电机与拖动基础绪论课件

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1、DIANJI YU TUODONGJICHU 1 电 机 与 拖 动 基 础绪 论 2 0 绪 论目 录123 3 电 能 是 现 代 能 源 中 应 用 最 广 的 二 次 能 源 ， 它 的 生 产 、变 换 、 传 输 、 分 配 、 使 用 和 控 制 都 比 较 方 便 经 济 ， 而要 实 现 电 能 的 生 产 、 变 换 和 使 用 等 都 离 不 开 电 机 。电 机 是 一 种 利 用 电 磁 感 应 定 律 和 电 磁 力 定 律 ， 将 能 量或 信 号 进 行 转 换 或 变 换 的 电 磁 机 械 装 置 。 电 机 在 国 民经 济 的 各 个 领 域 起 着 重

2、 要 作 用 。 在 电 力 工 业 中 ， 产 生电 能 的 发 电 机 和 对 电 能 进 行 变 换 、 传 输 与 分 配 的 变 压器 是 电 站 和 变 电 所 的 主 要 设 备 。 在 工 业 企 业 中 ， 人 们利 用 电 动 机 把 电 能 转 换 为 机 械 能 去 拖 动 各 种 生 产 机 械 ，从 而 满 足 生 产 工 艺 过 程 的 要 求 。 在 交 通 运 输 业 中 ， 需要 大 量 的 牵 引 电 动 机 。 在 电 力 排 灌 、 播 种 、 收 割 等 农用 机 械 中 ， 都 需 要 规 格 不 同 的 电 动 机 。 在 品 种 繁 多 的家

3、用 电 器 中 ， 也 离 不 开 功 能 各 异 的 小 功 率 电 动 机 。0.1 电 机 和 电 力 拖 动 技 术 在 国 民 经 济 中 的 作 用 4 用 电 动 机 作 为 原 动 机 拖 动 生 产 机 械 运 行 的 系 统 ， 称 为电 力 拖 动 系 统 。 电 力 拖 动 是 机 电 设 备 中 的 一 个 重 要 组成 部 分 。 除 小 部 分 生 产 机 械 采 用 气 动 或 液 压 拖 动 外 ，绝 大 多 数 的 生 产 机 械 都 采 用 电 力 拖 动 ， 这 源 于 电 力 拖动 有 其 一 系 列 的 优 点 ：（ 1） 电 能 的 远 距 离 输

4、 送 简 便 经 济 ， 分 配 简 单 ， 检 测方 便 ；（ 2） 电 力 拖 动 比 其 他 形 式 的 拖 动 效 率 高 ， 电 动 机 与被 拖 动 机 械 的 联 接 简 便 ；（ 3） 电 动 机 的 形 式 和 种 类 很 多 ， 具 有 各 种 各 样 的 特性 ， 可 适 应 不 同 生 产 机 械 的 需 要 ， 且 电 力 拖 动 的 起 动 、制 动 与 调 速 等 控 制 简 便 迅 速 ， 调 节 性 能 好 ；（ 4） 可 实 现 远 距 离 控 制 与 自 动 调 节 ， 并 进 而 实 现 生产 过 程 的 自 动 化 。0.1 电 机 和 电 力 拖 动

5、 技 术 在 国 民 经 济 中 的 作 用 5 现 代 能 源 的 主 要 形 式 是 电 能 ， 与 电 能 密 切 关 联 的 电 机广 泛 应 用 于 社 会 生 产 的 各 个 部 门 和 社 会 生 活 的 各 个 方面 。 电 机 的 品 种 繁 多 ， 按 其 功 能 用 途 可 分 为 变 压 器 、直 流 电 机 、 交 流 电 机 和 控 制 电 机 ， 如 图 0.1所 示 。无 论 是 哪 一 种 电 机 ， 都 必 须 以 磁 场 作 为 其 耦 合 场 ， 通 过 电 磁 感 应 作 用 来 实 现 能 量 转 换 。 为 了 在 一 定 的 励 磁 电 流 下

6、产 生 较 强 的 磁 场 ,电 机 的 磁 路 均 用 导 磁 性 能 良 好 的 铁 磁 材 料 组 成 。图0.1 电机的分类0.2 电 机 的 类 型 及 所 用 的 材 料 6 0.2 电 机 的 类 型 及 所 用 的 材 料 7 0.2 电 机 的 类 型 及 所 用 的 材 料 8 本 课 程 是 电 气 自 动 化 、 电 气 技 术 和 机 电 一 体 化 等 专 业的 一 门 专 业 基 础 课 。“ 电 机 与 拖 动 基 础 ” 是 “ 电 机 学 ” 和 “ 电 力 拖 动 技 术基 础 ” 两 部 分 内 容 的 有 机 结 合 ， 它 是 在 学 习 了 “ 电

7、 工基 础 ” 等 课 程 的 基 础 上 ， 通 过 讲 授 直 流 电 机 、 变 压 器 、交 流 电 机 的 基 本 理 论 和 电 力 拖 动 的 基 本 原 理 等 知 识 ，以 期 达 到 下 列 要 求 ：（ 1） 熟 悉 直 流 电 机 、 变 压 器 、 三 相 异 步 电 动 机 的 基本 结 构 ， 掌 握 它 们 的 工 作 原 理 。（ 2） 掌 握 直 流 电 动 机 、 三 相 异 步 电 动 机 的 机 械 特 性及 各 种 运 转 状 态 的 基 本 理 论 。（ 3） 掌 握 直 流 电 动 机 、 三 相 异 步 电 动 机 起 动 、 制 动 、调 速

8、 的 电 力 拖 动 基 本 原 理 和 计 算 方 法 。（ 4） 掌 握 电 机 及 电 力 拖 动 实 验 的 基 本 方 法 和 技 能 。 0.3 本 课 程 的 主 要 内 容 、 任 务 和 学 习 方 法 9 “电 机 与 拖 动 基 础 ” 既 是 一 门 技 术 基 础 课 ， 又 具 有 专 业课 的 性 质 ， 不 仅 有 理 论 的 分 析 推 导 、 磁 场 的 抽 象 叙 述 ，还 要 用 基 本 理 论 去 分 析 比 较 复 杂 又 带 有 机 、 电 、 磁 综合 性 的 工 程 实 际 问 题 ， 这 是 学 习 本 课 程 的 难 点 。 学 习时 应

9、注 意 以 下 几 点 ：（ 1） 牢 固 掌 握 基 本 概 念 、 基 本 原 理 和 主 要 特 性 。（ 2） 可 运 用 类 比 或 比 较 的 学 习 方 法 ， 找 出 各 种 电 机的 共 性 和 个 性 ， 以 加 深 对 各 种 电 机 及 拖 动 系 统 性 能 的理 解 。（ 3） 要 理 论 联 系 实 际 ， 重 视 实 验 和 实 训 环 节 。（ 4） 课 前 应 预 习 ， 课 后 应 及 时 复 习 ,并 选 择 适 当 的 思考 题 和 习 题 作 为 课 外 作 业 ， 以 巩 固 理 论 知 识 ， 提 高 理解 和 运 算 能 力 。0.3 本 课

10、程 的 主 要 内 容 、 任 务 和 学 习 方 法 DIANJI YU TUODONGJICHU 10主 编 ： 李 庆 武 刘 子 林副 主 编 ： 张 之 光 王 宏 玉主 审 ： 李 梅 芳 电 机 与 拖 动 基 础1 直 流 电 机 11 1 直 流 电 机目 录1234 12 【 知 识 目 标 】掌 握 直 流 电 机 的 基 本 结 构 、 直 流 发 电 机 和 直 流 电 动 机的 基 本 原 理 、 直 流 电 机 的 励 磁 方 式 和 磁 场 分 布 、 直 流电 动 机 的 电 枢 电 动 势 和 电 磁 转 矩 以 及 直 流 电 动 机 的 机械 特 性 。

11、【 能 力 目 标 】学 习 直 流 电 机 的 拆 卸 、 接 线 方 法 ； 计 算 直 流 电 动 机 的电 枢 电 动 势 、 电 磁 转 矩 ； 掌 握 直 流 电 动 机 的 运 行 特 性 。1.1 直 流 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 13 直 流 电 机 可 分 为 直 流 发 电 机 和 直 流 电 动 机 两 大 类 。 将机 械 能 转 化 为 电 能 的 直 流 电 机 是 直 流 发 电 机 ， 将 电 能转 化 为 机 械 能 的 直 流 电 机 是 直 流 电 动 机 。 直 流 电 机 具有 良 好 的 调 速 性 能 、 较 大 的 起 动 转 矩

12、 和 过 载 能 力 ， 一般 应 用 于 对 起 动 和 调 速 要 求 较 高 的 场 合 。 另 外 ， 结 构复 杂 、 成 本 较 高 、 维 护 较 困 难 是 直 流 电 机 的 不 足 之 处 。1.1 直 流 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 14 图 1.1所 示 为 直 流 发 电 机 的 工 作 原 理 模 型 。 在 图 1.1中 ，N、 S为 一 对 固 定 的 磁 极 ， 称 为 直 流 电 机 的 定 子 。abcd是 固 定 在 可 旋 转 铁 质 圆 柱 体 上 的 线 圈 ， 线 圈 连 同铁 质 圆 柱 体 是 直 流 电 机 可 转 动 的 部

13、分 ， 称 为 直 流 电 机的 转 子 （ 或 电 枢 ） 。 线 圈 的 末 端 a、 d联 结 到 两 个 相 互绝 缘 并 可 以 随 线 圈 一 同 转 动 的 导 电 片 上 ， 该 导 电 片 称为 换 向 片 。 转 子 线 圈 与 外 电 路 的 联 结 是 通 过 放 置 在 换向 片 上 固 定 不 动 的 电 刷 进 行 的 。 在 定 子 与 转 子 间 有 间隙 存 在 ， 称 为 气 隙 。图 1.1直 流 发 电 机 的 工 作 原 理 模 型 在 直 流 发 电 机 的 模 型中 ， 当 有 原 动 机 拖 动 转 子 以 一 定 的 转 速 逆 时 针 旋

14、转 时 ，根 据 电 磁 感 应 定 律 可 知 ， 在 线 圈 abcd中 将 产 生 感 应 电动 势 。 1.1 直 流 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 15图1.1直流发电机的工作原理模型 1.1 直 流 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 16 导 体 中 感 应 电 动 势 的 方 向 可 用 右 手 定 则 确 定 。 在 逆 时针 旋 转 情 况 下 ， 导 体 ab在 N极 下 ， 感 应 电 动 势 的 极 性为 a点 高 电 位 ， b点 低 电 位 ； 导 体 cd则 在 S极 下 ， 感 应电 动 势 的 极 性 为 c点 高 电 位 ， d点 低 电 位

15、 ， 在 此 状 态 下电 刷 A的 极 性 为 正 ， 电 刷 B的 极 性 为 负 。 当 线 圈 旋 转180 后 ， 导 体 ab在 S极 下 ， 导 体 cd则 在 N极 下 ， 此 时导 体 中 的 感 应 电 动 势 方 向 已 改 变 ， 但 由 于 原 来 与 电 刷A接 触 的 换 向 片 已 经 与 电 刷 B接 触 ， 而 与 电 刷 B接 触 的换 向 片 同 时 换 到 与 电 刷 A接 触 ， 因 此 电 刷 A的 极 性 仍 为正 ， 电 刷 B的 极 性 仍 为 负 。1.1 直 流 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 17 从 图 1.1中 可 以 看

16、出 ， 和 电 刷 A接 触 的 导 体 总 是 位 于 N极 下 ， 和 电 刷 B接 触 的 导 体 总 是 位 于 S极 下 ， 因 此 电 刷A的 极 性 总 为 正 ， 而 电 刷 B的 极 性 总 为 负 ， 使 电 刷 获 得直 流 电 动 势 。实 际 直 流 发 电 机 的 电 枢 是 根 据 具 体 应 用 情 况 需 要 有 多个 线 圈 。 线 圈 分 布 于 电 枢 表 面 的 不 同 位 置 上 ， 并 按 照一 定 的 规 定 联 结 起 来 ， 构 成 直 流 电 机 的 电 枢 绕 组 。 磁极 也 是 根 据 需 要 ,N、 S极 交 替 放 置 多 对 。

17、1.1 直 流 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 18图1.2 1.1 直 流 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 19图1.2 直流电动机的模型 1.1 直 流 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 20 导 体 受 力 方 向 由 左 手 定 则 确 定 。 在 第 一 种 情 况 下 ， 位于 N极 下 的 导 体 ab受 力 方 向 为 从 右 向 左 ， 而 位 于 S极下 的 导 体 cd受 力 方 向 从 左 到 右 。 导 体 所 受 电 磁 力 对 轴产 生 一 转 矩 ， 这 种 由 于 电 磁 作 用 产 生 的 转 矩 称 为 电 磁转 矩 ， 电 磁 转

18、矩 的 方 向 为 逆 时 针 。 当 电 磁 转 矩 大 于 阻力 矩 时 ， 线 圈 按 逆 时 针 方 向 旋 转 ， 当 电 枢 转 动 到 第 二个 位 置 时 ， 原 位 于 S极 下 的 导 体 cd转 到 N极 下 ， 其 受 力方 向 变 为 从 右 向 左 ； 而 原 位 于 N极 下 的 导 体 ab转 到 S极 下 ， 导 体 ab受 力 方 向 变 为 从 左 向 右 ， 该 转 矩 的 方 向仍 为 逆 时 针 方 向 ， 线 圈 在 此 转 矩 作 用 下 继 续 按 逆 时 针方 向 旋 转 。 这 样 虽 然 导 体 中 流 通 的 电 流 为 交 变 的 ，

19、 但N极 下 的 导 体 受 力 方 向 和 S极 下 导 体 的 受 力 方 向 并 未 发生 变 化 ， 电 动 机 在 此 方 向 不 变 的 转 矩 作 用 下 转 动 。1.1 直 流 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 21 同 直 流 发 电 机 相 同 ， 实 际 的 直 流 电 动 机 的 电 枢 并 非 单一 线 圈 ， 磁 极 也 并 非 一 对 。由 以 上 分 析 可 以 看 出 ： 任 何 一 台 电 机 既 可 以 作 为 发 电机 运 行 ， 也 可 以 作 为 电 动 机 运 行 ， 这 一 性 质 称 为 电 机的 可 逆 原 理 。 电 机 的 可 逆

20、 原 理 不 仅 适 用 于 直 流 电 机 ，也 适 用 于 交 流 电 机 。 电 机 的 实 际 运 行 方 式 由 外 施 条 件决 定 ， 如 果 电 机 转 子 输 入 机 械 能 ， 而 电 枢 绕 组 输 出 电能 ， 电 机 作 为 发 电 机 运 行 ； 如 果 在 电 枢 绕 组 中 输 入 电能 ， 转 子 输 出 机 械 能 ， 则 电 机 作 为 电 动 机 运 行 。1.1 直 流 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 22 直 流 电 动 机 和 直 流 发 电 机 的 结 构 基 本 是 相 同 的 ， 即 都有 可 旋 转 部 分 和 静 止 部 分 。

21、可 旋 转 部 分 称 为 转 子 ， 静止 部 分 称 为 定 子 ， 在 定 子 和 转 子 之 间 存 在 着 气 隙 。 小型 直 流 电 动 机 结 构 如 图 1.3所 示 ， 其 剖 面 结 构 如 图 1.4所 示 。（ 1） 定 子 部 分定 子 的 作 用 ， 在 电 磁 方 面 是 产 生 磁 场 和 构 成 磁 路 ， 在机 械 方 面 是 整 个 电 机 的 支 撑 。 定 子 由 磁 极 、 机 座 、 换向 极 、 电 刷 装 置 、 端 盖 和 轴 承 等 组 成 ， 如 图 1.3所 示 。1.1 直 流 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 23图1.3小

22、型直流电动机的结构 1.1 直 流 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 24图1.4小型直流电动机的剖面结构1电枢绕组；2电枢铁芯；3机座；4主磁极铁芯；5励磁绕组；6换向绕组；7换向极铁芯；8主磁极极靴；9机座底脚 1.1 直 流 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 25 主 磁 极 主 磁 极 的 作 用 是 在 定 子 与 转 子 之 间 的 气 隙 中建 立 磁 场 。 主 磁 极 由 主 磁 极 铁 芯 和 放 置 在 铁 芯 上 的 励磁 绕 组 构 成 。 主 磁 极 铁 芯 分 成 极 身 和 极 靴 两 部 分 ， 极靴 的 作 用 是 使 气 隙 磁 通 密 度 的

23、 空 间 分 布 均 匀 并 减 小 气隙 磁 阻 ， 同 时 极 靴 对 励 磁 绕 组 也 起 支 撑 作 用 。 为 减 小涡 流 损 耗 ， 主 磁 极 铁 芯 是 用 1.0 1.5 mm厚 的 低 碳 钢板 冲 成 一 定 形 状 ， 用 铆 钉 把 冲 片 铆 紧 ， 然 后 再 固 定 在机 座 上 。 主 磁 极 上 的 线 圈 是 用 来 产 生 主 磁 通 的 ， 称 为励 磁 绕 组 。 主 磁 极 的 结 构 如 图 1.5所 示 。1.1 直 流 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 26图1.5直流电机主磁极的结构1机座；2主磁极铁芯；3励磁绕组 1.1 直 流

24、 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 27 机 座 直 流 电 机 的 机 座 有 两 种 形 式 ， 一 种 为 整 体 机 座 ，另 一 种 为 叠 片 机 座 。 整 体 机 座 是 用 导 磁 性 能 较 好 的 铸钢 材 料 制 成 的 ， 该 种 机 座 能 同 时 起 到 导 磁 和 机 械 支 撑的 作 用 。 由 于 机 座 起 导 磁 作 用 ， 因 此 机 座 是 主 磁 路 的一 部 分 ， 称 为 定 子 铁 轭 。 主 磁 极 、 换 向 极 及 端 盖 均 固定 在 机 座 上 ， 因 此 ， 机 座 起 到 了 支 撑 的 作 用 。 一 般 直流 电 机

25、均 采 用 整 体 机 座 。 叠 片 机 座 是 用 薄 钢 冲 片 叠 压成 定 子 铁 轭 ， 再 把 定 子 铁 轭 固 定 在 一 个 专 门 起 支 撑 作用 的 机 座 里 ， 这 样 定 子 铁 轭 和 机 座 是 分 开 的 ， 机 座 只起 支 撑 作 用 ， 可 用 普 通 钢 板 制 成 。 叠 片 机 座 主 要 用 于主 磁 通 变 化 快 、 调 速 范 围 较 高 的 场 合 。1.1 直 流 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 28 换 向 极 换 向 极 结 构 如 图 1.6所 示 。 换 向 极 安 装 在 相邻 的 两 个 主 磁 极 之 间 ，

26、固 定 在 机 座 上 ， 用 来 改 善 直 流电 机 的 换 向 。 一 般 电 机 容 量 超 过 1 kW时 均 应 安 装 换 向极 。换 向 极 是 由 换 向 极 铁 芯 和 换 向 极 绕 组 组 成 。 换 向 极 铁芯 可 根 据 要 求 用 整 块 钢 制 成 ， 也 可 用 1.0 1.5 mm厚的 钢 板 叠 成 ， 所 有 的 换 向 极 线 圈 串 联 后 称 为 换 向 极 绕组 ， 换 向 极 绕 组 与 电 枢 绕 组 串 联 。 换 向 极 绕 组 数 目 一般 与 主 磁 极 数 目 相 同 ， 但 在 功 率 很 小 的 直 流 电 机 中 ，只 装

27、主 磁 极 数 一 半 的 换 向 极 或 不 装 换 向 极 。 换 向 极 的极 性 根 据 换 向 要 求 确 定 。1.1 直 流 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 29 电 刷 电 刷 装 置 的 作 用 是 通 过 电 刷 和 旋 转 的 换 向 器 表面 的 滑 动 接 触 ， 把 转 动 的 电 枢 绕 组 与 外 电 路 联 结 起 来 ，并 与 换 向 器 配 合 ， 起 到 整 流 或 逆 变 的 作 用 。 电 刷 装 置一 般 由 电 刷 、 刷 握 、 刷 杆 座 和 压 紧 弹 簧 组 成 ， 其 结 构如 图 1.7所 示 。 端 盖 电 机 中 的 端

28、盖 主 要 起 支 撑 作 用 。 端 盖 固 定 在 机座 上 ， 其 上 放 置 轴 承 支 撑 直 流 电 机 的 转 轴 ， 使 直 流 电机 能 够 旋 转 。1.1 直 流 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 30图1.6 直流电动机换向极结构1换向极铁芯；2换向极绕组图1.7 电刷的结构1刷握；2电刷；3压紧弹簧；4铜丝辫 1.1 直 流 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 31 （ 2） 转 子 部 分转 子 又 称 电 枢 ， 是 电 机 的 转 动 部 分 ， 是 用 来 产 生 感 应电 动 势 和 电 磁 转 矩 ， 从 而 实 现 机 电 能 量 转 换 的

29、关 键 部分 。 它 包 括 电 枢 铁 芯 、 换 向 器 、 电 机 转 轴 、 电 枢 绕 组 、轴 承 和 风 扇 等 。 电 枢 铁 芯 电 枢 铁 芯 是 主 磁 路 的 一 部 分 ， 同 时 用 来 嵌放 电 枢 绕 组 。 当 电 机 旋 转 时 ， 为 减 小 电 枢 铁 芯 中 的 磁通 变 化 引 起 的 磁 滞 损 耗 和 涡 流 损 耗 ， 电 枢 铁 芯 用 涂 有绝 缘 漆 的 0.5 mm厚 的 硅 钢 片 叠 成 。 电 枢 铁 芯 冲 片 上 冲有 放 置 电 枢 绕 组 的 电 枢 槽 、 轴 孔 和 通 风 口 。 小 型 直 流电 机 的 电 枢 冲

30、 片 形 状 如 图 1.8所 示 。 电 枢 绕 组 电 枢 绕 组 是 用 绝 缘 铜 线 绕 制 的 线 圈 按 一 定规 律 放 置 在 电 枢 铁 芯 槽 内 ， 并 与 换 向 器 联 结 。 电 枢 绕组 是 直 流 电 机 的 重 要 组 成 部 分 ， 电 机 工 作 时 线 圈 中 产生 感 应 电 动 势 和 电 磁 转 矩 ， 实 现 机 电 能 量 的 转 换 。1.1 直 流 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 32图1.8电枢冲片形状1齿；2槽；3轴向通风孔 1.1 直 流 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 33 换 向 器 换 向 器 又 称 整 流

31、子 。 对 于 发 电 机 ， 换 向 器 的作 用 是 把 电 枢 绕 组 中 的 交 变 电 动 势 转 变 为 直 流 电 动 势向 外 部 输 出 直 流 电 压 ； 对 于 电 动 机 ， 它 是 把 外 界 供 给的 直 流 电 流 转 变 为 绕 组 中 的 交 变 电 流 以 使 电 机 旋 转 。换 向 器 如 图 1.9所 示 。 换 向 器 是 由 换 向 片 组 合 而 成 的 ，是 直 流 机 的 关 键 部 件 ， 也 是 最 薄 弱 的 部 分 。换 向 器 采 用 导 电 性 能 好 、 硬 度 大 、 耐 磨 性 能 好 的 紫 铜或 铜 合 金 制 成 。

32、换 向 片 的 底 部 做 成 燕 尾 形 ， 嵌 在 含 有云 母 绝 缘 的 V形 钢 环 内 ， 拼 成 圆 筒 形 套 在 钢 套 筒 上 ，相 邻 的 两 换 向 片 间 以 0.6 1.2 mm厚 的 云 母 片 作 为 绝缘 ， 最 后 用 螺 纹 压 圈 压 紧 。 换 向 器 固 定 在 转 轴 的 一 端 。换 向 片 靠 近 电 枢 绕 组 的 部 分 与 绕 组 引 出 线 间 焊 接 。1.1 直 流 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 34图1.9 换向器结构1V形套筒；2云母片；3换向片；4联结片 1.1 直 流 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 35

33、表 征 电 机 额 定 运 行 情 况 的 各 种 数 据 称 为 额 定 值 。 额 定值 一 般 标 注 在 电 机 的 铭 牌 上 ， 所 以 又 称 为 铭 牌 数 据 。它 是 正 确 合 理 使 用 电 机 的 依 据 。 铭 牌 数 据 主 要 包 括 电机 型 号 、 额 定 功 率 、 额 定 电 压 、 额 定 电 流 、 额 定 转 速和 额 定 励 磁 电 流 及 励 磁 方 式 等 ， 此 外 还 有 电 机 的 出 厂数 据 ， 如 出 厂 编 号 、 出 厂 日 期 等 。国 产 电 机 型 号 一 般 采 用 大 写 的 汉 语 拼 音 字 母 和 阿 拉 伯数

34、 字 表 示 ， 其 格 式 为 ： 第 一 部 分 用 大 写 的 拼 音 表 示 产品 代 号 ， 第 二 部 分 用 阿 拉 伯 数 字 表 示 设 计 序 号 ， 第 三部 分 用 阿 拉 伯 数 字 表 示 机 座 代 号 ， 第 四 部 分 用 阿 拉 伯数 字 表 示 电 枢 铁 芯 长 度 代 号 。1.1 直 流 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 36 如 ： Z2 92中 的 Z表 示 一 般 用 途 直 流 电 机 ； 2表 示 设 计序 号 ， 第 二 次 改 型 设 计 ； 9表 示 机 座 代 号 ； 2表 示 电 枢铁 芯 长 度 代 号 。电 机 铭 牌

35、上 所 标 的 数 据 称 为 额 定 数 据 ， 具 体 含 义 如 下 ：额 定 功 率 PN是 指 在 额 定 条 件 下 电 机 所 能 供 给 的 功 率 。对 于 电 动 机 ， 额 定 功 率 是 指 电 动 机 轴 上 输 出 的 最 大 机械 功 率 ； 对 于 发 电 机 ， 额 定 功 率 是 指 电 刷 间 输 出 的 最大 电 功 率 。 额 定 功 率 的 单 位 为 kW。额 定 电 压 UN是 指 额 定 工 作 条 件 下 电 机 出 线 端 的 平 均 电压 。 对 于 电 动 机 ， 额 定 电 压 是 指 输 入 额 定 电 压 ； 对 于发 电 机 ，

36、 额 定 电 压 是 指 输 出 额 定 电 压 。 额 定 电 压 的 单位 为 V。1.1 直 流 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 37 额 定 电 流 IN是 指 电 机 在 额 定 电 压 下 ， 运 行 于 额 定 功 率时 对 应 的 电 流 值 。 额 定 电 流 的 单 位 为 A。额 定 功 率 、 额 定 电 压 和 额 定 电 流 的 关 系 为 ：发 电 机电 动 机额 定 转 速 指 对 应 于 额 定 电 流 、 额 定 电 压 ， 电 机 运 行于 额 定 功 率 时 所 对 应 的 转 速 。 额 定 转 速 的 单 位 为 。额 定 励 磁 电 流 是

37、 指 对 应 于 额 定 电 压 、 额 定 电 流 、 额定 转 速 及 额 定 功 率 时 的 励 磁 电 流 。 额 定 励 磁 电 流 的 单位 为 A。励 磁 方 式 是 指 直 流 电 机 的 励 磁 线 圈 与 其 电 枢 线 圈 的 联结 方 式 。 根 据 电 枢 线 圈 与 励 磁 线 圈 的 联 结 方 式 不 同 ，直 流 电 机 励 磁 有 并 励 、 串 励 、 他 励 和 复 励 等 方 式 。kWIUP NNN 310 kWIUP NNNN 310 minr fNINn 1.1 直 流 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 38 在 电 机 的 铭 牌 上 还

38、 标 有 其 他 数 据 ， 如 励 磁 电 压 、 出 厂日 期 、 出 厂 编 号 等 。 额 定 值 是 选 用 或 使 用 电 机 的 主 要依 据 。 电 机 在 运 行 时 的 各 种 数 据 可 能 与 额 定 值 不 同 ，由 负 载 大 小 决 定 。 若 电 机 的 电 流 正 好 等 于 额 定 值 ， 称为 满 载 运 行 ； 若 电 机 的 电 流 超 过 额 定 值 ， 称 为 过 载 运行 ； 若 比 额 定 值 小 得 多 ， 称 为 轻 载 运 行 。 长 期 轻 载 运行 使 电 机 的 容 量 不 能 充 分 利 用 。 故 在 选 择 电 机 时 ， 应

39、根 据 负 载 的 要 求 ， 尽 可 能 使 电 机 运 行 在 额 定 值 附 近 。1.1 直 流 电 机 的 工 作 原 理 与 结 构 39 由 直 流 电 机 的 基 本 工 作 原 理 可 知 ， 电 枢 旋 转 切 割 气 隙中 的 磁 力 线 而 感 应 电 动 势 ， 电 枢 电 流 与 气 隙 中 的 磁 场相 互 作 用 而 产 生 电 磁 转 矩 ， 因 而 气 隙 磁 场 是 电 机 进 行机 电 能 量 转 换 的 媒 介 。 直 流 电 机 的 气 隙 磁 场 是 在 主 磁极 的 励 磁 绕 组 中 通 以 直 流 电 流 建 立 的 。 所 以 直 流 电

40、机有 两 种 基 本 绕 组 ， 即 励 磁 绕 组 和 电 枢 绕 组 。 励 磁 绕 组和 电 枢 绕 组 之 间 的 联 结 方 式 称 为 励 磁 方 式 。 励 磁 方 式不 同 ， 电 机 的 运 行 特 性 有 很 大 的 差 异 。直 流 电 机 的 励 磁 方 式 可 分 为 他 励 、 并 励 、 串 励 和 复 励四 类 ， 如 图 1.10所 示 。1.2 直 流 电 机 的 励 磁 方 式 和 磁 场 40图1.10直流电机的励磁方式（a） 他励； （b）并励； （c） 串励； （d）、（e） 复励 1.2 直 流 电 机 的 励 磁 方 式 和 磁 场 41 (1)

41、 他 励 电 机他 励 式 直 流 电 动 机 的 励 磁 绕 组 和 电 枢 绕 组 分 别 由 两 个相 互 独 立 的 电 源 供 电 ， 如 图 1.10（ a） 所 示 。 励 磁 电流 If的 大 小 仅 决 定 于 励 磁 电 源 的 电 压 和 励 磁 回 路 的 电阻 ， 而 与 电 机 的 电 枢 电 压 及 负 载 基 本 无 关 。(2) 并 励 电 机并 励 式 直 流 电 动 机 的 励 磁 绕 组 和 电 枢 绕 组 并 联 ， 由 同一 电 源 供 电 ， 如 图 1.10（ b） 所 示 。 励 磁 电 流 一 般 为额 定 电 流 的 5%， 要 产 生 足

42、 够 大 的 磁 通 需 要 有 较 多 的 匝数 ， 所 以 并 励 绕 组 匝 数 多 ， 导 线 较 细 。 并 励 式 直 流 电动 机 一 般 用 于 恒 压 系 统 。 中 小 型 直 流 电 动 机 多 为 并 励式 。 1.2 直 流 电 机 的 励 磁 方 式 和 磁 场 42 (3) 串 励 电 机串 励 式 直 流 电 机 的 励 磁 绕 组 与 电 枢 绕 组 串 联 ， 如 图 1.10（ c） 所 示 。 励 磁 电 流 与 电 枢 电 流 相 同 ， 数 值较 大 ， 因 此 ， 串 励 绕 组 匝 数 很 少 ， 导 线 较 粗 。 串 励 式直 流 电 动 机

43、 具 有 很 大 的 起 动 转 矩 ， 但 其 机 械 特 性 很 软 ，且 空 载 时 有 极 高 的 转 速 。 串 励 式 直 流 电 动 机 不 准 空 载或 轻 载 运 行 。 串 励 式 直 流 电 动 机 常 用 于 要 求 起 动 转 矩很 大 且 转 速 允 许 有 较 大 变 化 的 负 载 等 。1.2 直 流 电 机 的 励 磁 方 式 和 磁 场 43 (4) 复 励 电 机复 励 电 机 的 主 磁 极 由 两 个 励 磁 绕 组 组 成 :一 个 与 电 枢 绕组 串 联 ， 称 为 串 励 绕 组 ； 另 一 个 为 他 磁 （ 或 并 励 ） 绕组 ， 如

44、图 1.10（ d） 、 （ e） 所 示 。 通 常 他 磁 （ 或 并 励 ）绕 组 起 主 要 作 用 ， 串 励 绕 组 起 辅 助 作 用 。 若 串 励 绕 组和 他 励 （ 或 并 励 ） 绕 组 的 磁 动 势 方 向 相 同 ， 称 为 积 复励 ； 该 型 电 机 多 用 于 要 求 起 动 转 矩 较 大 ， 转 速 变 化 不大 的 负 载 。 由 于 积 复 励 式 直 流 电 动 机 在 两 个 不 同 旋 转方 向 上 的 转 速 和 运 行 特 性 不 同 ， 因 此 不 能 用 于 可 逆 驱动 系 统 中 。 若 串 励 绕 组 和 并 励 （ 或 他 励

45、） 绕 组 的 磁 动势 方 向 相 反 ， 称 为 差 复 励 ； 差 复 励 式 直 流 电 动 机 一 般用 于 起 动 转 矩 小 ， 而 要 求 转 速 平 稳 的 小 型 恒 压 驱 动 系统 中 。 这 种 励 磁 方 式 的 直 流 电 动 机 也 不 能 用 于 可 逆 驱动 系 统 中 。1.2 直 流 电 机 的 励 磁 方 式 和 磁 场 44 1.2.2.1直 流 电 机 的 空 载 磁 场直 流 电 机 空 载 运 行 时 ， 电 枢 电 流 为 零 。 这 时 的 气 隙 磁场 是 由 励 磁 电 流 If通 过 励 磁 绕 组 产 生 的 磁 动 势 Ff所 建

46、 立 。所 以 ， 直 流 电 机 空 载 时 的 气 隙 磁 场 又 称 励 磁 磁 场 。1.2 直 流 电 机 的 励 磁 方 式 和 磁 场 45 （ 1） 直 流 电 机 的 磁 路以 四 极 电 机 为 例 ， 当 励 磁 绕 组 流 过 励 磁 电 流 If时 ， 每极 的 励 磁 磁 动 势 为 建 立 的 空 载 磁 场 的 分 布 如 图 1.11所示 。 其 中 绝 大 部 分 的 磁 通 是 从 N极 出 来 ， 经 过 气 隙 进入 电 枢 的 齿 槽 ， 再 经 过 电 枢 的 铁 轭 到 电 枢 的 另 一 边 齿槽 ， 又 通 过 气 隙 进 入 S极 ， 通

47、过 定 子 铁 轭 回 到 N极 。 这部 分 磁 通 同 时 交 链 励 磁 绕 组 和 电 枢 绕 组 ， 能 在 电 枢 绕组 中 感 应 电 动 势 和 产 生 电 磁 转 矩 ， 称 为 主 磁 通 。 另 外 ，还 有 一 小 部 分 磁 通 不 进 入 电 枢 铁 芯 ， 直 接 经 过 气 隙 、相 邻 磁 极 或 定 子 铁 轭 形 成 闭 合 回 路 ， 这 部 分 称 为 漏 磁通 。 漏 磁 通 只 是 增 加 主 磁 极 磁 路 的 饱 和 程 度 ， 使 电 机的 损 耗 加 大 ， 效 率 降 低 。 一 般 情 况 下 ， 漏 磁 通 为 主 磁通 的 15%

48、20%。1.2 直 流 电 机 的 励 磁 方 式 和 磁 场 46图1.11 四极电机空载磁场示意图 1.2 直 流 电 机 的 励 磁 方 式 和 磁 场 47 主 磁 通 对 应 的 主 磁 路 的 组 成 分 为 气 隙 、 电 枢 齿 、 电 枢铁 轭 、 主 磁 极 和 定 子 铁 轭 五 部 分 ， 简 化 为 主 磁 路 由 气隙 和 铁 磁 材 料 两 大 部 分 组 成 。 根 据 磁 路 定 律 ， 产 生 空载 磁 场 的 磁 动 势 全 部 降 落 于 气 隙 和 铁 磁 材 料 之 中 ， 即励 磁 磁 动 势 为 气 隙 磁 动 势 与 铁 磁 材 料 磁 动 势

49、 之 和 。 虽然 气 隙 长 度 在 闭 合 磁 路 中 只 占 很 小 的 一 部 分 ， 但 是 ，由 于 气 隙 中 的 磁 导 率 远 小 于 铁 磁 材 料 的 磁 导 率 ， 所 以气 隙 的 磁 阻 很 大 。 可 以 认 为 ， 磁 路 的 励 磁 磁 动 势 几 乎都 消 耗 在 气 隙 上 。1.2 直 流 电 机 的 励 磁 方 式 和 磁 场 48 （ 2） 空 载 时 气 隙 磁 通 密 度 分 布因 为 电 枢 绕 组 是 在 气 隙 磁 场 下 进 行 电 磁 感 应 的 ， 所 以气 隙 磁 通 密 度 的 分 布 是 我 们 分 析 的 主 要 对 象 。

50、当 忽 略主 磁 路 中 铁 磁 材 料 的 磁 阻 时 ， 主 磁 极 下 气 隙 磁 通 密 度的 分 布 就 取 决 于 气 隙 的 大 小 和 形 状 。 一 般 情 况 下 ， 磁极 极 靴 宽 度 约 为 极 距 的 75%， 磁 极 中 心 及 附 近 的 气 隙较 小 且 均 匀 不 变 ， 磁 通 密 度 较 大 且 基 本 为 常 数 ； 接 近极 尖 处 气 隙 逐 渐 变 大 ， 磁 通 密 度 减 小 ； 极 尖 以 外 气 隙明 显 增 大 ， 磁 通 密 度 显 著 减 小 ； 在 磁 极 的 几 何 中 性 线处 ， 气 隙 磁 通 密 度 为 零 。 因 此

51、， 空 载 时 的 气 隙 磁 通 密度 分 布 为 一 平 顶 波 ， 如 图 1.12所 示 。1.2 直 流 电 机 的 励 磁 方 式 和 磁 场 49 图1.12 气隙磁密分布图a） 气隙形状；（b） 气隙磁密分布1.2 直 流 电 机 的 励 磁 方 式 和 磁 场 50 1.2.2.2直 流 电 机 的 负 载 磁 场直 流 电 机 带 有 负 载 时 ， 电 枢 绕 组 中 有 电 流 通 过 ， 电 枢绕 组 的 电 流 也 会 产 生 磁 场 ， 称 为 电 枢 磁 场 。 电 枢 磁 场与 主 磁 极 磁 场 一 起 ， 在 气 隙 中 建 立 一 个 合 成 磁 场 。

52、下 面 以 两 极 电 动 机 为 例 分 析 合 成 磁 场 分 布 情 况 。 为 了方 便 ， 换 向 器 通 常 不 画 出 来 ， 而 把 电 刷 画 在 电 枢 圆 周上 ， 如 图 1.13所 示 。 图 中 ， 电 刷 处 在 几 何 中 性 线 上 。 nn1.2 直 流 电 机 的 励 磁 方 式 和 磁 场 51图1.13直流电动机气隙磁场分布示意图（a） 主磁极磁场； （b） 电枢磁场； （c） 合成磁场 1.2 直 流 电 机 的 励 磁 方 式 和 磁 场 52 图 1.13(a)所 示 为 空 载 磁 场 分 布 情 况 。 在 电 枢 表 面 上 磁感 应 强

53、度 为 零 的 地 方 是 物 理 中 性 线 m-m 。 空 载 时 物 理中 性 线 与 几 何 中 性 线 重 合 。图 1.13(b)所 示 为 电 枢 磁 场 ， 它 的 方 向 由 电 枢 电 流 确 定 ，电 枢 电 流 的 分 界 线 是 电 刷 ， 在 电 刷 轴 线 两 侧 对 称 分 布 。图 1.13(c)所 示 为 合 成 磁 场 ， 它 是 主 磁 极 磁 场 与 电 枢 磁场 合 在 一 起 产 生 的 。 可 以 看 出 ， 由 于 电 枢 磁 场 的 出 现 ，对 主 磁 极 磁 场 的 分 布 有 明 显 的 影 响 ， 这 种 现 象 称 为 电枢 反 应

54、 。 从 图 1.13看 出 ， 当 电 刷 在 几 何 中 性 线 时 ， 电枢 反 应 表 现 如 下 ：1.2 直 流 电 机 的 励 磁 方 式 和 磁 场 53 （ 1） 使 气 隙 磁 场 发 生 畸 变 。 在 每 一 磁 极 下 ， 主 磁 极磁 场 的 一 半 被 削 弱 ， 另 一 半 被 加 强 。 这 时 物 理 中 性 线与 几 何 中 性 线 不 再 重 合 。（ 2） 对 主 磁 极 磁 场 有 去 磁 作 用 。 在 磁 场 不 饱 和 时 ，主 磁 极 磁 场 被 削 弱 数 量 与 加 强 数 量 恰 好 相 等 ， 每 极 下的 合 成 磁 通 量 与 空

55、 载 时 相 同 。 实 际 上 电 机 一 般 工 作 在磁 化 曲 线 的 膝 部 ， 磁 路 总 是 饱 和 的 。 这 样 ， 因 磁 饱 和的 影 响 ， 主 磁 极 的 增 磁 部 分 要 小 于 不 饱 和 时 的 增 磁 部分 ， 因 此 合 成 的 磁 通 量 比 空 载 时 略 有 减 少 。 1.2 直 流 电 机 的 励 磁 方 式 和 磁 场 54 直 流 电 动 机 运 行 时 ， 其 电 枢 中 产 生 电 磁 转 矩 和 感 应 电动 势 。 电 磁 转 矩 为 拖 动 转 矩 ， 通 过 电 动 机 的 轴 带 动 负载 ； 电 枢 感 应 电 动 势 为 反

56、 向 电 动 势 ， 与 电 枢 所 加 外 电压 相 平 衡 。电 枢 电 动 势 是 指 直 流 电 机 正 、 负 电 刷 之 间 的 感 应 电 动势 ， 也 就 是 每 个 支 路 里 的 感 应 电 动 势 。在 直 流 电 机 中 ， 感 应 电 动 势 是 由 于 电 枢 绕 组 和 磁 场 之间 的 相 对 运 动 即 导 线 切 割 磁 力 线 而 产 生 的 。 根 据 电 磁感 应 定 律 ， 电 枢 绕 组 中 每 根 导 体 感 应 电 动 势 为 对 于 给 定 的 电 机 ， 电 枢 绕 组 的 电 动 势 （ 即 每 一 并 联 支路 的 电 动 势 ） 等

57、于 并 联 支 路 每 根 导 体 电 动 势 之 和 ， 线速 度 v与 转 子 的 转 速 n成 正 比 。 因 此 ， 电 枢 电 动 势 可 用下 式 表 示 ： lvBe x 1.3 直 流 电 动 机 电 动 势 和 电 磁 转 矩 55 1.3 直 流 电 动 机 电 动 势 和 电 磁 转 矩 56 在 直 流 电 机 中 ， 电 磁 转 矩 是 由 电 枢 电 流 与 气 隙 磁 场 相互 作 用 而 产 生 的 电 磁 力 所 形 成 的 。 根 据 电 磁 力 定 律 ，当 电 枢 绕 组 有 电 枢 电 流 流 过 时 ， 在 磁 场 内 将 受 到 电 磁力 的 作

58、用 ， 该 力 与 电 机 电 枢 铁 芯 半 径 的 乘 积 为 电 磁 转矩 。 一 根 导 体 在 磁 场 中 所 受 电 磁 力 的 大 小 为 ，对 于 给 定 的 电 机 ， 磁 感 应 强 度 B与 每 极 的 磁 通 成 正 比 ；每 根 导 体 中 的 电 流 ia与 从 电 刷 流 入 （ 或 流 出 ） 的 电 枢电 流 Ia成 正 比 ； 导 线 长 度 l在 电 机 制 成 后 是 个 常 量 。 因此 ， 电 磁 转 矩 T与 电 磁 力 f成 正 比 ， 即 电 磁 转 矩 与 每 极磁 通 和 电 枢 电 流 Ia成 正 比 ， 其 大 小 用 下 式 来 表

59、示 ： axliBf 1.3 直 流 电 动 机 电 动 势 和 电 磁 转 矩 57 1.3 直 流 电 动 机 电 动 势 和 电 磁 转 矩 58 直 流 电 动 机 的 机 械 特 性 是 指 电 动 机 的 转 速 n与 电 磁 转矩 之 间 的 关 系 ， 即 。emT )( emTfn1.4 直 流 电 动 机 的 机 械 特 性 图1.14 他励直流电动机的电路原理图 59 1.4 直 流 电 动 机 的 机 械 特 性 60 图1-15 1.4 直 流 电 动 机 的 机 械 特 性 61 因 为 电 枢 电 阻 Ra很 小 ， 特 性 斜 率 很 小 ， 通 常 额 定 转

60、速 降 nN只 有 额 定 转 速 的 百 分 之 几 到 百 分 之 十 几 ， 所以 他 励 直 流 电 动 机 的 固 有 机 械 特 性 是 硬 特 性 ， 如 图 1.16中 的 直 线 所 示 。0aR n 图1.15 他励直流电动机的机械特性图1.16电动机的固有特性和电枢串联电阻的人为特性 1.4 直 流 电 动 机 的 机 械 特 性 62 人 为 机 械 特 性 可 用 改 变 电 动 机 参 数 的 方 法 获 得 ， 他 励直 流 电 动 机 有 电 枢 回 路 串 电 阻 、 降 低 电 枢 电 压 和 减 弱励 磁 磁 通 三 种 人 为 机 械 特 性 。1.4.

61、2.1电 枢 回 路 串 电 阻 时 的 人 为 机 械 特 性 保 持 、 不 变 ， 只 在 电 枢 回 路 中 串 入 电 阻 Rs时 的 人 为 特 性 为 （ 1.11） 与 固 有 机 械 特 性 相 比 ， 电 枢 回 路 串 电 阻 时 人 为 特 性 的理 想 空 载 转 速 不 变 ， 但 斜 率 随 串 联 电 阻 Rs的 增 大 而增 大 ， 所 以 特 性 变 软 。 改 变 R s的 大 小 ， 可 以 得 到 一 簇通 过 理 想 空 载 点 并 具 有 不 同 斜 率 的 人 为 特 性 ， 如 图1.16所 示 。 NU U N emNTe SaNe N TC

62、C RRCUn 2 0n 0n 1.4 直 流 电 动 机 的 机 械 特 性 63 1.4.2.2降 低 电 源 电 压 时 的 人 为 机 械 特 性保 持 、 、 不 变 ， 只 改 变 电 枢 电 压 U时 的人 为 特 性 为 由 于 电 动 机 的 工 作 电 压 以 额 定 电 压 为 上 限 ， 因 此 改 变 电 时 ， 只 能 在 低 于 额 定 电 压 的 范 围 内 变 化 ， 与 固 有 特 性 比 较 ， 降 低 电 压 时 人 为 特 性 的 斜 率 不 变 ， 但 理 想 空 载 转 速 n0 随 电 压 的 降 低 而 正 比 减 小 。 因 此 ， 降 低

63、电 压 时 的 人 为 特 性 是 位 于 固 有 特 性 下 方 ， 且 与 固有 特 性 平 行 的 一 组 直 线 ， 如 图 1.17所 示 。aR R 0SR NemNTe aNe TCC RCUn 2（1-12） 图1.17电动机的固有特性和降低电压的人为特性1.4 直 流 电 动 机 的 机 械 特 性 64 1.4.2.3减 弱 励 磁 磁 通 时 的 人 为 机 械 特 性在 图 1.14中 ， 改 变 励 磁 回 路 调 节 电 阻 Rsf就 可 以 改 变 励磁 电 流 ， 进 而 改 变 励 磁 磁 通 。 由 于 电 动 机 额 定 运 行 时磁 路 已 经 开 始

64、饱 和 ， 即 使 再 成 倍 增 加 励 磁 电 流 ， 磁 通也 不 会 有 明 显 增 加 ， 何 况 由 于 励 磁 绕 组 发 热 条 件 的 限制 ， 励 磁 电 流 也 不 允 许 大 幅 度 地 增 加 ， 因 此 ， 只 能 在额 定 值 以 下 调 节 励 磁 电 流 ， 即 只 能 减 弱 励 磁 磁 通 。 保 持 R=Ra（ Rs=0） 、 U=UN不 变 ， 只 减 弱 磁 通 时 的 人为 特 性 为 对 应 的 转 速 特 性 为 emTe aeN TCC RCUn 2（1-13）aeaeN ICRCUn （1-14） 1.4 直 流 电 动 机 的 机 械 特

65、 性 65 在 电 枢 回 路 串 电 阻 和 降 低 电 压 的 人 为 特 性 中 ， 因 为 不 变 ， ， 所 以 它 们 的 机 械 特 性 曲线 也 代 表 了 转 速 特 性 曲 线 。 但 是 ， 在 讨 论 减 弱励 磁 磁 通 的 人 为 特 性 时 ， 因 为 磁 通 是 个 变 量 ， 所 以 与 两 条 直 线 是 不 同 的 。 如 图 1.18所 示 。当 n=0时 ， 堵 转 电 流 为 常 数 ， 而 n0随 的 减 小 而增 大 ， 因 此 ， 的 人 为 特 性 是 一 组 通 过 横 坐 标 I=Ik点 的 直 线 ， 如 图 1.18（ a） 所 示

66、。改 变 磁 通 可 以 调 节 转 速 ， 从 图 1.18（ b） 可 看 出 ， 当负 载 转 矩 不 太 大 时 ， 磁 通 减 小 使 转 速 升 高 ； 当 负 载 转矩 特 别 大 时 ， 减 弱 磁 通 才 会 使 转 速 下 降 。 然 而 ， 这 时的 电 枢 电 流 已 经 过 大 ， 电 动 机 不 允 许 在 这 样 大 的 电 流下 工 作 。 因 此 ， 实 际 运 行 条 件 下 ， 可 以 认 为 磁 通 越 小 ，稳 定 转 速 越 高 。N em aT I ( )emn f T( )an f I( )emn f T ( )an f I RUIk ( )an f I1.4 直 流 电 动 机 的 机 械 特 性 66图1.18 减弱励磁磁通时的人为特性(a)转速特性；(b) 机械特性 1.4 直 流 电 动 机 的 机 械 特 性 67 小 结直 流 电 机 由 定 子 和 转 子 两 部 分 组 成 。 定 子 部 分 包 括 机座 、 主 磁 极 、 换 向 极 和 电 刷 装 置 。 转 子 部 分 包 括 电 枢铁 芯 、 电 枢 绕 组 、