1、第第 7 章章 直流電機(jī)的基本理論直流電機(jī)的基本理論7.1 直流電機(jī)的工作原理直流電機(jī)的工作原理7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)7.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng)7.4 電流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動勢電流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動勢7.5 直流電動機(jī)的運(yùn)行分析直流電動機(jī)的運(yùn)行分析7.6 直流電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩直流電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩7.7 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析7.8 直流發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩直流發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩7.1 直流電機(jī)的工作原理直流電機(jī)的工作原理7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)7.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng)7.4 電流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)

2、矩和電動勢電流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動勢7.5 直流電動機(jī)的運(yùn)行分析直流電動機(jī)的運(yùn)行分析7.6 直流電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩直流電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩7.7 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析7.8 直流發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩直流發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩返回主頁返回主頁電機(jī)與拖動電機(jī)與拖動NSU7.1 直流電機(jī)的工作原理直流電機(jī)的工作原理1. 直流電動機(jī)的工作原理直流電動機(jī)的工作原理NS第第7 章章 直流電機(jī)的基本理論直流電機(jī)的基本理論UNS7.1 直流電機(jī)的工作原理直流電機(jī)的工作原理1. 直流電動機(jī)的工作原理直流電動機(jī)的工作原理第第7 章章 直流電機(jī)的基本理論直流電機(jī)的基本理論NSUU電刷電刷線圈邊切割磁感線

3、會產(chǎn)生什么線圈邊切割磁感線會產(chǎn)生什么？換向片換向片 從以上分析可見，在直流電動機(jī)中，從以上分析可見，在直流電動機(jī)中，線圈中的電流是交變的，但產(chǎn)生的線圈中的電流是交變的，但產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向是恒定的。電磁轉(zhuǎn)矩方向是恒定的。第第7 章章 直流電機(jī)的基本理論直流電機(jī)的基本理論直流直流電流電流交流交流電流電流電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩(拖動轉(zhuǎn)矩拖動轉(zhuǎn)矩)換向換向機(jī)械機(jī)械負(fù)載負(fù)載旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)克克 服服反電反電動勢動勢做功做功7.1 直流電機(jī)的工作原理直流電機(jī)的工作原理 電磁關(guān)系電磁關(guān)系NS2. 直流發(fā)電機(jī)的工作原理直流發(fā)電機(jī)的工作原理NSE7.1 直流電機(jī)的工作原理直流電機(jī)的工作原理E輸出輸出直流電直流電換向換向原動

4、機(jī)原動機(jī)感應(yīng)電動感應(yīng)電動勢、電流勢、電流電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩（阻轉(zhuǎn)矩）（阻轉(zhuǎn)矩）做功做功 電磁電磁 關(guān)系關(guān)系 從以上分析可以看出，線圈中的電從以上分析可以看出，線圈中的電動勢及電流的方向是交變的，只是動勢及電流的方向是交變的，只是經(jīng)過電刷和換向片的整流作用，才經(jīng)過電刷和換向片的整流作用，才使外電路得到方向不變的直流電。使外電路得到方向不變的直流電。直流發(fā)電機(jī)實(shí)質(zhì)上是帶有換向器的直流發(fā)電機(jī)實(shí)質(zhì)上是帶有換向器的交流發(fā)電機(jī)。交流發(fā)電機(jī)。7.1 直流電機(jī)的工作原理直流電機(jī)的工作原理 3、直流電機(jī)的可逆性：、直流電機(jī)的可逆性： 一臺直流電機(jī)原則上既可以作為電動機(jī)運(yùn)行，一臺直流電機(jī)原則上既可以作為電動機(jī)運(yùn)行，

5、也可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，只是外界條件不同也可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，只是外界條件不同而已。而已。 如果用原動機(jī)拖動電樞恒速旋轉(zhuǎn)，就可以從電刷如果用原動機(jī)拖動電樞恒速旋轉(zhuǎn)，就可以從電刷端引出直流電動勢而作為直流電源對負(fù)載供電；端引出直流電動勢而作為直流電源對負(fù)載供電；如果在電刷端外加直流電壓，則電動機(jī)就可以帶如果在電刷端外加直流電壓，則電動機(jī)就可以帶動軸上的機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)，從而把電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械動軸上的機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)，從而把電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。能。 這種同一臺電機(jī)能作電動機(jī)或作發(fā)電機(jī)運(yùn)行這種同一臺電機(jī)能作電動機(jī)或作發(fā)電機(jī)運(yùn)行的原理，在電機(jī)理論中稱為可逆原理。的原理，在電機(jī)理論中稱為可逆原理。7.1 直流電機(jī)的工

6、作原理直流電機(jī)的工作原理7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1. 主要部件主要部件(1) 定子定子主磁極主磁極換向磁極換向磁極機(jī)座機(jī)座端蓋等端蓋等第第7 章章 直流電機(jī)的基本理論直流電機(jī)的基本理論 直流電機(jī)的定子直流電機(jī)的定子 (a) 主磁極主磁極 (b) 機(jī)座機(jī)座 直流電機(jī)由靜止的部分直流電機(jī)由靜止的部分定子定子和旋轉(zhuǎn)的部分和旋轉(zhuǎn)的部分轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子兩大部分構(gòu)成：兩大部分構(gòu)成：1、定子部分：定子包括機(jī)座、主磁極、換向、定子部分：定子包括機(jī)座、主磁極、換向極和電刷裝置等。極和電刷裝置等。1）主磁極：在大多數(shù)直流電機(jī)中，主磁極是）主磁極：在大多數(shù)直流電機(jī)中，主磁極是電磁鐵，為了盡可能的減小渦流

7、和磁滯損電磁鐵，為了盡可能的減小渦流和磁滯損耗，主磁極鐵心用耗，主磁極鐵心用11.2mm厚的低碳鋼板厚的低碳鋼板疊壓而成。整個磁極用螺釘固定在機(jī)座上。疊壓而成。整個磁極用螺釘固定在機(jī)座上。7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 主極的作用是在定轉(zhuǎn)子之間的氣隙中建立主極的作用是在定轉(zhuǎn)子之間的氣隙中建立磁場磁場,使電樞繞組在此磁場的作用下感應(yīng)使電樞繞組在此磁場的作用下感應(yīng)電動勢和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩電動勢和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩.2）、換向極：換向極又稱附加極或間極）、換向極：換向極又稱附加極或間極,其作用其作用是用以改善換向。換向極裝在相鄰兩主極之是用以改善換向。換向極裝在相鄰兩主極之間，它也是由鐵心和繞組

8、構(gòu)成。間，它也是由鐵心和繞組構(gòu)成。3）、機(jī)座：一是作為電機(jī)磁路系統(tǒng)中的一部分，）、機(jī)座：一是作為電機(jī)磁路系統(tǒng)中的一部分，二是用來固定主磁極、換向極及端蓋等，起二是用來固定主磁極、換向極及端蓋等，起機(jī)械支承的作用。因此要求機(jī)座有好的導(dǎo)磁機(jī)械支承的作用。因此要求機(jī)座有好的導(dǎo)磁性能及足夠的機(jī)械強(qiáng)度與剛度。機(jī)座通常用性能及足夠的機(jī)械強(qiáng)度與剛度。機(jī)座通常用鑄鋼或厚鋼板焊成。鑄鋼或厚鋼板焊成。7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)4）電刷裝置：電刷的作用是把轉(zhuǎn)動的電樞）電刷裝置：電刷的作用是把轉(zhuǎn)動的電樞繞組與靜止的外電路相連接，并與換向繞組與靜止的外電路相連接，并與換向器相配合，起到整流或逆變器的作

9、用。器相配合，起到整流或逆變器的作用。 7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 直流電機(jī)的定子直流電機(jī)的定子7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 更多的圖片更多的圖片 2、轉(zhuǎn)子部分：轉(zhuǎn)子又稱為電樞，包括電樞鐵心、轉(zhuǎn)子部分：轉(zhuǎn)子又稱為電樞，包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器、風(fēng)扇、軸和軸承等。電樞繞組、換向器、風(fēng)扇、軸和軸承等。 1）電樞鐵心：示電機(jī)主磁路的一部分，用來）電樞鐵心：示電機(jī)主磁路的一部分，用來嵌放電樞繞組的，為了減少電樞旋轉(zhuǎn)時嵌放電樞繞組的，為了減少電樞旋轉(zhuǎn)時 電樞鐵心中因磁通變化而引起的磁滯及渦流損電樞鐵心中因磁通變化而引起的磁滯及渦流損耗，電樞鐵心通常用耗，電樞鐵心通

10、常用0.5mm厚的兩面涂有絕緣厚的兩面涂有絕緣漆的硅鋼片疊壓而成。漆的硅鋼片疊壓而成。7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2）電樞繞組：電樞繞組是由許多按一定規(guī)律）電樞繞組：電樞繞組是由許多按一定規(guī)律聯(lián)接的線圈組成，它是直流電機(jī)的主要電路聯(lián)接的線圈組成，它是直流電機(jī)的主要電路部分，也是通過電流和感應(yīng)電動勢，從而實(shí)部分，也是通過電流和感應(yīng)電動勢，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵性部件?，F(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵性部件。7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)(2) 轉(zhuǎn)子（電樞）轉(zhuǎn)子（電樞） 電樞鐵心電樞鐵心 電樞繞組電樞繞組7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 換向器換向器 轉(zhuǎn)軸與風(fēng)扇轉(zhuǎn)

11、軸與風(fēng)扇 直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子 (a) 轉(zhuǎn)子主體轉(zhuǎn)子主體 (b) 電樞鋼片電樞鋼片 直流電機(jī)的電樞繞組直流電機(jī)的電樞繞組 電樞繞組是直流電機(jī)的核心部分，電樞繞組是直流電機(jī)的核心部分，在電機(jī)的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過程中起著在電機(jī)的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過程中起著重要的作用。重要的作用。 因此，電樞繞組須滿足以下要求： 在能通過規(guī)定的電流和產(chǎn)生足夠的在能通過規(guī)定的電流和產(chǎn)生足夠的電動勢前提下，盡可能節(jié)省有色金電動勢前提下，盡可能節(jié)省有色金屬和絕緣材料，屬和絕緣材料， 并且要結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠等并且要結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠等。 7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 1.2.1 名詞術(shù)語介紹名詞術(shù)語介紹 （

12、1）極軸線：磁極的中心線；）極軸線：磁極的中心線； （2）幾何中性線：磁極之間的平分線，）幾何中性線：磁極之間的平分線， （3） ：極對數(shù)；：極對數(shù)； （4） 極距：在電樞鐵心表面上，一個極極距：在電樞鐵心表面上，一個極所占的距離?？捎貌蹟?shù)表示，所占的距離?？捎貌蹟?shù)表示， （槽），式中（槽），式中Z為電樞總槽數(shù)；為電樞總槽數(shù)； （5）元件（線圈）：是繞組的一個基本單）元件（線圈）：是繞組的一個基本單元，可為單匝，也可為多匝，元，可為單匝，也可為多匝， ppZ27.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) （6）元件節(jié)距）元件節(jié)距 （第一節(jié)距）：元件兩

13、條（第一節(jié)距）：元件兩條邊的距離，以槽數(shù)計，總是整數(shù)邊的距離，以槽數(shù)計，總是整數(shù), 整數(shù)整數(shù) :是使湊成整數(shù)的分?jǐn)?shù)。是使湊成整數(shù)的分?jǐn)?shù)。 7）合成節(jié)距）合成節(jié)距 8）換向器節(jié)距）換向器節(jié)距 通常用換向片數(shù)通常用換向片數(shù)K來表來表示。示。1ypZy21yky7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)y=y1-y2y=y1-y2元件：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：7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)一、一、 單疊繞組單疊繞組 元件依次相連，元件的出線端接到相鄰的元件依次相連，元件的出線端接到相鄰的換向片上，換向片上， 第一個元件的下層邊第一個元件的下層邊（虛線）連接

14、著第二個元件的上層邊，它（虛線）連接著第二個元件的上層邊，它放在第一元件上層邊相鄰的第二個槽內(nèi)。放在第一元件上層邊相鄰的第二個槽內(nèi)。下面通過例子說明單疊繞組如何連接，有下面通過例子說明單疊繞組如何連接，有何特點(diǎn)。何特點(diǎn)。例例:已知某直流電機(jī)的極對數(shù)已知某直流電機(jī)的極對數(shù) =2 ,槽數(shù)槽數(shù)件數(shù)件數(shù)S及換向片數(shù)為及換向片數(shù)為 ,試畫出試畫出單疊繞組展開圖。單疊繞組展開圖。1kypZ16KSZ7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 解：解：1計算繞組數(shù)據(jù)計算繞組數(shù)據(jù)因為是單疊，所以因為是單疊，所以 2畫繞組展開圖畫繞組展開圖:（1）先畫）先畫16根等長、等距的實(shí)線，代表各槽根等長、等距的實(shí)線，

15、代表各槽上層元件邊，再畫上層元件邊，再畫16根等長等距的虛線，根等長等距的虛線，代表各槽下層元件邊。代表各槽下層元件邊。 4221621pZy1kyy7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) （2）根據(jù)）根據(jù) ，畫出第一個元件的上下層邊，畫出第一個元件的上下層邊（15槽），令上層邊所在的槽號為元件槽），令上層邊所在的槽號為元件號；號； （3）接上換向片，）接上換向片，1、2片之間對準(zhǔn)元件中片之間對準(zhǔn)元件中心線，之后等分換向器，定出換向片號；心線，之后等分換向器，定出換向片號； （4）畫出第二個元件，上層邊在第）畫出第二個元件，上層邊在第2槽，槽，與第一個元件的下層邊聯(lián)接；下層邊在第與第一個

16、元件的下層邊聯(lián)接；下層邊在第6槽與槽與3號換向聯(lián)接。按此規(guī)律，一直把號換向聯(lián)接。按此規(guī)律，一直把16個個元件全部聯(lián)起來。元件全部聯(lián)起來。1y7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) （5）放磁極：磁極寬度約為均勻分布在圓周上，）放磁極：磁極寬度約為均勻分布在圓周上，N極磁力極磁力 線垂直向里（進(jìn)入紙面），線垂直向里（進(jìn)入紙面），S極向外（從極向外（從紙面穿出）；紙面穿出）； （6）放電刷：對準(zhǔn)在磁極軸線下，畫一個換向片）放電刷：對準(zhǔn)在磁極軸線下，畫一個換向片寬（實(shí)際上寬（實(shí)際上K很多，電刷寬很多，電刷寬23片寬）。并把片寬）。并把相同極性下的電刷并聯(lián)起來。實(shí)際運(yùn)行時，電刷相同極性下的電刷并

17、聯(lián)起來。實(shí)際運(yùn)行時，電刷是靜止不動的，電樞在旋轉(zhuǎn)，是靜止不動的，電樞在旋轉(zhuǎn)，但是被電刷所短路但是被電刷所短路的元件，永遠(yuǎn)都是處于電機(jī)的幾何中性線，其感的元件，永遠(yuǎn)都是處于電機(jī)的幾何中性線，其感應(yīng)電動勢是接近零的。為使正、負(fù)電刷間引出的應(yīng)電動勢是接近零的。為使正、負(fù)電刷間引出的電動勢最大，我們已知被電刷所短路的元件電動電動勢最大，我們已知被電刷所短路的元件電動勢為零，在元件端接線對稱的情況下，電刷的實(shí)勢為零，在元件端接線對稱的情況下，電刷的實(shí)際位置應(yīng)在磁極中性線下，所以習(xí)慣上稱為際位置應(yīng)在磁極中性線下，所以習(xí)慣上稱為“電電刷放在幾何中性線位置刷放在幾何中性線位置”7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電

18、機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1單疊繞組展開圖單疊繞組展開圖1.槽展開2.繞組放置3.安放磁極電刷123456789101112131416152345678910111213141615槽展開槽展開繞組放置繞組放置安放磁極、電刷安放磁極、電刷NSNS+7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)可以看出，一個極下導(dǎo)體電流的方向是可以看出，一個極下導(dǎo)體電流的方向是完全一致的（同一槽中上下層邊不屬于完全一致的（同一槽中上下層邊不屬于同一線圈。但電流的方向一致）。而且，同一線圈。但電流的方向一致）。而且，N N、S S極下導(dǎo)體電流的方向相反，所以能極下導(dǎo)體電流的方向相反，所以能產(chǎn)生一個方向固定的轉(zhuǎn)矩。產(chǎn)生一個方向固

19、定的轉(zhuǎn)矩。7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)單疊繞組元件聯(lián)接次序圖單疊繞組元件聯(lián)接次序圖整個繞組是一個閉合回路。整個繞組是一個閉合回路。7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)電路圖電路圖結(jié)合電刷的放置，結(jié)合電刷的放置， 得到該瞬時的電路圖得到該瞬時的電路圖每個極下的元件組成一條支路。每個極下的元件組成一條支路。 即單迭繞即單迭繞組的并聯(lián)支路數(shù)正好等于電機(jī)的極數(shù)。組的并聯(lián)支路數(shù)正好等于電機(jī)的極數(shù)。 這是單疊繞組的重要特點(diǎn)之一。 7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)單疊繞組的特點(diǎn)單疊繞組的特點(diǎn) 元件的兩個出線端連接于相鄰兩個換向片上。 并聯(lián)支路數(shù)等于磁極數(shù)， 2a=2p;

20、整個電樞繞組的閉合回路中， 感應(yīng)電動勢的總和為零， 繞組內(nèi)部無換流； 每條支路由不相同的電刷引出， 電刷不能少， 電刷數(shù)等于磁極數(shù); 正負(fù)電刷引出的電動勢即為每一支路的電動勢， 電樞電壓等于支路電壓; 由正負(fù)電刷引出的電樞電流Ia為各支路電流之和， 即aaaiI27.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 二、單波繞組二、單波繞組波繞組：首末端所接的兩換向片相隔很遠(yuǎn)， 兩個元件緊相串聯(lián)后形似波浪。為了使緊相串聯(lián)的元件所生的電勢同向相加， 元件邊應(yīng)處于相同磁極極性下， 即合成節(jié)距 2,2yy單波繞組： 換向片極距yk必須符合 即 1kyPkCPkyk1為了使繞組從某一換向片出發(fā)， 沿電樞鐵心一

21、周后回到原來出發(fā)點(diǎn)相鄰的一片上， 則可由此再繞下去。 7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)單波繞組單波繞組實(shí)例：P2， Z=SK15 左單波繞組計算數(shù)據(jù)y和y1畫繞組展開圖安放電刷和磁極1。繞組數(shù)據(jù)計算34341521pzy721151pKyyk43721yyy7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)元件、磁極、電刷放置原則元件、磁極、電刷放置原則元件、換向片的放置：1元件上層邊1槽， 下層邊4槽;首末端所連的換向片相距yk7；為了端部對稱， 首末端所連的兩換向片之間的中心線與1元件的軸線重合。 1元件上層邊所連的換向片定為1。 依次聯(lián)接。 磁極放置： N、S極磁極均勻交替的排列。

22、電刷的放置：放在與主極軸線對準(zhǔn)的換向片上。 7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)單波繞組展開圖單波繞組展開圖3345678911101213 1415214567891011 1213 14 1512NSSN槽展開槽展開繞組放置繞組放置安放磁極、電刷安放磁極、電刷7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)單波繞組元件連接順序圖單波繞組元件連接順序圖從繞組展開圖可以看出， 全部15個元件串聯(lián)而構(gòu)成一個閉合回路的順序是：1815 714 6 13 5 124 11 310 291用聯(lián)接順序圖表示為：1815 714 6 13 5 124 11 310 2914 11 310 2918 1

23、5 7 14 6 13 5 12上層邊下層邊7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)單波繞組電路圖單波繞組電路圖單波繞組把相同極性下的全部元件串聯(lián)起來組成一條支路。 由于磁極只有N、S之分， 所以單波繞組的支路對數(shù)a與極對數(shù)多少無關(guān)， 永遠(yuǎn)為1，即a1。 7146131510311425128911254151897.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)單波繞組的特點(diǎn)單波繞組的特點(diǎn)同極性下各元件串聯(lián)起來組成一條支路， 支路對數(shù)a1， 與磁極對數(shù)p無關(guān)。當(dāng)元件的幾何尺寸對稱時， 電刷在換向器表面上的位置對準(zhǔn)主磁極中心線， 支路電動勢最大。電刷組數(shù)應(yīng)等于極數(shù)（采用全額電刷）; 電樞電流 I

24、a2ia 。 7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)繞組的歸納直流電機(jī)繞組的歸納 所有的直流電機(jī)的電樞繞組總是自成閉路. 電樞繞組的支路數(shù)（2a）永遠(yuǎn)是成對出現(xiàn)，這是由于磁極數(shù)(2p)是一個偶數(shù). 注：a支路對數(shù) p極對數(shù) 為了得到最大的直流電勢，電刷總是與位于幾何中線上的導(dǎo)體相接觸。7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)單迭繞組和單波繞組的區(qū)別單迭繞組和單波繞組的區(qū)別單迭繞組：先串聯(lián)所有上元件邊在同一極下的元件， 形成一條支路。 每增加一對主極就增加一對支路。 2a2p。 迭繞組并聯(lián)的支路數(shù)多， 每條支路中串聯(lián)元件數(shù)少，適應(yīng)于較大電流、較低電壓的電機(jī)。 單波繞組：把全部上

25、元件邊在相同極性下的元件相連，形成一條支路。 整個繞組只有一對支路， 極數(shù)的增減與支路數(shù)無關(guān)。 2a2。波繞組并聯(lián)的支路數(shù)少， 每條支路中串聯(lián)元件數(shù)多， 適用于較高電壓、較小電流的電機(jī)。7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 直流電樞繞組直流電樞繞組A B12345678A B1 2 3 48 7 6 57 6 5 48 1 2 3AB結(jié)論：結(jié)論：整個電樞繞組通過換向片連成一個閉合回路。整個電樞繞組通過換向片連成一個閉合回路。7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)A B12345678e e e ee e e e1 2 3 48 7 6 5AB 直流電樞繞組直流電樞繞組電動機(jī)電動機(jī)

26、E發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)Iae e e ee e e eE兩匝元件兩匝元件7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)A1 2 3 48 7 6 5BIaNSNS1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 2 3 5 6 8 9 11 12A1 B1 A2 B2 單疊繞組的展開圖單疊繞組的展開圖 并聯(lián)支路對數(shù)：并聯(lián)支路對數(shù)：a = 2。 電刷的中心線對著磁極的中心線。電刷的中心線對著磁極的中心線。A1A2B1B2n7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)3 6 4 7 5 811 8 10 7 9 69 12 10 1 11 25 2 4 1 3 12 單疊繞組的展開圖單疊繞組的展開圖N

27、SNS1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 2 3 5 6 8 9 11 12A1 B1 A2 B2n 電刷的中心線對電刷的中心線對 著磁極的中心線：著磁極的中心線： 電刷之間的電動電刷之間的電動 勢最大。勢最大。 被電刷短接的元被電刷短接的元 件電動勢為零。件電動勢為零。 習(xí)慣稱習(xí)慣稱 “電刷放在電刷放在 幾何中心線位置幾何中心線位置”。磁極中心線磁極中心線幾何中心線幾何中心線7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)電樞電樞7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 電機(jī)裝配圖電機(jī)裝配圖 更多的

28、圖片更多的圖片 7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 直流電機(jī)直流電機(jī) 更多的圖片更多的圖片 (1) 額定電壓額定電壓 UN 發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)的 UN ：指輸出電壓的額定值。：指輸出電壓的額定值。 電動機(jī)的電動機(jī)的 UN ：指輸入電壓的額定值。：指輸入電壓的額定值。(2) 額定電流額定電流 IN 發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)的 IN ：指輸出電流的額定值。：指輸出電流的額定值。 電動機(jī)的電動機(jī)的 IN ：指輸入電流的額定值。：指輸入電流的額定值。(3) 額定功率額定功率 PN 發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)的 PN ：指輸出電功率的額定值：指輸出電功率的額定值(UN IN ) 。 電動機(jī)的電動機(jī)的 PN ：指輸出機(jī)械

29、功率的額定值：指輸出機(jī)械功率的額定值 (UN INN ) 。2. 額定值額定值7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)(4) 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 nN(5) 額定勵磁電壓額定勵磁電壓 UfN(6) 額定勵磁電流額定勵磁電流 IfN 額定狀態(tài)額定狀態(tài) ： 指指 U、I、P、n 均為額定值的狀態(tài)。均為額定值的狀態(tài)。 滿載狀態(tài)滿載狀態(tài) ： 指指 I = IN 的狀態(tài)。的狀態(tài)。7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)他勵式積復(fù)勵差復(fù)勵1 . 串勵式2 . 并勵式3 . 復(fù)勵式自勵式直流電機(jī)的勵磁方式3. 勵磁方式勵磁方式7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)MIf+UaIa+Uf他他勵勵并

30、并勵勵串串勵勵復(fù)復(fù)勵勵(1) 直流電動機(jī)按勵磁方式分類直流電動機(jī)按勵磁方式分類7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)M+UIIfIaM+UIIaMIaIf+UIG(2) 直流發(fā)電機(jī)按勵磁方式分類直流發(fā)電機(jī)按勵磁方式分類自自勵勵7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)GIa+Ua他他勵勵串串勵勵復(fù)復(fù)勵勵并并勵勵I(lǐng)a+UIfIGGIfIa+UI+UIfIIaIf+Uf1.他勵式：勵磁電流由其他直流電原單獨(dú)供給，勵磁繞組和電樞繞組相互獨(dú)立。2.自勵式：顧名思義，勵磁電流由電機(jī)自身供給。而根據(jù)自勵方式即電樞繞組和勵磁繞組的連接方式的不同，自勵式又分為串勵式、并勵式和復(fù)勵式：1）串勵式：電樞繞

31、組和勵磁繞組相串聯(lián)，滿足：2）并勵式：電樞繞組和勵磁繞組相并聯(lián)，滿足：faIIIafUUfaIII7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)3）復(fù)勵式：在整個勵磁回路中，有兩套勵）復(fù)勵式：在整個勵磁回路中，有兩套勵磁繞組，一套和電樞繞組相并聯(lián)，一套磁繞組，一套和電樞繞組相并聯(lián)，一套和電樞繞組相串聯(lián)，根據(jù)兩個勵磁繞組和電樞繞組相串聯(lián)，根據(jù)兩個勵磁繞組所產(chǎn)生的磁動勢的關(guān)系，又可分為積復(fù)所產(chǎn)生的磁動勢的關(guān)系，又可分為積復(fù)勵和差復(fù)勵：勵和差復(fù)勵：積復(fù)勵：串勵繞組和并勵繞組所產(chǎn)生的磁積復(fù)勵：串勵繞組和并勵繞組所產(chǎn)生的磁動勢方向一致，互相疊加，反之，叫做動勢方向一致，互相疊加，反之，叫做差復(fù)勵：差復(fù)勵：

32、fSFFFSfFFF7.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的磁場直流電機(jī)的磁場一、空載時直流電機(jī)的磁場分布：一、空載時直流電機(jī)的磁場分布： 空載：空載：發(fā)電機(jī)出線端沒有電流輸出，電動發(fā)電機(jī)出線端沒有電流輸出，電動機(jī)軸上不帶機(jī)械負(fù)載，機(jī)軸上不帶機(jī)械負(fù)載，即電樞電流為零的即電樞電流為零的狀態(tài)狀態(tài) ，這時的氣隙磁場，只由主極的勵這時的氣隙磁場，只由主極的勵磁電流所建立，所以直流電機(jī)空載時的磁電流所建立，所以直流電機(jī)空載時的氣隙磁場，又稱勵磁磁場。氣隙磁場，又稱勵磁磁場。7.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng)主磁通主磁通：經(jīng)過主磁極、氣隙、電樞鐵心及機(jī)經(jīng)過主磁極、氣隙、電樞鐵心及機(jī)

33、座構(gòu)成磁回路。它同時與勵磁繞組及電樞座構(gòu)成磁回路。它同時與勵磁繞組及電樞繞組交鏈，能在電樞繞組中感應(yīng)電動勢和繞組交鏈，能在電樞繞組中感應(yīng)電動勢和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，稱為主磁通產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，稱為主磁通 07.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng)漏磁通：漏磁通：僅交鏈勵磁繞組本身，不進(jìn)入電僅交鏈勵磁繞組本身，不進(jìn)入電樞鐵心，不和電樞繞組相交鏈，不能在樞鐵心，不和電樞繞組相交鏈，不能在電樞繞組中感應(yīng)電動勢及產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，電樞繞組中感應(yīng)電動勢及產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，稱為漏磁通，稱為漏磁通， 。特點(diǎn)：特點(diǎn)：1）由同一個磁動勢所產(chǎn)生）由同一個磁動勢所產(chǎn)生2）所走的路徑不同，這就導(dǎo)致了他們對）所走的路徑不同，這就導(dǎo)致

34、了他們對應(yīng)磁路上所產(chǎn)生的磁場的分布規(guī)律不同，應(yīng)磁路上所產(chǎn)生的磁場的分布規(guī)律不同，在這里，氣隙磁場的大小和分布直接關(guān)在這里，氣隙磁場的大小和分布直接關(guān)系到電機(jī)的運(yùn)行性能，所以，這一點(diǎn)將系到電機(jī)的運(yùn)行性能，所以，這一點(diǎn)將是我們主要研究的方向。是我們主要研究的方向。7.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng)7.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng) 極靴下氣隙的遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于極靴之外的氣隙，極靴下氣隙的遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于極靴之外的氣隙， 顯然，極靴下沿電樞圓周各點(diǎn)的主磁場將明顯大顯然，極靴下沿電樞圓周各點(diǎn)的主磁場將明顯大于極靴范圍以外，在兩極之間的幾何中心線處，于極靴范圍以外，在兩極之間的幾何中心線處，磁場等于

35、零。對于這一點(diǎn)，我們可以通過數(shù)學(xué)磁場等于零。對于這一點(diǎn)，我們可以通過數(shù)學(xué)形式來看一下：形式來看一下： 設(shè)電樞圓周為設(shè)電樞圓周為 軸而磁極軸線處為縱軸，又設(shè)軸而磁極軸線處為縱軸，又設(shè)電樞長度為電樞長度為 ，則離開坐標(biāo)原點(diǎn)為，則離開坐標(biāo)原點(diǎn)為 的的 范圍范圍內(nèi)的氣隙主磁通為：內(nèi)的氣隙主磁通為：xlldxBdxxdxx7.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng)則空載時每極主磁通為則空載時每極主磁通為： 22220dxBlldxBdxxxlBav7.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng) 換言之，空載時的每極磁通是隨磁動勢換言之，空載時的每極磁通是隨磁動勢或勵磁電流的變化而變化。或勵磁電流的變化而

36、變化。2）電機(jī)的磁化曲線：）電機(jī)的磁化曲線：7.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng) 在額定狀態(tài)下，電機(jī)往往工作在飽和點(diǎn)附近，在額定狀態(tài)下，電機(jī)往往工作在飽和點(diǎn)附近，這樣即可以獲得較大的磁通，又不致需要太大這樣即可以獲得較大的磁通，又不致需要太大的勵磁磁動勢，從而可以節(jié)省鐵心和勵磁繞組的勵磁磁動勢，從而可以節(jié)省鐵心和勵磁繞組的材料。的材料。7.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng)三、負(fù)載時的氣隙磁場和電樞磁動勢：三、負(fù)載時的氣隙磁場和電樞磁動勢：負(fù)載時的氣隙磁場：負(fù)載時的氣隙磁場：勵 磁 電 流 所 建 立 的 磁 場電 樞 電 流 所 建 立 的 磁 場氣 隙 磁 場7.3 直流電機(jī)

37、的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)：電樞磁動勢對主極氣隙磁場的影：電樞磁動勢對主極氣隙磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。響稱為電樞反應(yīng)。 交軸電樞反應(yīng)交軸電樞反應(yīng) 直軸電樞反應(yīng)直軸電樞反應(yīng)和和電刷電刷在電機(jī)上在電機(jī)上位置位置的擺放密切相關(guān)：的擺放密切相關(guān)：7.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng)7.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng) 三、交軸、直軸電樞反應(yīng)：三、交軸、直軸電樞反應(yīng)：1）交軸電樞反應(yīng)：交軸電樞磁動勢對主）交軸電樞反應(yīng)：交軸電樞磁動勢對主極磁場的影響。極磁場的影響。假定（假定（1）磁場是不飽和的，（）磁場是不飽和的，（2）發(fā)電機(jī)）發(fā)電機(jī)電樞轉(zhuǎn)向是逆時針，電動機(jī)為順時針。電

38、樞轉(zhuǎn)向是逆時針，電動機(jī)為順時針。這樣，我們就可以對上圖進(jìn)行疊加，這樣，我們就可以對上圖進(jìn)行疊加，7.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng) A:交軸電樞磁場在半個極內(nèi)對主極磁場起交軸電樞磁場在半個極內(nèi)對主極磁場起去磁作用，在另半個極內(nèi)則起增磁作用，去磁作用，在另半個極內(nèi)則起增磁作用，引起氣隙磁場畸變，使電樞表面磁通密引起氣隙磁場畸變，使電樞表面磁通密度等于零的位置偏移幾何中性線，新的度等于零的位置偏移幾何中性線，新的等于零的我們稱之為物理中性線。等于零的我們稱之為物理中性線。B:不計飽和，交軸電樞反應(yīng)即無增磁，亦不計飽和，交軸電樞反應(yīng)即無增磁，亦無去磁作用?？紤]飽和時，起到去磁作無去磁作用。

39、考慮飽和時，起到去磁作用。用。7.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng)2）直軸電樞反應(yīng)：當(dāng)電刷不在幾何中性）直軸電樞反應(yīng)：當(dāng)電刷不在幾何中性線上，出現(xiàn)了直軸電樞反應(yīng)，從圖上可線上，出現(xiàn)了直軸電樞反應(yīng)，從圖上可以看出：以看出：A:若為發(fā)電機(jī)，電刷順著旋轉(zhuǎn)的方向移動若為發(fā)電機(jī)，電刷順著旋轉(zhuǎn)的方向移動一個夾角，對主極磁場而言，直軸起去一個夾角，對主極磁場而言，直軸起去磁反應(yīng)，若電刷逆著旋轉(zhuǎn)方向移動一個磁反應(yīng)，若電刷逆著旋轉(zhuǎn)方向移動一個夾角，則直軸電樞反應(yīng)將是增磁的，夾角，則直軸電樞反應(yīng)將是增磁的，B:若為電動機(jī)，剛好相反，這里不在具體若為電動機(jī)，剛好相反，這里不在具體分析。分析。7.3 直流電機(jī)

40、的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng)NS7.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng)幾何幾何中心線中心線 N S勵磁磁場勵磁磁場（空載磁場）（空載磁場）物理物理中心線中心線電樞磁場電樞磁場合成磁場合成磁場（負(fù)載時的磁場）（負(fù)載時的磁場）物理物理中性線中性線 電樞反應(yīng)：電樞反應(yīng)：電樞磁通勢對主極磁場的影響。電樞磁通勢對主極磁場的影響。第第7 章章 直流電機(jī)的基本理論直流電機(jī)的基本理論 電樞反應(yīng)的影響電樞反應(yīng)的影響 總磁場被扭歪了總磁場被扭歪了 幾何中心線與物理中心線分開了幾何中心線與物理中心線分開了, 電刷位置處的元件的電刷位置處的元件的 e0，增加換向困難。，增加換向困難。 一半磁極的磁通增加，一半磁

41、極的磁通減少，一半磁極的磁通增加，一半磁極的磁通減少， 磁路不飽和時，每極磁通不變；磁路不飽和時，每極磁通不變； 磁路飽和時，磁路飽和時，每極磁通減少，每極磁通減少，e 和和T 相應(yīng)減少。相應(yīng)減少。7.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)的電樞反應(yīng)7.4 直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動勢直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動勢1. 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩(1) 產(chǎn)生產(chǎn)生 電樞電流電樞電流 i 磁磁 場場 F T (2) 大小大小 電磁力：電磁力： F = B l i 平均磁密：平均磁密： 第第7 章章 直流電機(jī)的基本理論直流電機(jī)的基本理論BlB = l極距極距7.4 直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動勢直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動勢1.

42、電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩(1) 產(chǎn)生產(chǎn)生 電樞電流電樞電流 i 磁磁 場場 F T (2) 大小大小l 電磁力：電磁力： F = B l i l 平均磁密：平均磁密：l 每根導(dǎo)線上電磁力所每根導(dǎo)線上電磁力所 形成的電磁轉(zhuǎn)矩：形成的電磁轉(zhuǎn)矩： FR第第7 章章 直流電機(jī)的基本理論直流電機(jī)的基本理論B = lBl極距極距R Rl 電樞繞組串聯(lián)總匝數(shù)：電樞繞組串聯(lián)總匝數(shù)： Nl 電樞繞組并聯(lián)支路數(shù)：電樞繞組并聯(lián)支路數(shù)：2al 總導(dǎo)體數(shù)：總導(dǎo)體數(shù)： 2N 2a = 4aNl 電樞的周長：電樞的周長： 2 R = 2p l 電磁轉(zhuǎn)矩：電磁轉(zhuǎn)矩： T = 4aN FR= 4aN B l i p = 4aN l i

43、 p l= 4aN i p = 2ai 2pN 電樞電流電樞電流 Ia7.4 直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動勢直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動勢(2) 大小大小 T = CT IaCT 轉(zhuǎn)矩常數(shù)：轉(zhuǎn)矩常數(shù)：(3) 方向方向 由由 和和 Ia 共同決定。共同決定。(4) 性質(zhì)性質(zhì) 發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)： 電動機(jī)：電動機(jī)：T 與與 n 方向相反，為制動轉(zhuǎn)矩。方向相反，為制動轉(zhuǎn)矩。T 與與 n 方向相同，為拖動轉(zhuǎn)矩。方向相同，為拖動轉(zhuǎn)矩。7.4 直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動勢直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動勢CT =2pN 單位：單位：Wb單位：單位：A(Nm) (1) 產(chǎn)生產(chǎn)生 電樞旋轉(zhuǎn)電樞旋轉(zhuǎn) n 磁磁 場場 (2) 大小大小

44、l 每個導(dǎo)體：每個導(dǎo)體：e = B l vl 導(dǎo)體切割磁場線的線速度：導(dǎo)體切割磁場線的線速度：l 電動勢：電動勢： E = 2N e 2. 電動勢電動勢 ee E 7.4 直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動勢直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動勢v = n2 R60= 2N B l v = 2N l n 2p 60 l= n2p 60= n 4pN 60CTCE=602 = 9.55 CT = 9.55 CE7.4 直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動勢直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電動勢CT =2pN CE =4pN60 E = CE n CE 電動勢常數(shù)：電動勢常數(shù)：CE =4 pN60單位：單位：Wb單位：單位：r/min(V)

45、(3) 方向：方向：由由 和和 n 共同決定。共同決定。(4) 性質(zhì)性質(zhì) 發(fā)電機(jī)為電源電動勢；電動機(jī)為反電動勢。發(fā)電機(jī)為電源電動勢；電動機(jī)為反電動勢。M7.5 直流電動機(jī)的運(yùn)行分析直流電動機(jī)的運(yùn)行分析1. 他勵電動機(jī)他勵電動機(jī)勵磁電壓勵磁電壓 Uf If 電樞電壓電樞電壓 Ua Ia T n E E(1) 電壓平衡方程式電壓平衡方程式勵磁電路：勵磁電路： Uf = Rf If電樞電路：電樞電路： Ua = E + Ra Ia第第7 章章 直流電機(jī)的基本理論直流電機(jī)的基本理論+UaIaIf+Uf 穩(wěn)態(tài)電樞電流穩(wěn)態(tài)電樞電流 Ia 由誰確定由誰確定？ T = CT Ia ， Ua = E + Ra

46、Ia例如：例如：負(fù)載不變負(fù)載不變 ( T 不變不變)，Ua (Ra) 變化時，變化時， Ia 變化否（設(shè)變化否（設(shè) 不變）？不變）？Ua (或或Ra ) 瞬間瞬間 n 不變不變 E 不變不變Ia T TTLE n Ia T T = TLIa不變不變 結(jié)論：結(jié)論：Ia 的大小取決于負(fù)載的大小。的大小取決于負(fù)載的大小。 當(dāng)當(dāng) Ia= = IaN 時為滿載，當(dāng)時為滿載，當(dāng) IaIaN 時為過載。時為過載。 規(guī)定短時過載的最大電樞電流：規(guī)定短時過載的最大電樞電流： Iamax =( (1.5 2) )IaN =MC IaN7.5 直流電動機(jī)的運(yùn)行分析直流電動機(jī)的運(yùn)行分析機(jī)械特性機(jī)械特性E CE n =

47、 UaRa IaCE=UaCE=RaCECT2T (2) 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速O nTn0當(dāng)當(dāng)T 時，時， n 下降不多下降不多 硬特性硬特性。 勵磁電路斷電的后果勵磁電路斷電的后果 當(dāng)當(dāng) If = 0， =r 很小，很小，n 不能突變，不能突變，E 很小很小T = CTr Ia 仍有一定數(shù)值。仍有一定數(shù)值。Ia 若若 T TL n 飛車！飛車！ T TL n n = 0 悶車！悶車！ 7.5 直流電動機(jī)的運(yùn)行分析直流電動機(jī)的運(yùn)行分析7.5 直流電動機(jī)的運(yùn)行分析直流電動機(jī)的運(yùn)行分析(3) 轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向取決于電磁轉(zhuǎn)矩取決于電磁轉(zhuǎn)矩 T 的方向。的方向。 T 的方向取決于的方向取決于 和和 Ia 的方向。的方向。

48、M+UaIaIf+UfM+UaIaIfUf+MUa+IaIf+Uf磁磁場場反反向向電電樞樞反反向向2. 并勵電動機(jī)并勵電動機(jī) 并勵與他勵的區(qū)別并勵與他勵的區(qū)別:(1) 輸入電壓輸入電壓 U = Ua = Uf(2) 輸入電流輸入電流 I = Ia + If(3) 輸入功率輸入功率 P1 = UI = UIa + UIf7.5 直流電動機(jī)的運(yùn)行分析直流電動機(jī)的運(yùn)行分析MIa+UIIf 【例例7.5.1】 某并勵直流電動機(jī)，某并勵直流電動機(jī)，UN = 220 V，IN = 12.5 A，nN = 3 000 r/min ，Rf = 628 ，Ra = 0.41 。求該電機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時的：。求

49、該電機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時的： (1) If ； (2) Ia； (3) E ； (4) T 。 解：解： (1) 勵磁電流勵磁電流 If 7.5 直流電動機(jī)的運(yùn)行分析直流電動機(jī)的運(yùn)行分析UfRfIf =220628= A = 0.35A(2) 電樞電流電樞電流 Ia Ia = IN If = (12.50.35) A = 12.15 A (2) 電動勢電動勢 E E = UN Ra Ia = (2200.4112.15) V = 215 VCT = 9.55 CE = 0.685T = CT Ia = 0.68512.15 Nm = 8.32 Nm (4) 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩7.5 直流電動機(jī)的

50、運(yùn)行分析直流電動機(jī)的運(yùn)行分析CE =EnN2153 000= = 0.071 7 E3. 串勵電動機(jī)串勵電動機(jī) Ua Uf 7.5 直流電動機(jī)的運(yùn)行分析直流電動機(jī)的運(yùn)行分析M+UIIfIa(1) 電壓電壓 U = Ua + Uf = E + (Ra+ Rf ) I(2) 電流電流 I = Ia = IfRa+ RfUE=CT T=(3) 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩 T = CT Ia當(dāng)當(dāng) Ia 較小、磁路未飽和時，較小、磁路未飽和時， Ia，T Ia2 。當(dāng)當(dāng) Ia 較大、磁路已飽和時，較大、磁路已飽和時， 常數(shù)，常數(shù)， T Ia 。 即即 T Iam (1m2) 與并勵電動機(jī)比較，有如下特點(diǎn)與并勵電動機(jī)比較，

51、有如下特點(diǎn) 對應(yīng)于相同的對應(yīng)于相同的T ，Ia 小。小。 對應(yīng)于允許的對應(yīng)于允許的 Iamax ，能夠產(chǎn)生的，能夠產(chǎn)生的 T 大，大， Tst 和和 Tmax 較大。較大。(4) 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速7.5 直流電動機(jī)的運(yùn)行分析直流電動機(jī)的運(yùn)行分析ECEn =U(Ra + Rf ) IaCE=UCE=Ra + RfCECT2T 當(dāng)當(dāng)T = 0 時，時，Ia = If = 0， =r， n0 = (5 6) nN。 當(dāng)當(dāng)T 很小時，很小時，Ia 很小，很小，磁路未飽和，磁路未飽和，T Ia n 迅速下降。迅速下降。 當(dāng)當(dāng)T 很大時，很大時，Ia 很大，很大，磁路已飽和，磁路已飽和，T Ia 基本不變基本不變

52、 n下降較少。下降較少。 7.5 直流電動機(jī)的運(yùn)行分析直流電動機(jī)的運(yùn)行分析(5) 應(yīng)用應(yīng)用 特別適用于起重機(jī)特別適用于起重機(jī) 和電氣機(jī)車等運(yùn)輸機(jī)械。和電氣機(jī)車等運(yùn)輸機(jī)械。 不能在輕載或空載下運(yùn)行。不能在輕載或空載下運(yùn)行。 不能用皮帶輪傳動。不能用皮帶輪傳動。串勵電動機(jī)的機(jī)械特性串勵電動機(jī)的機(jī)械特性軟特性軟特性O(shè) nT4. 復(fù)勵電動機(jī)復(fù)勵電動機(jī)(1) 積復(fù)勵、差復(fù)勵。積復(fù)勵、差復(fù)勵。(2) 機(jī)械特性機(jī)械特性 有較大的有較大的Tst 。 可以空載運(yùn)行。可以空載運(yùn)行。并勵并勵復(fù)勵復(fù)勵7.5 直流電動機(jī)的運(yùn)行分析直流電動機(jī)的運(yùn)行分析MIaIf+UI串勵串勵O nT7.6 直流電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩直流電動

53、機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩1. 功率平衡方程式（并勵）功率平衡方程式（并勵）(1) 輸入功率輸入功率 P1 P1 = U I(2) 銅損耗銅損耗 PCu PCu = Ra Ia2Rf If2 (3) 電磁功率電磁功率 Pe Pe = P1 PCu 推導(dǎo)：推導(dǎo)： U I = U( IaIf ) = UaIaUfIf = ( ERa Ia ) IaRf If2 = E IaRa Ia2Rf If2 第第7 章章 直流電機(jī)的基本理論直流電機(jī)的基本理論P(yáng)e = E Ia 7.6 直流電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩直流電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩Pe = E Ia = CE n Ia = T 2 60= CT n Ia 功率流程圖功率流

54、程圖P1PCuPeP0P22. 轉(zhuǎn)矩平衡方程式轉(zhuǎn)矩平衡方程式 空載：空載： T = T0 負(fù)載負(fù)載: : T = T0 + T2 2 60T2n =(4) 空載損耗空載損耗 P0 P0 = PFePmePad (5) 輸出功率輸出功率P2 P2 = Pe P0 = T2 【例例7.6.1】 一并勵電動機(jī)，一并勵電動機(jī)，UN = 110 V， IN =12.5 A， nN = 1 500 r/min ，TL= 6.8 Nm，T0 = 0.9 Nm。求該電機(jī)的求該電機(jī)的 P2 、Pe、P1 、Pal 和和 。 解：解：P2P1 = 100%6.2860= 6.81 500 W = 1 067.6

55、W Pe = P2P0 = (1 067.6143.3) W = 1 208.9 W P1 = UN IN = 11012.5 W = 1 375 WPal = P1P2 = (1 3751 067.6) W = 307.4 W7.6 直流電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩直流電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩2 60P2= TLn 6.2860= 0.91 500 W = 143.3 W 2 60P0= T0n 1 067.61 375= 100% = 77.64% GIa+UaIf+Uf7.7 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析1. 他勵發(fā)電機(jī)他勵發(fā)電機(jī)第第7 章章 直流電機(jī)的基本理論直流電機(jī)的基本理論外電源外電源

56、Uf If E n原動機(jī)原動機(jī)電樞電樞Ua (1) 空載運(yùn)行空載運(yùn)行勵磁電路：勵磁電路：If =UfRf勵磁電路勵磁電路總電阻總電阻電樞電路：電樞電路： Ia = 0， Ua = U0 = E調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)RfIf 可變可變 可變可變 E 可變可變 Ua可變?？勺?。 E U0 = E = f (If ) 空載特性空載特性O(shè)IfU0Er剩磁感應(yīng)剩磁感應(yīng)電動勢電動勢(2) 負(fù)載運(yùn)行負(fù)載運(yùn)行 輸出電壓輸出電壓: U = Ua 輸出電流輸出電流: I = Ia 電壓平衡方程式電壓平衡方程式 U = Ua = ERa Ia當(dāng)當(dāng) Ia Ra Ia E (電樞反應(yīng)電樞反應(yīng))Ua 外特性外特性 U = f (I )

57、n = nNIa = 0OIUn = nNIf = IfNINUNU0n = nNIf = 常數(shù)常數(shù)7.7 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析空載特性空載特性外特性外特性 電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率VR =U0UNUN100% ( 5% 10% ) 調(diào)整特性調(diào)整特性 當(dāng)當(dāng) n = nN，U = UN 時：時： If = f ( I )OI If IfNIN7.7 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析調(diào)整特性調(diào)整特性 【例例7.7.1】 一他勵直流發(fā)電機(jī)，一他勵直流發(fā)電機(jī)， PN = 10 kW，UN = 230 V，nN = 1 000 r/min ，Ra = 0.4。如果磁通如果磁通 保

58、保持不變，求持不變，求 1 000 r/min 時的空載電壓時的空載電壓 U0 和和 900 r/min 時時的滿載電壓的滿載電壓 U 。 解：解：在在 nN 和和 UN 時的電樞電流時的電樞電流9001 000E = E U0 = E = UaRa IaN = (2300.443.5) V = 247 V 在在 保持不變時，保持不變時， E n10103230= A = 43.5 A PNUaIaN = 9001 000= 247 V = 222 V 7.7 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析U = ERa IaN = (222 0.443.5) V = 205 V2. 并勵發(fā)電機(jī)并勵

59、發(fā)電機(jī)EUaGIfIaI E ? E ? (1) 自勵條件自勵條件 主磁極必須有剩磁主磁極必須有剩磁r ：rErIfrEEr與與r 方向相同方向相同EEr與與r 方向相反方向相反 勵磁電流產(chǎn)生的磁通必須與剩磁同方向：勵磁電流產(chǎn)生的磁通必須與剩磁同方向：rErIfrEEr IfIfr E E 與與 If 既應(yīng)滿足空載特性又應(yīng)滿足歐姆定律。既應(yīng)滿足空載特性又應(yīng)滿足歐姆定律。7.7 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析當(dāng)當(dāng) Rf Rk 時，時， E Er ， 能夠自勵。能夠自勵。當(dāng)當(dāng) Rf = Rk 時，時， E不確定，不能自勵。不確定，不能自勵。當(dāng)當(dāng) Rf Rk 時，時， EEr，不能自勵。，

60、不能自勵。 勵磁電路的電阻必須小于臨界電阻。勵磁電路的電阻必須小于臨界電阻。If =ERaRfOIfEErQIfrIf1If2If場阻線：場阻線：場阻線的斜率：場阻線的斜率：= RaRftan =EIfOIfEErRf =RkRf RkRfRk7.7 直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析(2) 運(yùn)行分析運(yùn)行分析I = Ia IfU = Ua = UfUa = E RaIaI Ia RaIa E ( (電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)) )Uf Ua 外特性外特性 U = f ( I )EUaGIfIaIn = nNRf = 常數(shù)常數(shù)OIUU0他勵他勵并勵并勵 負(fù)載增加時，負(fù)載增加時， U 下降較快。下降較