1、1.2 直流電機(jī)電樞繞組簡(jiǎn)介,1.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng),本章主要討論直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，討論直流電 機(jī)的磁場(chǎng)分布、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電磁轉(zhuǎn)矩、電樞反應(yīng)及影響、換向 及改善換向方法，從應(yīng)用角度分析直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性和直流 電動(dòng)機(jī)的工作特性。,1.4 直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩,1.5 直流電機(jī)的換向,1.6 直流發(fā)電機(jī),1.7 直流電動(dòng)機(jī),1.1 直流電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu),思考題與習(xí)題,第1章 直流電機(jī),1.1 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu),1.1.1 直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu),1.1.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),1軸承；2軸；3電樞繞組；4換抽極繞組；5電樞鐵心；6后端蓋；7刷桿座；8換向

2、器；9電刷；10主磁極；11機(jī)座；12勵(lì)磁繞組；13風(fēng)扇；14前端蓋,1.1 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu),直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)剖面圖,1電樞繞組；1電樞鐵心；1機(jī)座；1主磁極鐵心；1勵(lì)磁繞組；1換向極繞組；1換向極鐵心；1；主磁極磁靴；機(jī)座底腳,1.1 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu),1.1 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu),1.1 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu),1.1 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu),1.1.2 直流電機(jī)的工作原理,一、直流發(fā)電機(jī)工作原理,直流發(fā)電機(jī)的工作原理就是把電樞線圈中感應(yīng)的交變電動(dòng)勢(shì)，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時(shí)變?yōu)橹绷麟妱?dòng)勢(shì)的原理。,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向按右手

3、定則確定（磁感線指向手心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向，其他四指的指向就是導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。）,直流發(fā)電機(jī)原理模型,在圖1.1所示瞬間，導(dǎo)體a b 、c d 的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向分別由 b指向 a和由d 指向 c 。這時(shí)電刷 A呈正極性,電刷B 呈負(fù)極性。,1.1 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu),當(dāng)線圈逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)180時(shí)，這時(shí)導(dǎo)體c d 位于N 極下，導(dǎo)體a b 位于S 極下，各導(dǎo)體中電動(dòng)勢(shì)都分別改變了方向。,直流發(fā)電機(jī)原理模型,1.1 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu),從圖看出，和電刷 A接觸的導(dǎo)體永遠(yuǎn)位于 N極下，同樣，和電刷 B接觸的導(dǎo)體永遠(yuǎn)位于S 極下。因此，電刷 A始終有正極性，電刷 B始

4、終有負(fù)極性，所以電刷端能引出方向不變的但大小變化的脈振電動(dòng)勢(shì)。如果電樞上線圈數(shù)增多，并按照一定的規(guī)律把它們連接起來(lái)，可使脈振程度減小，就可獲得直流電動(dòng)勢(shì)。這就是直流發(fā)電機(jī)的工作原理。,1.1 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu),二、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理,導(dǎo)體受力的方向用左手定則確定。這一對(duì)電磁力形成了作用于電樞一個(gè)力矩，這個(gè)力矩在旋轉(zhuǎn)電機(jī)里稱(chēng)為電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩的方向是逆時(shí)針?lè)较颍髨D使電樞逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。如果此電磁轉(zhuǎn)矩能夠克服電樞上的阻轉(zhuǎn)矩（例如由摩擦引起的阻轉(zhuǎn)矩以及其它負(fù)載轉(zhuǎn)矩），電樞就能按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)起來(lái)。,直流電動(dòng)機(jī)的原理模型,1.1 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu),當(dāng)電樞轉(zhuǎn)了180后，導(dǎo)體 c

5、d轉(zhuǎn)到 N極下，導(dǎo)體ab轉(zhuǎn)到S極下時(shí)，由于直流電源供給的電流方向不變，仍從電刷 A流入，經(jīng)導(dǎo)體cd 、ab 后，從電刷B流出。這時(shí)導(dǎo)體cd 受力方向變?yōu)閺挠蚁蜃?，?dǎo)體ab 受力方向是從左向右，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向仍為逆時(shí)針?lè)较颉?圖1.4 直流電動(dòng)機(jī)原理模型,1.1 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu),因此，電樞一經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)，由于換向器配合電刷對(duì)電流的換向作用，直流電流交替地由導(dǎo)體 ab和cd 流入，使線圈邊只要處于N 極下，其中通過(guò)電流的方向總是由電刷A 流入的方向，而在S 極下時(shí)，總是從電刷 B流出的方向。這就保證了每個(gè)極下線圈邊中的電流始終是一個(gè)方向，從而形成一種方向不變的轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)能連續(xù)地旋

6、轉(zhuǎn)。這就是直流電動(dòng)機(jī)的工作原理。,1.1 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu),直流電機(jī)工作過(guò)程,1.1 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu),1.1.3 直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù),1.1 直流電機(jī)的基本工作原理和結(jié)構(gòu), 額定容量(功率)PN(kW)。 額定電壓UN (V)。 額定電流IN(A)。 額定轉(zhuǎn)速nN (r/min)。 勵(lì)磁方式和額定勵(lì)磁電流 IfN(A) 有些物理量雖然不在電機(jī)銘牌上，但它也是額定 值。例如在額定運(yùn)行狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩、效率分別為額定轉(zhuǎn)矩 和額定效率等，這些額定數(shù)據(jù)也叫銘牌數(shù)據(jù)。,1.2.1 直流電樞繞組基本知識(shí) 1.2.2 單迭繞組 1.2.3 單波繞組簡(jiǎn)介,1.2 直流電機(jī)的電樞繞組簡(jiǎn)介,

7、1.2 直流電機(jī)的電樞繞組簡(jiǎn)介,電樞繞組與換向片,1.2.1 直流樞繞組基本知識(shí),1.2 直流電機(jī)的電樞繞組簡(jiǎn)介,元件：構(gòu)成繞組的線圈稱(chēng)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(chēng)為首端，另一根稱(chēng)為末端。,極距：相鄰兩個(gè)主磁極軸線沿電樞表面之間的距離，用 表示。,疊繞組：指串聯(lián)的兩個(gè)元件總是后一個(gè)元件的端接部分緊疊在前一個(gè)元件端接部分，整個(gè)繞組成折疊式前進(jìn)。,波繞組：指把相隔約為一對(duì)極距的同極性磁場(chǎng)下的相應(yīng)元件串聯(lián)起來(lái)，象波浪式的前進(jìn)。,第一節(jié)距 ：一個(gè)元件的兩個(gè)有效邊在電樞表面跨過(guò)的距離。,合成節(jié)距 ：連接同一換向片上的兩個(gè)元件對(duì)應(yīng)邊之間的距離

8、。,第二節(jié)距 ：連至同一換向片上的兩個(gè)元件中第一個(gè)元件的下層邊與第二個(gè)元件的上層邊間的距離。,單疊繞組,單波繞組,換向節(jié)距 ：同一元件首末端連接的換向片之間的距離。,1.2.2. 單疊繞組,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： 。,單疊繞組的展開(kāi)圖是把放在鐵心槽里、構(gòu)成繞組的所有元件取出來(lái)畫(huà)在一張圖里，展示元件相互間的電氣連接關(guān)系及主磁極、換向片、電刷間的相對(duì)位置關(guān)系。,單疊繞組的展開(kāi)圖,根據(jù)單疊繞組的展開(kāi)圖可以得到繞組的并聯(lián)支路電路圖:,單疊繞組的的特點(diǎn)：,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。,2）電刷數(shù)等于主磁極數(shù)，電刷位置應(yīng)使感

9、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。,. 單波繞組,單波繞組的特點(diǎn)是合成節(jié)距與換向節(jié)距相等，展開(kāi)圖如下圖所示。,兩個(gè)串聯(lián)元件放在同極磁極下，空間位置相距約兩個(gè)極距；沿圓周向一個(gè)方向繞一周后，其末尾所邊的換向片落在與起始的換向片相鄰的位置。,單波繞組的并聯(lián)支路圖:,單波繞組的特點(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(chēng)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。,1.3.1 直流電機(jī)的

10、空載磁場(chǎng) 1.3.2 直流電機(jī)負(fù)載時(shí)的磁場(chǎng) 1.3.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng),1.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng),1.3.1 直流電機(jī)的空載磁場(chǎng),直流電機(jī)中除主極磁場(chǎng)外，當(dāng)電樞繞組中有電流流過(guò)時(shí)，還將會(huì)產(chǎn)生電樞磁場(chǎng)。電樞磁場(chǎng)與主磁場(chǎng)的合成形成了電機(jī)中的氣隙磁場(chǎng)，它是直接影響電樞電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩大小的。要了解氣隙磁場(chǎng)的情況，就要先分析清楚主磁場(chǎng)和電樞磁場(chǎng)的特性。 定義：直流電機(jī)的空載是指電樞電流等于零或者很小，且 可以不計(jì)其影響的一種運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)電機(jī)無(wú)負(fù) 載，即無(wú)功率輸出。所以直流電機(jī)空載時(shí)的氣隙磁 場(chǎng)可以看作就是主磁場(chǎng)，即由勵(lì)磁磁通勢(shì)單獨(dú)建立 的磁場(chǎng)。,直流電機(jī)空載時(shí)的磁場(chǎng)分布示意圖 1 極靴；2極身

11、；3元子磁軛； 4勵(lì)磁繞組；5氣隙；6電樞齒；7電樞磁軛,一、直流電機(jī)的磁路,二、空載時(shí)氣隙磁磁通密度的分布圖形 如果不計(jì)鐵磁材料中的磁壓降，則在氣隙中各處所消耗的磁通勢(shì)均為勵(lì)磁磁通勢(shì)。 在極靴下，氣隙小，氣隙中沿電樞表面上各點(diǎn)磁密較大；在極靴范圍外，氣隙增加很多，磁密顯著減小，至兩極間的幾何中性線處磁密為零。,直流電機(jī)空載磁場(chǎng)的磁密分布,為一平頂波,三、直流電機(jī)的空載磁化特性,電機(jī)的磁化曲線,考慮到電機(jī)的運(yùn)行性能和經(jīng)濟(jì)性，直流電機(jī)額定運(yùn)行的磁通額定值的大小取在磁化曲線開(kāi)始彎曲的地方圖中的a點(diǎn)（稱(chēng)為膝部）。,1.3.2 直流電機(jī)負(fù)載時(shí)的磁場(chǎng),負(fù)載時(shí)的氣隙磁場(chǎng)將由勵(lì)磁磁通勢(shì)和電樞磁通勢(shì)共同作用所

12、建立。 一、電樞磁通勢(shì)和電樞磁場(chǎng),電刷在幾何中性線上時(shí)的電樞磁場(chǎng)分布,假設(shè)勵(lì)磁電流為零，只有電樞電流。由圖可見(jiàn)電樞磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的氣隙磁場(chǎng)在空間的分布情況，電樞磁動(dòng)勢(shì)為交軸磁動(dòng)勢(shì)。,二、電樞磁通勢(shì)單獨(dú)產(chǎn)生的氣隙磁通密度波形 為一三角波（氣隙是均勻）,四個(gè)元件所產(chǎn)生的電樞磁通勢(shì),如果氣隙是均勻的，則在極靴范圍內(nèi)，磁密分布也是一條直線。但在兩極極靴之間的空間內(nèi)，因氣隙長(zhǎng)度大為增加，磁阻急劇增加，雖然此處磁通勢(shì)較大，磁密卻反而減小，因此磁密分布曲線是馬鞍形（見(jiàn)書(shū)中圖形）,1.3.3 直流電機(jī)的電樞反應(yīng),定義:電樞磁場(chǎng)對(duì)主磁場(chǎng)的 影響稱(chēng)為電樞反應(yīng)。 電樞反應(yīng)與電刷位置 有關(guān)。,一、電刷在幾何中心線上的電樞

13、反應(yīng),合成磁場(chǎng),合成磁密分布,合成磁場(chǎng),有負(fù)載時(shí)電樞磁場(chǎng)對(duì)主磁場(chǎng)的影響稱(chēng)為電樞反應(yīng)。電刷在幾何中心線處時(shí)，電樞磁場(chǎng)與主磁場(chǎng)垂直，此時(shí)的電樞反應(yīng)稱(chēng)交軸電樞反應(yīng)。 利用迭加原理，將空載時(shí)的主磁通密度BOX與負(fù)載時(shí)電樞磁通密度逐點(diǎn)相加，就得到負(fù)載時(shí)氣隙中的合成磁通密度BX分布曲線。,一、電刷在幾何中心線上的電樞反應(yīng),合成磁場(chǎng),交軸電樞反應(yīng)的性質(zhì)有以下兩點(diǎn)： （1）氣隙合成磁場(chǎng)發(fā)生了畸變。在每一磁極下，主極磁場(chǎng)的一半被削弱，而另一半被加強(qiáng)，此時(shí)的物理中心線偏離了幾何中心線。當(dāng)運(yùn)行于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，其物理中心線順轉(zhuǎn)動(dòng)方向偏離幾何中心線一個(gè)角度；當(dāng)運(yùn)行于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，其物理中心線逆轉(zhuǎn)動(dòng)方向偏移了一個(gè)角度。,一、

14、電刷在幾何中心線上的電樞反應(yīng),對(duì)主磁場(chǎng)有附加去磁作用。在磁路不飽和時(shí)，主極磁場(chǎng)被削弱的數(shù)量恰好等于被加增的量，因此負(fù)載時(shí)的合成磁通量與空載時(shí)相同。但實(shí)際電機(jī)一般運(yùn)行于磁化曲線的臨界飽和點(diǎn)，主磁極因磁飽和的影響，增磁部分少而減磁部分多，從而使負(fù)載時(shí)合成磁通量略比空載時(shí)少，起到了去磁作用。,合成磁場(chǎng),一、電刷在幾何中心線上的電樞反應(yīng),若電刷不在幾何中心線處，此時(shí)的電樞反應(yīng)磁場(chǎng)可以分解為交軸與直軸兩個(gè)分量，產(chǎn)生的電樞反應(yīng)除了有交軸電樞反應(yīng)外，還存在直軸電樞反應(yīng)。,合成磁場(chǎng),二、電刷在幾何中心線上的電樞反應(yīng),直軸電樞反應(yīng)磁場(chǎng)與主極軸線重合，若電樞反磁場(chǎng)與主磁場(chǎng)同向，則起增磁作用；若電樞反應(yīng)磁場(chǎng)與主磁場(chǎng)

15、相反，則起去磁作用。,合成磁場(chǎng),二、電刷在幾何中心線上的電樞反應(yīng),為了保證電機(jī)的正常換向，就必須使直軸電樞反應(yīng)不能起增磁作用，從而要求在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，最好是將電刷由幾何中心線移到物理中心線上，即作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，可逆轉(zhuǎn)動(dòng)方向移一個(gè)合適的角度，作發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，則要順時(shí)針移動(dòng)一個(gè)合適角度。,合成磁場(chǎng),二、電刷不在幾何中心線上的電樞反,1.4 直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩,1.4.1 直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì) 1.4.2 直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩,1.4.1 直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì),定義：電樞繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 運(yùn)行時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終存在,直流電機(jī)無(wú)論作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行還是作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，電樞繞組內(nèi)都感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),這個(gè)

16、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是指一條支路的電動(dòng)勢(shì)。,電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)電樞元件中的電勢(shì)與電流方向,要計(jì)算支路電動(dòng)勢(shì)，可先求出每個(gè)元件電動(dòng)勢(shì)的平均值，然后乘上每條支路串聯(lián)元件數(shù)，就可得出支路電動(dòng)勢(shì)。,計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算,Ce為電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。上式表明直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電機(jī)結(jié)構(gòu)、氣隙磁通和電機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)。當(dāng)電機(jī)制造好以后，與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)Ce不在變化，因此電樞電動(dòng)勢(shì)僅與氣隙磁通和轉(zhuǎn)速有關(guān)，改變轉(zhuǎn)速和磁通均可改變電樞電動(dòng)勢(shì)的大小。,1.4.2 直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩,定義：根據(jù)電磁力定律，當(dāng)電樞繞組中有電樞電流 流過(guò)時(shí)，在磁場(chǎng)內(nèi)將受到電磁力的作用，該 力與電機(jī)電樞鐵心半徑之積為電磁轉(zhuǎn)矩。 式中Ct為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，僅與電

17、機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)。從Ce與Ct的表達(dá)式可以看出Ct =9.55Ce。 由 Tem=CtIa 可看出，制造好的直流電機(jī)其電磁轉(zhuǎn)矩僅與電樞電流和氣隙磁通成正比。,:,1.5 直流電機(jī)的換向,1.5.1 換向概述 1.5.2 換向的電磁理論 1.5.3 改善換向的方法,直流電機(jī)的換向是指電樞繞組元件經(jīng)過(guò)電刷從一個(gè)支路進(jìn)入另一個(gè)支路,該元件的電流也從一個(gè)方向變換成另一個(gè)方向的過(guò)程。換向過(guò)程是否順利、良好，關(guān)系到直流電機(jī)能否正常工作 直流電機(jī)的換向火花是影響直流電機(jī)正常運(yùn)行及使用壽命的關(guān)鍵問(wèn)題，解決換向火花過(guò)大，是直流電機(jī)維護(hù)的關(guān)鍵技術(shù)。,1.5直流電機(jī)的換向,換向周期：元件從開(kāi)始換向到換向終了所經(jīng)歷的時(shí)間。

18、 火花等級(jí)：1級(jí)-沒(méi)有火花 1.25級(jí)-一小部分地方有微弱點(diǎn)狀火花 1.5級(jí)-大部分電刷下有微弱火花 2級(jí)-全部電刷邊緣上均有火花 3級(jí)-全部電刷邊緣上均有很大的火花且火星向 外飛濺 對(duì)正常工作的電機(jī)，火花等級(jí)不能超過(guò)1.5級(jí)。,1.5.1 換向概述,1.5.2 換向的電磁理論,概念：是指換向元件在換向過(guò)程中電流變化的情 況，從而判斷 什么情況下會(huì)產(chǎn)生火花，什么情況下不產(chǎn)生火花。,一、直線換向 定義：是一種最基本的換向過(guò)程，換向元件里的換向電流隨時(shí)間線性變化。 特點(diǎn)：電刷下不產(chǎn)生火花。 二、延遲換向 定義：電抗電動(dòng)勢(shì)和電樞反應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用是阻止電流變化的，即阻礙換向的進(jìn)行。 特點(diǎn)：電刷與換向片

19、之間出現(xiàn)火花。,圖1.23,1.5.3 改善換向的方法,改善換向的目的：消除或削弱電刷下的火花。 方法：從產(chǎn)生火花的電磁原因出發(fā)，要有效地改善換向， 就必須減小、甚至抵削換向元件中的電抗電動(dòng)勢(shì)和 電樞反應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 一、選用合適的電刷 增加電刷與換向片之間的接觸電阻。在選用時(shí)，要綜合考慮接觸電阻的大小和電能損耗、發(fā)熱、摩擦等因素。更換電刷時(shí)必須盡量選擇同一牌號(hào)的。 二、裝設(shè)換向極 目前最主要的方法是在主磁極之間裝設(shè)換向極。,1.6 直流發(fā)電機(jī),1.6.1 直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式 1.6.2 直流發(fā)電機(jī)的基本方程式 1.6.3 他勵(lì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性 1.6.4 并勵(lì)發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件和外特性,1.6.

20、1 直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式,1.6 直流發(fā)電機(jī),供給勵(lì)磁繞組電流的方式稱(chēng)為勵(lì)磁方式。分為他勵(lì)和自勵(lì)兩大類(lèi)，自勵(lì)方式又分并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)三種方式。,1、他勵(lì)：直流電機(jī)的勵(lì)磁電流由其它直流電源單獨(dú)供給。,他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的電樞電流和負(fù)載電流相同，即：,2、并勵(lì)： 發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)。且滿足,3、串勵(lì)： 勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)。滿足,4、復(fù)勵(lì)： 并勵(lì)和串勵(lì)兩種勵(lì)磁方式的結(jié)合。電機(jī)有兩個(gè)勵(lì)磁繞組，一個(gè)與電樞繞組串聯(lián)，一個(gè)與電樞繞組并聯(lián)。,1.6.2 直流發(fā)電機(jī)的基本方程,如圖規(guī)定各物理量的參考方向,一.電動(dòng)勢(shì)平衡方程,從方程式可見(jiàn)，直流發(fā)電機(jī)滿足,二. 轉(zhuǎn)矩平衡方程,發(fā)電機(jī)軸上有三個(gè)轉(zhuǎn)矩：原動(dòng)

21、機(jī)輸入給的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 、電磁轉(zhuǎn)矩 和機(jī)械摩擦及鐵損引起的空載轉(zhuǎn)矩 。轉(zhuǎn)矩平衡方程為：,直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流,三、勵(lì)磁特性公式,每極氣隙磁通,四.功率平衡方程,原動(dòng)機(jī)輸入給發(fā)電機(jī)的機(jī)械功率,電磁功率,電磁功率一方面代表電動(dòng)勢(shì)為 的電源輸出電流 時(shí)發(fā)出的電功率，一方面又代表轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)克服電磁轉(zhuǎn)矩所消耗的機(jī)械功率。,電樞回路電阻及電刷與換向器表面接觸電阻上的銅損耗,輸出的電功率,自勵(lì)發(fā)電機(jī)中還應(yīng)減去勵(lì)磁損耗,1.6.3 他勵(lì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性,一、空載特性,定義:當(dāng) 、 時(shí)，,直流發(fā)電機(jī)的空載特性是非線性的的，上升與下降的過(guò)程是不相同的。實(shí)際中通常取平均特性曲線作為空載特性曲線。,空載時(shí),空載特性實(shí)質(zhì)上

22、就是 。所以空載特性曲線的形狀與空載磁化特性曲線相同。,二、外特性,定義：當(dāng) 、 時(shí)，,由曲線可見(jiàn)，負(fù)載電流增大時(shí)，端電壓有所下降。,根據(jù) 可知端電壓下降有兩個(gè)原因：,(一)在勵(lì)磁電流一定情況下，負(fù)載電流增大，電樞反應(yīng)的去磁作用使每極磁通量減少，使電動(dòng)勢(shì)減少；,(二)電樞回路上的電阻壓降隨負(fù)載電流增大而增加，使端電壓下降。,為什么低?,三、調(diào)節(jié)特性,定義：當(dāng) 、 時(shí)，,由曲線可見(jiàn)，在負(fù)載電流變化時(shí)，若保持端電壓不變，必須改變勵(lì)磁電流，補(bǔ)償電樞反應(yīng)及電樞回路電阻壓降對(duì)對(duì)輸出端電壓的影響.,1.6.4 并勵(lì)發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件和外特性,并勵(lì)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁是由發(fā)電機(jī)本身的端電壓提供的，而端電壓是在勵(lì)磁電流

23、作用下建立的，這一點(diǎn)與他勵(lì)發(fā)電機(jī)不同。并勵(lì)發(fā)電機(jī)建立電壓的過(guò)程稱(chēng)為自勵(lì)過(guò)程，滿足建壓的條件稱(chēng)為自勵(lì)條件。,一、自勵(lì)條件,曲線1為空載特性曲線,曲線2為勵(lì)磁回路總電阻 特性曲線，也稱(chēng)場(chǎng)阻線 。,原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，如果主磁極有剩磁，則電樞繞組切割剩磁通感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在電動(dòng)勢(shì)作用下勵(lì)磁回路產(chǎn)生 。,增大 ,場(chǎng)阻線變?yōu)榍€3時(shí)， 稱(chēng)為臨界電阻 。,若再增加勵(lì)磁回路電阻，發(fā)電機(jī)將不能自勵(lì)。,如果勵(lì)磁繞組和電樞繞組連接正確， 勵(lì)磁電流產(chǎn)生與剩磁方向相同的磁通，使主磁路磁通增加，電動(dòng)勢(shì)增大， 增加。如此不斷增長(zhǎng)，直到勵(lì)磁繞組兩端的電壓與 相等，達(dá)到穩(wěn)定的平衡工作點(diǎn)A。,可見(jiàn)，并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件有：,二、空載特性,并勵(lì)發(fā)電機(jī)的空載特性與一般電機(jī)的空載特性一樣，也是磁化曲線。由于勵(lì)磁電壓不能反向，所以它的空載特性曲線只在第一象限。,三、外特性,四、調(diào)節(jié)特性,并勵(lì)發(fā)電機(jī)的電樞電流，比起他勵(lì)發(fā)電機(jī)僅僅多了一個(gè)勵(lì)磁電流，所以調(diào)節(jié)特性與他勵(lì)發(fā)電機(jī)的相差不大。,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。,并勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性與他勵(lì)發(fā)電機(jī)相似，也是一條