第四章汽車電動門窗升降電路4.1直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理4.2直流電動機(jī)的勵磁方式4.3直流電動機(jī)的啟動、反轉(zhuǎn)和調(diào)速4.5三相交流電路4.6車用直流起動機(jī)4.4無刷直流電機(jī)第四章汽車電動門窗升降電路4.1直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原Page14.1直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理4.1.1直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)4.1.2直流電動機(jī)的工作原理4.1.3直流電動機(jī)的反電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩4.1.4直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩平衡4.1.5直流電動機(jī)的銘牌4.1直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理4.1.1直流電動機(jī)的Page2

直流電動機(jī)主要由定子（固定部分）和電樞（旋轉(zhuǎn)部分）兩大部分組成。圖5-1所示為直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。4.1.1直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)圖4-1直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)圖直流電動機(jī)主要由定子（固定部分）和電樞（旋轉(zhuǎn)部分）兩Page3

定子主要由主磁極、換向磁極、機(jī)座、端蓋、電刷裝置等部件組成。

（1）主磁極主磁極的作用是產(chǎn)生主磁場。1．定子定子主要由主磁極、換向磁極、機(jī)座、端蓋、電刷裝置等部Page4圖4-2主磁極結(jié)構(gòu)圖圖4-2主磁極結(jié)構(gòu)圖Page5（2）換向磁極

在相鄰的主磁極之間裝有換向磁極，它也是由鐵芯和繞組構(gòu)成。其作用是消除或減小換向時的火花，保護(hù)換向器，使電動機(jī)可靠安全的運(yùn)行。（2）換向磁極Page6（3）機(jī)座圖4-3機(jī)座結(jié)構(gòu)圖（3）機(jī)座圖4-3機(jī)座結(jié)構(gòu)圖Page7（4）電刷裝置

電刷裝置一般由電刷、刷握、引線、電刷彈簧等構(gòu)成。（4）電刷裝置電刷裝置一般由電刷、刷握、引線、電刷Page8

直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)子是電動機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以常稱之為電樞。電樞部分包括電樞鐵芯、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸、軸承、風(fēng)扇等。2．電樞直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)子是電動機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以常稱Page9（1）電樞鐵芯（2）電樞繞組圖4-4小型直流電動機(jī)電樞沖片和電樞鐵芯示意圖（1）電樞鐵芯圖4-4小型直流電動機(jī)電樞沖片和電樞鐵芯Page10（3）換向器圖4-5換向器結(jié)構(gòu)示意圖（3）換向器圖4-5換向器結(jié)構(gòu)示意圖Page11

流電動機(jī)也是由磁路和電路兩個基本部分組成的。它的工作原理仍以電磁力定律和電磁感應(yīng)定律為基礎(chǔ)。4.1.2直流電動機(jī)的工作原理圖4-6直流電動機(jī)的工作原理圖流電動機(jī)也是由磁路和電路兩個基本部分組成的。4.1.2Page12Ea＝KeΦn （4-1）式中，Ke

—電動勢常數(shù)，由電動機(jī)本身的結(jié)構(gòu)所決定。直流電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，電樞中的電流為 （4-2）式中，U

—外加電壓；

Ra

—電樞繞組的電阻。4.1.3直流電動機(jī)的反電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩Ea＝KeΦn （4-1）4.1.3Page13

于是得 U

=

Ea+RaIa

（4-3）這是直流電動機(jī)的電壓平衡方程式，顯然Ea＜U。上式兩邊乘以電流（Ia），即得功率平衡方程：

UIa

=

EaIa+RaIa2

（4-4）式中，EaIa

—電磁功率，它轉(zhuǎn)化為電動機(jī)的機(jī)械功率，如果不計摩擦損耗，它也就是電動機(jī)的輸出功率；

RaIa2—電樞繞組的銅耗；

UIa

—電源供給的電功率（不計鐵耗）。于是得 U

=

Ea+RaIa （4-3）Page14

直流電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩（T）與每極磁通（Φ）和電樞電流（Ia）成正比：

T

=

KTΦIa （4-5）式中，KT

—轉(zhuǎn)矩常數(shù)，取決于電動機(jī)的結(jié)構(gòu)。直流電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩（T）與每極磁通（Φ）和電樞電流Page15

直流電動機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行狀況取決于負(fù)載的大??；當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)矩都將自動地作相應(yīng)的變化來達(dá)到新的平衡。轉(zhuǎn)速公式可由式（4-1）和式（4-3）得出 （4-6）4.1.4直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩平衡直流電動機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行狀況取決于負(fù)載的大??；當(dāng)負(fù)載發(fā)生Page16

直流電動機(jī)的銘牌上標(biāo)明其型號、額定數(shù)據(jù)和勵磁方式等。型號主要說明產(chǎn)品代號和規(guī)格代號。例如，型號為Z-132L-TH的直流電動機(jī)，說明此直流電動機(jī)是中心高為132mm，長機(jī)座，適用于濕熱帶地區(qū)使用的普通直流電動機(jī)。4.1.5直流電動機(jī)的銘牌直流電動機(jī)的銘牌上標(biāo)明其型號、額定數(shù)據(jù)和勵磁方式等。Page17

直流電動機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度下，帶額定負(fù)載、按規(guī)定勵磁方式勵磁且使勵磁電流為額定值、電樞繞組加額定電壓時的運(yùn)行方式，稱為額定運(yùn)行。額定數(shù)據(jù)主要有如下幾個。直流電動機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度下，帶額定負(fù)載、按規(guī)定勵磁方Page18

額定電壓（UN）指直流電動機(jī)額定運(yùn)行時，電樞繞組外接電源的電壓，也是電動機(jī)安全工作的最高電壓。1．額定電壓

額定電流（IN）指直流電動機(jī)額定運(yùn)行時，電樞繞組流過的直流電流，也是電動機(jī)按規(guī)定長期額定運(yùn)行時電樞繞組可以通過的最大電流。2．額定電流額定電壓（UN）指直流電動機(jī)額定運(yùn)行時，電樞繞組外接Page19

額定功率（PN）指電動機(jī)額定運(yùn)行時，軸上輸出的機(jī)械功率。即

PN

=

UNIN

N

（4-7）式中，N

—額定效率。3．額定功率額定功率（PN）指電動機(jī)額定運(yùn)行時，軸上輸出的機(jī)械功Page20

額定轉(zhuǎn)速（nN）指電動機(jī)額定運(yùn)行時的轉(zhuǎn)速。根據(jù)銘牌上一些物理量的額定值，可以計算另一些物理量的額定值，則額定轉(zhuǎn)矩為 （4-8）4．額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速（nN）指電動機(jī)額定運(yùn)行時的轉(zhuǎn)速。4．額定轉(zhuǎn)速Page21

勵磁方式是指勵磁繞組的供電方式，勵磁方式與電動機(jī)的性能有密切關(guān)系。直流電動機(jī)有他勵、并勵、串勵和復(fù)勵４種勵磁方式。5．勵磁方式勵磁方式是指勵磁繞組的供電方式，勵磁方式與電動機(jī)的性Page224.2直流電動機(jī)的勵磁方式4.2.1他勵直流電動機(jī)4.2.2并勵直流電動機(jī)4.2.3串勵直流電動機(jī)4.2.4復(fù)勵直流電動機(jī)4.2直流電動機(jī)的勵磁方式4.2.1他勵直流電動機(jī)Page23

勵磁電流為

式中，Uf

—

勵磁電壓；

Rf

—

勵磁電阻（包括勵磁繞組電阻和勵磁調(diào)節(jié)電阻）。為了能用較小的電流產(chǎn)生足夠的磁場，勵磁繞組匝數(shù)很多，導(dǎo)線截面很細(xì)，所以Rf比較大，一般的關(guān)系是RfRa。4.2.1他勵直流電動機(jī)勵磁電流為4.2.1他勵直流電動機(jī)Page24圖4-7他勵直流電動機(jī)的等效電路圖圖4-7他勵直流電動機(jī)的等效電路圖Page25

并勵直流電動機(jī)的勵磁繞組與其電樞電路并聯(lián)后，共同由一個直流電源供電，其等效電路如圖4-8所示，這時電源輸出的電流等于電樞電流與勵磁電流之和，即

I

=

Ia+If

（4-9）

4.2.2并勵直流電動并勵直流電動機(jī)的勵磁繞組與其電樞電路并聯(lián)后，共同由一Page26圖4-8并勵直流電動機(jī)的等效電路圖圖4-8并勵直流電動機(jī)的等效電路圖Page27圖4-9并勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性曲線圖4-9并勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性曲線Page28

串勵直流電動機(jī)的勵磁繞組和電樞繞組串聯(lián)后，由一個電源供電，其等效電路如圖4-10所示?？梢姶畡钪绷麟妱訖C(jī)的勵磁電流就是電樞電流，其數(shù)值為 （4-11）

4.2.3串勵直流電動機(jī)串勵直流電動機(jī)的勵磁繞組和電樞繞組串聯(lián)后，由一個電源Page29圖4-10串勵直流電動機(jī)的等效電路圖圖4-10串勵直流電動機(jī)的等效電路圖Page30

復(fù)勵直流電動機(jī)的主磁極上裝有兩個勵磁繞組。一個勵磁繞組與電樞電路并聯(lián)，稱為并勵繞組；另一個勵磁繞組與電動機(jī)電樞串聯(lián)，稱為串勵繞組；兩繞組共同由一個直流電源供電。4.2.4復(fù)勵直流電動機(jī)復(fù)勵直流電動機(jī)的主磁極上裝有兩個勵磁繞組。4.2.4Page31圖4-11復(fù)勵直流電動機(jī)的等效電路圖圖4-11復(fù)勵直流電動機(jī)的等效電路圖Page324.3直流電動機(jī)的啟動、反轉(zhuǎn)和調(diào)速4.3.1啟動4.3.2反轉(zhuǎn)4.3.3調(diào)速4.3直流電動機(jī)的啟動、反轉(zhuǎn)和調(diào)速4.3.1啟動Page33

電動機(jī)在啟動的瞬間轉(zhuǎn)速n=0，所以此時Ea=0，此時電樞電流稱為啟動電流（Ist），根據(jù)式（4-2）可知 （4-12）根據(jù)式（5-16）可知為了減小啟動電流，對于容量稍大的直流電動機(jī)，啟動時可降低加在電樞繞組上的電壓，或在電樞電路中串聯(lián)啟動變阻器。4.3.1啟動電動機(jī)在啟動的瞬間轉(zhuǎn)速n=0，所以此時Ea=0，此時Page34

降壓啟動的方法只適用于他勵直流電動機(jī)。這種方法要求有一個電壓可變的直流電源（如可控硅電源）專供電樞使用。啟動時，降低電樞電壓，待啟動后，隨著轉(zhuǎn)速的升高逐步升高電樞電壓，直到轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值。1．降壓啟動降壓啟動的方法只適用于他勵直流電動機(jī)。這種方法要求有Page352．串聯(lián)啟動變阻器圖4-12并勵直流電動機(jī)串變阻器啟動原理電路2．串聯(lián)啟動變阻器圖4-12并勵直流電動機(jī)串Page36

改變電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向叫反轉(zhuǎn)。改變電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向就是改變電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩方向。電磁轉(zhuǎn)矩的方向是由主磁通方向和電樞電流的方向共同決定的。因此，改變電樞電流或主磁通的方向都能使電磁轉(zhuǎn)矩方向改變。實(shí)現(xiàn)電動機(jī)反轉(zhuǎn)的具體方法有改變電樞電壓極性和改變勵磁電壓極性。4.3.2反轉(zhuǎn)改變電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向叫反轉(zhuǎn)。4.3.2反轉(zhuǎn)Page371．改變電樞電壓極性圖4-13并勵直流電動機(jī)改變電樞電壓極性電路圖1．改變電樞電壓極性圖4-13并勵直流電動機(jī)改變電樞電壓Page38

將勵磁繞組兩極接線調(diào)換，即可改變勵磁電壓的極性，使勵磁電流方向改變，從而使主磁通的方向改變。這種實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)的方法在實(shí)際中一般很少采用。因?yàn)楦慕觿畲爬@組接線時，勵磁電流有可能出現(xiàn)中斷，從而引起“飛車”事故。2．改變勵磁電壓極性將勵磁繞組兩極接線調(diào)換，即可改變勵磁電壓的極性，使勵Page39

由直流電動機(jī)的機(jī)械特性方程式可知，當(dāng)轉(zhuǎn)矩（T）不變（負(fù)載不變）時，影響電動機(jī)轉(zhuǎn)速高低的主要是電樞回路電阻（Ra）、主磁通（Φ）、電源電壓（U）3個因素。因此電動機(jī)的轉(zhuǎn)速可由下述3種方法調(diào)節(jié)。4.3.3調(diào)速由直流電動機(jī)的機(jī)械特性方程式可知，當(dāng)轉(zhuǎn)矩（T）不變（負(fù)Page401．改變電樞電路的電阻調(diào)速

圖4-14電樞電路串聯(lián)電阻調(diào)速原理圖1．改變電樞電路的電阻調(diào)速圖4-14電樞電路串聯(lián)電阻調(diào)Page41

圖4-15調(diào)速物理過程圖圖4-15調(diào)速物理過程圖Page42

這種調(diào)速方法的特點(diǎn)如下。

①只能在額定轉(zhuǎn)速（nN）以下進(jìn)行調(diào)節(jié)，簡稱下調(diào)。

②由于流過調(diào)速電阻（Re）上的電流為電樞電流，其數(shù)值較大，故Re上的能量損耗大，不經(jīng)濟(jì)。

③使電動機(jī)的機(jī)械特性變軟。當(dāng)負(fù)載變動時，電動機(jī)的速度變化較大，這對于要求穩(wěn)速的負(fù)載來說是不利的。

④電樞電流不受影響，數(shù)值保持不變，故這種調(diào)速叫作恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。

⑤調(diào)控方法簡單，容易實(shí)現(xiàn)。

這種調(diào)速方法的特點(diǎn)如下。Page432．改變勵磁電流調(diào)速圖4-16勵磁電路串聯(lián)電阻調(diào)速原理圖2．改變勵磁電流調(diào)速圖4-16勵磁電路串聯(lián)電阻調(diào)速原理圖Page44圖4-17調(diào)速物理過程圖圖4-17調(diào)速物理過程圖Page45

這種調(diào)速方法的特點(diǎn)如下。

①調(diào)速平滑，可做到無級調(diào)速。

②流經(jīng)調(diào)速電阻（Re）的勵磁電流較小，故功率損耗小，比較經(jīng)濟(jì)。

③調(diào)速后機(jī)械特性變軟，運(yùn)行的穩(wěn)定性差。

④調(diào)速范圍比較小。

⑤只能在額定轉(zhuǎn)速（nN）以上調(diào)速，簡稱上調(diào)，也稱為弱磁調(diào)速。這種調(diào)速方法的特點(diǎn)如下。Page46

直流電動機(jī)常由單獨(dú)的可調(diào)整流裝置供電。目前用得最多的可調(diào)直流電源是晶閘管整流（SCR）裝置。調(diào)節(jié)電源電壓就可均勻調(diào)速。因?yàn)榧釉陔姌猩系碾妷翰荒艹^額定值（UN），所以這種調(diào)速方法只能在額定轉(zhuǎn)速（nN）以下作均勻調(diào)速。這種調(diào)速方法具有調(diào)速范圍廣、平滑性好等優(yōu)點(diǎn)，但需要專用的直流調(diào)壓電源。3．降低電源電壓直流電動機(jī)常由單獨(dú)的可調(diào)整流裝置供電。3．降低電源電壓Page474.4無刷直流電機(jī)4.4.1無刷直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)4.4.2無刷直流電動機(jī)的工作原理4.4無刷直流電機(jī)4.4.1無刷直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)Page48

無刷直流電動機(jī)按照其工作特性，基本上可以分為兩大類。（1）具有直流電動機(jī)特性的無刷直流電動機(jī)（2）具有交流電動機(jī)特性的無刷直流電動機(jī)無刷直流電動機(jī)按照其工作特性，基本上可以分為兩大類。Page49

無刷直流電動機(jī)的組成：電動機(jī)本體、位置傳感器和電子換向線路。4.4.1無刷直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)無刷直流電動機(jī)的組成：電動機(jī)本體、位置傳感器和電子換向Page501．電動機(jī)本體圖4-18曲型無刷直流電動機(jī)本體基本結(jié)構(gòu)1．電動機(jī)本體圖4-18曲型無刷直流電動機(jī)本體基本結(jié)構(gòu)Page51

位置傳感器在無刷直流電動機(jī)中起著測定轉(zhuǎn)子磁極位置的作用，為邏輯開關(guān)電路提供正確的換相信息，即將轉(zhuǎn)子磁鐵磁極的位置信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后去控制定子繞組換相。位置傳感器種類較多，目前在無刷直流電動機(jī)中常用的位置傳感器有電磁式位置傳感器、光電式位置傳感器和磁敏式位置傳感器。2．位置傳感器位置傳感器在無刷直流電動機(jī)中起著測定轉(zhuǎn)子磁極位置的作Page52

無刷直流電動機(jī)電子換向線路是用來控制電動機(jī)定子上各相繞組通電的順序和時間，主要由功率邏輯開關(guān)單元和位置傳感器信號處理單元兩個部分組成。功率邏輯開關(guān)單元是控制電路的核心，其功能是將電源的功率以一定邏輯關(guān)系分配給無刷直流電動機(jī)定子上各相繞組，以便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場，從而使電動機(jī)產(chǎn)生持續(xù)不斷的轉(zhuǎn)矩。3．電子換向線路無刷直流電動機(jī)電子換向線路是用來控制電動機(jī)定子上各相Page53

而各相繞組導(dǎo)通的順序和時間主要取決于來自位置傳感器的信號。但位置傳感器所產(chǎn)生的信號一般不能直接用來控制功率邏輯開關(guān)單元，往往需要經(jīng)過一定邏輯處理后才能去控制功率邏輯開關(guān)單元。而各相繞組導(dǎo)通的順序和時間主要取決于來自位置傳感器的Page54圖4-19無刷直流電動機(jī)工作原理的方框圖圖4-19無刷直流電動機(jī)工作原理的方框圖Page554.4.2無刷直流電動機(jī)的工作原理圖4-20三相繞組無刷直流電動機(jī)半控橋電路原理圖4.4.2無刷直流電動機(jī)的工作原理圖4-20三相繞組Page56

在圖4-20中3只光電器件（VP1、VP2、VP3）的安裝位置各相差120°，均勻分布在電動機(jī)一端。借助安裝在電動機(jī)軸上的旋轉(zhuǎn)遮光板（也稱截光器）的作用，使得從光源射來的光線依次照射在各個光電器件上，并依照某一光電器件是否被照射到光線來判斷轉(zhuǎn)子磁極的位置。圖4-20中所示位置傳感器的轉(zhuǎn)子位置和如圖4-21（a）所示的位置相對應(yīng)。在圖4-20中3只光電器件（VP1、VP2、VP3）Page57圖4-21各相繞組電流與電動機(jī)轉(zhuǎn)子磁場的旋轉(zhuǎn)示意圖圖4-21各相繞組電流與電動機(jī)轉(zhuǎn)子磁場的旋轉(zhuǎn)示意圖Page584.5三相交流電路4.5.1三相電源4.5.2三相電源和負(fù)載的聯(lián)結(jié)4.5.3三相交流電路的功率4.5三相交流電路4.5.1三相電源Page594.5.1三相電源1．三相交流電動勢圖4-22三相交流發(fā)電機(jī)4.5.1三相電源1．三相交流電動勢圖4-22三相交Page60

選定電動勢的參考方向由繞組的末端指向首端，如圖4-23（b）所示，則 （4-13）選定電動勢的參考方向由繞組的末端指向首端，如圖4-2Page61

相應(yīng)的波形圖、相量圖如圖4-23（a）、（b）所示。圖4-23三相對稱電動勢相應(yīng)的波形圖、相量圖如圖4-23（a）、（b）所示。Page622．三相電源的星形聯(lián)結(jié)（1）星形聯(lián)結(jié)

把上述三相繞組的末端U2、V2和W2連在一起，就構(gòu)成星形聯(lián)結(jié)，如圖2-17所示。圖4-24三相電源的星形聯(lián)結(jié)2．三相電源的星形聯(lián)結(jié)（1）星形聯(lián)結(jié)把上述三相繞組的末Page63

圖4-25所示為三相電源作星形聯(lián)結(jié)時的電壓相量圖，由圖可見，星形聯(lián)結(jié)時，線電壓是相電壓的倍，即 （4-14）（2）星形聯(lián)結(jié)時線電壓和相電壓的關(guān)系

圖4-25三相電源星形聯(lián)結(jié)時的電壓相量圖圖4-25所示為三相電源作星形聯(lián)結(jié)時的電壓相量圖，由Page64

需要說明的是，三相電源也可以作三角形聯(lián)結(jié)，其線電壓和電源相電壓的關(guān)系是 （4-15）圖4-26三相電源的三角形聯(lián)結(jié)需要說明的是，三相電源也可以作三角形聯(lián)結(jié)，其線電壓和Page654.5.2三相電源和負(fù)載的聯(lián)結(jié)1．三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)

當(dāng)負(fù)載作星形聯(lián)結(jié)時，線電流和對應(yīng)的相電流為同一個電流，即：

4.5.2三相電源和負(fù)載的聯(lián)結(jié)1．三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)Page66圖4-27三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)原理圖圖4-27三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)原理圖Page67用有效值表示為 （4-16）從圖4-27不難看出，這種三相四線制的供電方式中，三相負(fù)載分別與中線構(gòu)成獨(dú)立的單相閉合回路，各相負(fù)載的相電壓就是對稱電源的相電壓（UP），因此，各相負(fù)載的相電流分別為 ，， （4-17）用有效值表示為Page68【例4-1】三相電源作星形聯(lián)結(jié)，線電壓是380V，負(fù)載是額定電壓為220V的電燈組，問：（1）三相負(fù)載采用什么聯(lián)結(jié)方式；（2）若三相負(fù)載的等效電阻R1=R2=R3=510，求相電流、線電流和中線電流；（3）若三相負(fù)載的等效電阻分別為R1=510，R2=510，R3=2k，求中線電流。【例4-1】三相電源作星形聯(lián)結(jié)，線電壓是380V，負(fù)載是額定Page69解（1）由三相電源的星形聯(lián)結(jié)可知，電源線電壓為380V時，相應(yīng)的相電壓為，UP等于負(fù)載的額定電壓，因此三相負(fù)載應(yīng)接在端線和中線之間，即負(fù)載采用星形聯(lián)結(jié)，如圖2-20所示。解（1）由三相電源的星形聯(lián)結(jié)可知，電源線電壓為380V時Page70圖4-28三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)原理圖圖4-28三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)原理圖Page71

（2）當(dāng)R1

=

R2

=

R3

=

500時，負(fù)載為對稱三相負(fù)載，各負(fù)載的相電流相等，即

負(fù)載作星形聯(lián)結(jié)，線電流等于相電流，即

（2）當(dāng)R1

=

R2

=

R3

=

500時，負(fù)Page72

由于電燈組是電阻性負(fù)載，所以負(fù)載相電流和相電壓的相位相同，因此可作相量圖如圖2-21（a）所示。根據(jù)平行四邊形法則，所得相量的有效值為0.43A，相位與相反。因此，中線電流由于電燈組是電阻性負(fù)載，所以負(fù)載相電流和相電壓的相位Page73（3）當(dāng)R3

=

2k時，

作相量圖如圖2-21（b）所示，中線電流可見，在三相不對稱負(fù)載星形聯(lián)結(jié)時，中線電流不等于零。（3）當(dāng)R3

=

2k時，Page74圖4-29例2-8相量圖圖4-29例2-8相量圖Page75

三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)時，負(fù)載的相電壓均為電源的線電壓，即 （4-18）負(fù)載作三角形聯(lián)結(jié)時，流過端線的線電流不等于流過負(fù)載的相電流，根據(jù)分析，兩者的有效值關(guān)系： （4-19）即三相對稱負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)時，線電流是相電流的倍。2．三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)時，負(fù)載的相電壓均為電源的線電壓Page76

無論是星形聯(lián)結(jié)還是三角形聯(lián)結(jié)，三相負(fù)載總的平均功率都是各負(fù)載平均功率之和，即 （4-20）當(dāng)負(fù)載對稱時，各相的平均功率相等，總的平均功率為單相平均功率的3倍，即 （4-21）式中，—各相負(fù)載的功率因數(shù)。4.5.3三相交流電路的功率無論是星形聯(lián)結(jié)還是三角形聯(lián)結(jié)，三相負(fù)載總的平均功率都Page77

由于負(fù)載星形聯(lián)結(jié)時，UL=UP，IL=IP；負(fù)載作三角形聯(lián)結(jié)時，IL=IP，UL=UP，因此，無論三相負(fù)載是星形聯(lián)結(jié)還是三角形聯(lián)結(jié)，三相總的平均功率為 （4-22）同理，三相對稱負(fù)載總的無功功率（Q）和視在功率（S）為 （4-24） （4-25）由于負(fù)載星形聯(lián)結(jié)時，UL=UP，IL=IP；負(fù)載作Page78

【例4-2】三相交流異步電動機(jī)每相阻抗為10，額定相電壓為380V，功率因數(shù)為0.6。電源的線電壓為380V。（1）分別計算電動機(jī)接成星形和三角形時的線電流和功率。（2）電動機(jī)正常工作時，應(yīng)采用哪種接法？【例4-2】三相交流異步電動機(jī)每相阻抗為10，額Page79解（1）電動機(jī)接成星形時，解（1）電動機(jī)接成星形時，Page80電動機(jī)接成三角形時，電動機(jī)接成三角形時，Page81

（2）由于電動機(jī)的額定電壓等于電源的線電壓，因此電動機(jī)正常工作時應(yīng)接成三角形。為了減小電動機(jī)啟動電流，可在啟動時接成星形，啟動完畢正常運(yùn)行時改接成三角形。（2）由于電動機(jī)的額定電壓等于電源的線電壓，因此電動機(jī)正Page824.6車用直流起動機(jī)4.6.1車用直流起動機(jī)的構(gòu)造4.6.2車用直流起動機(jī)的傳動機(jī)構(gòu)和電控原理4.6車用直流起動機(jī)4.6.1車用直流起動機(jī)的構(gòu)造Page83

車用起動機(jī)，都是用串勵直流電動機(jī)。它由磁極、電樞和換向器等主要部分組成。其結(jié)構(gòu)如圖4-29所示，電樞繞組與磁場繞組的連接為串聯(lián)方式。4.6.1車用直流起動機(jī)的構(gòu)造車用起動機(jī)，都是用串勵直流電動機(jī)。4.6.1車用直Page84圖4-29車用直流起動機(jī)結(jié)構(gòu)圖1—磁場繞組2—磁極鐵芯3—起動機(jī)外殼4—磁極固定螺釘5—換向器6—轉(zhuǎn)子鐵芯7—電樞繞組8—電樞軸圖4-29車用直流起動機(jī)結(jié)構(gòu)圖Page85

機(jī)殼的作用是固定機(jī)件和構(gòu)成導(dǎo)磁回路。殼體用鑄鐵澆鑄或鋼板卷焊而成。殼體上設(shè)有一個接線端子并在內(nèi)部與磁場繞組的一端相接。1．磁極2．機(jī)殼機(jī)殼的作用是固定機(jī)件和構(gòu)成導(dǎo)磁回路。殼體用鑄鐵澆鑄或Page86圖4-30磁場繞組的連接方式圖圖4-30磁場繞組的連接方式圖Page873．電樞4．換向器圖4-31換向器剖面圖1—銅片2—軸套3—壓環(huán)4—云母3．電樞圖4-31換向器剖面圖Page88

換向器的作用是連接磁場繞組、電樞繞組和電源，并保證電樞產(chǎn)生的電磁力矩方向不變，使電動機(jī)軸能輸出固定方向的轉(zhuǎn)矩。其結(jié)構(gòu)如圖4-31所示，它由許多截面呈燕尾形的銅片圍合而成，銅片嵌在換向器軸套2和壓環(huán)3組成的槽中，銅片之間以及銅片與軸套、壓環(huán)之間均用云母絕緣，銅片一端有焊接電樞繞組線頭的突緣。換向器的作用是連接磁場繞組、電樞繞組和電源，并保證電Page89

電刷的作用是將電流引入電動機(jī)。一般有4個電刷架，固定在前端蓋上，其中兩個電刷架與端蓋絕緣，稱為絕緣電刷架；另外兩個電刷架與端蓋直接鉚合成搭鐵，稱為搭鐵電刷架。電刷由銅和石墨粉壓制而成，加入銅是為了減少電阻并增加耐磨性。電刷裝在電刷架中，借彈簧壓力將它緊壓在換向器上。5．電刷電刷的作用是將電流引入電動機(jī)。一般有4個電刷架，固定Page90

端蓋有前后兩個，前端蓋一般用鋼板壓制而成，其上裝有4個電刷架，后端蓋為灰鑄鐵澆鑄而成。它們分別裝在機(jī)殼的兩端，靠兩個長螺栓與起動機(jī)機(jī)殼緊固在一起。兩端蓋內(nèi)均裝有軸承套，以支撐電樞軸。6．端蓋端蓋有前后兩個，前端蓋一般用鋼板壓制而成，其上裝有4Page91

圖4-32所示為車用直流起動機(jī)電路控制圖，當(dāng)把鑰匙接通到“START”上時，點(diǎn)火開關(guān)7閉合，這樣從蓄電池10流出的電流分別經(jīng)過保持線圈5和吸拉線圈6形成并聯(lián)回路。4.6.2車用直流起動機(jī)的傳動機(jī)構(gòu)和電控原理圖4-32所示為車用直流起動機(jī)電路控制圖，當(dāng)把鑰匙接通Page92圖4-32車用直流起動機(jī)電路控制圖1—小齒輪2—回位彈簧3—撥叉4—活動鐵芯5—保持線圈6—吸拉線圈7—點(diǎn)火開關(guān)8—保險絲9—電流表10—蓄電池11—起動機(jī)12—擋鐵13—接觸盤14、15—接線柱圖4-32車用直流起動機(jī)電路控制圖Page93第四章汽車電動門窗升降電路4.1直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理4.2直流電動機(jī)的勵磁方式4.3直流電動機(jī)的啟動、反轉(zhuǎn)和調(diào)速4.5三相交流電路4.6車用直流起動機(jī)4.4無刷直流電機(jī)第四章汽車電動門窗升降電路4.1直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原Page944.1直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理4.1.1直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)4.1.2直流電動機(jī)的工作原理4.1.3直流電動機(jī)的反電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩4.1.4直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩平衡4.1.5直流電動機(jī)的銘牌4.1直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理4.1.1直流電動機(jī)的Page95

直流電動機(jī)主要由定子（固定部分）和電樞（旋轉(zhuǎn)部分）兩大部分組成。圖5-1所示為直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。4.1.1直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)圖4-1直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)圖直流電動機(jī)主要由定子（固定部分）和電樞（旋轉(zhuǎn)部分）兩Page96

定子主要由主磁極、換向磁極、機(jī)座、端蓋、電刷裝置等部件組成。

（1）主磁極主磁極的作用是產(chǎn)生主磁場。1．定子定子主要由主磁極、換向磁極、機(jī)座、端蓋、電刷裝置等部Page97圖4-2主磁極結(jié)構(gòu)圖圖4-2主磁極結(jié)構(gòu)圖Page98（2）換向磁極

在相鄰的主磁極之間裝有換向磁極，它也是由鐵芯和繞組構(gòu)成。其作用是消除或減小換向時的火花，保護(hù)換向器，使電動機(jī)可靠安全的運(yùn)行。（2）換向磁極Page99（3）機(jī)座圖4-3機(jī)座結(jié)構(gòu)圖（3）機(jī)座圖4-3機(jī)座結(jié)構(gòu)圖Page100（4）電刷裝置

電刷裝置一般由電刷、刷握、引線、電刷彈簧等構(gòu)成。（4）電刷裝置電刷裝置一般由電刷、刷握、引線、電刷Page101

直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)子是電動機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以常稱之為電樞。電樞部分包括電樞鐵芯、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸、軸承、風(fēng)扇等。2．電樞直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)子是電動機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以常稱Page102（1）電樞鐵芯（2）電樞繞組圖4-4小型直流電動機(jī)電樞沖片和電樞鐵芯示意圖（1）電樞鐵芯圖4-4小型直流電動機(jī)電樞沖片和電樞鐵芯Page103（3）換向器圖4-5換向器結(jié)構(gòu)示意圖（3）換向器圖4-5換向器結(jié)構(gòu)示意圖Page104

流電動機(jī)也是由磁路和電路兩個基本部分組成的。它的工作原理仍以電磁力定律和電磁感應(yīng)定律為基礎(chǔ)。4.1.2直流電動機(jī)的工作原理圖4-6直流電動機(jī)的工作原理圖流電動機(jī)也是由磁路和電路兩個基本部分組成的。4.1.2Page105Ea＝KeΦn （4-1）式中，Ke

—電動勢常數(shù)，由電動機(jī)本身的結(jié)構(gòu)所決定。直流電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，電樞中的電流為 （4-2）式中，U

—外加電壓；

Ra

—電樞繞組的電阻。4.1.3直流電動機(jī)的反電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩Ea＝KeΦn （4-1）4.1.3Page106

于是得 U

=

Ea+RaIa

（4-3）這是直流電動機(jī)的電壓平衡方程式，顯然Ea＜U。上式兩邊乘以電流（Ia），即得功率平衡方程：

UIa

=

EaIa+RaIa2

（4-4）式中，EaIa

—電磁功率，它轉(zhuǎn)化為電動機(jī)的機(jī)械功率，如果不計摩擦損耗，它也就是電動機(jī)的輸出功率；

RaIa2—電樞繞組的銅耗；

UIa

—電源供給的電功率（不計鐵耗）。于是得 U

=

Ea+RaIa （4-3）Page107

直流電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩（T）與每極磁通（Φ）和電樞電流（Ia）成正比：

T

=

KTΦIa （4-5）式中，KT

—轉(zhuǎn)矩常數(shù)，取決于電動機(jī)的結(jié)構(gòu)。直流電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩（T）與每極磁通（Φ）和電樞電流Page108

直流電動機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行狀況取決于負(fù)載的大?。划?dāng)負(fù)載發(fā)生變化時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)矩都將自動地作相應(yīng)的變化來達(dá)到新的平衡。轉(zhuǎn)速公式可由式（4-1）和式（4-3）得出 （4-6）4.1.4直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩平衡直流電動機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行狀況取決于負(fù)載的大??；當(dāng)負(fù)載發(fā)生Page109

直流電動機(jī)的銘牌上標(biāo)明其型號、額定數(shù)據(jù)和勵磁方式等。型號主要說明產(chǎn)品代號和規(guī)格代號。例如，型號為Z-132L-TH的直流電動機(jī)，說明此直流電動機(jī)是中心高為132mm，長機(jī)座，適用于濕熱帶地區(qū)使用的普通直流電動機(jī)。4.1.5直流電動機(jī)的銘牌直流電動機(jī)的銘牌上標(biāo)明其型號、額定數(shù)據(jù)和勵磁方式等。Page110

直流電動機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度下，帶額定負(fù)載、按規(guī)定勵磁方式勵磁且使勵磁電流為額定值、電樞繞組加額定電壓時的運(yùn)行方式，稱為額定運(yùn)行。額定數(shù)據(jù)主要有如下幾個。直流電動機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度下，帶額定負(fù)載、按規(guī)定勵磁方Page111

額定電壓（UN）指直流電動機(jī)額定運(yùn)行時，電樞繞組外接電源的電壓，也是電動機(jī)安全工作的最高電壓。1．額定電壓

額定電流（IN）指直流電動機(jī)額定運(yùn)行時，電樞繞組流過的直流電流，也是電動機(jī)按規(guī)定長期額定運(yùn)行時電樞繞組可以通過的最大電流。2．額定電流額定電壓（UN）指直流電動機(jī)額定運(yùn)行時，電樞繞組外接Page112

額定功率（PN）指電動機(jī)額定運(yùn)行時，軸上輸出的機(jī)械功率。即

PN

=

UNIN

N

（4-7）式中，N

—額定效率。3．額定功率額定功率（PN）指電動機(jī)額定運(yùn)行時，軸上輸出的機(jī)械功Page113

額定轉(zhuǎn)速（nN）指電動機(jī)額定運(yùn)行時的轉(zhuǎn)速。根據(jù)銘牌上一些物理量的額定值，可以計算另一些物理量的額定值，則額定轉(zhuǎn)矩為 （4-8）4．額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速（nN）指電動機(jī)額定運(yùn)行時的轉(zhuǎn)速。4．額定轉(zhuǎn)速Page114

勵磁方式是指勵磁繞組的供電方式，勵磁方式與電動機(jī)的性能有密切關(guān)系。直流電動機(jī)有他勵、并勵、串勵和復(fù)勵４種勵磁方式。5．勵磁方式勵磁方式是指勵磁繞組的供電方式，勵磁方式與電動機(jī)的性Page1154.2直流電動機(jī)的勵磁方式4.2.1他勵直流電動機(jī)4.2.2并勵直流電動機(jī)4.2.3串勵直流電動機(jī)4.2.4復(fù)勵直流電動機(jī)4.2直流電動機(jī)的勵磁方式4.2.1他勵直流電動機(jī)Page116

勵磁電流為

式中，Uf

—

勵磁電壓；

Rf

—

勵磁電阻（包括勵磁繞組電阻和勵磁調(diào)節(jié)電阻）。為了能用較小的電流產(chǎn)生足夠的磁場，勵磁繞組匝數(shù)很多，導(dǎo)線截面很細(xì)，所以Rf比較大，一般的關(guān)系是RfRa。4.2.1他勵直流電動機(jī)勵磁電流為4.2.1他勵直流電動機(jī)Page117圖4-7他勵直流電動機(jī)的等效電路圖圖4-7他勵直流電動機(jī)的等效電路圖Page118

并勵直流電動機(jī)的勵磁繞組與其電樞電路并聯(lián)后，共同由一個直流電源供電，其等效電路如圖4-8所示，這時電源輸出的電流等于電樞電流與勵磁電流之和，即

I

=

Ia+If

（4-9）

4.2.2并勵直流電動并勵直流電動機(jī)的勵磁繞組與其電樞電路并聯(lián)后，共同由一Page119圖4-8并勵直流電動機(jī)的等效電路圖圖4-8并勵直流電動機(jī)的等效電路圖Page120圖4-9并勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性曲線圖4-9并勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性曲線Page121

串勵直流電動機(jī)的勵磁繞組和電樞繞組串聯(lián)后，由一個電源供電，其等效電路如圖4-10所示?？梢姶畡钪绷麟妱訖C(jī)的勵磁電流就是電樞電流，其數(shù)值為 （4-11）

4.2.3串勵直流電動機(jī)串勵直流電動機(jī)的勵磁繞組和電樞繞組串聯(lián)后，由一個電源Page122圖4-10串勵直流電動機(jī)的等效電路圖圖4-10串勵直流電動機(jī)的等效電路圖Page123

復(fù)勵直流電動機(jī)的主磁極上裝有兩個勵磁繞組。一個勵磁繞組與電樞電路并聯(lián)，稱為并勵繞組；另一個勵磁繞組與電動機(jī)電樞串聯(lián)，稱為串勵繞組；兩繞組共同由一個直流電源供電。4.2.4復(fù)勵直流電動機(jī)復(fù)勵直流電動機(jī)的主磁極上裝有兩個勵磁繞組。4.2.4Page124圖4-11復(fù)勵直流電動機(jī)的等效電路圖圖4-11復(fù)勵直流電動機(jī)的等效電路圖Page1254.3直流電動機(jī)的啟動、反轉(zhuǎn)和調(diào)速4.3.1啟動4.3.2反轉(zhuǎn)4.3.3調(diào)速4.3直流電動機(jī)的啟動、反轉(zhuǎn)和調(diào)速4.3.1啟動Page126

電動機(jī)在啟動的瞬間轉(zhuǎn)速n=0，所以此時Ea=0，此時電樞電流稱為啟動電流（Ist），根據(jù)式（4-2）可知 （4-12）根據(jù)式（5-16）可知為了減小啟動電流，對于容量稍大的直流電動機(jī)，啟動時可降低加在電樞繞組上的電壓，或在電樞電路中串聯(lián)啟動變阻器。4.3.1啟動電動機(jī)在啟動的瞬間轉(zhuǎn)速n=0，所以此時Ea=0，此時Page127

降壓啟動的方法只適用于他勵直流電動機(jī)。這種方法要求有一個電壓可變的直流電源（如可控硅電源）專供電樞使用。啟動時，降低電樞電壓，待啟動后，隨著轉(zhuǎn)速的升高逐步升高電樞電壓，直到轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值。1．降壓啟動降壓啟動的方法只適用于他勵直流電動機(jī)。這種方法要求有Page1282．串聯(lián)啟動變阻器圖4-12并勵直流電動機(jī)串變阻器啟動原理電路2．串聯(lián)啟動變阻器圖4-12并勵直流電動機(jī)串Page129

改變電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向叫反轉(zhuǎn)。改變電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向就是改變電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩方向。電磁轉(zhuǎn)矩的方向是由主磁通方向和電樞電流的方向共同決定的。因此，改變電樞電流或主磁通的方向都能使電磁轉(zhuǎn)矩方向改變。實(shí)現(xiàn)電動機(jī)反轉(zhuǎn)的具體方法有改變電樞電壓極性和改變勵磁電壓極性。4.3.2反轉(zhuǎn)改變電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向叫反轉(zhuǎn)。4.3.2反轉(zhuǎn)Page1301．改變電樞電壓極性圖4-13并勵直流電動機(jī)改變電樞電壓極性電路圖1．改變電樞電壓極性圖4-13并勵直流電動機(jī)改變電樞電壓Page131

將勵磁繞組兩極接線調(diào)換，即可改變勵磁電壓的極性，使勵磁電流方向改變，從而使主磁通的方向改變。這種實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)的方法在實(shí)際中一般很少采用。因?yàn)楦慕觿畲爬@組接線時，勵磁電流有可能出現(xiàn)中斷，從而引起“飛車”事故。2．改變勵磁電壓極性將勵磁繞組兩極接線調(diào)換，即可改變勵磁電壓的極性，使勵Page132

由直流電動機(jī)的機(jī)械特性方程式可知，當(dāng)轉(zhuǎn)矩（T）不變（負(fù)載不變）時，影響電動機(jī)轉(zhuǎn)速高低的主要是電樞回路電阻（Ra）、主磁通（Φ）、電源電壓（U）3個因素。因此電動機(jī)的轉(zhuǎn)速可由下述3種方法調(diào)節(jié)。4.3.3調(diào)速由直流電動機(jī)的機(jī)械特性方程式可知，當(dāng)轉(zhuǎn)矩（T）不變（負(fù)Page1331．改變電樞電路的電阻調(diào)速

圖4-14電樞電路串聯(lián)電阻調(diào)速原理圖1．改變電樞電路的電阻調(diào)速圖4-14電樞電路串聯(lián)電阻調(diào)Page134

圖4-15調(diào)速物理過程圖圖4-15調(diào)速物理過程圖Page135

這種調(diào)速方法的特點(diǎn)如下。

①只能在額定轉(zhuǎn)速（nN）以下進(jìn)行調(diào)節(jié)，簡稱下調(diào)。

②由于流過調(diào)速電阻（Re）上的電流為電樞電流，其數(shù)值較大，故Re上的能量損耗大，不經(jīng)濟(jì)。

③使電動機(jī)的機(jī)械特性變軟。當(dāng)負(fù)載變動時，電動機(jī)的速度變化較大，這對于要求穩(wěn)速的負(fù)載來說是不利的。

④電樞電流不受影響，數(shù)值保持不變，故這種調(diào)速叫作恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。

⑤調(diào)控方法簡單，容易實(shí)現(xiàn)。

這種調(diào)速方法的特點(diǎn)如下。Page1362．改變勵磁電流調(diào)速圖4-16勵磁電路串聯(lián)電阻調(diào)速原理圖2．改變勵磁電流調(diào)速圖4-16勵磁電路串聯(lián)電阻調(diào)速原理圖Page137圖4-17調(diào)速物理過程圖圖4-17調(diào)速物理過程圖Page138

這種調(diào)速方法的特點(diǎn)如下。

①調(diào)速平滑，可做到無級調(diào)速。

②流經(jīng)調(diào)速電阻（Re）的勵磁電流較小，故功率損耗小，比較經(jīng)濟(jì)。

③調(diào)速后機(jī)械特性變軟，運(yùn)行的穩(wěn)定性差。

④調(diào)速范圍比較小。

⑤只能在額定轉(zhuǎn)速（nN）以上調(diào)速，簡稱上調(diào)，也稱為弱磁調(diào)速。這種調(diào)速方法的特點(diǎn)如下。Page139

直流電動機(jī)常由單獨(dú)的可調(diào)整流裝置供電。目前用得最多的可調(diào)直流電源是晶閘管整流（SCR）裝置。調(diào)節(jié)電源電壓就可均勻調(diào)速。因?yàn)榧釉陔姌猩系碾妷翰荒艹^額定值（UN），所以這種調(diào)速方法只能在額定轉(zhuǎn)速（nN）以下作均勻調(diào)速。這種調(diào)速方法具有調(diào)速范圍廣、平滑性好等優(yōu)點(diǎn)，但需要專用的直流調(diào)壓電源。3．降低電源電壓直流電動機(jī)常由單獨(dú)的可調(diào)整流裝置供電。3．降低電源電壓Page1404.4無刷直流電機(jī)4.4.1無刷直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)4.4.2無刷直流電動機(jī)的工作原理4.4無刷直流電機(jī)4.4.1無刷直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)Page141

無刷直流電動機(jī)按照其工作特性，基本上可以分為兩大類。（1）具有直流電動機(jī)特性的無刷直流電動機(jī)（2）具有交流電動機(jī)特性的無刷直流電動機(jī)無刷直流電動機(jī)按照其工作特性，基本上可以分為兩大類。Page142

無刷直流電動機(jī)的組成：電動機(jī)本體、位置傳感器和電子換向線路。4.4.1無刷直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)無刷直流電動機(jī)的組成：電動機(jī)本體、位置傳感器和電子換向Page1431．電動機(jī)本體圖4-18曲型無刷直流電動機(jī)本體基本結(jié)構(gòu)1．電動機(jī)本體圖4-18曲型無刷直流電動機(jī)本體基本結(jié)構(gòu)Page144

位置傳感器在無刷直流電動機(jī)中起著測定轉(zhuǎn)子磁極位置的作用，為邏輯開關(guān)電路提供正確的換相信息，即將轉(zhuǎn)子磁鐵磁極的位置信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后去控制定子繞組換相。位置傳感器種類較多，目前在無刷直流電動機(jī)中常用的位置傳感器有電磁式位置傳感器、光電式位置傳感器和磁敏式位置傳感器。2．位置傳感器位置傳感器在無刷直流電動機(jī)中起著測定轉(zhuǎn)子磁極位置的作Page145

無刷直流電動機(jī)電子換向線路是用來控制電動機(jī)定子上各相繞組通電的順序和時間，主要由功率邏輯開關(guān)單元和位置傳感器信號處理單元兩個部分組成。功率邏輯開關(guān)單元是控制電路的核心，其功能是將電源的功率以一定邏輯關(guān)系分配給無刷直流電動機(jī)定子上各相繞組，以便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場，從而使電動機(jī)產(chǎn)生持續(xù)不斷的轉(zhuǎn)矩。3．電子換向線路無刷直流電動機(jī)電子換向線路是用來控制電動機(jī)定子上各相Page146

而各相繞組導(dǎo)通的順序和時間主要取決于來自位置傳感器的信號。但位置傳感器所產(chǎn)生的信號一般不能直接用來控制功率邏輯開關(guān)單元，往往需要經(jīng)過一定邏輯處理后才能去控制功率邏輯開關(guān)單元。而各相繞組導(dǎo)通的順序和時間主要取決于來自位置傳感器的Page147圖4-19無刷直流電動機(jī)工作原理的方框圖圖4-19無刷直流電動機(jī)工作原理的方框圖Page1484.4.2無刷直流電動機(jī)的工作原理圖4-20三相繞組無刷直流電動機(jī)半控橋電路原理圖4.4.2無刷直流電動機(jī)的工作原理圖4-20三相繞組Page149

在圖4-20中3只光電器件（VP1、VP2、VP3）的安裝位置各相差120°，均勻分布在電動機(jī)一端。借助安裝在電動機(jī)軸上的旋轉(zhuǎn)遮光板（也稱截光器）的作用，使得從光源射來的光線依次照射在各個光電器件上，并依照某一光電器件是否被照射到光線來判斷轉(zhuǎn)子磁極的位置。圖4-20中所示位置傳感器的轉(zhuǎn)子位置和如圖4-21（a）所示的位置相對應(yīng)。在圖4-20中3只光電器件（VP1、VP2、VP3）Page150圖4-21各相繞組電流與電動機(jī)轉(zhuǎn)子磁場的旋轉(zhuǎn)示意圖圖4-21各相繞組電流與電動機(jī)轉(zhuǎn)子磁場的旋轉(zhuǎn)示意圖Page1514.5三相交流電路4.5.1三相電源4.5.2三相電源和負(fù)載的聯(lián)結(jié)4.5.3三相交流電路的功率4.5三相交流電路4.5.1三相電源Page1524.5.1三相電源1．三相交流電動勢圖4-22三相交流發(fā)電機(jī)4.5.1三相電源1．三相交流電動勢圖4-22三相交Page153

選定電動勢的參考方向由繞組的末端指向首端，如圖4-23（b）所示，則 （4-13）選定電動勢的參考方向由繞組的末端指向首端，如圖4-2Page154

相應(yīng)的波形圖、相量圖如圖4-23（a）、（b）所示。圖4-23三相對稱電動勢相應(yīng)的波形圖、相量圖如圖4-23（a）、（b）所示。Page1552．三相電源的星形聯(lián)結(jié)（1）星形聯(lián)結(jié)

把上述三相繞組的末端U2、V2和W2連在一起，就構(gòu)成星形聯(lián)結(jié)，如圖2-17所示。圖4-24三相電源的星形聯(lián)結(jié)2．三相電源的星形聯(lián)結(jié)（1）星形聯(lián)結(jié)把上述三相繞組的末Page156

圖4-25所示為三相電源作星形聯(lián)結(jié)時的電壓相量圖，由圖可見，星形聯(lián)結(jié)時，線電壓是相電壓的倍，即 （4-14）（2）星形聯(lián)結(jié)時線電壓和相電壓的關(guān)系

圖4-25三相電源星形聯(lián)結(jié)時的電壓相量圖圖4-25所示為三相電源作星形聯(lián)結(jié)時的電壓相量圖，由Page157

需要說明的是，三相電源也可以作三角形聯(lián)結(jié)，其線電壓和電源相電壓的關(guān)系是 （4-15）圖4-26三相電源的三角形聯(lián)結(jié)需要說明的是，三相電源也可以作三角形聯(lián)結(jié)，其線電壓和Page1584.5.2三相電源和負(fù)載的聯(lián)結(jié)1．三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)

當(dāng)負(fù)載作星形聯(lián)結(jié)時，線電流和對應(yīng)的相電流為同一個電流，即：

4.5.2三相電源和負(fù)載的聯(lián)結(jié)1．三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)Page159圖4-27三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)原理圖圖4-27三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)原理圖Page160用有效值表示為 （4-16）從圖4-27不難看出，這種三相四線制的供電方式中，三相負(fù)載分別與中線構(gòu)成獨(dú)立的單相閉合回路，各相負(fù)載的相電壓就是對稱電源的相電壓（UP），因此，各相負(fù)載的相電流分別為 ，， （4-17）用有效值表示為Page161【例4-1】三相電源作星形聯(lián)結(jié)，線電壓是380V，負(fù)載是額定電壓為220V的電燈組，問：（1）三相負(fù)載采用什么聯(lián)結(jié)方式；（2）若三相負(fù)載的等效電阻R1=R2=R3=510，求相電流、線電流和中線電流；（3）若三相負(fù)載的等效電阻分別為R1=510，R2=510，R3=2k，求中線電流?！纠?-1】三相電源作星形聯(lián)結(jié)，線電壓是380V，負(fù)載是額定Page162解（1）由三相電源的星形聯(lián)結(jié)可知，電源線電壓為380V時，相應(yīng)的相電壓為，UP等于負(fù)載的額定電壓，因此三相負(fù)載應(yīng)接在端線和中線之間，即負(fù)載采用星形聯(lián)結(jié)，如圖2-20所示。解（1）由三相電源的星形聯(lián)結(jié)可知，電源線電壓為380V時Page163圖4-28三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)原理圖圖4-28三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)原理圖Page164

（2）當(dāng)R1

=

R2

=

R3

=

500時，負(fù)載為對稱三相負(fù)載，各負(fù)載的相電流相等，即

負(fù)載作星形聯(lián)結(jié)，線電流等于相電流，即

（2）當(dāng)R1

=

R2

=

R3

=

500時，負(fù)Page165

由于電燈組是電阻性負(fù)載，所以負(fù)載相電流和相電壓的相位相同，因此可作相量圖如圖2-21（a）所示。根據(jù)平行四邊形法則，所得相量的有效值為0.43A，相位與相反。因此，中線電流由于電燈組是電阻性負(fù)載，所以負(fù)載相電流和相電壓的相位Page166（3）當(dāng)R3

=

2k時，

作相量圖如圖2-21（b）所示，中線電流可見，在三相不對稱負(fù)載星形聯(lián)結(jié)時，中線電流不等于零。（3）當(dāng)R3

=

2k時，Page167圖4-29例2-8相量圖圖4-29例2-8相量圖Page168

三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)時，負(fù)載的相電壓均為電源的線電壓，即 （4-18）負(fù)載作三角形聯(lián)結(jié)時，流過端線的線電流不等于流過負(fù)載的相電流，根據(jù)分析，兩者的有效值關(guān)系： （4-19）即三相對稱負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)時，線電流是相電流的倍。2．三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)時，負(fù)載的相電壓均