第1章直流電機的運行原理

1、圖圖1-1 1-1 直流發(fā)電機工作原理示意圖直流發(fā)電機工作原理示意圖 )(VBleBlif 圖圖1-2 直流電動機工作原理圖直流電動機工作原理圖 當電樞轉(zhuǎn)過當電樞轉(zhuǎn)過180180時，外時，外部電路的電流方向不變，線部電路的電流方向不變，線圈中的電流方向為則從圈中的電流方向為則從d d到到a a，改變了方向，但此時電磁力改變了方向，但此時電磁力方向不變，電機沿恒定方向方向不變，電機沿恒定方向旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)。 由此可見，在直流電動機中，外部電路的電流方向由此可見，在直流電動機中，外部電路的電流方向不變，經(jīng)過電刷和換向片的作用，線圈中的電流隨其不變，經(jīng)過電刷和換向片的作用，線圈中的電流隨其所處磁極極性的

2、改變而同時改變其方向，使電磁轉(zhuǎn)矩所處磁極極性的改變而同時改變其方向，使電磁轉(zhuǎn)矩的方向一直保持不變。在這里，經(jīng)過換向器作用將直的方向一直保持不變。在這里，經(jīng)過換向器作用將直流逆變成了交流電，是一個逆變過程。流逆變成了交流電，是一個逆變過程。 圖圖1-3 直流電機的剖面圖直流電機的剖面圖 圖圖1-4 主磁極主磁極 圖圖1-5 換向極換向極 圖圖1-6電刷裝置電刷裝置 圖圖1-7 換向器換向器主磁極主磁極換向磁極換向磁極電刷裝置電刷裝置機座機座端蓋端蓋電樞繞組電樞繞組電樞鐵心電樞鐵心換向器換向器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸磁極鐵心磁極鐵心勵磁繞組勵磁繞組電刷電刷刷握刷握絕緣支架絕緣支架壓緊力調(diào)整裝置壓緊力調(diào)整裝置定子定

3、子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子直直流流電電機機NNNIUP NNNNIUPkWPN145VUN220min/1450rnNNkWPPNN1619 . 01451AUPINNN4 .630220101453aII aII 圖圖1-81-8直流電機按勵磁方式分類直流電機按勵磁方式分類afUUafUUfaIIIfaIIIfsFFFSfFFFfasIIII0%20圖圖1-9 直流電機空載時的磁場分布直流電機空載時的磁場分布圖圖1-10 氣隙中主磁場磁密的分布氣隙中主磁場磁密的分布 lBdxBlldxBdavxxx22220圖圖1-11 空載磁化曲線空載磁化曲線 pZy21圖圖1-121-12電樞繞組的元件及嵌放方法電樞繞

4、組的元件及嵌放方法 1-1-槽楔；槽楔； 2-2-線圈絕緣；線圈絕緣； 3-3-導體；導體； 4-4-層間絕緣；層間絕緣； 5-5-槽絕緣；槽絕緣；6-6-槽底絕緣槽底絕緣 a）繞組元件）繞組元件b）元件邊在槽內(nèi)的放置情況）元件邊在槽內(nèi)的放置情況c）電樞槽內(nèi)絕緣）電樞槽內(nèi)絕緣1-上層元件邊；上層元件邊；2-下層元件邊；下層元件邊； 3-后端接部分；后端接部分；4-首端部分首端部分p16KSZ4221621pZy1kyy4）. 單疊繞組電路圖單疊繞組電路圖從以上分析可以總結出，單疊繞組具有從以上分析可以總結出，單疊繞組具有以下特點：以下特點：pa221）并聯(lián)支路數(shù)等于磁極數(shù)）并聯(lián)支路數(shù)等于磁極數(shù)

5、 ； aaaiI2 圖圖1-16 單波繞組在電樞上繞組元件聯(lián)結情況單波繞組在電樞上繞組元件聯(lián)結情況 KSZ721151pKyyk34341521pZy43712yyy15, 42KSp4.）單波繞組電路圖）單波繞組電路圖aaiI2圖圖1-20 負載時氣隙磁場分布負載時氣隙磁場分布a)主極磁場主極磁場 b）電樞磁場）電樞磁場 c）合成磁場）合成磁場 由于磁路的飽和由于磁路的飽和現(xiàn)象的存在，使一現(xiàn)象的存在，使一半極面下磁通密度半極面下磁通密度的增加量，要比另的增加量，要比另一半極面下磁通密一半極面下磁通密度的減少量略少一度的減少量略少一些些 ，每極下的磁通，每極下的磁通量將會由于電樞反量將會由于電

6、樞反應的作用有所削弱應的作用有所削弱 ，呈一定的去磁呈一定的去磁作用。作用。圖圖1-21 負載時氣隙磁場的波形分布圖負載時氣隙磁場的波形分布圖B0-主極磁場；主極磁場；Ba-電樞磁場；電樞磁場；B-合成磁場合成磁場圖1-22 電刷不在幾電刷不在幾何中性線上時的負何中性線上時的負載磁場載磁場 若為發(fā)電機，電刷順電樞旋轉(zhuǎn)方向移動若為發(fā)電機，電刷順電樞旋轉(zhuǎn)方向移動一角度，一角度，對主極磁場而言，直軸電樞反應是去磁的；若電刷逆著對主極磁場而言，直軸電樞反應是去磁的；若電刷逆著電樞旋轉(zhuǎn)方向移動一角度，直軸電樞反應將是增磁的。電樞旋轉(zhuǎn)方向移動一角度，直軸電樞反應將是增磁的。電動機的情況與發(fā)電機相反。電動機

7、的情況與發(fā)電機相反。 aN 2lBavlvBeavavv602npv602npeavnCnapNnpaNeaNEeava6060222apNCe60aavavilBf2DfTavxaTaaaavICIapNpNaIllDNaIlBT222222式中，式中， 是一個常數(shù)，稱為轉(zhuǎn)矩常數(shù)。是一個常數(shù)，稱為轉(zhuǎn)矩常數(shù)。 apNCT255. 9260eTCCeTCC55. 9TIapNIapNnICIEPaaaeaaM2260601, 2ap4 .12160372260apNCeneaCEWbnCEea4107 .7028504 .122502 .591218622apNCTAUPINNNN331915.

8、 0330101003mNICTNNTN7 .1367331102 .592ffffaaaRIrrIURIUE)(01TTT圖圖1-23 直流發(fā)電機慣例直流發(fā)電機慣例 aEaI電樞電動勢電樞電動勢 與電與電樞電流樞電流 的方向一的方向一致；原動機的輸入轉(zhuǎn)致；原動機的輸入轉(zhuǎn)矩矩 與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速 的方的方向一致；電磁轉(zhuǎn)矩向一致；電磁轉(zhuǎn)矩 與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速 的方向相反，的方向相反，是制動轉(zhuǎn)矩。是制動轉(zhuǎn)矩。 1Tn1TTn0011)(PPTTTPMaaaaaaaaMRIUIIRIUIETP2)(cuacufcuafppPpIIU2)(0padmFepppp0附加損耗附加損耗 機械損耗機械損耗鐵損耗鐵損耗cu

9、acufadmFepppppPP21pP2pPpPP2121直流發(fā)電機的空載特性直流發(fā)電機的空載特性 圖圖1-24 他勵直流發(fā)電機實驗接線圖他勵直流發(fā)電機實驗接線圖 直流發(fā)電機的外特性直流發(fā)電機的外特性 %1000NNUUUU%10%5當負載電流變化時，欲維持他勵直流發(fā)電機的端當負載電流變化時，欲維持他勵直流發(fā)電機的端電壓不變，需要調(diào)節(jié)勵磁電流，負載電流增大時，電壓不變，需要調(diào)節(jié)勵磁電流，負載電流增大時，勵磁電流也增大，調(diào)節(jié)特性曲線見圖勵磁電流也增大，調(diào)節(jié)特性曲線見圖1-27所示。所示。 圖圖1-27他勵發(fā)電機的調(diào)節(jié)特性他勵發(fā)電機的調(diào)節(jié)特性 圖圖1-28 他勵發(fā)電機的效率曲線他勵發(fā)電機的效率曲

10、線 圖圖1-29 并勵發(fā)電機接線圖并勵發(fā)電機接線圖 圖圖1-30 自勵過程與穩(wěn)定空載電壓自勵過程與穩(wěn)定空載電壓 AUPINNN96.8623010203VUN230min/1500rnN156. 0aR3 .73fRkWppFem1NadPp01. 0ARUIfNf14. 33 .73230AIIIfNa1 .9014. 396.86WRIpaacua1266156. 01 .9022WRIpffcuf7233 .7314. 322cufcuaNMppPPW21989723126620000WppppppadFemcufcua31892000001. 010007231266WpPPN2318

11、93189200001%25.8623189200001PPN)(caaaRRIEUecaaCRRIUn)(圖圖1-23 直流電動機慣例直流電動機慣例 aEaI電樞電動勢電樞電動勢 與電與電樞電流樞電流 的方向相的方向相反；電磁轉(zhuǎn)矩反；電磁轉(zhuǎn)矩 與轉(zhuǎn)與轉(zhuǎn)速速 的方向一致；而的方向一致；而負載轉(zhuǎn)矩負載轉(zhuǎn)矩 與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速 的方向相反，是制動的方向相反，是制動轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩。 1TnLTTnffffRIrrIU)(ffffRIrrIU)(LTTTT)(02cufacuMfcaaaafacaaafappPUIRRIIEUIIRRIEIIUUIP)()()(210202)(pPTTTIEPaaMadmFep

12、ppp0pPpppppPPadmFecuacuf221pPpPP2121NPNUNINn078. 0aRNadPp%1WIUPNN462002102201WPPpN620010404620031WRIpaacua3440078. 021022WpPPcuaM427603440462001WpPPppadNMmFe2360%1104010404276033mNrkWnPPTNMM408min/100076.4295509550mNnPTNN382100040955095502mNTTT2638240820aaaaNICeRnICeRCeUn0n圖圖1-33 他勵（并勵）直流電動他勵（并勵）直流電

13、動機的工作特性機的工作特性%1001%1001%1002112faaaFemcufIIURIpppPpPPTnTCCRRCUnTepae02eCUn02TepaCCRR0,cNNRUUTCCRCUnNTeaNeN2圖圖1-34 他勵直流電動機固有機械特性他勵直流電動機固有機械特性 TCCRRCUnNTepaNeN2圖圖1-35 電樞串電阻時的人為機械特性電樞串電阻時的人為機械特性 TCCRCUnNTeaNe2圖圖1-36 改變電樞電壓時的人為機械特性改變電樞電壓時的人為機械特性 0n 改變電樞電壓時，電動改變電樞電壓時，電動機機械特性的理想空載轉(zhuǎn)機機械特性的理想空載轉(zhuǎn)速速改變，而斜率不變，此改變，而斜率不變，此時機械特性為一組平行于時機械特性為一組平行于固有特性的曲線，如圖固有特性的曲線，如圖1-36所示，所示， TCCRCUnTeaeN2圖圖1-37 改變磁通時的人為機械特性改變磁通時的人為機械特性 )(Tfn NaaNNNaNNenRIUnEC)0 ,(0n),(NNTnNe