電機(jī)與拖動(dòng)

電機(jī)原理

第一章

緒論第二章

直流電機(jī)第三章

變壓器第四章

交流繞組及其電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)第五章

感應(yīng)電機(jī)第六章

同步電機(jī)的穩(wěn)態(tài)分析

第一章

緒論課程主要內(nèi)容?

-介紹常見的幾種電機(jī)的基本原理、基本結(jié)構(gòu)、基本電磁關(guān)系等

內(nèi)容。?第二部分

電機(jī)拖動(dòng)-介紹常見的幾種電機(jī)的外特性以及啟動(dòng)和調(diào)速問題。2

第一章

緒論第一章

緒論3

第一章

緒論第一節(jié)

概述-關(guān)于電機(jī)學(xué)一、課程的性質(zhì)和重要性?電機(jī)學(xué)：Electric

Machinery?比較難學(xué)：綜合了電、機(jī)械、磁等多方面內(nèi)容?

是電氣工程及自動(dòng)化領(lǐng)域、自動(dòng)化領(lǐng)域的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，各

個(gè)專業(yè)方向都要用到?

尤其對(duì)電氣工程領(lǐng)域，對(duì)各個(gè)專業(yè)方向都很重要4

第一章

緒論第一節(jié)

概述-關(guān)于電機(jī)學(xué)一級(jí)學(xué)科

二級(jí)學(xué)科

主要從事的工作電氣工程及其自動(dòng)化自動(dòng)控制，車床，機(jī)器人等，對(duì)

象是電動(dòng)機(jī)-電動(dòng)機(jī)的外特性電機(jī)設(shè)計(jì)，電機(jī)控制，電機(jī)測(cè)試，

電機(jī)工藝學(xué)，特種電機(jī)等傳輸電，配電，電力系統(tǒng)暫態(tài)分析等-發(fā)電機(jī)的外特性與電機(jī)是同一個(gè)二級(jí)學(xué)科，關(guān)系

最接近電機(jī)工業(yè)自動(dòng)化電力系統(tǒng)樓宇自動(dòng)化電器5

第一章

緒論第一節(jié)

概述-關(guān)于電機(jī)學(xué)二、教材及參考書?

教材：顧繩谷主編，《電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)》，機(jī)械工業(yè)出版社，

2004?中文參考書：（1）趙昌穎主編，《電力拖動(dòng)基礎(chǔ)》，哈工大出版社（2）電機(jī)學(xué)，許實(shí)章主編，華中科技大學(xué)-通用教材，難度適中，最好的（3）電機(jī)學(xué)，李發(fā)海主編，清華大學(xué)-

比較適中（4）電機(jī)學(xué)，孔昌平主編，哈工大出版社-簡(jiǎn)單，適合?？粕⒁勾笊褂茫?）電機(jī)學(xué)，徐德淦主編，機(jī)械工業(yè)出版社-

比較通俗易懂6

第一章

緒論第一節(jié)

概述-關(guān)于電機(jī)學(xué)二、教材及參考書?

外文參考書：-Electrical

Machines,Drives,and

Power

Systems

（電機(jī)、拖動(dòng)及電

力系統(tǒng)），

Theodore

Wildi

著，科學(xué)出版社?

習(xí)題集：（1）電機(jī)學(xué)習(xí)題與題解，孫旭東主編，科學(xué)出版社（2）電機(jī)學(xué)例題與習(xí)題教程，胡虔生主編，中國(guó)水利水電出版社7

第一章

緒論第二節(jié)

關(guān)于電機(jī)一、電機(jī)的基本工作原理?電機(jī)：Electric

Machine?

基本原理：

通過電磁感應(yīng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，-大的：三峽水輪發(fā)電機(jī)，小的：鎮(zhèn)流器、電磁鐵?

法拉第電磁感應(yīng)作用(麥克斯韋爾方程組）-

電

→

磁

（法拉第定律，諾曼定律）-變化的磁

→電

（愣次定律）-磁場(chǎng)中的帶電導(dǎo)體

→

安培力，帶電粒子

→

洛倫茲力?

機(jī)電能量轉(zhuǎn)換-

電能(ei)

→

i

是關(guān)鍵，有

e沒

i

沒功率-機(jī)械能(tΩ或fv)

→Ω是關(guān)鍵，有

t沒Ω沒功率8

第一章

緒論第二節(jié)

關(guān)于電機(jī)二、電機(jī)的分類?

按功能分，按照電能和機(jī)械能的排列組合，則有：-機(jī)械能

→電

能：發(fā)電機(jī)（generator）-

電

能

→

機(jī)械能：電動(dòng)機(jī)（motor）-

電

能

→電

能：變壓器（transformer）?按照電流性質(zhì)，則分為：-

直流電機(jī)-交流電機(jī)

→變壓器，感應(yīng)電機(jī)，同步電機(jī)-通用（交直兩用）-（四大機(jī)種：上面的四種）?按功率大小分，主要有：大、中、小、微型、特種9三、電機(jī)中的材料?

機(jī)械部分（結(jié)構(gòu)材料）-

主要有機(jī)殼，端蓋等-鋼、鋁等金屬材料?

電磁部分（有效材料）-導(dǎo)電部分：

銅、鋁等-導(dǎo)磁部分：

磁性材料：永磁體，稀土等-軛鐵部分：

鐵心，鋼，電工軟鐵等?

輔助部分（絕緣材料）-油漆，橡膠，絕緣紙等

第一章

緒論第二節(jié)

關(guān)于電機(jī)10

第一章

緒論第二節(jié)

關(guān)于電機(jī)四、電機(jī)中的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系?了解以后，對(duì)于各種電機(jī)的原理分析設(shè)計(jì)都有好處。?

機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，如何轉(zhuǎn)換的？

→

通過媒介。?

用什么媒介？電磁場(chǎng)是媒介（為什么不用電場(chǎng)？）?

能量過程：銅損t電系統(tǒng)耦合

電磁場(chǎng)機(jī)械能TΩ電能ei機(jī)械損耗機(jī)械系統(tǒng)鐵損11

第一章

緒論第三節(jié)

關(guān)于磁路?

問題的由來-

電機(jī)的本質(zhì)：電磁感應(yīng)→機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，通過媒介：是磁場(chǎng)-磁場(chǎng)問題處理方法：太復(fù)雜，簡(jiǎn)化磁場(chǎng)

→磁路一、磁路的概念?電路：電流流過的路徑?

磁路：磁通通過的路徑-鐵芯加螺線管-思考：無鐵芯時(shí)有沒有磁場(chǎng)？是加強(qiáng)還是減弱？電流如何變化？-磁通：注意有主磁通和漏磁通的區(qū)別.

!

φ.12U.I

第一章

緒論第三節(jié)

關(guān)于磁路二、磁路中的物理量?

磁通Φ?磁通密度（面密度，磁感應(yīng)強(qiáng)度）B

，B=Φ/A,A-面積?

磁場(chǎng)強(qiáng)度H，H=B/μ,μ-磁導(dǎo)率?磁阻Rm，即鐵芯對(duì)磁通的阻抗作用?

磁導(dǎo)Λm

，磁阻的倒數(shù)?磁勢(shì)F（磁動(dòng)勢(shì)，

MMF,motive

magnetic

force），作用在

磁路上的總電流-相當(dāng)于是磁路的源13

第一章

緒論第三節(jié)

關(guān)于磁路三、磁路中的常用定律1、安培定律：電路中

2、歐姆定律：電路中

磁路中

磁路中

14

第一章

緒論第三節(jié)

關(guān)于磁路三、磁路中的常用定律3、安培環(huán)路定律、全電流定律-磁路中，磁場(chǎng)強(qiáng)度沿閉合回路L作積分，其結(jié)果等于該回路所

包圍的總電流值

4、基爾霍夫第一定律-磁路中某一閉合面有Σφ=

0即：磁通連續(xù)性定理15第三節(jié)

關(guān)于磁路三、磁路中的常用定律5、基爾霍夫第二定律-磁路中：封閉回路中Σ

F

=

Σ

ΦRm

=

Σ

Ni6、電磁感應(yīng)定律

運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)：e=Blv7、電磁力定律f

=

Bli-判斷方向：左手定則Bv

第一章

緒論

f

Bi16e電

路磁

路電勢(shì)E磁勢(shì)F電流I磁通Φ電阻R磁阻Rm電導(dǎo)G磁導(dǎo)Λm

第一章

緒論第三節(jié)

關(guān)于磁路四、磁路與電路的相似性172、鐵芯損耗（鐵損）-鐵心中磁通交變時(shí)候會(huì)產(chǎn)生損耗，包括磁滯損耗和渦流損耗，

受磁場(chǎng)交變頻率影響，是正向關(guān)系，不是正比例關(guān)系。-注意：是不是所有的鐵心損耗全不好？

磁滯電動(dòng)機(jī)的工作原理！第三節(jié)

關(guān)于磁路五、鐵磁材料的特性1、最基本特性-磁化曲線（基本磁化曲線）-

非線性-飽和特性

第一章

緒論HB180

第一章

緒論第四節(jié)

關(guān)于本課程的學(xué)習(xí)方法?抓住重點(diǎn)，重要的基本概念和基本原理必須清楚；?抓住主要矛盾和主要問題，有條件地略去一些次要因素，

有很多地方都有簡(jiǎn)化處理方法；?掌握良好的學(xué)習(xí)方法，用學(xué)會(huì)的知識(shí)來理解新學(xué)的東西；?必須會(huì)做基本的計(jì)算題，可以參照例題做習(xí)題；?可以理論聯(lián)系實(shí)際，利用身邊的電機(jī)實(shí)物加深理解；?充分預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)1920電機(jī)與拖動(dòng)

第二章

直流電機(jī)第二章

直流電機(jī)2

第二章

直流電機(jī)第一節(jié)

直流電機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)一、直流電機(jī)的基本原理1、直流發(fā)電機(jī)的基本原理?直流發(fā)電機(jī)的物理模型-外力帶動(dòng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)3

第二章

直流電機(jī)第一節(jié)

直流電機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)一、直流電機(jī)的基本原理右手定則1、直流發(fā)電機(jī)的基本原理?線圈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)?ab在N極下，電勢(shì)由b到a?cd在S極下，電勢(shì)由d到c?

電刷A極性：正?

電刷B極性：負(fù)4右手定則

第二章

直流電機(jī)第一節(jié)

直流電機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)一、直流電機(jī)的基本原理1、直流發(fā)電機(jī)的基本原理?轉(zhuǎn)過180度后?線圈仍逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)?ab在S極下，電勢(shì)由a到b?cd在N極下，電勢(shì)由c到d?

電刷A極性：正?

電刷B極性：負(fù)5

第二章

直流電機(jī)第一節(jié)

直流電機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)一、直流電機(jī)的基本原理1、直流發(fā)電機(jī)的基本原理?如果沒有換向器-兩個(gè)圓環(huán)?a點(diǎn)正負(fù)交變（對(duì)應(yīng)N

，S極）?輸出交流電

（磁極很多時(shí)波形近似正弦）

eOωtAA-無換向片時(shí)輸出波形6一、直流電機(jī)的基本原理1、直流發(fā)電機(jī)的基本原理?

有換向器?A點(diǎn)：總是N極下的，正?B點(diǎn)：總是S極下的，負(fù)?輸出直流電-脈動(dòng)的?增加線圈數(shù)就可以減小脈動(dòng)

第二章

直流電機(jī)第一節(jié)

直流電機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)O

ωt有換向片時(shí)輸出波形e7

第二章

直流電機(jī)第一節(jié)

直流電機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)一、直流電機(jī)的基本原理1、直流發(fā)電機(jī)的基本原理?

注意幾點(diǎn)：

線圈內(nèi)電勢(shì)、電流是交流電；

電刷間為直流電勢(shì)；

電流方向與電勢(shì)相同；

從空間看，電樞電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在空間上是恒定不變的；8

第二章

直流電機(jī)第一節(jié)

直流電機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)一、直流電機(jī)的基本原理2、直流電動(dòng)機(jī)的基本原理?加直流電，

A+

，B-?

電流方向：a到b

，c到d?

受力方向?yàn)椋篴b從右向左，

cd從左向右?轉(zhuǎn)矩方向：逆時(shí)針左手定則9

第二章

直流電機(jī)第一節(jié)

直流電機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)一、直流電機(jī)的基本原理2、直流電動(dòng)機(jī)的基本原理?轉(zhuǎn)過180度?

電流方向：d到c

，b到a?

受力方向?yàn)椋篶d從右向左，

ab從左向右?轉(zhuǎn)矩方向：仍是逆時(shí)針-連續(xù)旋轉(zhuǎn)左手定則10

第二章

直流電機(jī)第一節(jié)

直流電機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)一、直流電機(jī)的基本原理2、直流電動(dòng)機(jī)的基本原理注意幾點(diǎn)：

線圈電流是交流，隨著所處磁極極性的改變而改變的；

電磁轉(zhuǎn)矩的方向一直保持不變，電機(jī)連續(xù)旋轉(zhuǎn)；

外加電壓、電流是直流，

電樞線圈內(nèi)電流是交流；

產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩是驅(qū)動(dòng)性質(zhì)的。11

第二章

直流電機(jī)第一節(jié)

直流電機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)一、直流電機(jī)的基本原理

直流電機(jī)的可逆原理：-

同一臺(tái)直流電機(jī)，通過改變外界條件，

可當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)

行，

也可當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行-用外力讓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，就是發(fā)電機(jī)-通進(jìn)直流電，就是電動(dòng)機(jī)12

第二章

直流電機(jī)第一節(jié)

直流電機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)主磁極換向磁極電刷機(jī)座端蓋電樞鐵心

電樞繞組

換向器轉(zhuǎn)軸軸承二、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)?直流電機(jī)的總體結(jié)構(gòu)：定子轉(zhuǎn)子13

第二章

直流電機(jī)第一節(jié)

直流電機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)二、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)?

主磁極-作用：建立主磁場(chǎng)-構(gòu)成：電勵(lì)磁-主極鐵心和套裝在鐵心上的勵(lì)磁繞組

永

磁-永久磁鐵，固定在機(jī)殼上14

第二章

直流電機(jī)第一節(jié)

直流電機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)二、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)?

電樞鐵心-作用：

電樞繞組的支撐部件-構(gòu)成：用0.5㎜厚的，沖有齒、槽的硅鋼片疊壓而成槽

齒15

第二章

直流電機(jī)第一節(jié)

直流電機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)二、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)?

直流電機(jī)特有結(jié)構(gòu)——換向器和電刷?換向片之間要絕緣?用石墨制成?

有彈簧壓住換向器電刷16鐵心繞組換向器軸承二、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)?

直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子?發(fā)電機(jī)：發(fā)電的核心?

電動(dòng)機(jī)：產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的核心?

最關(guān)鍵部件?

轉(zhuǎn)子：電樞，樞紐

第二章

直流電機(jī)第一節(jié)

直流電機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)軸17

第二章

直流電機(jī)第一節(jié)

直流電機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)二、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

換向器和電刷幾點(diǎn)說明：

作用：l

換向器在直流發(fā)電機(jī)中起整流作用

交流

直流l

換向器在直流電動(dòng)機(jī)中起逆變作用

直流

交流

換向器和電刷是直流電機(jī)中特有的

缺點(diǎn)：存在換向問題（火花，電磁干擾等）

解決途徑：無刷化—無刷直流電機(jī)18

第二章

直流電機(jī)第一節(jié)

直流電機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)三、直流電機(jī)的額定值?額定值

—制造廠對(duì)電氣設(shè)備在指定工作條件下運(yùn)行時(shí)規(guī)定的

一些量值?額定值通常標(biāo)在銘牌上，又叫銘牌值19

第二章

直流電機(jī)第一節(jié)

直流電機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)三、直流電機(jī)的額定值?額定功率PN

：

輸出功率;

kW?額定電壓UN：額定狀態(tài)下出線端電壓；

V?額定電流IN：額定狀態(tài)下出線端電流；

A?額定轉(zhuǎn)速n：

額定狀態(tài)下的電機(jī)轉(zhuǎn)速;r/min★

額定功率：對(duì)電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)不一樣直流發(fā)電機(jī)：是電功率，

PN

＝UN

·IN直流電動(dòng)機(jī)：是機(jī)械功率，PN

＝UN

·IN

·η20

第二章

直流電機(jī)思考問題：

1、直流電機(jī)中換向器的作用如何？2、直流電機(jī)為什么是可逆的？2122電機(jī)與拖動(dòng)

第二章

直流電機(jī)第一節(jié)

直流電機(jī)的基本原理和結(jié)構(gòu)?

直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子

-最重要，叫電樞?

直流電機(jī)的可逆原理?

直流電機(jī)特有結(jié)構(gòu)——換向器和電刷上節(jié)課2

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組一、電樞繞組的基本知識(shí)?電樞繞組—

電磁感應(yīng)的關(guān)鍵部件之一-直流電機(jī)的電路部分?對(duì)電樞繞組的要求?通過規(guī)定的電流?產(chǎn)生足夠的電勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩?

消耗的有效材料最省?

強(qiáng)度高（機(jī)械、電、氣、熱）?運(yùn)轉(zhuǎn)可靠?

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單繞組實(shí)物圖3

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組一、電樞繞組的基本知識(shí)—名詞、術(shù)語1、磁極中心線：極軸線2、幾何中心線：磁極之間的平分線3、極距

τ：鐵心表面一個(gè)磁極所占的距離，槽數(shù)4、線圈：

一匝5、元件：多匝磁極中心線

幾何中心線Sτ有效邊

放槽里端部

τN4

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組一、電樞繞組的基本知識(shí)—名詞、術(shù)語6、第一節(jié)距

y1

：一個(gè)元件的兩個(gè)有效邊在電樞表面跨過的距離7、第二節(jié)距

y2

：連至同一換向片上的兩個(gè)元件中相鄰有效邊的距離8、合成節(jié)距

y：連至同一換向片上的兩個(gè)元件對(duì)應(yīng)邊之間的距離9、換向器節(jié)距

yk

：同一元件首末端連接的換向片之間的距離yky2y1y5

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組一、電樞繞組的基本知識(shí)—形式?

常用的

-疊繞組是重點(diǎn)疊繞組波繞組6

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組二、單疊繞組?單：

首末端相聯(lián)的兩換向片相隔一個(gè)換向片的寬度?疊：

兩個(gè)相鄰的元件，

后一元件的端部緊疊在前一元件的端部?特點(diǎn)：

槽數(shù)

Z、元件數(shù)

S和換向片數(shù)

K三者相同y=yk=17

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組二、單疊繞組[例2-1]已知一臺(tái)直流電機(jī)，

p

＝2

，

Z＝S＝K＝16，畫出單疊繞組

展開圖。[解]基本過程分為三大步

5

小步1、計(jì)算極距和節(jié)距y

＝y(tǒng)k

＝1

安放電刷和磁極計(jì)算數(shù)據(jù)τ和y1畫繞組展開圖8

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組二、單疊繞組1、計(jì)算極距和節(jié)距?第一節(jié)距

y1

的選取原則：（1）y1必須是整數(shù)（2）為了輸出電勢(shì)最大，

y1

≈τy1

=

τ

±

ε

?本例題中是整距,y1=4y

＝y(tǒng)k

＝1y2=y-y1=1-4=-3材料））省，用（（常用最常距距距短長(zhǎng)整9

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組二、單疊繞組2、畫槽，編號(hào)，畫繞組及換向片?用

y1

畫出一個(gè)元件，推而廣之?繞組端部對(duì)稱?

繞組放置規(guī)則：元件1：上元件邊在1槽，

下元件邊放在相距y1=4即5槽下層元件2：上元件邊在2槽，

下元件邊放在相距y1=5即7槽下層。以此類推…10

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組二、單疊繞組2、畫槽，編號(hào)，畫繞組及換向片1234567891011121314151611

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組二、單疊繞組2、畫槽，編號(hào)，畫繞組及換向片67891011121314151

2

3

416125

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組二、單疊繞組2、畫槽，編號(hào)，畫繞組及換向片1614

151310131112429367581

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組二、單疊繞組2、畫槽，編號(hào)，畫繞組及換向片161516

123

4

5

6

7

89

1011

12

13

1456789101112131415144231

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組二、單疊繞組3、安放磁極?對(duì)稱分布，

N

、S

交替?

寬度一般為0.7

τ左右

τ

τ

τ

τ

10

N11

121516

123

4

5

6

7

8

9

101112131416141567

8241513NSS9514、安放電刷，完成連線?

電刷寬度略小于換向片寬度?單疊：電刷數(shù)=磁極數(shù)

?

原則：-引出來的電勢(shì)最大

（2

，3

，4）-被電刷短路的元件電勢(shì)最?。?/p>

1

，5）?

規(guī)律：

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組二、單疊繞組-端部對(duì)稱時(shí)，電刷放在主極中心線下面的換向片上16

τ

τ

τ

τ

14

S

15

1615

16

12

3

456

7

89

1011

12

1314

+-+-

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組二、單疊繞組4、安放電刷，完成連線61210

1124+

-

1713NNS951

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組二、單疊繞組繞電樞一周，

所有元件

串聯(lián)構(gòu)成一閉合回路。5、畫繞組電路圖（并聯(lián)支路圖）?單疊繞組元件連接順序圖18第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組二、單疊繞組5、畫繞組電路圖（并聯(lián)支路圖）?特點(diǎn)：每個(gè)極下的元件組成一條支路

第二章

直流電機(jī)19

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組二、單疊繞組?整個(gè)電樞繞組為一個(gè)閉合回路，無頭無尾-感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)總和為零?元件的兩個(gè)出線端要連接于相鄰兩個(gè)換向片上?并聯(lián)支路數(shù)等于磁極數(shù)，

2a=2p;?

電刷數(shù)等于磁極數(shù)，每條支路由不相同的電刷引出?

電樞電壓等于每一個(gè)支路的電壓?

由正負(fù)電刷引出的電樞電流Ia

為各支路電流之和I

=

2a.

iaa20

第二章

直流電機(jī)思考問題：

1、直流電機(jī)的電樞繞組為什么是閉合的？2、單疊繞組有什么特點(diǎn)？2122電機(jī)與拖動(dòng)

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組二、單疊繞組?電樞繞組的基本術(shù)語

-

節(jié)距，極距?

單疊繞組的特點(diǎn)和畫法

上節(jié)課2

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組三、單波繞組?單：

首末端相聯(lián)的兩換向片相隔相隔很遠(yuǎn)，最后也相差一個(gè)

換向片的寬度?波：

兩個(gè)相鄰的元件串聯(lián)后形似波浪3

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組三、單波繞組?

說明：?為了使串聯(lián)的元件的電勢(shì)同向相加，合成節(jié)距應(yīng)當(dāng)滿足：y

≈2τ,

y≠2τP

.yk

=

k±1k

±1

4

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組三、單波繞組[例2-2]已知一臺(tái)直流電機(jī)，

p

＝2

，

Z＝S＝K＝15，畫出單波繞組

展開圖。[解]基本過程同例2-1。

y2

=

y

?

y1

=7

?

3=4----繞組是短距的！5

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組三、單波繞組安放磁極、電刷3

4567

8

9

101112

131415

12

>繞組放置4

111215槽展開9

101

313

145

7S

8ττττ

>NNS6

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組三、單波繞組?

繞組連接順序圖1

815714

6135124

11310291上層邊1

815714

613

5

12411310291WW4

11

310

2

9

1

8

15

7

146135

12

下層邊7

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組三、單波繞組?

并聯(lián)支路電路圖8

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組三、單波繞組?

同極性下各元件串聯(lián)起來組成一條支路-支路對(duì)數(shù)

a

＝1，與磁極對(duì)數(shù)

p無關(guān)?

電刷組數(shù)應(yīng)等于極數(shù)?

電樞電流與支路電流的關(guān)系為：I

=2ia

a9

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組四、直流電機(jī)電樞繞組的要點(diǎn)?

所有的直流電機(jī)的電樞繞組總是自動(dòng)閉合的，無頭無尾?

電樞繞組的支路數(shù)（2a）永遠(yuǎn)是成對(duì)出現(xiàn)的-

因?yàn)榇艠O

(2p)也是成對(duì)出現(xiàn)的?為了得到最大電勢(shì)，

電刷總是短接位于幾何中心線上的元件10

第二章

直流電機(jī)第二節(jié)

直流電機(jī)的電樞繞組五、單疊繞組與單波繞組的區(qū)別

單疊繞組?先串聯(lián)所有在同一極下的元件，

形成一條支路每增加一對(duì)主極就增加一對(duì)支路，總支路數(shù)為2a

＝2p?并聯(lián)支路數(shù)多，每條支路中串聯(lián)元件數(shù)少，適用于較低電壓

較大電流的電機(jī)

單波繞組?把全部相同極性下的元件相連，形成一條支路

整個(gè)繞組只有一對(duì)支路，

總支路數(shù)為2a

＝2?并聯(lián)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)11

第二章

直流電機(jī)第三節(jié)

直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)一、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式?

他勵(lì)式-勵(lì)磁繞組由其他電源供電勵(lì)磁繞組與電樞繞組不相連-缺點(diǎn)：要兩個(gè)電源?如何形成主極磁場(chǎng)?直流電機(jī)的勵(lì)磁方式并勵(lì)式

串勵(lì)式

復(fù)勵(lì)式他勵(lì)式

自勵(lì)式12

第二章

直流電機(jī)第三節(jié)

直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)一、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式?

并勵(lì)式-

由同一電源供電-勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)-

最常用的

并勵(lì)式

串勵(lì)式

復(fù)勵(lì)式他勵(lì)式

自勵(lì)式?直流電機(jī)的勵(lì)磁方式13

第二章

直流電機(jī)第三節(jié)

直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)一、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式?

串勵(lì)式-

由同一電源供電-勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)

并勵(lì)式

串勵(lì)式

復(fù)勵(lì)式他勵(lì)式

自勵(lì)式?直流電機(jī)的勵(lì)磁方式14

第二章

直流電機(jī)第三節(jié)

直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)一、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式?

復(fù)勵(lì)式-

由同一電源供電-裝有兩個(gè)勵(lì)磁繞組與電樞繞組有串聯(lián)有并聯(lián)

并勵(lì)式

串勵(lì)式

復(fù)勵(lì)式他勵(lì)式

自勵(lì)式?直流電機(jī)的勵(lì)磁方式15

第二章

直流電機(jī)第三節(jié)

直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)二、空載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)?

電機(jī)空載

—是指電樞電流等于0

或者很小，可以忽略不計(jì)?空載時(shí)直流電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)由勵(lì)磁

繞組的磁動(dòng)勢(shì)單獨(dú)激磁空載時(shí)磁場(chǎng)分布16二、空載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)?磁通分成主磁通和漏磁通?主磁通通過氣隙-

交連定轉(zhuǎn)子-在電樞繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)-或產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩?漏磁通不通過氣隙-只交連定轉(zhuǎn)子單方-

浪費(fèi)磁勢(shì)-大約是主磁通的20%

第二章

直流電機(jī)第三節(jié)

直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)空載時(shí)磁場(chǎng)分布17

第二章

直流電機(jī)第三節(jié)

直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)二、空載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)

一臺(tái)四極直流電機(jī)空載時(shí)的磁場(chǎng)示意圖18

第二章

直流電機(jī)第三節(jié)

直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)二、空載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)

氣隙磁密波形?空載時(shí)，磁動(dòng)勢(shì)主要消耗

在氣隙上?忽略鐵心磁阻時(shí)，

氣隙磁

密的分布就取決于氣隙的

大小和形狀?

平頂波19

第二章

直流電機(jī)第三節(jié)

直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)二、空載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)

空載特性?空載氣隙磁通與空載勵(lì)磁電流的

關(guān)系-

磁化曲線?為了合理地利用材料，

一般額定

運(yùn)行點(diǎn)設(shè)定在拐點(diǎn)（圖中A點(diǎn)）AIf0IfNΦ

0Φ

N20

第二章

直流電機(jī)思考問題：

1、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式有幾種？2、直流電機(jī)的空載氣隙磁場(chǎng)波形什么樣？2122電機(jī)與拖動(dòng)

第二章

直流電機(jī)第三節(jié)

直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)一、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式二、空載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)?

最常用的勵(lì)磁方式是并勵(lì)式?空載氣隙磁密波形是平頂波上節(jié)課2

第二章

直流電機(jī)第三節(jié)

直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)三、負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)

負(fù)載特點(diǎn)?負(fù)載后，電樞繞組中有電流，電樞磁勢(shì)主極磁動(dòng)勢(shì)電樞磁動(dòng)勢(shì)合成磁動(dòng)勢(shì)氣隙磁場(chǎng)3

第二章

直流電機(jī)第三節(jié)

直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)三、負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)

電刷在幾何中性線上時(shí)?

結(jié)論：只有電樞電流時(shí)，

電樞

磁動(dòng)勢(shì)為交軸磁動(dòng)勢(shì)直軸：與主極軸線重合的軸交軸：與主極軸線正交的軸4

第二章

直流電機(jī)第三節(jié)

直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)三、負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)l電樞磁動(dòng)勢(shì)

Fax

在氣隙圓周方向空間分布是三角波l電樞磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的氣隙磁密

Bax

是對(duì)稱的馬鞍型B

ax

Fax5

第二章

直流電機(jī)第三節(jié)

直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)三、負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)主磁場(chǎng)分布+電樞磁場(chǎng)分布負(fù)載后電機(jī)的磁場(chǎng)6

第二章

直流電機(jī)第三節(jié)

直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)三、負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的磁場(chǎng)電樞磁場(chǎng)分布兩條曲線逐點(diǎn)

疊加后的氣隙

合成磁場(chǎng)分布

沿圓周方向展開后的磁場(chǎng)分布主磁場(chǎng)分布7

第二章

直流電機(jī)第三節(jié)

直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)四、電樞反應(yīng)l電樞反應(yīng)：電樞磁場(chǎng)對(duì)主極磁場(chǎng)的影響

說明：l

電樞反應(yīng)包括直軸電樞反應(yīng)和交軸電樞反應(yīng)l

電樞反應(yīng)和電刷的位置有關(guān)8

第二章

直流電機(jī)第三節(jié)

直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)四、電樞反應(yīng)

當(dāng)電刷在幾何中性線上時(shí)，電樞反應(yīng)的特點(diǎn)：?只有交軸電樞磁場(chǎng)?使氣隙磁場(chǎng)發(fā)生畸變，物理中性線偏離幾何中心線?不計(jì)磁飽和時(shí)，交軸電樞反應(yīng)既無增磁也無去磁作用?

飽和時(shí)交軸電樞反應(yīng)有一定的去磁作用9

第二章

直流電機(jī)第三節(jié)

直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)四、電樞反應(yīng)

當(dāng)電刷不在幾何中性線上時(shí)，電樞反應(yīng)的特點(diǎn)：-既有交軸電樞反應(yīng)也有直軸電樞反應(yīng)Fa

〓

Fad

+

Faq+10

第二章

直流電機(jī)第三節(jié)

直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)四、電樞反應(yīng)l

直軸電樞反應(yīng)和交軸電樞反應(yīng)的作用不同l

直軸電樞反應(yīng)-方向和主極磁場(chǎng)重合-要么增磁，要么去磁11

第二章

直流電機(jī)第三節(jié)

直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)四、電樞反應(yīng)l

直軸電樞反應(yīng)和交軸電樞反應(yīng)的作用不同l

交軸電樞反應(yīng)-

方向和主極磁場(chǎng)正交-

不飽和時(shí)，既不增磁也不

去磁-

飽和時(shí)，有一定的去磁12

第二章

直流電機(jī)第四節(jié)

直流電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩一、直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

以發(fā)電機(jī)為例

產(chǎn)生：電樞繞組旋轉(zhuǎn)時(shí)，

電樞導(dǎo)體“切割”氣隙磁場(chǎng)

大小推導(dǎo)：

e=

Blυ

其中：13

第二章

直流電機(jī)第四節(jié)

直流電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩一、直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

其中：Bav

=

φ=BavτlBav!↓!↓!!τ·

!N14l

第二章

直流電機(jī)第四節(jié)

直流電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩一、直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

?其中

為電機(jī)的電勢(shì)系數(shù)

15

第二章

直流電機(jī)第四節(jié)

直流電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩一、直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

公式說明：

?

電機(jī)的電勢(shì)系數(shù)只與電機(jī)本身的參數(shù)有關(guān)?a

為并聯(lián)支路對(duì)數(shù)，對(duì)于單疊繞組：

a=p;對(duì)于單波繞組：

a=1?注意轉(zhuǎn)速的單位：

r/min16

第二章

直流電機(jī)第四節(jié)

直流電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩一、直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

直流電機(jī)電動(dòng)勢(shì)的性質(zhì)：?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)?發(fā)電機(jī)——是電源電勢(shì)（與電樞電流同方向）?

電動(dòng)機(jī)——是反電勢(shì)（與電樞電流反方向）17

第二章

直流電機(jī)第四節(jié)

直流電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩二、直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩

以電動(dòng)機(jī)為例

產(chǎn)生：電樞繞組中有電流流過時(shí),在磁場(chǎng)內(nèi)受電磁力的作用

形成力偶，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩

大小:

18

第二章

直流電機(jī)第四節(jié)

直流電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩二、直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩

同樣引進(jìn)

Bav

的概念：

φ=

BavτlπD=2pτI

=

2aiaa19

第二章

直流電機(jī)第四節(jié)

直流電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩二、直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩

為電機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)?

其中20

第二章

直流電機(jī)第四節(jié)

直流電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩三、直流電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩公式的關(guān)系--

：:

–國(guó)際單位

sn/iradr/mΩn

注意速度的兩種表示：

1、Ce

和

CT

的關(guān)系什么關(guān)系？？？Tem

=

CT

ΦIa=C

Φne-

關(guān)系：Ea21

第二章

直流電機(jī)第四節(jié)

直流電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩三、直流電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩公式的關(guān)系1、Ce

和

CT

的關(guān)系

結(jié)論：Ce

和

CT

是一回事，單位不同而已Tem

=

CT

ΦIa22

第二章

直流電機(jī)第四節(jié)

直流電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩三、直流電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩公式的關(guān)系2、進(jìn)一步說明了直流電機(jī)的可逆運(yùn)行原理

說明：電機(jī)做好以后，如果磁場(chǎng)一定，出力的能力就一定了Ω

→

EaIa

→

TemTem

=

CT

ΦIa

=kIa

=CT

ΦΩ=

kΩEa23

第二章

直流電機(jī)第四節(jié)

直流電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩三、直流電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩公式的關(guān)系3、說明了能量轉(zhuǎn)換的本質(zhì)

公式說明：只要有轉(zhuǎn)速，就有電勢(shì)只要有電流，就有轉(zhuǎn)矩

結(jié)論：（1）不管是發(fā)電機(jī)還是電動(dòng)機(jī)，電勢(shì)和轉(zhuǎn)矩是同時(shí)存在的（2）說明了能量的轉(zhuǎn)換關(guān)系：

=TΩ

=

EaIa

=

kΩIa

24

第二章

直流電機(jī)思考問題：

1、負(fù)載時(shí)直流電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)波形發(fā)生了什么變化？2、直流電機(jī)的電勢(shì)系數(shù)和轉(zhuǎn)矩系數(shù)如何表達(dá)？什么關(guān)系？2526電機(jī)與拖動(dòng)

第二章

直流電機(jī)第四節(jié)

直流電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩上節(jié)課

=TΩ

=

EaIa

=

kΩIa

Tem

=

CT

ΦIa

=

kIa

=CT

ΦΩ=

kΩEa2

第二章

直流電機(jī)第五節(jié)

直流發(fā)電機(jī)的基本方程一、直流發(fā)電機(jī)的基本方程?

參數(shù)說明：Ra

——電樞回路總電阻2ΔU正負(fù)電刷與換向器表面

的接觸壓降?

電樞電動(dòng)勢(shì)：

Ea

=Ce

ΦnIaEaUUfIf3

第二章

直流電機(jī)第五節(jié)

直流發(fā)電機(jī)的基本方程一、直流發(fā)電機(jī)的基本方程I

=

Ia+

U

?

G

FU

?1、電壓方程——他勵(lì)式?勵(lì)磁回路：f

f

f?

電樞回路：?從方程式可見，直流發(fā)電機(jī)

Ea

>UU

=

I

REa

=U+IaRa

+2ΔUb

≈

U+IaRaI

=

IaIf+4

第二章

直流電機(jī)第五節(jié)

直流發(fā)電機(jī)的基本方程一、直流發(fā)電機(jī)的基本方程IU

?G

FIfEa

=

U+IaRa

+2ΔUb

≈

U+IaRa?

勵(lì)磁回路：?

電樞回路：?注意：要先發(fā)出電來再去勵(lì)磁！I=

I

+

Ia

f2、電壓方程——并勵(lì)式Uf

=

U+

Ia

5

第二章

直流電機(jī)第五節(jié)

直流發(fā)電機(jī)的基本方程一、直流發(fā)電機(jī)的基本方程IUGF3、電壓方程——串勵(lì)式

=U+Ia

+2ΔUb

+If

Rf

≈

U+Ia

+If

Rf

I

=

I

=

Ia

f+Ia?If6

第二章

直流電機(jī)第五節(jié)

直流發(fā)電機(jī)的基本方程一、直流發(fā)電機(jī)的基本方程Ia+U

?T1

T0

n

G

Tem

+

?If

Ea+

Uf

?4、轉(zhuǎn)矩方程?直流發(fā)電機(jī)軸上轉(zhuǎn)矩：-

原動(dòng)機(jī)給發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T1-機(jī)械摩擦及鐵損引起的空載轉(zhuǎn)矩注意：總是與n反向的-

電磁轉(zhuǎn)矩

TemT07

第二章

直流電機(jī)第五節(jié)

直流發(fā)電機(jī)的基本方程一、直流發(fā)電機(jī)的基本方程4、轉(zhuǎn)矩方程?注意：發(fā)電機(jī)情況下，電磁轉(zhuǎn)矩是一個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tem

=

CT

ΦIaT1

=

Tem

+

T0?

平衡關(guān)系：?電磁轉(zhuǎn)矩：8

第二章

直流電機(jī)第五節(jié)

直流發(fā)電機(jī)的基本方程一、直流發(fā)電機(jī)的基本方程P

=T

Ω

=

E

Iem

em

a

a?

電磁功率5、功率方程9

第二章

直流電機(jī)第五節(jié)

直流發(fā)電機(jī)的基本方程一、直流發(fā)電機(jī)的基本方程?原動(dòng)機(jī)輸入功率

P1?

空載損耗

P0

-----------機(jī)械摩擦損耗

PΩ鐵損耗

PFe附加損耗

P△5、功率方程pFe

+

p△pCufPempcuapΩP2P110▲

第二章

直流電機(jī)第五節(jié)

直流發(fā)電機(jī)的基本方程一、直流發(fā)電機(jī)的基本方程5、功率方程1

e

0P

=E

.

Iem

a

a

=P

+

P

+

Pcufcua

2P

=

P

+

PPe11

第二章

直流電機(jī)第五節(jié)

直流發(fā)電機(jī)的基本方程二、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性1、空載特性l

當(dāng)

n=const

，I

=0時(shí)的

U

=

f

(If

)?空載時(shí)U=Ea?空載特性實(shí)質(zhì)上就是

Ea

–

If?也就是

B-H

的關(guān)系?

與磁化特性曲線相同空載特性曲線上升分支/平均空載特性曲線空載特性曲線下降分支If12U

第二章

直流電機(jī)第五節(jié)

直流發(fā)電機(jī)的基本方程二、他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性2、調(diào)整特性?

當(dāng)

n

=

nN

、U=

UN

If

=

f(I)規(guī)律：If0

I?負(fù)載增大時(shí)，電樞反應(yīng)及電樞電阻壓降都增大?若要端電壓保持不變，勵(lì)磁電流必須增大時(shí)，13

第二章

直流電機(jī)第五節(jié)

直流發(fā)電機(jī)的基本方程三、并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性3、外特性?

當(dāng)

n

=

nN、If

=

IfN

時(shí)，

U

=

f(I)

端電壓下降原因?

電樞電阻壓降↑?

電樞反應(yīng)去磁

↑?端電壓下降，引起勵(lì)磁

電流減小，端電壓進(jìn)一

步下降UU

00U=C

Φn

?

I

Re

a

a}

他勵(lì)并勵(lì)他勵(lì)并勵(lì)14I

第二章

直流電機(jī)第五節(jié)

直流發(fā)電機(jī)的基本方程三、并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性

勵(lì)磁的特殊性：-勵(lì)磁電壓是由發(fā)電機(jī)本身的端電壓提供的Uf

=

U-端電壓是在勵(lì)磁電流作用下建立的E

=C

Φnae-并勵(lì)發(fā)電機(jī)建立電壓的過程稱為自勵(lì)過程-必須滿足一定的條件IU

?G

FIf+

Ia

15

自勵(lì)過程-發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子被拖動(dòng)-發(fā)電機(jī)要有剩磁→Ur-A點(diǎn)：

Ur

產(chǎn)生勵(lì)磁電流-B點(diǎn)：產(chǎn)生空載電壓-C點(diǎn)：再產(chǎn)生勵(lì)磁電流-

D點(diǎn)：

????-最后：唯一交點(diǎn)（If

0

，U0）

Ur

的作用：星星之火，可以燎原！

第二章

直流電機(jī)第五節(jié)

直流發(fā)電機(jī)的基本方程三、并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性勵(lì)磁回路電阻線U0

空載特性

D

0

If

0

IfBAUr16UC

第二章

直流電機(jī)第五節(jié)

直流發(fā)電機(jī)的基本方程三、并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性4、自勵(lì)條件?

電機(jī)的主磁路有剩磁-否則不能開始發(fā)電過程?并聯(lián)在電樞繞組兩端的勵(lì)磁

繞組極性要正確-要形成正反饋?勵(lì)磁回路的總電阻小于臨界

電阻-否則沒有唯一工作點(diǎn)0

If/rUU臨界電阻線17

第二章

直流電機(jī)思考問題：

1、直流發(fā)電機(jī)中電壓和電勢(shì)誰的數(shù)值大？2、并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)為什么要滿足一定的自勵(lì)條件？1819電機(jī)與拖動(dòng)

第二章

直流電機(jī)第五節(jié)

直流發(fā)電機(jī)的基本方程IU

?G

FIf上節(jié)課Ea

=

U+IaRa

+2ΔUb

≈

U+IaRaI

=

I

+Ia

f2、電壓方程——并勵(lì)式+

Ia

2

第二章

直流電機(jī)第六節(jié)

直流電動(dòng)機(jī)的基本方程一、直流電動(dòng)機(jī)的基本方程

U

=

Ea

+

IaRa+

2ΔUb

≈

Ea

+

IaRaI

=

Ia

?注意：直流電動(dòng)機(jī)：

U>

Ea

3U=

I

Rf

f

f?勵(lì)磁回路：?

電樞回路：1、電壓方程——他勵(lì)式

第二章

直流電機(jī)第六節(jié)

直流電動(dòng)機(jī)的基本方程I+U

?

Ia

GFIfU

=

Ea

+IaRa

+

2ΔUb

≈

Ea

+IaRaI

=

I

+

Ia

f一、直流電動(dòng)機(jī)的基本方程2、電壓方程——并勵(lì)式?注意：與直流發(fā)電機(jī)對(duì)比，

電樞電流方向相反！?

電樞回路：4一、直流電動(dòng)機(jī)的基本方程3、轉(zhuǎn)矩方程?直流電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩：-

電磁轉(zhuǎn)矩

Tem-機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩

T2-機(jī)械摩擦等引起的空載轉(zhuǎn)矩

T0

第二章

直流電機(jī)第六節(jié)

直流電動(dòng)機(jī)的基本方程Ia+

U

?Tem

T0

n

M

T2 +

?If

Ea+

Uf

?

注意：電動(dòng)機(jī)情況下，電磁轉(zhuǎn)矩是一個(gè)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩！Tem

=T2

+

T05電磁功率：Pem

=

TemΩ

=

EaIa4、功率方程第六節(jié)

直流電動(dòng)機(jī)的基本方程一、直流電動(dòng)機(jī)的基本方程

第二章

直流電機(jī)6

第二章

直流電機(jī)第六節(jié)

直流電動(dòng)機(jī)的基本方程一、直流電動(dòng)機(jī)的基本方程?從線路輸入的總電功率

P1?空載損耗

P0

--------------------機(jī)械摩擦損耗

PΩ鐵損耗

PFe附加損耗

P△4、功率方程P1

=UIpFe

+

p△Te

.ΩP=epCufpcuapΩP27▲

第二章

直流電機(jī)第六節(jié)

直流電動(dòng)機(jī)的基本方程一、直流電動(dòng)機(jī)的基本方程4、功率方程P1

=

UIP

=

P

+

P

+

P1

ecufcua

=P0

+

P2

=Tem

ΩP2

=T2

Ω8

第二章

直流電機(jī)第六節(jié)

直流電動(dòng)機(jī)的基本方程二、直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性

1、轉(zhuǎn)速特性?

當(dāng)

U=

UN、If

=IfN

時(shí)的：

n

=

f

(I

a

)?

表達(dá)式：nn0Ia09

第二章

直流電機(jī)第六節(jié)

直流電動(dòng)機(jī)的基本方程二、直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性2、轉(zhuǎn)矩特性?

當(dāng)

U=

UN、If

=IfN

時(shí)的：

Tem

=

f

(I

a

)?

表達(dá)式：

TemT2T00

Ia10

第二章

直流電機(jī)第六節(jié)

直流電動(dòng)機(jī)的基本方程二、直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性3、機(jī)械特性?

當(dāng)

U=

UN、If

=IfN

時(shí)的：

n=

f(Tem

)0

Tem

機(jī)械特性為線性

?

表達(dá)式：11n

第二章

直流電機(jī)第六節(jié)

直流電動(dòng)機(jī)的基本方程三、直流電動(dòng)機(jī)速度的調(diào)節(jié)方法l

轉(zhuǎn)速公式

-可變參數(shù)U，Ra

，Φ?改變電樞兩端電壓?

改變勵(lì)磁?

調(diào)速方法?改變電樞回路電阻l

調(diào)速方法12

第二章

直流電機(jī)第六節(jié)

直流電動(dòng)機(jī)的基本方程四、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的速度特性?

端電壓變化時(shí)：-

一組平行線-斜率相同-截距不同1、改變端電壓調(diào)速

13

第二章

直流電機(jī)第六節(jié)

直流電動(dòng)機(jī)的基本方程四、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的速度特性?

接入電阻時(shí)：-

一組相交線-斜率增大-截距不變2、改變電樞回路電阻

14

第二章

直流電機(jī)第六節(jié)

直流電動(dòng)機(jī)的基本方程四、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的速度特性

?

勵(lì)磁變化時(shí)：-斜率不同-截距不同n1

φ2

n2

≈

φ13、改變勵(lì)磁15

第二章

直流電機(jī)第六節(jié)

直流電動(dòng)機(jī)的基本方程四、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的速度特性?

注意：

-勵(lì)磁回路不能斷！

-否則飛車，或者燒壞電機(jī)4、運(yùn)行特點(diǎn)

16

第二章

直流電機(jī)第六節(jié)

直流電動(dòng)機(jī)的基本方程五、串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的速度特性?

特點(diǎn)：（1）T≠0,

不能空載運(yùn)行?。?）自適應(yīng)特性，T

↑則

n

↓T

↓則

n

↑Φ=

k

I=k

I

T

=C

ΦI

=kCI

22T2

+

T0em

T

a

f

T

af

f

f

aTem170U1nU

第二章

直流電機(jī)第六節(jié)

直流電動(dòng)機(jī)的基本方程六、直流電機(jī)基本方程總結(jié)1

、不論是發(fā)電機(jī)還是電動(dòng)機(jī)，電磁功率均滿足：2、電壓平衡方程式E

=

U

±

I

Ra

a

a3、電壓與電勢(shì)l發(fā)電機(jī)：

Ea

>Ul

電動(dòng)機(jī)：

Ea

<U可以據(jù)此判斷電機(jī)運(yùn)行的狀態(tài)P=

TΩ

=

EIemema

a

發(fā)電機(jī)：

“+”

電動(dòng)機(jī)：“-”±

2ΔUb18

第二章

直流電機(jī)思考問題：

1、直流電動(dòng)機(jī)中電壓和電勢(shì)誰的數(shù)值大？2、直流電動(dòng)機(jī)有哪些調(diào)速方法？1920電機(jī)與拖動(dòng)

第二章

直流電機(jī)第六節(jié)

直流電動(dòng)機(jī)的基本方程

上節(jié)課?改變電樞兩端電壓?

改變勵(lì)磁?

調(diào)速方法?改變電樞回路電阻2一、結(jié)構(gòu)原理部分?特殊結(jié)構(gòu)——換向器、電刷?換向器在發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)中的作用不同二、繞組部分

第二章

直流電機(jī)第七節(jié)

直流電機(jī)的主要問題疊繞

組?節(jié)距的概念?節(jié)距計(jì)算公式?單疊繞組展開圖?單波繞組展開圖3

第二章

直流電機(jī)第七節(jié)

直流電機(jī)的主要問題二、繞組部分?單疊繞組和單波繞組的區(qū)分依次重疊推進(jìn)

依次波浪推進(jìn)…

….…

….4

第二章

直流電機(jī)第七節(jié)

直流電機(jī)的主要問題三、磁動(dòng)勢(shì)和電樞反應(yīng)部分?

電樞反應(yīng)的概念?直軸、交軸電樞反應(yīng)?交軸電樞反應(yīng)的影響?直軸電樞反應(yīng)的影響5三、磁動(dòng)勢(shì)和電樞反應(yīng)部分?

結(jié)論性概念（1）電樞反應(yīng)主要是交軸電樞反應(yīng)（2）交軸電樞反應(yīng)是直流電機(jī)能量轉(zhuǎn)

換的基礎(chǔ)

第二章

直流電機(jī)第七節(jié)

直流電機(jī)的主要問題6

第二章

直流電機(jī)第七節(jié)

直流電機(jī)的主要問題四、電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩部分?

電動(dòng)勢(shì)的公式

Ea

=

Ce

Φn?

電磁轉(zhuǎn)矩的公式

Tem

=CT

ΦIa?

電勢(shì)系數(shù)和轉(zhuǎn)矩系數(shù)的區(qū)別和聯(lián)系7

第二章

直流電機(jī)第七節(jié)

直流電機(jī)的主要問題五、基本方程部分六、動(dòng)態(tài)性能部分?

轉(zhuǎn)速特性?

調(diào)速方法?

電壓方程?

轉(zhuǎn)矩方程?

功率方程以并勵(lì)為主8

第二章

直流電機(jī)第七節(jié)

直流電機(jī)的主要問題[例2-1]某四極他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電樞繞組為單波，電樞總導(dǎo)體數(shù)N＝372，

電

樞回路的總電阻R

＝0.208Ω,運(yùn)行于U＝220V

的直流電網(wǎng)并測(cè)得轉(zhuǎn)速

n

＝1500r/min，每極磁通Φ

=0.01Wb，

鐵耗pFe

＝362W，

機(jī)械損耗

pΩ

=204W

，

附加損耗忽略不計(jì)。試問：（1）此時(shí)該機(jī)是運(yùn)行于發(fā)電機(jī)狀態(tài)還是電動(dòng)機(jī)狀態(tài)？（2）電磁功率與電磁轉(zhuǎn)矩為多少？（3）輸入功率與效率為多少？9

第二章

直流電機(jī)第七節(jié)

直流電機(jī)的主要問題[

解

]（1）判斷電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)單波繞組

a

＝1

U=220VEa

<

U,所以該電機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)10

第二章

直流電機(jī)第七節(jié)

直流電機(jī)的主要問題（2）求解電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩電壓平衡方程式：

=Ea

.Ia

=186

×

163.46=30.4(kW)

60U=E

+

I

Ra

a

a11

第二章

直流電機(jī)第七節(jié)

直流電機(jī)的主要問題（3）輸入功率與效率P1

=

Pem

+

p

c

uPem

=

P2

+

p

Fe

+

p

Ω輸入功率：P1

=+

I

.

Ra

=30403.56

+163.52

×

0.208

=35.96(kW)輸出功率：P2

=

?

pFe

?

pΩ

=

30403.56

?362

?

204

=

29.84(kW)效率：

a212

第二章

直流電機(jī)第七節(jié)

直流電機(jī)的主要問題[例2-2]他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)額定數(shù)據(jù)：

PN

＝5.6kW

，UN

＝220V

，IN

＝30A，

nN

＝1000r/min,

電樞回路總電阻Ra

＝0.4Ω,

TZ=0.8TN。試求：（1）如果電樞中串入電阻

Rj

＝0.8Ω,

求穩(wěn)定后的轉(zhuǎn)速和電流；（2）采用降壓調(diào)速使轉(zhuǎn)速降為500r/min,端電壓應(yīng)降為多少？穩(wěn)定后電流為多少？（3）如將磁通減少

15％，

穩(wěn)定后的轉(zhuǎn)速與電流是多少？13

第二章

直流電機(jī)第七節(jié)

直流電機(jī)的主要問題[

解

]?

解題要點(diǎn)（1）利用電勢(shì)公式和轉(zhuǎn)矩公式系數(shù)相同，互相轉(zhuǎn)換

a（2）

根據(jù)負(fù)載變化否確定電流的大小，再求其它量（3）如果有調(diào)速的問題，

調(diào)速瞬間轉(zhuǎn)速不能突變，

電流可以變化很大14

第二章

直流電機(jī)第七節(jié)

直流電機(jī)的主要問題[

解

]額定運(yùn)行時(shí)：E

aN

=UN

?

Ia

Ra

=220

?30

×

0.4=208(V)（1）串入電阻

Rj

＝0.8(Ω),

TZ=0.8TN

求穩(wěn)定后的電流和轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，因TZ

=0.8TN

，

所以Ia1

＝0.8IN=24(A)

15

第二章

直流電機(jī)第七節(jié)

直流電機(jī)的主要問題（2）n2

＝500r/min，端電壓及穩(wěn)定后電流因負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，所以穩(wěn)定后電流不變，

Ia2

＝0.8IN=24(A)

U2

=Ea

2

+

Ia

2Ra

=0.208

×

500

+24

×

0.4=113.6(V)(3)

φ3

=

0.85

φN

因負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，穩(wěn)定后電流與轉(zhuǎn)速

16

第二章

直流電機(jī)本章作業(yè)：

1

、一臺(tái)并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，勵(lì)磁回路電阻Rf

=44Ω,負(fù)載電阻R=4Ω,電樞回路電阻Ra=0.25Ω,端電壓