汽車交流發(fā)電機和直流電動機

1、 磁路、磁感應強度、磁通、磁導率和磁場強度概念。磁路、磁感應強度、磁通、磁導率和磁場強度概念。 鐵磁性材料的性質。鐵磁性材料的性質。 鐵心線圈電路的分析方法及其規(guī)律，鐵心線圈的結鐵心線圈電路的分析方法及其規(guī)律，鐵心線圈的結構構 和物理意義，交流交流鐵心線圈的功率損耗問題。和物理意義，交流交流鐵心線圈的功率損耗問題。 變壓器的結構和工作原理。變壓器的結構和工作原理。 電磁鐵和繼電器的結構、工作原理。電磁鐵和繼電器的結構、工作原理。 交流發(fā)電機的結構、工作原理及工作特性。交流發(fā)電機的結構、工作原理及工作特性。 串勵式直流電動機的結構、工作原理、機械特性，串勵式直流電動機的結構、工作原理、機械特性，

2、直流電機的起動、調速、反轉的原理，步進電動機的工直流電機的起動、調速、反轉的原理，步進電動機的工作原理。作原理。 安培環(huán)路定律、磁路歐姆定律，電磁感應安培環(huán)路定律、磁路歐姆定律，電磁感應定律及其應用，霍爾元件的應用。定律及其應用，霍爾元件的應用。 電壓變換、電流變換和阻抗變換的計算，電壓變換、電流變換和阻抗變換的計算，變壓器在汽車電路中的應用。變壓器在汽車電路中的應用。 電磁鐵和繼電器在汽車電路中的應用。電磁鐵和繼電器在汽車電路中的應用。第3章 磁路與電機3.1.1 3.1.1 磁感應強度磁感應強度3.1 磁路的基本物理量 汽車上有變壓器、交流發(fā)電機、直流電動機、電磁鐵、繼電器等含有感性元件的

3、電器設備。這些設備中存在電感線圈，當電感線圈通電后在電路中就產(chǎn)生了磁場，磁場的磁感線在鐵心的限定范圍內形成了閉合的路徑，即形成了磁路。 (a)變壓器磁路 (b)直流電動機磁路 (c)磁電式儀表磁路 (d)繼電器磁路第3章 磁路與電機3.7.1 3.7.1 汽車交流發(fā)電機結構汽車交流發(fā)電機結構3.7 汽車交流發(fā)電機 汽車用電均為直流電，當汽車電源系統(tǒng)的交流發(fā)電機工作時，發(fā)電機所產(chǎn)生的是正弦交流電，經(jīng)過整流裝置、電壓調節(jié)器等設備或器件將正弦交流電轉變成直流電。 三相同步交流發(fā)電機由風扇、V形帶輪、轉子總成、定子總成、端蓋、電刷與刷架等部件組成。1-端蓋 2-電刷架 3-電刷 4-元件板 5-定子總

4、成 6-轉子總成 7-前端蓋 8-風扇 9-皮帶輪第3章 磁路與電機3.7.1 3.7.1 汽車交流發(fā)電機結構汽車交流發(fā)電機結構3.7 汽車交流發(fā)電機1. 風扇與風扇與V形帶輪形帶輪 常見的風扇一般由鋼板沖制卷角而成，用半圓鍵安裝在前端蓋外側的轉軸上。它將機內的空氣通過前端蓋上的通風孔吸出來，使空氣高速流經(jīng)發(fā)電機內部對發(fā)電機制轉子線圈和定子線圈進行強制冷卻。 V形帶輪通過V形帶將發(fā)動機的轉矩傳給轉子。帶輪通常用鑄鐵鑄造，有單槽和雙槽兩種，用半圓鍵裝在轉子軸上，再用彈簧墊圈和螺母緊固。 第3章 磁路與電機3.7.1 3.7.1 汽車交流發(fā)電機結構汽車交流發(fā)電機結構3.7 汽車交流發(fā)電機2. 轉子

5、總成轉子總成 轉子總成是交流發(fā)電機的磁極部分，用來產(chǎn)生磁場。它由轉子軸、兩塊爪形磁極、勵磁繞組、集電環(huán)等組成。 1-集電環(huán) 2-引線 3-爪形磁極 4-勵磁繞組 5-磁軸 6-定位圈 7-轉子軸第3章 磁路與電機3.7 汽車交流發(fā)電機3. 定子總成定子總成 是三相交流發(fā)電機的電樞，用來產(chǎn)生三相交流電。它由定子鐵心和三相繞組組成。定子鐵心用硅鋼片沖制疊壓而成。鐵心內圓沖有線槽，以便安放三相繞組。三相繞組對稱嵌在定子鐵心槽內，三相繞組多為星型聯(lián)結，一般留有中性線。每個繞組的線圈個數(shù)、每個線圈的節(jié)距和匝數(shù)都完全相等。繞組起端在定子槽內的排列相隔。第3章 磁路與電機3.7 汽車交流發(fā)電機4. 端蓋端蓋

6、 端蓋分前端蓋和后端蓋，用鋁合金或翻砂鑄成，用于支承轉子，封閉內部結構。前端蓋鑄有安裝臂，用于安裝與調整V形帶松緊度。后端蓋內裝有電刷和刷架。5. 電刷與刷架電刷與刷架 兩只電刷裝在刷架的孔內，借彈簧的壓力與滑環(huán)保持接觸，將直流電引入勵磁繞組。一個電刷的引線接到發(fā)電機后端蓋外部的接線柱上，成為發(fā)電機的磁場(F)接線柱，另一個電刷接到搭鐵位置(分內搭鐵和外搭鐵)。第3章 磁路與電機3.7.2 3.7.2 汽車交流發(fā)電機工作原理汽車交流發(fā)電機工作原理3.7 汽車交流發(fā)電機 汽車交流發(fā)電機是利用電磁感應的原理進行工作的。汽車交流發(fā)電機是利用電磁感應的原理進行工作的。當勵磁線圈通以直流電時，磁極被磁化

7、產(chǎn)生磁場。磁感當勵磁線圈通以直流電時，磁極被磁化產(chǎn)生磁場。磁感線在轉子的線在轉子的N極、轉子與定子間的氣隙、定子鐵心和極、轉子與定子間的氣隙、定子鐵心和S極極之間構成閉合磁路。之間構成閉合磁路。 交流發(fā)電機發(fā)電時，由蓄電池給勵磁繞組提供直流交流發(fā)電機發(fā)電時，由蓄電池給勵磁繞組提供直流電流，即他勵；當發(fā)電機達到蓄電池電壓時，就由發(fā)電電流，即他勵；當發(fā)電機達到蓄電池電壓時，就由發(fā)電機供給勵磁電流，即自勵。機供給勵磁電流，即自勵。 當轉子旋轉時，勵磁線圈所產(chǎn)生的磁場也隨之轉動，當轉子旋轉時，勵磁線圈所產(chǎn)生的磁場也隨之轉動，形成旋轉磁場。固定不動的三相定子繞組在旋轉磁場作形成旋轉磁場。固定不動的三相定

8、子繞組在旋轉磁場作用下，產(chǎn)生了交流電動勢如圖所示。用下，產(chǎn)生了交流電動勢如圖所示。 第3章 磁路與電機3.7.2 3.7.2 汽車交流發(fā)電機工作原理汽車交流發(fā)電機工作原理3.7 汽車交流發(fā)電機 三相繞組的結構可以產(chǎn)生三個頻率相同、幅值相等、三相繞組的結構可以產(chǎn)生三個頻率相同、幅值相等、相位相差的正弦電動勢，其瞬時值可以表示為相位相差的正弦電動勢，其瞬時值可以表示為 Vmsin(120 )eEtUmsineEtWmsin(120 )eEt 對于定型的三相同步交流發(fā)電機來說，在略去發(fā)電機內部壓降的情況下，每相繞組相電壓為pUCn Up為每相繞組的相電壓、C為電機常數(shù)、n為轉子的轉速、為每極的磁通。

9、在結構常數(shù)確定的情況下，發(fā)電機電壓的大小與轉速和磁通成正比。 第3章 磁路與電機3.7.3 3.7.3 汽車交流發(fā)電機工作特性汽車交流發(fā)電機工作特性3.7 汽車交流發(fā)電機 是指發(fā)電機輸出電壓經(jīng)整流后的直流輸出電壓與電流、轉速之間的關系。它包括輸出特性、空載特性和外特性。其中輸出特性尤為重要。因此，發(fā)動機工作特性的研究必須基于發(fā)動機的轉速來進行。1. 輸出特性輸出特性 輸出特性也叫負載特性，是指發(fā)電機輸出電壓U一定時(對12V發(fā)電機規(guī)定為14V，對24V發(fā)電機規(guī)定為28V)發(fā)電機的輸出電流I與轉速n的關系，即I = f (n)曲線。 第3章 磁路與電機3.7.3 3.7.3 汽車交流發(fā)電機工作特

10、性汽車交流發(fā)電機工作特性3.7 汽車交流發(fā)電機1. 輸出特性輸出特性 (1)當發(fā)電機的轉速很低時，其端電壓低于額定電壓，此時發(fā)電機不能向外供電；當發(fā)動機轉速達到空載轉速n1時，電壓達到額定值；當轉速高于空載轉速n1時，發(fā)電機向外供電?？蛰d轉速n1為選擇發(fā)電機與發(fā)動機轉速比的主要依據(jù)。第3章 磁路與電機3.7.3 3.7.3 汽車交流發(fā)電機工作特性汽車交流發(fā)電機工作特性3.7 汽車交流發(fā)電機1. 輸出特性輸出特性 (2)當發(fā)電機的轉速超過n1時，發(fā)電機輸出電流I隨著轉速n的升高及負載電阻R的減小而增大；當轉速等于n2時，發(fā)電機輸出額定功率，因此將n2稱為滿載轉速。空載轉速和滿載轉速是發(fā)電機的主要

11、性能指標，使用時要經(jīng)常查看其是否符合規(guī)定值，即發(fā)電機是否處于良好的工作狀態(tài)。第3章 磁路與電機3.7.3 3.7.3 汽車交流發(fā)電機工作特性汽車交流發(fā)電機工作特性3.7 汽車交流發(fā)電機1. 輸出特性輸出特性 (3)當發(fā)電機轉速達到一定值時，輸出電流不再隨轉速的升高和負載電阻的減小而增大。此時的電流為發(fā)電機的最大輸出電流，該性能表明發(fā)電機具有自動限制電流的自我保護能力。交流發(fā)電機的最大輸出電流約為額定電流的1.5倍。第3章 磁路與電機3.7.3 3.7.3 汽車交流發(fā)電機工作特性汽車交流發(fā)電機工作特性3.7 汽車交流發(fā)電機2. 空載特性空載特性 是指發(fā)電機空載時端電壓U與轉速之間n的關系，即U

12、= f (n)曲線。 隨著轉速的升高，端電壓上升較快，由他勵變?yōu)樽詣顣r，除供給用電設備電能外，向蓄電池充電?？蛰d特性反映了交流發(fā)電機性能的好壞。 第3章 磁路與電機3.7.3 3.7.3 汽車交流發(fā)電機工作特性汽車交流發(fā)電機工作特性3.7 汽車交流發(fā)電機3. 外特性外特性 是指發(fā)電機轉速一定時，發(fā)電機端電壓與輸出電流之間的關系，即U = f (I)曲線，如圖為一組不同轉速n時的外特性曲線。 發(fā)電機轉速越高，端電壓越高，輸出電流越大。當保持一定轉速時，端電壓隨輸出電流的增大而下降。由于端電壓受轉速和負載變化的影響，交流發(fā)電機必須配用電壓調節(jié)器才能保持電壓的恒定。否則，當發(fā)電機高速運轉時，若突然失

13、去負載，其電壓會突然升高，可能擊穿電子元件和燒毀用電設備。 第3章 磁路與電機3.8.1 3.8.1 串勵式直流電動機的結構串勵式直流電動機的結構3.8 汽車用直流電動機 直流電動機是將直流電能轉換為機械能的裝置。直流電動機跟交流電動機相比具有較好的調速和起動性能，這對汽車電器設備的工作是重要的。 串勵式直流電動機起動轉矩和過載能力較大，同時轉速隨負載變化明顯，且輸出功率變化不大。基于這些優(yōu)點，串勵式直流電動機在汽車上得到廣泛應用。 主要由磁極、電樞、機殼、端蓋、電刷與刷架等組成，如圖所示。 第3章 磁路與電機3.8.1 3.8.1 串勵式直流電動機的結構串勵式直流電動機的結構3.8 汽車用直

14、流電動機1. 磁極磁極(定子定子) 電樞由主磁極、換向磁極、機座、端蓋和電刷裝置等組成。 主磁極由鐵心和勵磁繞組組成，勵磁繞組通以勵磁電流產(chǎn)生主磁場，為了增大起動轉矩，磁極數(shù)一般為4個或以上。第3章 磁路與電機3.8.1 3.8.1 串勵式直流電動機的結構串勵式直流電動機的結構3.8 汽車用直流電動機 換向磁極由換向磁極鐵心和繞組組成，位于兩主磁極之間，并與電樞串聯(lián)，通以電樞電流，產(chǎn)生附加磁場，以改善電動機的換向條件。減小換向器上的火花，在小功率直流電動機中不裝換向磁極。 機座由鑄鋼或原鋼板制成，用以安裝主磁極和換向器等部件，并保護電機，它既是電動機的外殼又是電動機磁路的一部分。 在機座兩端各

15、有一個端蓋，端蓋以中心處裝有軸承，用來支持轉子和轉軸，端蓋上還固定有電刷架，用以安裝電刷。第3章 磁路與電機3.8.1 3.8.1 串勵式直流電動機的結構串勵式直流電動機的結構3.8 汽車用直流電動機2.電樞電樞(轉子轉子)主要由電樞鐵心、電樞繞組、換向器和電樞軸等組成。 電樞鐵心由硅鋼片疊壓而成，其表面有許多均勻分布的槽，用來嵌入電樞繞組，電樞繞組由許多相同的線圈組成，按一定規(guī)律嵌入電樞鐵心的槽內并與換向器的兩片相連。通以電流時在主磁場的作用下產(chǎn)生電磁轉矩。 換向器是直流電動機的特有裝置，它由許多楔形銅片組成，各片間用云母或其他墊片絕緣。外表呈圓柱形，裝在轉軸上，在換向器表面壓著電刷，使旋轉

16、的電樞繞組與靜止的外電路一直相通，以引入直流電。第3章 磁路與電機3.8.1 3.8.1 串勵式直流電動機的結構串勵式直流電動機的結構3.8 汽車用直流電動機3. 機殼 機殼構成直流電動機的導磁回路。在機殼的一端留有檢視孔，以便對電刷和換向器進行檢修。4. 端蓋端蓋 端蓋有兩個，前端蓋由鑄鐵澆鑄而成，后端蓋一般由鋼板壓制而成，用螺釘固定在底座的兩端，蓋內有軸承用以支撐旋轉的電樞。第3章 磁路與電機3.8.1 3.8.1 串勵式直流電動機的結構串勵式直流電動機的結構3.8 汽車用直流電動機5電刷與刷架電刷與刷架 電刷與換向器配合，將電流引入電動機的勵磁繞組及電樞繞組。電刷由銅粉與石墨粉壓制而成，

17、以減少電阻，并增加耐磨性。刷架一般都制成框式，固定在后端蓋內，正極刷架與端蓋絕緣，負極刷架本身搭鐵。刷架上裝在彈力較強的盤形彈簧，工作中壓在電刷后部，以保證電刷與換向器接觸良好。第3章 磁路與電機3.8.2 3.8.2 串勵式直流電動機的工作原理串勵式直流電動機的工作原理3.8 汽車用直流電動機 當直流電壓加在電刷兩側時，直流電流經(jīng)過電刷當直流電壓加在電刷兩側時，直流電流經(jīng)過電刷A換向片換向片1，線圈，線圈abcd換向片換向片2和電和電刷刷B形成回路，線圈形成回路，線圈ab邊和邊和cd邊邊在磁場中受到電磁力的作用，受在磁場中受到電磁力的作用，受力方向可由左手定則確定。電磁力方向可由左手定則確定

18、。電磁力將使線圈電樞按逆時針方向旋力將使線圈電樞按逆時針方向旋轉。隨著電樞的旋轉，線圈的轉。隨著電樞的旋轉，線圈的ab邊從邊從N極處轉到極處轉到S極處，換向片極處，換向片2脫離電刷脫離電刷B而與電刷接觸，這時而與電刷接觸，這時流經(jīng)線圈的電流方向相反，但流經(jīng)線圈的電流方向相反，但N極下導體中電流方向始終不變，極下導體中電流方向始終不變，因此電磁轉矩的大小和方向保持因此電磁轉矩的大小和方向保持不變，所以，直流電動機通電后能按一定方向連續(xù)旋轉。不變，所以，直流電動機通電后能按一定方向連續(xù)旋轉。 第3章 磁路與電機3.8.2 3.8.2 串勵式直流電動機的工作原理串勵式直流電動機的工作原理3.8 汽車

19、用直流電動機2. 電磁轉矩電磁轉矩 電磁轉矩是由電樞繞組通入直流電流后在磁場中受電磁轉矩是由電樞繞組通入直流電流后在磁場中受力而形成的，根據(jù)電磁力分布，每根導體所受電磁力為力而形成的，根據(jù)電磁力分布，每根導體所受電磁力為F =BIL。對于給定的電動機，磁感應強度。對于給定的電動機，磁感應強度B與每極磁通與每極磁通成正比，導體電流成正比，導體電流I與電樞電流成正比，而導體在磁場與電樞電流成正比，而導體在磁場中的有效長度中的有效長度L及轉子半徑等都是固定的，取決于電動及轉子半徑等都是固定的，取決于電動機的結構，因此直流電動機的電磁轉矩機的結構，因此直流電動機的電磁轉矩T的大小可表示的大小可表示為為

20、TaTCI式中，CT為轉矩常數(shù)，與電動機的結構有關；為每極磁通；Ia為電樞電流。 第3章 磁路與電機3.8 汽車用直流電動機3. 電樞反電動勢和電流電樞反電動勢和電流 當電樞旋轉時，在導體中又要產(chǎn)生感應電動勢，其當電樞旋轉時，在導體中又要產(chǎn)生感應電動勢，其大小為大小為 ，其方向由右手定則確定，該電動勢的，其方向由右手定則確定，該電動勢的方向與電樞電流的方向相反，因此稱為反電動勢，其大方向與電樞電流的方向相反，因此稱為反電動勢，其大小為小為 。 由此可見，直流電動機在旋轉時，電樞反電動勢由此可見，直流電動機在旋轉時，電樞反電動勢Ea的大小與每極磁通及電動機轉速的大小與每極磁通及電動機轉速n的積成

21、正比，它的方的積成正比，它的方向與電樞電流方向相反，所以反電動勢在電路中起限制向與電樞電流方向相反，所以反電動勢在電路中起限制電流的作用。電流的作用。aEBLVEaECnaaaaUEI RaaaaUEIR電樞電流Ia的大小不僅與Ua、Ra有關，而且還受到反電動勢Ea的制約。當Ua和Ra一定時，Ia僅取決于Ea。 第3章 磁路與電機3.8.3 3.8.3 串勵式直流電動機的機械特性串勵式直流電動機的機械特性3.8 汽車用直流電動機 電動機拖動機械負載旋轉，對于機械負載來說，最重要的是驅動它的轉矩和轉速，即電動機的電磁轉矩T和轉速n。當直流電動機外加電壓U為額定值，電樞回路電阻Ra和勵磁回路電阻R

22、f保持不變時，轉速n與電磁轉矩T之間的關系n=f (T)，稱為電動機的機械特性。1. 起動轉矩大且過載能力強起動轉矩大且過載能力強 電動機在恒定電壓運轉下，起動時n=0，Ia增大，電磁轉矩也增大。當負載增強時，由于軸上的阻力矩增大而使電樞轉速下降，Ea也隨之減小，使電樞電流Ia增大，所以，電磁轉矩也增大，直流電動機的電磁轉矩與阻力矩相平衡時，則又在新的負載下以新的轉速平穩(wěn)運轉。第3章 磁路與電機3.8.3 3.8.3 串勵式直流電動機的機械特性串勵式直流電動機的機械特性3.8 汽車用直流電動機2. 重載轉速低，輕載轉速高重載轉速低，輕載轉速高 對于串勵式直流電動機，電樞電流與勵磁電流相同。磁通

23、是隨電樞電流而變化的。磁路未飽和時，磁通基本上與電樞電流成正比，即(為磁通常數(shù))，因而2TaTaTCIC C ITaTIC CTEEEEETTaaaaaTURC CEUI RURnCC C IC CTTC CC CC CC C第3章 磁路與電機3.8.3 3.8.3 串勵式直流電動機的機械特性串勵式直流電動機的機械特性3.8 汽車用直流電動機EETTUUUnTCCC TC CTC CCETCCCC 串勵式直流電動機在磁路不飽和時的機械特性曲線為雙曲線，如圖所示。轉速隨轉矩的增加下降較快，是軟特性。因空載轉速過高，串勵式直流電動機不允許空載運行，為保證這一點，它和負載不能用皮帶傳動，以防皮帶斷裂

24、或滑脫造成“飛車”事故。當磁路飽和時，轉矩增大，電樞電流Ia增大時，磁通變化不大，機械特性為直線，如圖曲線后面部分。第3章 磁路與電機3.8.3 3.8.3 串勵式直流電動機的機械特性串勵式直流電動機的機械特性3.8 汽車用直流電動機 串勵式直流電動機在磁路不飽和時的機械特性曲線為雙曲線，如圖所示。轉速隨轉矩的增加下降較快，是軟特性。因空載轉速過高，串勵式直流電動機不允許空載運行，為保證這一點，它和負載不能用皮帶傳動，以防皮帶斷裂或滑脫造成“飛車”事故。當磁路飽和時，轉矩增大，電樞電流Ia增大時，磁通變化不大，機械特性為直線，如圖曲線后面部分。1-自然特性曲線 2，3，4-人工機械特性曲線第3

25、章 磁路與電機3.8.4 3.8.4 直流電動機的分類直流電動機的分類3.8 汽車用直流電動機 直流電動機的主磁場由勵磁繞組中的勵磁電流產(chǎn)生，根據(jù)不同的勵磁方式，直流電動機可分為：他勵電動機、并勵電動機、串勵電動機和復勵電動機。 此外在小型直流電動機中，也有用永久磁鐵作為主磁極的，稱為永磁電動機，永磁電動機可視為他勵電動機的一種。 第3章 磁路與電機3.8.4 3.8.4 直流電動機的分類直流電動機的分類3.8 汽車用直流電動機1. 他勵直流電動機他勵直流電動機 勵磁繞組與電樞繞組由單獨電源供電，其特點是電樞總電流I等于負載電流Ia。如圖所示。2. 并勵直流電動機并勵直流電動機 勵磁繞組與電樞

26、繞組并聯(lián)，其特點是I = Ia + If。如圖所示。 第3章 磁路與電機3.8.4 3.8.4 直流電動機的分類直流電動機的分類3.8 汽車用直流電動機3. 串勵直流電動機串勵直流電動機 勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，其特點是I = Ia = If。如圖。4. 復勵直流電動機復勵直流電動機 勵磁繞組分為兩部分，一部分與電樞繞組并聯(lián)，另一部分與電樞繞組串聯(lián)。如圖所示。不同勵磁方式的直流電動機，機械特性差別很大，適用于不同的場合，汽車用起動電動機，要求起動轉矩大，因而采用串勵式直流電動機。第3章 磁路與電機3.8.5 3.8.5 直流電動機的起動、調速與反轉直流電動機的起動、調速與反轉3.8 汽車用直流

27、電動機1. 直流電動機的起動直流電動機的起動從接通電源開始，轉子由靜止到穩(wěn)定運行的過程。機械負載對直流電動機起動的基本要求是：起動轉矩夠用但不要過大，起動電流要小，起動時間要短，起動設備要簡單、經(jīng)濟、可靠。起動電流和起動轉矩為 staaaaaUEUIRRstTstTCI在額定電壓下起動，由于Ra很小，故Ist非常大，一般可達額定電流的1020倍，起動轉矩也很大。這樣大的起動電流在電刷與換向器接觸處會產(chǎn)生強烈的火花，易導致?lián)Q向器損壞。同時過大的起動轉矩將使直流電動機及其負載遭受突然的巨大沖擊，也會損壞傳動機構和負載。因此除容量很小的直流電動機外，必須設法減小直到電流。第3章 磁路與電機3.8.5

28、 3.8.5 直流電動機的起動、調速與反轉直流電動機的起動、調速與反轉3.8 汽車用直流電動機1. 直流電動機的起動直流電動機的起動減小起動電流的方法有兩種：減小起動電流的方法有兩種：(1) 降低電樞電壓起動降低電樞電壓起動降低電樞電壓起動時，需要有一個可調壓的直流電源專供電樞電路用。隨轉速的升高該電源使電源電壓逐漸升高到額定值。該方法適用于他勵直流電動機。(2)在電樞電路中串聯(lián)電阻起動在電樞電路中串聯(lián)電阻起動對于并勵、串勵和復勵電動機，一般都采用在電樞電路內串聯(lián)起動電阻Rst的方法進行起動。這時的電流為ststaaUIRR起動開始瞬間，將起動電阻調在最大，隨著電動機轉速的上升，逐段將起動電阻

29、切除，當Rst=0起動過程結束。第3章 磁路與電機3.8.5 3.8.5 直流電動機的起動、調速與反轉直流電動機的起動、調速與反轉3.8 汽車用直流電動機2. 直流電動機的調速直流電動機的調速用人為的方法使直流電動機在同樣的負載下得到不同的轉速，叫做調速。直流電動機之所以得到廣泛應用，其重要原因是其具有極其可貴的調速性能，可以在寬廣的范圍內進行平滑而經(jīng)濟地調速。 EaaUI RnC當負載不變時，直流電動機有三種調速方法：(1)電樞回路串聯(lián)電阻調速電樞回路串聯(lián)電阻調速當負載一定時，在電樞回路串聯(lián)電阻能使轉速下降。這種調速方法增加了串聯(lián)電阻上的損耗，使電動機效率降低，所以調速范圍較窄。這種方法多用

30、于對調速性能要求不高的設備上，如起重機等。第3章 磁路與電機3.8.5 3.8.5 直流電動機的起動、調速與反轉直流電動機的起動、調速與反轉3.8 汽車用直流電動機2. 直流電動機的調速直流電動機的調速(2)改變電樞電壓調速改變電樞電壓調速對并勵和串勵直流電動機而言，改變電源電壓不僅影響電樞電路，也影響了勵磁回路，使磁通發(fā)生變化。因此改變電樞電壓調速一般在他勵電動機中采用。這樣可保證在磁通恒定的情況下，達到改變電樞電壓的目的。改變電樞電壓調速的特點是：只能是降速調速；調速范圍寬；電能損耗小，效率高；需專用調壓直流電源。改變電樞電壓調速多用于調速性能要求較高的設備上，如軋鋼機、龍門刨床、造紙機等

31、。第3章 磁路與電機3.8.5 3.8.5 直流電動機的起動、調速與反轉直流電動機的起動、調速與反轉3.8 汽車用直流電動機2. 直流電動機的調速直流電動機的調速(3)改變磁通調速改變磁通調速保持電源電壓和負載轉矩不變，調節(jié)勵磁回路的磁場電阻Rf，通過勵磁電流If的變化來改變磁通。變磁通調速的特點是；控制方便，宜于從低速向高速方向調節(jié)；調速范圍較??；調速效率高；機械特性的硬度變化不大，電動機運行平穩(wěn)。該調速方法適用于重型車床等的調速。第3章 磁路與電機3.8.5 3.8.5 直流電動機的起動、調速與反轉直流電動機的起動、調速與反轉3.8 汽車用直流電動機3. 直流電動機的反轉直流電動機的反轉(

32、1)保持電樞電壓兩端極性不變，把勵磁繞組反接，使勵磁電流方向改變；(2)保持勵磁繞組電流方向不變，把電樞繞組反接，使電樞電流方向改變。 直流電動機的轉動方向由電磁轉矩方向決定。 他勵和并勵電動機繞組匝數(shù)多、電感大，勵磁電流從正向額定值變到負向額定值時間長，反向磁通建立緩慢，且在勵磁繞組反接斷開瞬間，繞組中產(chǎn)生很大的自感電動勢，可能造成絕緣擊穿，所以他勵和并勵電動機通常采用改變電樞電流的方向使其反轉。第3章 磁路與電機3.8.6 3.8.6 步進電動機步進電動機3.8 汽車用直流電動機步進電動機是一種控制電機，它可以將脈沖電信號變換為轉角或轉速，所以又稱脈沖電動機。步進電動機的轉角與輸入的電脈沖

33、數(shù)成正比，其轉速與電脈沖頻率成正比，因此，它不受電壓、負載以及環(huán)境條件變化的影響，在脈沖技術和數(shù)字控制系統(tǒng)中應用廣泛。按照轉子材料分類：反應式和永磁式。反應式轉子是用高磁導率的軟磁材料制成；永磁式轉子是用永久磁鐵制成。按照定子相數(shù)的不同，又分為三相、四相、五相和六相等幾種。三相反應式步進電動機的基本結構和工作原理如圖所示。第3章 磁路與電機3.8.6 3.8.6 步進電動機步進電動機3.8 汽車用直流電動機定子和轉子由硅鋼片疊成。定子上有六個磁極，磁極上繞有勵磁繞組，每兩個相對的磁極組成一相。轉子上均勻分布很多齒(圖中只畫四個)，其上無繞組。工作時，定子各相繞組輪流通電(即輪流輸入脈沖電壓)。

34、從一次通電到另一次通電稱為一拍，每一拍轉子轉過的角度稱為步距角。對于給定的步進電動機，步距角的大小與通電方式有關。 第3章 磁路與電機3.8.6 3.8.6 步進電動機步進電動機3.8 汽車用直流電動機1. m相單相單m拍拍(例如三相單三拍例如三相單三拍)將m相繞組輪流單獨通電，通電m次完成一個通電循環(huán)。如三相單三拍的通電順序為UVWU或反之。每次通電時，該相定子磁極吸引轉子相應的齒，使轉子轉過一個相應的角度。每次通電時，轉子的位置如圖所示，其步距角為。改變通電順序，即按UWVU順序通電，則轉子反向轉動。30第3章 磁路與電機3.8.6 3.8.6 步進電動機步進電動機3.8 汽車用直流電動機

35、2. m相雙相雙m拍拍(例如三相雙三拍例如三相雙三拍)每次給兩相繞組通電，通電m次完成一次通電循環(huán)。例如三相雙三拍的通電順序為UVVWWUUV或反之。每次通電時的轉子位置如圖所示。步距角仍為。30第3章 磁路與電機3.8.6 3.8.6 步進電動機步進電動機3.8 汽車用直流電動機3. m相相2m拍拍(例如三相六拍例如三相六拍)以三相六拍通電方式為例，通電順序為U UVVVWWWUU或反之，通電六次完成一個通電循環(huán)。顯然，每次通電時，轉子的位置應交替如圖所示，步距角為。15第3章 磁路與電機3.8.6 3.8.6 步進電動機步進電動機3.8 汽車用直流電動機無論采用何種通電方式，步距角與轉子齒

36、數(shù)Z和拍數(shù)N之間的關系為360ZN由于轉子每經(jīng)過一個步距角，相當于轉了1/ZN圈，若脈沖頻率為f ，則轉子每秒鐘就轉了f /ZN圈，故轉子每分鐘的轉速為60fnZN目前，由于結構和工藝的改進，轉子齒數(shù)可以做得很多，步距角可以做得很小。 步進電動機的輸入脈沖電壓是由驅動電源提供的，它是步進電動機的專用電源，它可以按照指令的要求將脈沖信號按一定的順序輸送給步進電動機的各相繞組，使步進電動機按一定的通電方式工作。 第3章 磁路與電機3.8.7 3.8.7 直流電動機在汽車上的應用直流電動機在汽車上的應用3.8 汽車用直流電動機直流電動機在汽車上的應用非常廣泛，除了車輛起動、行駛及控制所必須的直流電動

37、機之外，在汽車輔助電器設備中也大量應用直流電動機。這些直流電動機的應用主要是為了完善汽車性能、體現(xiàn)汽車的豪華、舒適、安全與可靠。比如汽車刮水器的作用是刮除風擋玻璃上的雨水、雪或灰塵，確保駕駛員有良好的視線。鼓風機用于促使車內冷氣、暖氣、除霜及通風的氣流流動。電動車窗升降系統(tǒng)可以代替搖把式車窗。電動調節(jié)的后視鏡，駕駛員只需操作開關便能將外面的后視鏡調整到合適的位置。電動座椅調整系統(tǒng)可以為乘員提供乘坐的舒適性。此外在汽車門鎖、電動天線、水箱冷卻等系統(tǒng)中也有應用。第3章 磁路與電機3.8.7 3.8.7 直流電動機在汽車上的應用直流電動機在汽車上的應用3.8 汽車用直流電動機1. 車用起動機車用起動

38、機由直流電動機、單向傳動機構和操縱機構三部分組成。 1-回位彈簧 2-保持線圈 3-吸引線圈 4-電磁電磁殼體 5-觸點 6-接線柱 7-接觸盤 8-后端蓋 9-電刷彈簧 10-換向器 11-電刷 12-磁極 13-磁極鐵心 14-電樞 15-磁場繞組 16-移動襯套 17-緩沖彈簧 18-單向離合器 19-電樞繞組 20-驅動齒輪 21-罩蓋 22-轉動盤 23-傳動套筒 24-拔叉第3章 磁路與電機3.8.7 3.8.7 直流電動機在汽車上的應用直流電動機在汽車上的應用3.8 汽車用直流電動機直流電動機是起動機核心，其作用是產(chǎn)生發(fā)動機起動時所需的轉矩。汽車上的起動機一般采用串勵式直流電動機。單向傳動機構的作用是聯(lián)接或切斷發(fā)動機與起動機之間的轉矩傳遞。操縱機構的作用是接通或切斷起動機與蓄電池之間的主電路。 1. 車用起動機車用起動機第3章 磁路與電機3.8.7 3.8.7