直流電機(jī)直流電機(jī)原理

第2章直流電機(jī)原理2-12.1直流電機(jī)的用途及基本工作原理2.2直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)與型號(hào)2.3直流電機(jī)的磁路2.4直流電機(jī)的電樞繞組2.5直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)與電磁轉(zhuǎn)矩2.6直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行原理2.7直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理2.8直流電機(jī)的換向本文檔共216頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.1直流電機(jī)的用途及基本工作原理2.1.1直流電機(jī)的用途2.1.2基本工作原理本文檔共216頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分優(yōu)點(diǎn)：1、直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍廣，調(diào)速特性平滑。2、直流發(fā)電機(jī)的電勢(shì)波形較好，受電磁干擾的影響小。3、直流電動(dòng)機(jī)的過載能力較強(qiáng)，起動(dòng)、制動(dòng)和過載轉(zhuǎn)矩較大，易快速啟動(dòng)、停車。4、易控制，可靠性較高。缺點(diǎn)：1、由于存在換向器，使得制造復(fù)雜，維護(hù)困難。2、相比于同容量的三相交流電機(jī)，體積和重量大，造價(jià)高。3、電源不易取得，需要有直流電源配套裝置。所以，普通的直流電機(jī)已在大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合被交流電機(jī)取代！

直接電機(jī)即為在機(jī)械能和直流電能之間轉(zhuǎn)換的電機(jī)。與異步電動(dòng)機(jī)相比，直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用和維護(hù)不如異步電機(jī)方便，而且要使用直流電源。2.1.1直流電機(jī)的用途本文檔共216頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分學(xué)習(xí)直流電機(jī)的原因：（1）某些特定場(chǎng)合中直流電機(jī)仍有應(yīng)用（如鉆井平臺(tái)），工作后仍要面對(duì)。（2）采用電力電子開關(guān)換向的無刷直流電機(jī)，在生產(chǎn)生活中應(yīng)用非常廣泛。（3）現(xiàn)代交流調(diào)速理論是基于直流電機(jī)的模型發(fā)展而來的，只有學(xué)好直流電機(jī)的原理，才能更好地理解交流電機(jī)的調(diào)速理論。目前應(yīng)用（對(duì)調(diào)速要求較高的場(chǎng)合）：（1）軋鋼機(jī)、電氣機(jī)車、中大型龍門刨床等調(diào)速范圍大的大型設(shè)備。（2）用蓄電池做電源的地方，如汽車、拖拉機(jī)等。本文檔共216頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分

至今保留在美國麻省理工學(xué)院的由愛迪生發(fā)明的一種直流電動(dòng)機(jī)本文檔共216頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分本文檔共216頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分直流電機(jī)小型直流電機(jī)本文檔共216頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分直流發(fā)電機(jī)本文檔共216頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分直流電機(jī)模型本文檔共216頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.1.2直流電機(jī)的工作原理1.直流電機(jī)的構(gòu)成圖3.1

兩極直流電機(jī)原理模型1—磁極；2—電樞；3—滑環(huán)；4—電刷

2-10直流電機(jī)的物理模型圖解釋

右圖表示一臺(tái)最簡(jiǎn)單的兩極直流電機(jī)模型，它的固定部分（定子）上，裝設(shè)了一對(duì)直流勵(lì)磁的靜止的主磁極N和S，在旋轉(zhuǎn)部分（轉(zhuǎn)子）上裝設(shè)電樞鐵心。定子與轉(zhuǎn)子之間有一氣隙。在電樞鐵心上放置了由兩根導(dǎo)體ab和cd構(gòu)成的一個(gè)電樞線圈，線圈的首端和末端分別連到兩個(gè)圓弧形的銅片上，此銅片稱為換向片。換向片之間互相絕緣，由換向片構(gòu)成的整體稱為換向器。換向器固定在轉(zhuǎn)軸上，換向片與轉(zhuǎn)軸之間亦互相絕緣。在換向片上放置著一對(duì)固定不動(dòng)的電刷A和B，當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞線圈通過換向片和電刷與外電路接通。

a本文檔共216頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分直流電機(jī)的物理模型本文檔共216頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分電樞模型本文檔共216頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分本文檔共216頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.1.2直流電機(jī)的工作原理2.直流發(fā)電機(jī)工作原理用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電樞使之逆時(shí)針方向恒速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈邊ab和cd分別切割不同極性磁極下的磁力線，感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。E=Blv2-14簡(jiǎn)單的交流發(fā)電機(jī)模型本文檔共216頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分無換向器發(fā)電機(jī)工作原理(產(chǎn)生交變電勢(shì))直流電機(jī)的工作原理2-15本文檔共216頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.1.2直流電機(jī)的工作原理2.直流發(fā)電機(jī)工作原理

用兩個(gè)相對(duì)放置的導(dǎo)電片(換向片)代替交流發(fā)電機(jī)的兩個(gè)滑環(huán)，電刷接觸的換向片始終是相同一側(cè)的線圈邊，因?yàn)殡娝通過換向片所引出的電動(dòng)勢(shì)始終是切割

N極磁力線的線圈邊中的電動(dòng)勢(shì)，所以電刷A始終有正極性，同理電刷B始終有負(fù)極性，所以電刷端能引出方向不變但大小變化的脈振電動(dòng)勢(shì)。2-16本文檔共216頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分直流電勢(shì)的產(chǎn)生2.1.2直流電機(jī)的工作原理輸出直流電換向原動(dòng)機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電流Φ電磁轉(zhuǎn)矩（阻轉(zhuǎn)矩）做功

電磁關(guān)系本文檔共216頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.1.2直流電機(jī)的工作原理2.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)產(chǎn)生的交變電動(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)槊}振電動(dòng)勢(shì)。若電樞上線圈數(shù)增多，并按一定規(guī)律把它們連接起來，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。同時(shí)也說明了直流發(fā)電機(jī)實(shí)質(zhì)上是帶有換向器的交流發(fā)電機(jī)。結(jié)論線圈內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是一種交變電動(dòng)勢(shì)，而在電刷AB端的電動(dòng)勢(shì)卻是直流電動(dòng)勢(shì)，換向片起的作用是一種機(jī)械式整流作用。2-18本文檔共216頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.1.2直流電機(jī)的工作原理3.直流電動(dòng)機(jī)工作原理T=fD=BliD工作原理歸結(jié)如下：將直流電源通過靜止的電刷接通隨電樞轉(zhuǎn)動(dòng)的換向器，再接觸電樞繞組，使電樞導(dǎo)體有電流流過。電機(jī)內(nèi)部有磁場(chǎng)存在。載流的轉(zhuǎn)子（即電樞）導(dǎo)體將受到電磁力f

的作用f=Bli（左手定則）所有導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁力作用于轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子以n(轉(zhuǎn)/分)旋轉(zhuǎn)，以便拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載。f=Bli直流電動(dòng)機(jī)的原理圖

2-19本文檔共216頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.1.2直流電機(jī)的工作原理直流電流交流電流電磁轉(zhuǎn)矩(拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩)換向機(jī)械負(fù)載Φ旋轉(zhuǎn)克服反電動(dòng)勢(shì)做功

電磁關(guān)系3.直流電動(dòng)機(jī)工作原理本文檔共216頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.1.2直流電機(jī)的工作原理3.直流電動(dòng)機(jī)工作原理

要使電樞受到一個(gè)方向不變的電磁轉(zhuǎn)矩，關(guān)鍵在于：當(dāng)線圈邊在不同極性的磁極下，如何將流過線圈中的電流方向及時(shí)地加以變換，即進(jìn)行所謂“逆變”。為此也必須增添換向器，換向器配合電刷可保證每個(gè)極下線圈邊中電流始終是一個(gè)方向，就可以使電動(dòng)機(jī)能連續(xù)的旋轉(zhuǎn)這就是直流電動(dòng)機(jī)的工作原理。結(jié)論線圈內(nèi)流過的電流是一種交變電流，而在外電路的電流卻是直流，換向片起到逆變的作用。2-21本文檔共216頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.1.2直流電機(jī)的工作原理總結(jié)：1.所有的直流電機(jī)的電樞繞組總是自成閉路。

2.電樞繞組的支路數(shù)（2a）永遠(yuǎn)是成對(duì)出現(xiàn)，這是由于磁極數(shù)(2p)是一個(gè)偶數(shù).(a－支路對(duì)數(shù)

,p－極對(duì)數(shù))3.為得到最大的直流電勢(shì)，電刷總是與位于幾何中性線上的導(dǎo)體（線圈）相接觸。4.每根電樞導(dǎo)體的電勢(shì)性質(zhì)是交流電，而經(jīng)電刷引出的電勢(shì)為直流電勢(shì)。2-22本文檔共216頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.1.2直流電機(jī)的工作原理

此圖中雖然兩個(gè)支路的感應(yīng)電勢(shì)對(duì)稱，但對(duì)于7號(hào)和1號(hào)導(dǎo)體電勢(shì)為0，而6號(hào)和8號(hào)，12號(hào)和2號(hào)的電勢(shì)大小相同，方向相反互相抵消，故A'B'電刷間的電勢(shì)大小減小了。因此，結(jié)論是正確的。思考：為什么要將電刷與q軸上的導(dǎo)體相接觸，才能得到最大的直流電勢(shì)？

可由右圖解釋，設(shè)電刷A，B分別移到A'，B'位置。則電刷A'與電刷B'構(gòu)成的左支路或右支路中的總電勢(shì)大小確是大大減小了。2-23123456789101112本文檔共216頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分發(fā)電機(jī)中換向器和電刷作用換向器和電刷的共同作用：①將線圈中的交流電勢(shì)整流成刷間的直流電勢(shì)；②把轉(zhuǎn)動(dòng)的電路與外面不轉(zhuǎn)的電路連接。從刷間電勢(shì)波形看，電勢(shì)脈動(dòng)很大，為減小電勢(shì)的脈動(dòng)程度，實(shí)際電機(jī)采用很多元件組成電樞線圈，均勻分布在電樞表面，并按一定規(guī)律連接，刷間串聯(lián)元件數(shù)增多，脈動(dòng)減小，就得到所需的直流電。本文檔共216頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分在電動(dòng)機(jī)中換向器和電刷的作用①將刷間的直流電逆變成線圈中的交流電；②把外面不轉(zhuǎn)的電路與轉(zhuǎn)動(dòng)的電路連接。本文檔共216頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.1.2直流電機(jī)的工作原理4.直流電機(jī)可逆運(yùn)行原理從上述基本電磁情況來看：一臺(tái)直流電機(jī)原則上既可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，也可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，僅外界條件不同而已。如果用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電樞恒速旋轉(zhuǎn)，就可以從電刷端引出直流電動(dòng)勢(shì)而作為直流電源對(duì)負(fù)載供電；如果在電刷端外加直流電壓，則電動(dòng)機(jī)就可以帶動(dòng)軸上的機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)，從而把電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。這種同一臺(tái)電機(jī)能作電動(dòng)機(jī)或作發(fā)電機(jī)運(yùn)行的原理，在電機(jī)理論中稱為可逆原理。2-26本文檔共216頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分模型的改進(jìn)：1.電樞，改用多線圈，相應(yīng)換向器的改進(jìn)。2.磁路，增加電樞鐵芯。3.可根據(jù)需要增加磁極對(duì)數(shù)。4.改進(jìn)電機(jī)的換向等。2.2直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)和型號(hào)本文檔共216頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.2直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)和型號(hào)

旋轉(zhuǎn)電機(jī)結(jié)構(gòu)形式必須有滿足電磁和機(jī)械兩方面要求的結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)電機(jī)必須具備靜止和轉(zhuǎn)動(dòng)兩大部分，即直流電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子兩大部分構(gòu)成。2.2.1主要結(jié)構(gòu)本文檔共216頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分

直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)本文檔共216頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖本文檔共216頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)本文檔共216頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分

電機(jī)裝配圖本文檔共216頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)本文檔共216頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分1定子部分

定子的作用是產(chǎn)生主磁場(chǎng)和在機(jī)械上支撐電機(jī)，它主要由主磁極、機(jī)座、電刷、端蓋和軸承組成。1)機(jī)座2)主磁極3)換向極4)電刷裝置2-342.2直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)和型號(hào)

直流電機(jī)的定子本文檔共216頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分

直流電機(jī)的定子鐵心和繞組本文檔共216頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分直流電機(jī)的定子裝配圖本文檔共216頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分1定子部分—機(jī)座有兩個(gè)作用：1)固定主磁極、換向極和端蓋，起機(jī)械支撐作用；2)作為電機(jī)磁路系統(tǒng)的一部分。因此要求機(jī)座有好的導(dǎo)磁性能及足夠的機(jī)械強(qiáng)度與剛度。機(jī)座通常用鑄鋼或厚鋼板焊成。機(jī)座中有磁通經(jīng)過的部分稱為磁軛。2-37本文檔共216頁；當(dāng)前第37頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分本文檔共216頁；當(dāng)前第38頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分1定子部分—主磁極2-39主磁極：在大多數(shù)直流電機(jī)中，主磁極是電磁鐵，包括主極鐵芯和勵(lì)磁繞組兩部分。為盡可能減小渦流和磁滯損耗，主磁極鐵心用1～1.5mm厚的低碳鋼板疊壓而成。整個(gè)磁極用螺釘固定在機(jī)座上。

主極的作用是在定轉(zhuǎn)子之間的氣隙中建立磁場(chǎng),使電樞繞組在此磁場(chǎng)的作用下感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。小容量直流電機(jī)主磁極可采用永磁磁極，無電勵(lì)磁繞組。本文檔共216頁；當(dāng)前第39頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分1定子部分—換向極（附加極）作用--改善換向換向極裝在兩主磁極之間，也是由鐵心和繞組構(gòu)成

鐵心一般用整塊鋼或鋼板加工而成；換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)2-40本文檔共216頁；當(dāng)前第40頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分1定子部分—電刷裝置作用--把直流電壓、直流電流引入或引出，它把轉(zhuǎn)動(dòng)的電樞繞組與靜止的外電路相連接，并與換向器相配合，起到整流或逆變器的作用由電刷、刷握、刷桿座和銅絲辮組成2-41本文檔共216頁；當(dāng)前第41頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分電刷實(shí)物本文檔共216頁；當(dāng)前第42頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分圖a主磁極與換向極示意圖圖b電刷裝置圖主磁極、換向極、電刷裝置示意圖本文檔共216頁；當(dāng)前第43頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2轉(zhuǎn)子部分包括：電樞鐵心、電樞繞組、換向器、風(fēng)扇、轉(zhuǎn)軸和軸承等1)電樞鐵心2)電樞繞組3)換向器2.2直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)和型號(hào)

直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子(a)轉(zhuǎn)子主體(b)電樞鋼片本文檔共216頁；當(dāng)前第44頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子本文檔共216頁；當(dāng)前第45頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分轉(zhuǎn)子鐵心與電樞繞組及換向片本文檔共216頁；當(dāng)前第46頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分直流電機(jī)的電樞2-47本文檔共216頁；當(dāng)前第47頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分本文檔共216頁；當(dāng)前第48頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2轉(zhuǎn)子部分__電樞鐵心兩個(gè)用處：1)作為主磁路的主要部分；2)嵌放電樞繞組為減少電樞鐵心中因磁通變化而產(chǎn)生的渦流及磁滯損耗，通常用0.5mm厚的雙面涂漆的硅鋼片疊壓成圓柱型（與定子鐵芯的區(qū)別），中心有孔，裝置轉(zhuǎn)軸，表面均布軸向槽，用來嵌放電樞繞組。2-49本文檔共216頁；當(dāng)前第49頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分電樞鐵心本文檔共216頁；當(dāng)前第50頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2轉(zhuǎn)子部分__電樞繞組由許多按一定規(guī)律聯(lián)接的線圈組成直流電機(jī)的主要電路部分用以通過電流和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)以實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵性部件。2-51本文檔共216頁；當(dāng)前第51頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分電樞繞組本文檔共216頁；當(dāng)前第52頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分真實(shí)的繞組本文檔共216頁；當(dāng)前第53頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分自動(dòng)下線本文檔共216頁；當(dāng)前第54頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分焊接本文檔共216頁；當(dāng)前第55頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分轉(zhuǎn)子鐵心與電樞繞組本文檔共216頁；當(dāng)前第56頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2轉(zhuǎn)子部分__換向器直流電機(jī)的重要部件作用---將電刷上所通過的直流電流轉(zhuǎn)換為繞組內(nèi)的交變電流或?qū)⒗@組內(nèi)的交變電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換為電刷端上的直流電動(dòng)勢(shì)2-57換向器由由許多銅換向片組成，每?jī)蓚€(gè)換向片中間是絕緣片，換向片數(shù)與線圈元件數(shù)相同。本文檔共216頁；當(dāng)前第57頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分換向片和換向器

圖1-7換向片和換向器本文檔共216頁；當(dāng)前第58頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分換向器本文檔共216頁；當(dāng)前第59頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分換向器與電刷相配合，實(shí)現(xiàn)整流、逆變作用，由許多彼此絕緣的銅換向片組成本文檔共216頁；當(dāng)前第60頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分端蓋把定子和轉(zhuǎn)子連為一個(gè)整體，兩個(gè)端蓋分別固定在定子機(jī)座兩端，并支撐著轉(zhuǎn)子。電刷桿也固定在端蓋上。本文檔共216頁；當(dāng)前第61頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分3氣隙

為使電機(jī)能夠運(yùn)轉(zhuǎn)，定子和轉(zhuǎn)子之間要留有一定大小的間隙，此間隙稱為氣隙，它是主磁路的一部分。氣隙磁場(chǎng)是電機(jī)進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的媒介，氣隙的大小對(duì)電機(jī)的運(yùn)行性能有很大的影響。過大有什么不好？過小又有什么問題？

過大會(huì)導(dǎo)致勵(lì)磁電流過大，而過小則容易受齒槽效應(yīng)的影響而起動(dòng)困難，另外安裝困難。本文檔共216頁；當(dāng)前第62頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.2.2電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)1.什么是額定值

電機(jī)制造廠根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)及電機(jī)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)，對(duì)每臺(tái)電機(jī)在運(yùn)行中的有關(guān)物理量（電壓、電流、功率、轉(zhuǎn)速等）所規(guī)定的保證值。額定值一般標(biāo)志在電機(jī)的銘牌上，故又叫銘牌值。2.額定狀態(tài)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，若各物理量都符合它的額定值，則稱該電機(jī)運(yùn)行于額定狀態(tài)。2-63本文檔共216頁；當(dāng)前第63頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分3.額定值1)額定容量(功率)PN(kW)2)額定電壓UN(V)3)額定電流IN(A)4)額定轉(zhuǎn)速nN(rpm)5)額定勵(lì)磁電壓UfN(V)6)額定勵(lì)磁電流IfN(A)和勵(lì)磁方式等2-642.2.2電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)本文檔共216頁；當(dāng)前第64頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分在額定狀況下，電機(jī)出線端的平均電壓發(fā)電機(jī)：是指輸出額定電壓；電動(dòng)機(jī)：是指輸入額定電壓。在額定電壓下，運(yùn)行于額定功率時(shí)電機(jī)出線端對(duì)應(yīng)的電流在額定電壓、額定電流下，運(yùn)行于額定功率時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速指軸上輸出的機(jī)械功率指電刷間輸出的額定電功率電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)額定條件下電機(jī)所能提供的功率額定功率本文檔共216頁；當(dāng)前第65頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分對(duì)應(yīng)于額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速及額定功率時(shí)的勵(lì)磁電流指直流電機(jī)的勵(lì)磁線圈與電樞線圈的連接方式勵(lì)磁方式

此外，電機(jī)銘牌上還標(biāo)有其它數(shù)據(jù)，如勵(lì)磁電壓、出廠日期、出廠編號(hào)等。還有一些，例如ηN、τN、TN、IfN等，不一定都標(biāo)在銘牌上。

電機(jī)運(yùn)行時(shí)，所有物理量與額定值相同——電機(jī)處于額定運(yùn)行狀態(tài)。電機(jī)的運(yùn)行電流小于額定電流——欠載或輕載運(yùn)行；運(yùn)行電流大于額定電流——過載運(yùn)行。長(zhǎng)期欠載運(yùn)行將造成電機(jī)浪費(fèi)，而長(zhǎng)期過載運(yùn)行會(huì)縮短電機(jī)的使用壽命。電機(jī)最好運(yùn)行于額定狀態(tài)或額定狀態(tài)附近，此時(shí)電機(jī)的運(yùn)行效率、工作性能等比較好。本文檔共216頁；當(dāng)前第66頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分4.直流電動(dòng)機(jī)的額定功率轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率等于額定電壓和額定電流的乘積，再乘以電動(dòng)機(jī)的額定效率5.直流發(fā)電機(jī)的額定功率電機(jī)出線端(電刷端)輸出的電功率等于額定電壓和額定電流的乘積2-672.2.2電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)本文檔共216頁；當(dāng)前第67頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分6.直流電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩軸上輸出的額定轉(zhuǎn)矩等于額定功率除以轉(zhuǎn)子角速度的額定值2-68PN的單位為W；nN的單位為r/min;T2N的單位為N.m，該式也適用于交流電動(dòng)機(jī)2.2.2電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)本文檔共216頁；當(dāng)前第68頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分本文檔共216頁；當(dāng)前第69頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分本文檔共216頁；當(dāng)前第70頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分銘牌數(shù)據(jù)本文檔共216頁；當(dāng)前第71頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分各種直流電機(jī)與銘牌數(shù)據(jù)本文檔共216頁；當(dāng)前第72頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分各種直流電機(jī)與銘牌數(shù)據(jù)本文檔共216頁；當(dāng)前第73頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.3

直流電機(jī)的磁路、空載時(shí)的氣隙磁密與空載磁化特性2.3.1直流電機(jī)的磁路

絕大多數(shù)直流電機(jī)的主磁場(chǎng)都是由勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流產(chǎn)生的?？蛰d：發(fā)電機(jī)出線端沒有電流輸出，電動(dòng)機(jī)軸上不帶機(jī)械負(fù)載，即電樞電流為零或很小，可不計(jì)其影響的一種工作狀態(tài)。此時(shí)的氣隙磁場(chǎng)僅由主極勵(lì)磁電流所建立，不包括電樞繞組和換向極繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)，故直流電機(jī)空載時(shí)的氣隙磁場(chǎng)，又稱勵(lì)磁磁場(chǎng)。

當(dāng)勵(lì)磁繞組流過勵(lì)磁電流If

時(shí)，每極勵(lì)磁磁通勢(shì)：

Ff=IfNf

本文檔共216頁；當(dāng)前第74頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2-752.3.1直流電機(jī)的磁路本文檔共216頁；當(dāng)前第75頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.3.1直流電機(jī)的磁路

1.直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)

當(dāng)勵(lì)磁繞組通入勵(lì)磁電流，各主磁極極性依次呈現(xiàn)為N極和S極交替分布，由于電機(jī)磁路結(jié)構(gòu)對(duì)稱，不論極數(shù)多少，每對(duì)極的磁路是相同的。2-76本文檔共216頁；當(dāng)前第76頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.3.1直流電機(jī)的磁路

2.直流電機(jī)的空載時(shí)的主磁通

Φ0由N

極出來的磁通，大部分經(jīng)氣隙進(jìn)入電樞齒部，再經(jīng)電樞鐵心的磁軛到另一部分的電樞齒，又通過氣隙進(jìn)入S極，再經(jīng)定子磁軛回到原來出發(fā)的

極，成為閉合回路。這部分磁通同時(shí)交鏈著勵(lì)磁繞組和電樞繞組，電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)參與機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，能在電樞繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，或產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，是工作磁通，稱為主磁通。用φ0表示，主磁通經(jīng)過氣隙，并形成主磁場(chǎng)。2-77本文檔共216頁；當(dāng)前第77頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.3.1直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)3.直流電機(jī)的空載時(shí)的漏磁通

Φ1σ一小部分磁感應(yīng)線僅交鏈勵(lì)磁繞組本身，不進(jìn)入電樞鐵心，不和電樞繞組相交鏈，不能在電樞繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，不是工作磁通，只是增加主磁極磁路的飽和程度，稱為漏磁通。2-78特點(diǎn)：1）由同一個(gè)磁通勢(shì)所產(chǎn)生2）所走的路徑不同，這就導(dǎo)致了它們對(duì)應(yīng)磁路上所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的分布規(guī)律不同，由于主磁通磁路的氣隙較小，磁導(dǎo)較大，漏磁通磁路的氣隙較大，磁導(dǎo)較小，而作用在這兩條磁路的磁通勢(shì)是相同的，所以漏磁通在數(shù)量上比主磁通要小得多，大約是主磁通的20%左右。在這里，氣隙磁場(chǎng)的大小和分布直接關(guān)系到電機(jī)的運(yùn)行性能。本文檔共216頁；當(dāng)前第78頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2-792.3.1直流電機(jī)的磁路

可見，直流電機(jī)的主磁路可分為五部分：定子和轉(zhuǎn)子間的2段氣隙；2段電樞齒；1段電樞磁軛；2段主磁極磁軛；1段定子磁軛。本文檔共216頁；當(dāng)前第79頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.3.2空載時(shí)氣隙磁通密度的分布波形電路歐姆定律磁路歐姆定律E+-IR1R2FΦRmRmδEFIΦRRm本文檔共216頁；當(dāng)前第80頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分簡(jiǎn)化直流電機(jī)的主磁路，根據(jù)磁路歐姆定律，設(shè)虛線的磁管的寬度為Δ，電樞軸向長(zhǎng)度為li，則磁管的磁通：Rmδ，Rmt，Rma，Rmm，Rmf分別為氣隙、電樞齒、電樞磁軛、主磁極和定子磁軛等段磁路的磁阻。在磁路不飽和情況下，除氣隙外的磁路段的磁導(dǎo)率μ>>μ0

。有：2.3.2空載時(shí)氣隙磁通密度的分布波形（2-2）本文檔共216頁；當(dāng)前第81頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.3.2空載時(shí)氣隙磁通密度的分布波形磁管的氣隙段磁路的磁阻將上式代入式2-2得（2-3）（2-4）可得氣隙處的磁密：將2-4式代入2-5式的氣隙處的磁密（2-5）（2-6）本文檔共216頁；當(dāng)前第82頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分1.直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)—空載磁密分布

由于主磁極極靴寬度總是比一個(gè)極距要小，在磁極軸線附近的磁回路中氣隙較??；接近極尖處的磁回路中氣隙較大。

若不計(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)。由上式結(jié)論氣隙磁密的大小完全與氣隙長(zhǎng)度成反比。因此，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，至兩極間的幾何中心線處磁密為零。不考慮齒槽影響時(shí)，直流電機(jī)空載磁場(chǎng)的磁密分布如圖。本文檔共216頁；當(dāng)前第83頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)_磁路分析本文檔共216頁；當(dāng)前第84頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分

主磁通所經(jīng)過的磁路包括兩段主磁極、兩段氣隙、兩段電樞齒部、電樞磁軛、定子磁軛。2.直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)_磁路分析

空載磁路的計(jì)算為正解問題，根據(jù)要求的φ0，算出每對(duì)主磁極的空載磁通勢(shì)2Ff或空載勵(lì)磁電流If2-85本文檔共216頁；當(dāng)前第85頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分對(duì)于每一段磁路，都是根據(jù)已知的φ0，算出磁密B再找出相應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度Hk，分別乘以各段磁路長(zhǎng)度后便得到磁壓降在閉合磁回路中，磁路各段磁壓降代數(shù)和等于作用于該磁路上的磁通勢(shì)之和。2-86磁路的基爾霍夫第二定律本文檔共216頁；當(dāng)前第86頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2-87求出一定的勵(lì)磁磁通勢(shì)Ff，當(dāng)勵(lì)磁繞組匝數(shù)一定時(shí)，所需的勵(lì)磁電流If也可求。本文檔共216頁；當(dāng)前第87頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.3.3空載磁化特性直流電機(jī)的空載—磁化曲線

把空載時(shí)氣隙主磁通φ0與空載勵(lì)磁磁通勢(shì)Ff或空載勵(lì)磁電流If的關(guān)系，即φ0=f(Ff)或φ0=f(If)，稱為直流電機(jī)的空載磁化特性曲線，它表明了電機(jī)磁路的特性。當(dāng)φ0比較小時(shí)，鐵磁材料的磁位差較小，總磁位差(即勵(lì)磁磁通勢(shì))主要是氣隙磁位差，或者說勵(lì)磁磁通勢(shì)主要消耗在氣隙里。μ0為常數(shù)，空載特性呈直線關(guān)系。2-88本文檔共216頁；當(dāng)前第88頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分直流電機(jī)的空載—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始彎曲的地方(稱為膝部)，φN指在空載額定電壓時(shí)的每極磁通，對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁磁通勢(shì)為FfN

當(dāng)氣隙每級(jí)磁通φ0大到一定程度后，鐵磁材料出現(xiàn)飽和，若φ0再增大，則總磁位差劇增，即消耗的磁通勢(shì)劇增。空載特性呈飽和現(xiàn)象。

本文檔共216頁；當(dāng)前第89頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.3.4直流電機(jī)的勵(lì)磁方式(獲φ的方式)直流電機(jī)的勵(lì)磁方式1.他勵(lì)2.自勵(lì)

1).并勵(lì)2).串勵(lì)3).復(fù)勵(lì)2、并勵(lì)直流電機(jī)——?jiǎng)?lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)。對(duì)并勵(lì)發(fā)電機(jī)，是電機(jī)本身發(fā)出的端電壓供給勵(lì)磁電流；對(duì)并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，勵(lì)磁繞組與電樞共用同一電源，與他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)無本質(zhì)區(qū)別。3、串勵(lì)直流電機(jī)——?jiǎng)?lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)。1、他勵(lì)直流電機(jī)——?jiǎng)?lì)磁繞組與電樞繞組無聯(lián)接關(guān)系，而是由其他直流電源單獨(dú)對(duì)勵(lì)磁繞組供電。4、復(fù)勵(lì)直流電機(jī)——兩個(gè)勵(lì)磁繞組，一個(gè)與電樞繞組并聯(lián)，另一個(gè)與電樞繞組串聯(lián)。本文檔共216頁；當(dāng)前第90頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4直流電機(jī)的電樞繞組2.4.1電樞繞組的元件2.4.2電樞繞組的節(jié)距2.4.3單疊繞組2.4.4單波繞組2.4.5各種繞組及其應(yīng)用范圍2-91本文檔共216頁；當(dāng)前第91頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4直流電機(jī)的電樞繞組電樞繞組是直流電機(jī)的核心部分無論是發(fā)電機(jī)還是電動(dòng)機(jī)，其電樞繞組在電機(jī)的磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，都會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)電樞繞組中有電流時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電樞磁通勢(shì)，它與氣隙磁場(chǎng)相互作用，又產(chǎn)生了電磁轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)勢(shì)與電流的乘積就是電磁功率，電磁轉(zhuǎn)矩與電樞旋轉(zhuǎn)機(jī)械角速度的乘積就是機(jī)械功率。根據(jù)電機(jī)的工作狀況，直流電機(jī)可以吸收或發(fā)出電磁功率，也可以輸出或輸入機(jī)械功率?？梢姡谀芰哭D(zhuǎn)換的過程中，電樞繞組起著重要的作用。

直流電機(jī)電樞繞組的基本形式：電樞繞組是由多個(gè)形狀完全一樣的單匝或多匝繞組元件(線圈)以一定規(guī)律連接起來的，元件個(gè)數(shù)用S表示。1)單疊繞組2)單波繞組實(shí)際電機(jī)中，為使元件端接部分能平整地排列，一般采用雙層繞組。2-92本文檔共216頁；當(dāng)前第92頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4直流電機(jī)的電樞繞組1.對(duì)電樞繞組的要求是:在能通過規(guī)定的電流和產(chǎn)生足夠的電動(dòng)勢(shì)前提下盡可能節(jié)省有色金屬和絕緣材料并且要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠等

2-93本文檔共216頁；當(dāng)前第93頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4直流電機(jī)的電樞繞組2.簡(jiǎn)單的繞組

電樞上有四個(gè)線圈，換向器由八個(gè)換向片組成2-94

繞組中每個(gè)線圈的兩個(gè)端子各接到一個(gè)換向片上，一個(gè)線圈是繞組的一個(gè)單元，稱為元件。為使一個(gè)元件兩個(gè)有效邊中所感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小相等或相差不多，使電動(dòng)勢(shì)是疊加的，那么元件的跨距應(yīng)等于或接近于一個(gè)極距。本文檔共216頁；當(dāng)前第94頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4直流電機(jī)的電樞繞組

2.簡(jiǎn)單的繞組

2-95為使線圈端接部分對(duì)稱，線圈可采用如圖連接形式

上述模型若作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，由于線圈互相不聯(lián)接，電流不能通過所有線圈，所以產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不足。為此應(yīng)將所有線圈互相聯(lián)接起來。本文檔共216頁；當(dāng)前第95頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分3.名詞術(shù)語介紹1）極軸線：磁極的中心線；（直軸或d軸）2）幾何中心線：磁極之間的平分線，（交軸或q軸）3）：極對(duì)數(shù)；4）：極距，在電樞鐵心表面上，一個(gè)極所占的距離?？捎貌蹟?shù)表示，（槽）式中Z為電樞總槽數(shù)；2.4直流電機(jī)的電樞繞組2-96直流電機(jī)模型本文檔共216頁；當(dāng)前第96頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.1電樞繞組的元件元件：是繞組的一個(gè)基本單元(線圈)，可為單匝，也可為多匝。如果每槽有兩層元件邊，元件的兩個(gè)出線端分別接到兩片換向片上，并與其他元件相連。一個(gè)元件邊放在槽的上層，另一邊放在另一槽的下層，因此，一個(gè)槽里總有上下層兩個(gè)線圈邊，稱為雙層繞組如果每槽每層有u個(gè)元件邊虛槽數(shù)2-97S：元件數(shù)；K：換向片數(shù)Z：實(shí)槽數(shù)；Ze：虛槽數(shù)虛槽：一個(gè)上層與一個(gè)下層元件邊看成一個(gè)虛槽本文檔共216頁；當(dāng)前第97頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.2電樞繞組的節(jié)距1.第一節(jié)距y1同一元件的兩個(gè)元件邊在電樞表面所跨的距離（即跨距）是

，用所跨虛槽數(shù)表示。選擇

的依據(jù)是盡量讓元件里感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為最大，即

應(yīng)等于或接近于一個(gè)極距

Ze不一定能被極數(shù)2

整除，而

又必須為整數(shù)，所以應(yīng)使

:是使湊成整數(shù)的分?jǐn)?shù)2-98本文檔共216頁；當(dāng)前第98頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.2電樞繞組的節(jié)距2.第二節(jié)距y2

第二節(jié)距是相串聯(lián)的兩個(gè)元件，第一元件的下層邊和第二元件的上層邊在電樞表面上所跨的距離。也可認(rèn)為是連至同一換向片的兩個(gè)元件邊之間的距離。通常也用虛槽數(shù)計(jì)算2-99本文檔共216頁；當(dāng)前第99頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.2電樞繞組的節(jié)距3.合成節(jié)距y合成節(jié)距是相串聯(lián)的兩個(gè)元件的對(duì)應(yīng)邊，在電樞表面上所跨的距離。通常也用虛槽數(shù)計(jì)算節(jié)距

單疊繞組:單波繞組:2-100本文檔共216頁；當(dāng)前第100頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.2電樞繞組的節(jié)距4.換向器節(jié)距yk換向器節(jié)距是同一個(gè)元件的兩個(gè)出線端所接的換向片之間的距離。通常用換向片數(shù)計(jì)算2-101對(duì)單疊繞組本文檔共216頁；當(dāng)前第101頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.3單疊繞組單疊繞組聯(lián)接的規(guī)律元件依次相連，元件的出線端接到相鄰的換向片上，第一個(gè)元件的下層邊（虛線）連接著第二個(gè)元件的上層邊，它放在第一元件上層邊相鄰的第二個(gè)槽內(nèi)右行繞組左行繞組2-102本文檔共216頁；當(dāng)前第102頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.3單疊繞組

一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的繞組數(shù)據(jù)為：極對(duì)數(shù)p＝２，槽數(shù)Z為16，元件數(shù)Ｓ等于換向片數(shù)Ｋ和槽數(shù)Z，即Z＝Ｓ＝Ｋ＝16，u=1，畫出其右行單疊繞組的展開圖。第二節(jié)距為：合成節(jié)距為：第一節(jié)距為：2-103本文檔共216頁；當(dāng)前第103頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.3單疊繞組

1.單疊繞組展開圖第一步畫元件邊：先畫16根等長(zhǎng)、等距的實(shí)線，代表各槽上層元件邊，再畫16根等長(zhǎng)等距的虛線，代表各槽下層元件邊。實(shí)虛線靠近些，并依次對(duì)槽編號(hào)。2-10412345678910111213141516本文檔共216頁；當(dāng)前第104頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.3單疊繞組1.單疊繞組展開圖第二步安放磁極：使每個(gè)磁極寬度約為0.7,使4個(gè)磁極均勻分布在各槽之上，并標(biāo)上N，S極性。因磁極是放在電樞繞組上面，故N極磁力線垂直向里（進(jìn)入紙面），S極向外（從紙面穿出）。2-10512345678910111213141516NSNS本文檔共216頁；當(dāng)前第105頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.3單疊繞組1.單疊繞組展開圖第三步畫換向片：畫16個(gè)方塊代表換向片，并標(biāo)號(hào)，為能連出形狀對(duì)稱的元件，換向片的編號(hào)應(yīng)與槽的編號(hào)要有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系（由y1來考慮）2-10612345678910111213141516NSNS1612345678910111213141516本文檔共216頁；當(dāng)前第106頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.3單疊繞組1.單疊繞組展開圖第四步連繞組：將1號(hào)元件的上層邊放到一號(hào)槽的上層，其首端連1號(hào)換向片，y1=4，故其下層邊放到5號(hào)槽下層，yk=1，故接回到2號(hào)換向片。12345678910111213141516NSNS1612345678910111213141516本文檔共216頁；當(dāng)前第107頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.3單疊繞組1.單疊繞組展開圖第五步確定元件感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向右手定則2-10812345678910111213141516NSNS1612345678910111213141516本文檔共216頁；當(dāng)前第108頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.3單疊繞組1.單疊繞組展開圖第六步放置電刷。直流電機(jī)中，電刷組數(shù)即刷桿數(shù)與主極個(gè)數(shù)一樣多，即4組電刷。對(duì)準(zhǔn)在磁極軸線下，畫一個(gè)換向片寬（實(shí)際上K很多，電刷寬＝2～3片寬），并把相同極性下的電刷并聯(lián)起來。其放置原則是：使正、負(fù)電刷之間得到最大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，或被電刷所短路的元件中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小。實(shí)際運(yùn)行時(shí)，電刷是靜止不動(dòng)的，電樞在旋轉(zhuǎn)，但是被電刷所短路的元件，永遠(yuǎn)都是處于電機(jī)的幾何中心線，即兩個(gè)主磁極之間的地方，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是接近零的。2-10912345678910111213141516NSNS本文檔共216頁；當(dāng)前第109頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分單疊繞組的展開圖1.槽展開2.繞組放置3.安放磁極電刷槽展開繞組放置安放磁極、電刷1123456789101112131416152345678910111213141615NSNSττττ+－++－－本文檔共216頁；當(dāng)前第110頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.3單疊繞組1.單疊繞組展開圖2-111注意：電機(jī)在運(yùn)行過程中，繞組元件、換向器與電機(jī)磁極、電刷有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。本文檔共216頁；當(dāng)前第111頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.單疊繞組元件連接次序56789101112131415161234123456789101112131415161如圖，從第1元件開始，繞電樞一周，把全部元件邊都串聯(lián)起來，之后又回到第1元件的起始點(diǎn)1，故整個(gè)繞組是一個(gè)閉合繞組。上層元件邊下層元件邊y1yy2閉合本文檔共216頁；當(dāng)前第112頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.3單疊繞組3.單疊繞組的電樞電路圖

任一瞬時(shí)，處于同一磁極下的元件構(gòu)成一條支路，故單疊繞組并聯(lián)支路數(shù)a等于極數(shù)p，或說其電刷桿數(shù)等于極數(shù)：a=p。因此采用單疊繞組的電機(jī)共有2p條支路。2-113單疊繞組的并聯(lián)支路圖本文檔共216頁；當(dāng)前第113頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.3單疊繞組4.單疊繞組的特點(diǎn)1）元件的兩個(gè)出線端聯(lián)接于相鄰兩個(gè)換向片上；2）任一瞬時(shí)，處于同一磁極下的元件構(gòu)成一條支路，因此采用單疊繞組的電機(jī)共有2p條支路，并聯(lián)支路數(shù)等于磁極數(shù)；3）整個(gè)電樞繞組的閉合回路中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的總和為零，繞組內(nèi)部無“環(huán)流”；4）每條支路由不相同的電刷引出，所以電刷不能少，電刷數(shù)等于磁極數(shù)；5）正負(fù)電刷之間引出的電動(dòng)勢(shì)即為每一支路的電動(dòng)勢(shì)，電樞電壓等于支路電壓；2-114本文檔共216頁；當(dāng)前第114頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.3單疊繞組4.單疊繞組的特點(diǎn)6）由正負(fù)電刷引出的電樞電流為各支路電流之和，即（式中為每一條支路的電流，即繞組元件中流過的電流，a為并聯(lián)支路對(duì)數(shù)），在元件端接線對(duì)稱的情況下，電刷的實(shí)際位置應(yīng)在磁極中心線下，此時(shí)，正負(fù)電刷間引出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)亦為最大，被電刷所短路的元件里感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小，此時(shí)電刷的位置，習(xí)慣上稱為“電刷放在幾何中心線位置”。2-115本文檔共216頁；當(dāng)前第115頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.4單波繞組

單波繞組聯(lián)接的規(guī)律把相隔約兩個(gè)極距的元件依次串接。2-116節(jié)距

本文檔共216頁；當(dāng)前第116頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.2單波繞組節(jié)距為使緊相串聯(lián)的兩元件所產(chǎn)生的電勢(shì)同向相加，元件邊應(yīng)處于相同極性磁極下：y=2τ

11）第一節(jié)距y1：與單疊繞組相同。本文檔共216頁；當(dāng)前第117頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.2單波繞組2）合成節(jié)距y和換向器節(jié)距yk

：y=yk。選擇yk時(shí)，應(yīng)使相串聯(lián)的元件感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)同向。故：首先應(yīng)將兩個(gè)相串聯(lián)的元件放在同性磁極下，讓其在空間位置上相距約兩個(gè)極距；其次，當(dāng)沿圓周向一個(gè)方向繞了一周，經(jīng)過p個(gè)串聯(lián)的元件后，其末尾所連的換向片pyk，必須落在與起始的換向片1相鄰的位置，才能使第二周繼續(xù)往下連，即：

在滿足yk為整數(shù)的情況下，一般取負(fù)號(hào)，這樣將每個(gè)元件連接成繞組時(shí)，連接順序是從右向左，為左行繞組。本文檔共216頁；當(dāng)前第118頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.2單波繞組3）第二節(jié)距y2本文檔共216頁；當(dāng)前第119頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.4單波繞組

一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的繞組數(shù)據(jù)為：極對(duì)數(shù)Ｐ＝２，槽數(shù)Z為15，u=1，元件數(shù)Ｓ等于換向片數(shù)Ｋ和槽數(shù)Z，即Z＝Ｓ＝Ｋ＝15，2-120本文檔共216頁；當(dāng)前第120頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.4單波繞組

1.單波繞組展開圖第一步畫元件邊第二步安放磁極第三步畫換向片第四步連繞組第五步確定元件的電動(dòng)勢(shì)的方向第六步放置電刷

磁極、電刷位置及電刷極性判斷都與單疊繞組一樣，在端接線對(duì)稱下，電刷中心線仍要對(duì)準(zhǔn)磁極中心線。2-121本文檔共216頁；當(dāng)前第121頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.4單波繞組

1.單波繞組展開圖本文檔共216頁；當(dāng)前第122頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.4單波繞組

1.單波繞組展開圖（參考）2-123本文檔共216頁；當(dāng)前第123頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.4單波繞組

2.單波繞組元件連接次序2-124從繞組展開圖可以看出，全部15個(gè)元件串聯(lián)而構(gòu)成一個(gè)閉合回路的順序是：18157146135124113102918157146135124113102915124113102916815714613上層邊槽號(hào)下層邊槽號(hào)本文檔共216頁；當(dāng)前第124頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分單波繞組

3.單波繞組的電樞電路圖2-125A1A2B1B2本文檔共216頁；當(dāng)前第125頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分單波繞組4.單波繞組的特點(diǎn)1）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)無關(guān)；2）當(dāng)元件的幾何形狀對(duì)稱時(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（即正負(fù)電刷間電動(dòng)勢(shì)最大）；3）電刷組數(shù)應(yīng)等于極數(shù)（采用全額電刷）；4）電樞電流。采用單波繞組的電機(jī)共有2條支路。2-126本文檔共216頁；當(dāng)前第126頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.5各種繞組及其應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍單疊繞組：并聯(lián)支路數(shù)多，每條支路里串聯(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：并聯(lián)支路數(shù)少，支路對(duì)數(shù)永遠(yuǎn)為1，每條支路里串聯(lián)元件數(shù)就多，適用于較高電壓、較小電流的電機(jī)。2-127小結(jié)本文檔共216頁；當(dāng)前第127頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分與被電刷短路元件（即換向元件）相鄰的兩元件電流方向相反。當(dāng)電刷處于磁極中性線時(shí)，某一極性磁極下元件邊的電流方向一致。電樞電路是一個(gè)有多源多支路電路。元件感應(yīng)的是交變電動(dòng)勢(shì)，而電刷引出的是直流電動(dòng)勢(shì)。2-128單疊繞組、單波繞組的共同特點(diǎn):2.4.5各種繞組及其應(yīng)用范圍本文檔共216頁；當(dāng)前第128頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.4.5各種繞組及其應(yīng)用范圍復(fù)疊、復(fù)波和蛙繞組直流電機(jī)的電樞繞組除了單疊、單波兩種基本形式以外，還有其他形式，如復(fù)疊繞組、復(fù)波繞組、蛙繞組（疊繞組和波繞組的混合繞組）等。2-129本文檔共216頁；當(dāng)前第129頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.5電樞電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩2.5.1電樞電動(dòng)勢(shì)2.5.2電磁轉(zhuǎn)矩2.5.3直流電機(jī)的電樞反應(yīng)2-130本文檔共216頁；當(dāng)前第130頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.5.1電樞電動(dòng)勢(shì)2-131當(dāng)電樞以一定的轉(zhuǎn)速n向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電樞繞組的導(dǎo)體便會(huì)切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。電樞電動(dòng)勢(shì)即直流電機(jī)正、負(fù)電刷之間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Ea，也就是電樞繞組每條支路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即一條支路中所有串聯(lián)導(dǎo)體的感應(yīng)電勢(shì)之和。要計(jì)算支路電動(dòng)勢(shì)，可先求出一個(gè)元件邊在一個(gè)極距范圍內(nèi)切割氣隙磁密的平均電動(dòng)勢(shì)，再計(jì)算一條支路的電動(dòng)勢(shì)。說明：在其他資料里是可求出每個(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)本文檔共216頁；當(dāng)前第131頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.5.1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2-132某導(dǎo)線中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)某條支路串聯(lián)導(dǎo)體感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)一個(gè)極距內(nèi)平均的氣隙磁密繞組的全部有效導(dǎo)體數(shù)為z

某條并聯(lián)支路的串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)

本文檔共216頁；當(dāng)前第132頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.5.1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2-133則一條并聯(lián)支路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即電樞電動(dòng)勢(shì)為：電動(dòng)勢(shì)常數(shù)每極的磁通量本文檔共216頁；當(dāng)前第133頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分當(dāng)電刷放在幾何中線上，電樞電動(dòng)勢(shì)z—總導(dǎo)體數(shù),Ce—電動(dòng)勢(shì)常數(shù)2.5.1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)本文檔共216頁；當(dāng)前第134頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.5.1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)本文檔共216頁；當(dāng)前第135頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.5.2電磁轉(zhuǎn)矩2-136在直流電機(jī)中，當(dāng)電樞繞組通過電流時(shí)，與氣隙磁場(chǎng)作用會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。在電動(dòng)機(jī)中，電磁轉(zhuǎn)矩是動(dòng)力轉(zhuǎn)矩；而在發(fā)電機(jī)中則為阻力轉(zhuǎn)矩。某載流導(dǎo)體所受的電磁轉(zhuǎn)矩，根據(jù)皮-薩電磁力定理有一個(gè)極下載流導(dǎo)體所受的電磁轉(zhuǎn)矩本文檔共216頁；當(dāng)前第136頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.5.2電磁轉(zhuǎn)矩2-137整個(gè)電樞上的電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩常數(shù)說明：在實(shí)際電機(jī)中，電磁轉(zhuǎn)矩主要是作用在電樞齒上的，其電磁轉(zhuǎn)矩可以用電磁儲(chǔ)能對(duì)角度求偏導(dǎo)計(jì)算。這一電磁轉(zhuǎn)矩公式把機(jī)械量T，磁場(chǎng)量Φ和電量Ia聯(lián)系起來了本文檔共216頁；當(dāng)前第137頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.5.2電磁轉(zhuǎn)矩電樞總電磁轉(zhuǎn)矩Ct為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，比較：

Ct=9.55Ce本文檔共216頁；當(dāng)前第138頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.5.2電磁轉(zhuǎn)矩本文檔共216頁；當(dāng)前第139頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.5.3直流電機(jī)的電樞反應(yīng)直流電機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，電樞繞組中就有電樞電流，電樞電流會(huì)產(chǎn)生電樞磁通勢(shì)，其必然會(huì)影響空載時(shí)只有勵(lì)磁磁通勢(shì)單獨(dú)作用的磁場(chǎng)，有可能改變氣隙磁密分布情況及每極磁通量的大小，該現(xiàn)象稱為電樞反應(yīng)。電樞磁通勢(shì)產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁力線如圖所示。加上主磁極磁場(chǎng)，合成的磁密分布如下圖藍(lán)線所示。如磁路不飽和，總磁通量不變。但磁路飽和時(shí)，總磁通要略微降低，稱為去磁效應(yīng)。τBδ本文檔共216頁；當(dāng)前第140頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)_磁路分析τBδ本文檔共216頁；當(dāng)前第141頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分小結(jié)：

主磁極磁場(chǎng)和電樞反應(yīng)磁場(chǎng)兩者垂直，且電樞磁通勢(shì)軸線的位置總是與電刷軸線重合；電樞反應(yīng)使氣隙磁場(chǎng)發(fā)生了畸變，電樞磁場(chǎng)使主磁場(chǎng)一半削弱，另一半加強(qiáng)，并使電樞表面磁密為零處偏離了幾何中心線；電樞反應(yīng)的另一個(gè)結(jié)果是電樞反應(yīng)具有去磁效應(yīng)，使得電機(jī)負(fù)載情況下每極磁通有所下降。2-142

當(dāng)電刷處于幾何中心線時(shí)，電樞磁勢(shì)與磁極軸線互相垂直；2.5.3直流電機(jī)的電樞反應(yīng)本文檔共216頁；當(dāng)前第142頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.6直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的基本方程式2.6.2功率關(guān)系

2-143本文檔共216頁；當(dāng)前第143頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.6.1直流發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的基本方程式

發(fā)電機(jī)慣例2-144直流電機(jī)的電路包括電樞支路和勵(lì)磁支路。在分析直流電機(jī)時(shí)，先根據(jù)勵(lì)磁方式畫出電機(jī)的電路連線。發(fā)電機(jī)按照發(fā)電機(jī)慣例標(biāo)注電勢(shì)、電流和電壓。發(fā)電機(jī)慣例：本文檔共216頁；當(dāng)前第144頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.6.1直流發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的基本方程式

發(fā)電機(jī)慣例2-145電動(dòng)勢(shì)平衡方程式電樞的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也叫反電勢(shì)為1.電動(dòng)勢(shì)平衡方程式本文檔共216頁；當(dāng)前第145頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.轉(zhuǎn)矩平衡方程式空載轉(zhuǎn)矩由機(jī)械摩擦及鐵耗引起原動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩方向同n方向-n方向-n電磁轉(zhuǎn)矩為本文檔共216頁；當(dāng)前第146頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分

2-147對(duì)發(fā)電機(jī)來說，轉(zhuǎn)軸上輸入的是機(jī)械轉(zhuǎn)矩T1。T1克服各種阻力轉(zhuǎn)矩（如機(jī)械摩擦、鐵耗、風(fēng)阻等）T0后與電樞電流Ia產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T相平衡氣隙每極磁通的大小由空載磁化特性和電樞反應(yīng)決定他勵(lì)或者并勵(lì)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流為2.6.1直流發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的基本方程式本文檔共216頁；當(dāng)前第147頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分電樞回路電路可等效成下圖，對(duì)2-16式左右端同乘以Ia：

EaIa=UIa+I2aRa=P2+pcuaPM=EaIa

電磁功率？P2=UIa

輸出給負(fù)載的電功率pcua=I2aRa電樞回路總銅耗（包括電樞回路所有相串聯(lián)的繞組、電刷與換向器表面電損耗）EanIaURaEaIaU2.6.2功率關(guān)系本文檔共216頁；當(dāng)前第148頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.6.2功率關(guān)系

2-149

機(jī)械摩擦損耗pm：軸vs軸承摩擦/電刷vs換向器摩擦/通風(fēng)損耗等。這些損耗主要與轉(zhuǎn)速有關(guān)，轉(zhuǎn)速變化不大時(shí)，基本為常量。鐵耗pFe：電樞鐵心在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)導(dǎo)致磁場(chǎng)交變，會(huì)產(chǎn)生渦流損耗和磁滯損耗。鐵耗近似與磁密的平方及轉(zhuǎn)速的1.2~1.5次方成正比。當(dāng)勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)速不變時(shí)，鐵耗也基本為常量。空載損耗輸入功率功率平衡方程式（由2-19式）本文檔共216頁；當(dāng)前第149頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分

2.6.2功率關(guān)系2-150負(fù)載損耗：電樞回路電阻損耗（總銅耗）pCua=Ia2Ra;電磁功率

現(xiàn)分析屬于機(jī)械功率性質(zhì)，而叫做電磁功率的PM的傳送方向（機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓β赎P(guān)系式）：本文檔共216頁；當(dāng)前第150頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分

2.6.2功率關(guān)系雜散損耗ps：前幾項(xiàng)損耗中未考慮而實(shí)際又存在的損耗，例如電樞反應(yīng)把磁場(chǎng)扭歪導(dǎo)致鐵耗增大，電樞齒槽造成磁場(chǎng)脈動(dòng)引起的鐵耗，一些機(jī)械部件切割磁通產(chǎn)生的鐵耗等，ps=(0.5~1)%P2若為他勵(lì)發(fā)電機(jī)，勵(lì)磁功率（勵(lì)磁損耗）pCuf

應(yīng)由其他直流電源供給；若為并勵(lì)發(fā)電機(jī)，pCuf由發(fā)電機(jī)本身提供，所以有pCuf==If2Rf總損耗本文檔共216頁；當(dāng)前第151頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分

2.6.2功率關(guān)系他勵(lì)發(fā)電機(jī)功率流程效率本文檔共216頁；當(dāng)前第152頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2-153IaINIf本文檔共216頁；當(dāng)前第153頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2-154本文檔共216頁；當(dāng)前第154頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.7直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理

直流電機(jī)可逆原理

他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的基本方程式2.7.2功率關(guān)系

直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

直流電動(dòng)機(jī)的工作特性2-155本文檔共216頁；當(dāng)前第155頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.7.0直流電機(jī)可逆原理從原理上來說：一臺(tái)電機(jī)原則上既可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，也可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，只是外界條件不同而已。可逆原理：指這兩種運(yùn)行狀態(tài)可以相互轉(zhuǎn)換。發(fā)電機(jī)慣例

對(duì)他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)在直流電網(wǎng)上并聯(lián)運(yùn)行，電網(wǎng)電壓U保持不變，仍用發(fā)電機(jī)慣例。由前分析，發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電機(jī)的功率關(guān)系和轉(zhuǎn)矩關(guān)系分別為：此時(shí)直流電機(jī)把輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變?yōu)殡姽β瘦斔徒o電網(wǎng)。本文檔共216頁；當(dāng)前第156頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.7.0直流電機(jī)可逆原理發(fā)電機(jī)慣例發(fā)電運(yùn)行電動(dòng)運(yùn)行其可逆轉(zhuǎn)換運(yùn)行過程分析如下：

若保持If不變，僅改變其輸入機(jī)械功率P1，例如使其下降，則：本文檔共216頁；當(dāng)前第157頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.7.1直流電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的基本方程式

電動(dòng)機(jī)慣例2-158電動(dòng)勢(shì)平衡方程式電磁轉(zhuǎn)矩為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也叫反電勢(shì)為1.電壓平衡方程式本文檔共216頁；當(dāng)前第158頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.轉(zhuǎn)矩平衡方程式電磁轉(zhuǎn)矩T，與n同方向——拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩空載損耗轉(zhuǎn)矩T0，為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩軸輸出的轉(zhuǎn)矩T2，帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械(負(fù)載轉(zhuǎn)矩)，通常是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。2.7.1直流電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的基本方程式本文檔共216頁；當(dāng)前第159頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分

電動(dòng)機(jī)慣例2-160電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，只要負(fù)載確定，即TL確定，則電樞電流、電動(dòng)勢(shì)和轉(zhuǎn)速就隨之確定。2.7.1直流電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的基本方程式本文檔共216頁；當(dāng)前第160頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.7.2功率關(guān)系2-161功率平衡方程式本文檔共216頁；當(dāng)前第161頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分本文檔共216頁；當(dāng)前第162頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分電磁功率PM在電磁感應(yīng)作用下，由電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，或由機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的這部分功率稱為電磁功率。用PM表示。體現(xiàn)了能量的互相轉(zhuǎn)換作用。本文檔共216頁；當(dāng)前第163頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分

2.7.2功率關(guān)系2-164他勵(lì)電動(dòng)機(jī)功率流程并勵(lì)電機(jī)他勵(lì)電機(jī)本文檔共216頁；當(dāng)前第164頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2-165本文檔共216頁；當(dāng)前第165頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2-166本文檔共216頁；當(dāng)前第166頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2-167本文檔共216頁；當(dāng)前第167頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.7.3直流電動(dòng)機(jī)的工作特性2-168直流電動(dòng)機(jī)的工作特性，是其運(yùn)行特性之一，指在U=UN，時(shí),轉(zhuǎn)速n、電磁轉(zhuǎn)矩T和效率?隨輸出功率P2而變化的關(guān)系，因?yàn)镮a可直接測(cè)量，且與P2有一致的變化趨勢(shì)，所以工作特性往往表示為：1

轉(zhuǎn)速特性n=f(Ia)2轉(zhuǎn)矩特性T=f(Ia)3

效率特性?=f(Ia)本文檔共216頁；當(dāng)前第168頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分

直流電動(dòng)機(jī)的工作特性轉(zhuǎn)速特性當(dāng)U=UN，If=IfN時(shí)，n=f(Ia)的關(guān)系。U=Ea+IaRa

UN=EaN+IaRaEaN=CeΦNn=UN－IaRa當(dāng)UN，IaN，nN時(shí)的勵(lì)磁電流若忽略電樞反應(yīng)的影響，當(dāng)Ia↑，n↓。但因Ra較小，n↓很小。若考慮電樞反應(yīng)有去磁效應(yīng)，隨Ia↑

，則n可能↑。（上升不利于穩(wěn)定運(yùn)行）nIan本文檔共216頁；當(dāng)前第169頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分

直流電動(dòng)機(jī)的工作特性2.轉(zhuǎn)矩特性當(dāng)U=UN，If=IfN時(shí)，T=f(Ia)的關(guān)系。nIanT,T

電磁轉(zhuǎn)矩T與電樞電流Ia成正比。如果考慮電樞反應(yīng)有去磁效應(yīng)，隨著Ia的增大，T要略微減小。本文檔共216頁；當(dāng)前第170頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分

直流電動(dòng)機(jī)的工作特性3.效率特性當(dāng)U=UN，If=IfN時(shí)，η=f(Ia)的關(guān)系。nIanT,T總損耗∑p中，p0=pFe+pm不隨負(fù)載電流Ia變化而變化，電樞回路總銅耗pCua隨Ia2成正比變化。故η=f(Ia)曲線如圖所示。η，η直流電動(dòng)機(jī)效率約為0.75~0.94，容量大的效率更高。本文檔共216頁；當(dāng)前第171頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.8

他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.8.1機(jī)械特性的一般表達(dá)式電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是分析電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)的重要工具。EanTLTIaIfUfUR電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)加上一定的電壓U和一定的勵(lì)磁電流If時(shí)，并在電樞回路中串R，其電磁轉(zhuǎn)矩T

與轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系，即n=f(T)。本文檔共216頁；當(dāng)前第172頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分

機(jī)械特性的一般表達(dá)式機(jī)械特性n=f(T)的推導(dǎo)將T=CtΦIa，代入轉(zhuǎn)速特性，考慮到電樞串電阻R可得：為理想空載轉(zhuǎn)速為機(jī)械特性的斜率他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的一般表達(dá)式本文檔共216頁；當(dāng)前第173頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.8.2固有機(jī)械特性2-174改變?nèi)齻€(gè)量U,Φ,R可以改變機(jī)械特性U=UN,Φ=ΦN,R=0時(shí)的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性。其方程為特點(diǎn)：2）由于Ra很小，斜率很小，T變時(shí)n變化很小，特性較平，為硬特性。（斜率大的特性稱為軟特性）3）當(dāng)T=0時(shí)，n=n0=UN/CeΦN為理想空載轉(zhuǎn)速，此時(shí)，Ia=0，E=UN

；1）特性為一條略為下斜的直線:T↑，n↓本文檔共216頁；當(dāng)前第174頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.8.2固有機(jī)械特性2-1754）當(dāng)T=TN時(shí),n=nN,此時(shí)的轉(zhuǎn)速差稱為額定轉(zhuǎn)速差，是硬特性的數(shù)值體現(xiàn)。5）電動(dòng)機(jī)在額定電壓下剛起動(dòng)時(shí)：Is稱為啟動(dòng)電流一般nN約0.95n0，因此?nN約0.05n0Ts稱為啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩因電樞電阻Ra很小，Is和Ts都比額定值大很多。例如當(dāng)ΔnN=0.05n0時(shí)，由機(jī)械特性公式可推得Is和Ts都是20倍的額定值，如此大的啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩會(huì)燒壞換向器。本文檔共216頁；當(dāng)前第175頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.8.2固有機(jī)械特性2-1767）當(dāng)T<0時(shí)，n>n0。此情況是電磁轉(zhuǎn)矩實(shí)際方向與轉(zhuǎn)速相反，由拖動(dòng)性變?yōu)橹苿?dòng)性，此時(shí)Ia<0，故Ea=UN-IaRa>UN，轉(zhuǎn)速n>n0，機(jī)械特性在第II象限。此時(shí)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電磁功率PM=EaIa=TΩ<0，輸入功率P1=UNIa<0，實(shí)際上此時(shí)工作于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。以上分析的是機(jī)械特性在第I象限的情況，在第I象限中，

0<T<Ts,n0>n>0,UN>Ea>06）T>TS，n<0。若T>TS，則Ia>IS，即只可能是Ea<0,即n<0，故機(jī)械特性在第Ⅳ象限本文檔共216頁；當(dāng)前第176頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.8.2固有機(jī)械特性2-177他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性是一條斜直線，跨越三個(gè)象限，特性較硬。機(jī)械特性只表征電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩T和轉(zhuǎn)速n之間的函數(shù)關(guān)系，是電動(dòng)機(jī)本身的能力，至于電動(dòng)機(jī)具體運(yùn)行狀態(tài)，還要看拖動(dòng)什么樣的負(fù)載。固有機(jī)械特性是電動(dòng)機(jī)最重要的特性，在此基礎(chǔ)上，很容易得到電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性。本文檔共216頁；當(dāng)前第177頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分本文檔共216頁；當(dāng)前第178頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2-179本文檔共216頁；當(dāng)前第179頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2-180本文檔共216頁；當(dāng)前第180頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.8.3人為機(jī)械特性1.電樞回路串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性（保持UN、φN，串R）特點(diǎn)：1）理想空載轉(zhuǎn)速n0不變；2）斜率?隨所串的R增大而成正比增大，⊿n增大，特性變軟，直線變陡，形成一組過n0的放射形直線。

他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)改變電壓、電樞回路電阻、磁通(勵(lì)磁電流)當(dāng)中一個(gè)或幾個(gè)就得到人為機(jī)械特性。若T為常數(shù)，⊿n（Ra+R）用途：起動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)本文檔共216頁；當(dāng)前第181頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.8.3人為機(jī)械特性2.改變電樞電壓時(shí)的人為機(jī)械特性（保持φN，無R，變U）特點(diǎn)：1）斜率?不變，與固有機(jī)械特性斜率相同，各特性互相平行；2）理想空載轉(zhuǎn)速n0與U成正比。改變U的人為機(jī)械特性是一組平行于固有機(jī)械特性的直線。用途：起動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)本文檔共216頁；當(dāng)前第182頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.8.3人為機(jī)械特性3.減小氣隙磁通量時(shí)的人為機(jī)械特性（保持UN，無R，減小If）特點(diǎn)：1）Φ減少時(shí)，理想空載轉(zhuǎn)速n0增大；3）改變每極磁通，機(jī)械特性是一組既不平行也不呈放射形的一組直線，Φ減少時(shí)，特性上移且變軟。2）Φ減少時(shí)，β增大，特性越傾斜；本文檔共216頁；當(dāng)前第183頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2.8.3人為機(jī)械特性用途：調(diào)速。若勵(lì)磁電流可以連續(xù)調(diào)節(jié)，則可以得到平滑調(diào)速。注意：磁通不可太小，否則理想空載轉(zhuǎn)速太高，電動(dòng)機(jī)的換向能力和機(jī)械強(qiáng)度承受不了。

從以上三種人為機(jī)械特性可見，電樞回路串電阻和減弱磁通，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性都變軟。本文檔共216頁；當(dāng)前第184頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分2-185電樞反應(yīng)對(duì)機(jī)械特性的影響因電樞反應(yīng)的去磁效應(yīng)，當(dāng)電樞電流較大時(shí)，機(jī)械特性在負(fù)載大時(shí)呈上翹現(xiàn)象，這是不利的。解決方法:

為避免上翹，往往在主磁極上加一個(gè)匝數(shù)很少的串勵(lì)繞組，稱為穩(wěn)定繞組。繞組里流的是電樞電流，產(chǎn)生的磁通可以補(bǔ)償電樞反應(yīng)的去磁部分，使電機(jī)的機(jī)械特性不再上翹。2.8.3人為機(jī)械特性本文檔共216頁；當(dāng)前第185頁；編輯于星期三\13點(diǎn)32分(3)恒功率負(fù)載（P一定時(shí)，T和n成反比），要選軟特性電機(jī)拖動(dòng)。如：電氣機(jī)車等。直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性硬度的選擇:(1)恒轉(zhuǎn)矩的生產(chǎn)機(jī)械(TL一定，和轉(zhuǎn)速無關(guān)）要選硬特性的電動(dòng)機(jī)，如：金屬加工、起重機(jī)械等。(2)通風(fēng)機(jī)械負(fù)載，機(jī)械負(fù)載