↗→Ia↗→Fa↗→交軸電樞反應(yīng)↗→去磁效應(yīng)使Φ↘→U↘IUO2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1301.2他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的外特性（續(xù)）IUOU0UNIN基本上屬于恒壓源2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1311.3他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性If0U=Ea-IaRa=CenNΦ-IaRa隨著電樞電流I的增加，端電壓U有下降的趨勢(shì)。為了維持U=UN，必須使：If↗→Φ

↗→Ea↗IIf0IfNIN2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1321.4他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的效率特性不變損耗p0＝機(jī)械損耗pΩ＋基本鐵耗pFe＋雜散損耗pΔ可變損耗pCu＝基本銅耗pCua＋電刷損耗psP2ηOPNηN2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1332.1并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)并勵(lì)發(fā)電機(jī)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。U=Ea-IaRa=CenNΦ-IaRaUf

=U=Rf

IfΦ=f(If)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1342.1并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)（續(xù)）階段1階段2BA2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com135自勵(lì)產(chǎn)生過(guò)程剩磁2.1并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)（續(xù)）2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1362.1并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)（續(xù)）AIf0U0O勵(lì)磁電阻線U0r磁化曲線臨界電阻線（1）電機(jī)必須有剩磁；（2）勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)的方向必須與剩磁的方向一致；（3）勵(lì)磁回路的總電阻必須小于臨界電阻。ΦrΦf并勵(lì)發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件：1.自勵(lì)發(fā)電機(jī)的電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：電樞繞組和勵(lì)磁繞組可以構(gòu)成一個(gè)閉合回路；2.當(dāng)轉(zhuǎn)子在原動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)下，切割剩磁磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并且在閉合回路當(dāng)中產(chǎn)生電流Ia=If；3.分兩種情況，如果勵(lì)磁電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與剩磁磁場(chǎng)方向相反，則使得磁通減小，導(dǎo)致電動(dòng)勢(shì)下降，電流下降，最后整個(gè)電動(dòng)勢(shì)為0，電流為0，自勵(lì)失敗4.反之，如果勵(lì)磁電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與剩磁磁場(chǎng)方向相同，則使得磁通增加，導(dǎo)致電動(dòng)勢(shì)增加，只要U0大于IfRf，則電流處于增加狀態(tài)，最后當(dāng)線端電壓等于勵(lì)磁繞組電阻壓降的時(shí)候，完成自勵(lì)的狀態(tài)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1382.2并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的外特性當(dāng)n=nN，Rf

=C時(shí)：U=f(I)U=Ea-IaRa=CenNΦ-IaRa與他勵(lì)發(fā)電機(jī)比較，隨著I的增加，還有第三個(gè)因素使端電壓U下降：U↘→If↘→Φ↘→Ea↘→U↘↘并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)：ΔuN≈20％UNINIkIUOU0他勵(lì)并勵(lì)根據(jù)：I=U/RL≈Ea/(Ra+RL)(1)RL↘→I↗→U↘(2)RL↘↘→U↘↘→If↘↘→Ea↘↘→I↘→拐彎(3)當(dāng)U=0時(shí)：I=Ik，穩(wěn)態(tài)短路電流不大。IfUEaI+-IaRfRL2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1392.2并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的外特性UNINIkIUOU0他勵(lì)并勵(lì)特點(diǎn)1：負(fù)載增大時(shí)，端電壓下降厲害對(duì)并勵(lì)發(fā)電機(jī)，除了像他勵(lì)發(fā)電機(jī)存在的電樞反應(yīng)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)原因：由于上述兩個(gè)原因使端電壓下降，引起勵(lì)磁電流減小，端電壓進(jìn)一步下降特點(diǎn)2：發(fā)電機(jī)短路時(shí)，端電壓等于零，于是勵(lì)磁電流也等于零，電樞的短路電流僅由剩磁電動(dòng)勢(shì)所引起的，所以穩(wěn)態(tài)短路電流不大2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1403復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的外特性復(fù)勵(lì)：既有并勵(lì)繞組，又有串勵(lì)繞組的勵(lì)磁方式。積復(fù)勵(lì)：串勵(lì)磁動(dòng)勢(shì)與并勵(lì)磁動(dòng)勢(shì)的方向相同。差復(fù)勵(lì)：串勵(lì)磁動(dòng)勢(shì)與并勵(lì)磁動(dòng)勢(shì)的方向相反。IfEaI+-IaUUIOINUN差復(fù)勵(lì)欠復(fù)勵(lì)平復(fù)勵(lì)過(guò)復(fù)勵(lì)積復(fù)勵(lì)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1413復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的外特性復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)外特性一般采用積復(fù)勵(lì)并勵(lì)占主要作用串勵(lì)補(bǔ)償電樞反應(yīng)的去磁作用電樞回路的電阻壓降①

平復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)當(dāng)I

=IN時(shí)的UN

=

U0。

②

過(guò)復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)當(dāng)I

=IN時(shí)的UN＞U0。③

欠復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)當(dāng)I

=IN時(shí)的UN

＜U0。2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com142輸入直流電能輸出機(jī)械能2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com143工作特性機(jī)械特性（轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性）2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1441.1并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性—轉(zhuǎn)速特性前提：U=UN，If=IfN

(Rf

=C)電樞反應(yīng)有去磁作用使轉(zhuǎn)速趨于上升總體作用使轉(zhuǎn)速略有下降勵(lì)磁回路不允許斷開(kāi)！2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1451.2并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性—轉(zhuǎn)矩和效率特性轉(zhuǎn)矩特性效率特性并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的效率特性和其他電機(jī)相類似。并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性Te和P2之間近似線性，略微上翹2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1461.3并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性TeN前提：U=UN，Rf

=C；分析：n＝f(Te)TeOnn0RaR’aR”aRa<R’a<R”a硬特性軟特性2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1471.3并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性I’fTeNTeOnn0RaR’aR”aIf=CRa<R’a<R”an0IfI”fRa=CIf>I’f>I”fTeOnTeN結(jié)論：增加電樞回路電阻Ra，機(jī)械特性變軟，轉(zhuǎn)速下降。增加勵(lì)磁回路電阻Rf，機(jī)械特性變軟，轉(zhuǎn)速升高。2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1482.1串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性前提：U=UN，Ia=Is=I；分析：n,Te,η=f(Ia)n=f(Ia)IaOTe=f(Ia)η=f(Ia)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)不允許空載運(yùn)行！2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com149前提：U=UN，Ia=Is=I；分析：n=f(Te)n=f(Te)TeOn2.2串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com150RsTeOnR’sR”sRs<R’s<R”s結(jié)論：隨著電磁轉(zhuǎn)矩Te的增加，串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n迅速下降，其機(jī)械特性為軟特性。串勵(lì)回路電阻Rs越大，機(jī)械特性越軟。2.2串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1.串勵(lì)電動(dòng)機(jī)不能運(yùn)行在空載狀態(tài)，原因是：從特性曲線上可以看出空載時(shí)會(huì)造成飛車，所以不適合采用皮帶或鏈條拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載；2.適合做火車的牽引電機(jī)；2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1523他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性前提：If=C；分析：n＝f(Te)TeOnU1>UN>U2>U3UNTeNU1U2U3一組平行線2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1534電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)問(wèn)題是指：由于某種擾動(dòng)引起系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，當(dāng)擾動(dòng)消失后，系統(tǒng)能否回復(fù)到原先狀態(tài)下持續(xù)運(yùn)行的穩(wěn)態(tài)。能復(fù)原：穩(wěn)定，否則不穩(wěn)定。2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1544電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件不穩(wěn)定平衡穩(wěn)定平衡平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1554電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件1.某種擾動(dòng)使轉(zhuǎn)速增加(A點(diǎn))2.對(duì)應(yīng)的Tem下降，而TL卻增大，從而使系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速趨于下降，一旦擾動(dòng)消失，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速將回復(fù)到原先的轉(zhuǎn)速1.某種擾動(dòng)使轉(zhuǎn)速增加(B點(diǎn))2.對(duì)應(yīng)的Tem增加，TL增加，當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩增量超過(guò)負(fù)載制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的增量，使轉(zhuǎn)速進(jìn)一步上升，最后引起飛車2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1564電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件下降的機(jī)械特性曲線2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1571直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)起動(dòng)：通電后，轉(zhuǎn)速?gòu)牧氵_(dá)到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的過(guò)程。起動(dòng)要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大起動(dòng)電流小起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單可靠、經(jīng)濟(jì)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1581直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大起動(dòng)電流小矛盾直接起動(dòng)電樞回路串電阻起動(dòng)降壓起動(dòng)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1591直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1601直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)—注意事項(xiàng)分析：不限流電流沖擊機(jī)械沖擊起動(dòng)時(shí)必須先保證有磁場(chǎng)(先加勵(lì)磁電流);保證必須的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，起動(dòng)時(shí)磁通為最大(滿勵(lì)磁);起動(dòng)開(kāi)始時(shí)應(yīng)限流?？蛇_(dá)額定電流的10~20倍2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1611)改變電樞電壓調(diào)速2)電樞電路串附加電阻調(diào)速3)改變勵(lì)磁調(diào)速2直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1622直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速(1)調(diào)速定義

根據(jù)工作機(jī)械的要求人為改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

(2)調(diào)速系統(tǒng)分類速度控制系統(tǒng)、位置控制系統(tǒng)、張力控制系統(tǒng)、多電機(jī)同步控制系統(tǒng)（控制的要求）有級(jí)調(diào)速與無(wú)級(jí)調(diào)速（調(diào)速的平滑性）向上調(diào)速和向下調(diào)速（調(diào)速的方向性）恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速（適應(yīng)負(fù)載要求）2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1632.1他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速(1)基于電樞電壓調(diào)節(jié)的機(jī)械特性他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速機(jī)械特性是一族平行的曲線2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1640

n

n0

T

TL

n1

n2

n3

U=UN

U=U1<UNU=U2<U1

改變電樞電壓調(diào)速過(guò)程2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com165改變電樞電壓調(diào)速方法特點(diǎn):1）調(diào)節(jié)平滑，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。2）人為特性硬度大，穩(wěn)定性好。3）可以調(diào)節(jié)至較低轉(zhuǎn)速，調(diào)速范圍大。4）屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。5）工業(yè)中應(yīng)用廣泛。6）調(diào)速只能在固有特性之下。

2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1662.1他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速(2)基于電樞回路串電阻的機(jī)械特性1)Rs越大特性越軟，靜差越大。2)所有串電阻的機(jī)械特性都在固有機(jī)械特性之下。電樞串調(diào)速只能在固有特性之下進(jìn)行。2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com167OT

nn0

TL

M電樞回路串電阻調(diào)速的過(guò)程MMM2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com168電樞回路串電阻調(diào)速的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)方法簡(jiǎn)單控制設(shè)備簡(jiǎn)單缺點(diǎn)1）空載或輕載時(shí)調(diào)速范圍小，效果不明顯2）低速調(diào)速實(shí)現(xiàn)困難，越低特性越陡（特性軟，易出現(xiàn)波動(dòng)）3）調(diào)速不平滑，只能有級(jí)調(diào)速4）電阻消耗大量電能2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com169兩種方法實(shí)際上都改變電樞電壓串聯(lián)電阻調(diào)速，將一部分電壓加在所串的電阻上，剩余部分加在電樞上改變電樞電壓調(diào)速，直接改變電樞上的電壓，沒(méi)有額外的能量損失串聯(lián)電阻調(diào)速方法簡(jiǎn)單，成本低效率低，電阻上能量白白消耗改變電樞電壓調(diào)速可控性好，效率高需要增添設(shè)備，初期成本高改變電樞電壓與串聯(lián)電阻調(diào)速比較2024/3/13沈啟平，TelEmail:shenqp1983@163.com1702.1他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速(2)基于勵(lì)磁調(diào)節(jié)的機(jī)械特性磁場(chǎng)越弱，機(jī)械特性越軟。0

I