陈世元电机学第5篇直流电机ppt课件

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1、第第5篇篇 直流电机直流电机第第第第1717章章章章 直流电机的工作原理和主要结构直流电机的工作原理和主要结构直流电机的工作原理和主要结构直流电机的工作原理和主要结构第第第第1818章章章章 直流电机的磁场、电枢绕组和电枢反应直流电机的磁场、电枢绕组和电枢反应直流电机的磁场、电枢绕组和电枢反应直流电机的磁场、电枢绕组和电枢反应第第第第1919章章章章 直流电机的基本方程式和运行特性直流电机的基本方程式和运行特性直流电机的基本方程式和运行特性直流电机的基本方程式和运行特性上一页下一页退 出第5篇 直流电机第17章 直流电机的工作原理和主1第第1717章直流电机的工作原理和主要章直流电机的工作原理

2、和主要结构结构n17.1 17.1 直流电机的工作原理直流电机的工作原理n17.2 17.2 直流电机的主要结构直流电机的主要结构n17.3 17.3 直流电机的额定值直流电机的额定值上一页下一页返 回上一页下一页返 回2第第1818章章 直流电机的磁场、电枢绕组和电直流电机的磁场、电枢绕组和电枢反应枢反应n n18.118.1直流电机的空载磁场直流电机的空载磁场n n18.218.2直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组n n18.318.3直流电机负载时的磁场及电枢反应直流电机负载时的磁场及电枢反应n n18.418.4直流电机的电枢电动势和电磁转矩直流电机的电枢电动势和电磁转矩上一页下一页

3、返 回第18章 直流电机的磁场、电枢绕组和电枢反应上一页下一页返3第第1919章直流电机的基本方程式和运行特性章直流电机的基本方程式和运行特性n n19.119.1直流发电机的基本方程式直流发电机的基本方程式n n19.219.2直流发电机的运行特性直流发电机的运行特性n n19.319.3直流电动机直流电动机n n19.419.4直流电机的换向直流电机的换向n n19.519.5直流电机的起动、制动与调速直流电机的起动、制动与调速第19章直流电机的基本方程式和运行特性4第第17章章 直流电机的工作原理和主要结构直流电机的工作原理和主要结构 直流电机是电机的主要类型之一，一台直直流电机是电机的

4、主要类型之一，一台直流电机即可作为发电机使用，也可作为电动机流电机即可作为发电机使用，也可作为电动机使用。使用。A：用作发电机可以获得直流电源；：用作发电机可以获得直流电源；B：用作电动机，由于其具有良好的调速：用作电动机，由于其具有良好的调速性能，在许多调速性能要求较高的场合，得到性能，在许多调速性能要求较高的场合，得到广泛使用。广泛使用。退 出下一页返 回第17章 直流电机的工作原理和主要结构 5 直流电机的用途：直流电机的用途：1.作电源用作电源用:发电机发电机2.作动力用作动力用:电动机电动机3.信号的传递信号的传递:测速发电机测速发电机,伺服电动机伺服电动机 其中：其中：作电源用作电

5、源用:直流发电机将机械能转化为直流电直流发电机将机械能转化为直流电 能能。一般小于一般小于10万万kW的单机同步发电机要用直流发的单机同步发电机要用直流发电机作为励机。电机作为励机。作动力用作动力用:直流电动机将直流电能转化为机械能。直流电动机将直流电能转化为机械能。信号传递信号传递:直流测速发电机将机械信号转换为电信直流测速发电机将机械信号转换为电信号号；直流伺服电动机将控制信号转换为机械信号。直流伺服电动机将控制信号转换为机械信号。退 出上一页下一页返 回 直流电机的用途：退 出上一页下一页返 回6作电作电源用源用 退 出上一页下一页返 回作电源用 退 出上一页下一页返 回7做励磁机用做励

6、磁机用 退 出上一页下一页返 回返 回做励磁机用 退 出上一页下一页返 回返 回8直流测速发电机直流测速发电机 退 出上一页下一页返 回直流测速发电机 退 出上一页下一页返 回9直流伺服电动机直流伺服电动机 退 出上一页下一页返 回直流伺服电动机 退 出上一页下一页返 回10 直流电机的优缺点：直流电机的优缺点：直流发电机的电势波形较好，受电磁直流发电机的电势波形较好，受电磁干扰的影响小。干扰的影响小。直流电动机的调速范围宽广，调速特性直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。平滑。直流电动机过载能力较强，起动和制动直流电动机过载能力较强，起动和制动转矩较大。转矩较大。由于存在换向器，其制造复杂

7、，价格由于存在换向器，其制造复杂，价格高。高。退 出上一页下一页返 回 直流电机的优缺点：退 出上一页下一页返 回11 17.1 直流电机的工作原理直流电机的工作原理一、直流发电机原理（机械能一、直流发电机原理（机械能-直流电能）直流电能）定子（不动部件）上的励磁绕组通过直流电流定子（不动部件）上的励磁绕组通过直流电流(称为励磁电流称为励磁电流If)时产生恒定磁场（励磁磁场，主磁时产生恒定磁场（励磁磁场，主磁场）；场）；原动机带动电枢线圈旋转切割主磁场原动机带动电枢线圈旋转切割主磁场B,转速转速n(r/min)；电枢线圈的导体中将产生感应电势电枢线圈的导体中将产生感应电势e=Blv；通通过换向

8、器与向器与电刷的作用，刷的作用，可以引出单向（直可以引出单向（直流）的端电势流）的端电势eAB。（。（看原理图看原理图1）（）（动画动画1）退 出上一页下一页返 回 17.1 直流电机的工作原理退 12 从以上分析可以看出，从以上分析可以看出，线圈中的电动势线圈中的电动势及电流的方向是交变的，及电流的方向是交变的，只是经过电刷只是经过电刷和换向片的整流作用，才使外电路得到和换向片的整流作用，才使外电路得到方向不变的直流电。直流发电机实质上方向不变的直流电。直流发电机实质上是带有换向器的交流发电机。是带有换向器的交流发电机。退 出上一页下一页返 回 从以上分析可以看出，线圈中的电动势及电流的方向

9、是交变的13二、直流电动机的工作原理（二、直流电动机的工作原理（动画动画2）:如图所示如图所示：退 出上一页下一页返 回二、直流电动机的工作原理（动画2）:退 出上一页下一页返14 从以上分析可见，在直流电动机中，从以上分析可见，在直流电动机中，加在线加在线圈上的电流是交变的，但产生的电磁转圈上的电流是交变的，但产生的电磁转矩方向却是恒定的，矩方向却是恒定的，所以在这里，经过换所以在这里，经过换向器作用将直流逆变成了交流电，是一个逆向器作用将直流逆变成了交流电，是一个逆变过程。变过程。退 出上一页下一页返 回 从以上分析可见，在直流电动机中，加在线圈上的电流是交变15三、电机的可逆原理：三、电

10、机的可逆原理：一台直流电机原则上既可以作为电动机运行，一台直流电机原则上既可以作为电动机运行，也可以作为发电机运行，只是外界条件不同而也可以作为发电机运行，只是外界条件不同而已。已。如果用原动机拖动电枢恒速旋转，就可以如果用原动机拖动电枢恒速旋转，就可以从电刷端引出直流电动势而作为直流电源对负从电刷端引出直流电动势而作为直流电源对负载供电；如果在电刷端外加直流电压，则电动载供电；如果在电刷端外加直流电压，则电动机就可以带动轴上的机械负载旋转，从而把电机就可以带动轴上的机械负载旋转，从而把电能转变成机械能。能转变成机械能。这种同一台电机能作电动机这种同一台电机能作电动机或作发电机运行的原理，在电

11、机理论中称为可或作发电机运行的原理，在电机理论中称为可逆原理。逆原理。退 出上一页下一页返 回三、电机的可逆原理：退 出上一页下一页返 回1617.2 直流电机的主要结构直流电机的主要结构 旋转电机都是由定子和转子两大部分组成旋转电机都是由定子和转子两大部分组成17.2.1 定子部分定子部分 包括机座、主磁极、换向极和电刷装置等。包括机座、主磁极、换向极和电刷装置等。1）主磁极：在大多数直流电机中，主磁极）主磁极：在大多数直流电机中，主磁极是是电磁铁，为了尽可能的减小涡流和磁滞损耗，主电磁铁，为了尽可能的减小涡流和磁滞损耗，主磁极铁心用磁极铁心用11.5mm厚的低碳钢板叠压而成。整厚的低碳钢板

12、叠压而成。整个磁极用螺钉固定在机座上。见个磁极用螺钉固定在机座上。见图（图（17.4）主极的作用是在定转子之间的气隙中建立磁场主极的作用是在定转子之间的气隙中建立磁场,退 出上一页下一页返 回17.2 直流电机的主要结构 旋转电机都是由定子和17使电枢绕祖在此磁场的作用下感应电动势和产使电枢绕祖在此磁场的作用下感应电动势和产生电磁转矩。生电磁转矩。注意：注意：励磁绕组的连接必须使得相邻主磁极的励磁绕组的连接必须使得相邻主磁极的 极性按极性按 N，S 极交替出现。极交替出现。2）换向极：换向极又称附加极或间极）换向极：换向极又称附加极或间极,其其作用是用以改善换向。换向极装在相邻两主极作用是用以

13、改善换向。换向极装在相邻两主极之间，它是由铁心和绕组构成。见之间，它是由铁心和绕组构成。见图（图（17.5）3）机座：一是作为电机磁路系统中的一）机座：一是作为电机磁路系统中的一部分，二是用来固定主磁极、换向极及端盖部分，二是用来固定主磁极、换向极及端盖等，起机械支承的作用，因此要求机座有好的等，起机械支承的作用，因此要求机座有好的退 出上一页下一页返 回使电枢绕祖在此磁场的作用下感应电动势和产退 出上一页下一18导磁性能及足够的机械强度与刚度，机座通常用导磁性能及足够的机械强度与刚度，机座通常用铸钢或厚钢板焊成。铸钢或厚钢板焊成。4）电刷装置：电刷的作用是把转动的电枢绕）电刷装置：电刷的作用

14、是把转动的电枢绕组与静止的外电路相连接，并与换向器相配合，组与静止的外电路相连接，并与换向器相配合，起到整流或逆变器的作用。起到整流或逆变器的作用。17.2.2 转子部分：转子部分：转子称为电枢，包括电枢铁心、电枢绕组、转子称为电枢，包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、风扇、轴和轴承等。换向器、风扇、轴和轴承等。1）电枢铁心电枢铁心：电机主磁路的一部分，用来嵌：电机主磁路的一部分，用来嵌放电枢绕组的，为了减少电枢旋转时电枢铁心中放电枢绕组的，为了减少电枢旋转时电枢铁心中退 出上一页下一页返 回导磁性能及足够的机械强度与刚度，机座通常用退 出上一页下19的磁滞及涡流损耗，电枢铁心通常用的磁滞及涡流损

15、耗，电枢铁心通常用0.5mm厚的两厚的两面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。2）电枢绕组电枢绕组：电枢绕组是由许多按一定规律：电枢绕组是由许多按一定规律联接的线圈组成，它是直流电机流过电流和产生感联接的线圈组成，它是直流电机流过电流和产生感应电动势，从而实现机电能量转换的关键性部件。应电动势，从而实现机电能量转换的关键性部件。3）换向器）换向器见见图（图（17.8）：换向器是直流电机：换向器是直流电机的重要部件。在直流电动机中，它将电刷上的直的重要部件。在直流电动机中，它将电刷上的直 流电流转换为绕组内的交流电流；在直流发电中，流电流转换为绕组内的交流电流；在直流发电中

16、，它将绕组内部的交流电动势转换为电刷端的直流它将绕组内部的交流电动势转换为电刷端的直流电动势。电动势。退 出上一页下一页返 回的磁滞及涡流损耗，电枢铁心通常用0.5mm厚的两退 出上20直流电机的主要结构直流电机的主要结构主磁极主磁极换向磁极换向磁极电刷装置电刷装置机座机座端盖端盖电枢绕组电枢绕组电枢铁心电枢铁心换向器换向器转轴转轴磁极铁心磁极铁心励磁绕组励磁绕组电刷电刷刷握刷握绝缘支架绝缘支架压紧力调整装置压紧力调整装置定子定子转子转子直直流流电电机机（产生励（产生励（产生励（产生励 磁磁场）磁磁场）磁磁场）磁磁场）（产生电动势，流过电（产生电动势，流过电（产生电动势，流过电（产生电动势，流

17、过电流，产生电磁转矩）流，产生电磁转矩）流，产生电磁转矩）流，产生电磁转矩）直流电机的主要结构主磁极换向磁极电刷装置机座端盖电枢绕组电枢21 17.3 直流电机的额定值直流电机的额定值 额定值：额定值：为了可以保证各电气设备长期可靠为了可以保证各电气设备长期可靠地工作，并具有优良的性能，制造厂对各种电气地工作，并具有优良的性能，制造厂对各种电气设备（本章指直流电机）在指定工作条件下运行设备（本章指直流电机）在指定工作条件下运行时所得到的一些量值进行了测定，称之为额定时所得到的一些量值进行了测定，称之为额定值。额定值也是制造厂和用户进行产品设计或试值。额定值也是制造厂和用户进行产品设计或试验的依

18、据，额定值及其他重要数据通常标在各电验的依据，额定值及其他重要数据通常标在各电气的铭牌上，称之为气的铭牌上，称之为铭牌值铭牌值。退 出上一页下一页返 回 17.3 直流电机的额定值 额定值22 如下图：如下图：退 出上一页下一页返 回 如下图：退 出上一页下一页返 回23直流电机常见的额定值有：直流电机常见的额定值有：1额定容量额定容量 PN ：（功率）（功率）（kW）2额定电压额定电压 UN ：（V）；）；3额定电流额定电流 IN ：（A）;4额定转速额定转速 nN ：（rmin）；）；5额定励磁电流额定励磁电流If ：（A）注意：注意：额定容量，对直流发电机来说，是指电额定容量，对直流发电

19、机来说，是指电刷端输出的电功率，对直流电动机来说，是刷端输出的电功率，对直流电动机来说，是指轴上输出的机械功率。指轴上输出的机械功率。退 出上一页下一页返 回直流电机常见的额定值有：退 出上一页下一页返 回24所以，直流发电机的额定容量为：所以，直流发电机的额定容量为：而直流电动机的额定功率为：而直流电动机的额定功率为：退 出上一页返 回作业：作业：17.717.7上一页下一页返 回所以，直流发电机的额定容量为：退 出上一页返 回作25第第18章章 直流电机的磁场、电枢绕组和直流电机的磁场、电枢绕组和电枢反应电枢反应18.1 直流电机的空载磁场直流电机的空载磁场 18.1.1 直流电机的励磁方

20、式：直流电机的励磁方式：电机磁场是使电机能感应电动势和产生电磁电机磁场是使电机能感应电动势和产生电磁转矩所不可缺少的因素。电机的运行性能在转矩所不可缺少的因素。电机的运行性能在很大程度上决定于电机的磁场特性。很大程度上决定于电机的磁场特性。退 出下一页返 回第18章 直流电机的磁场、电枢绕组和电枢反应18.1 26 绝大多数的直流电机的气隙磁场都是在主磁绝大多数的直流电机的气隙磁场都是在主磁极的励磁绕组中通以直流电流（称为励磁极的励磁绕组中通以直流电流（称为励磁电流）而建立的。此励磁电流的获得方式电流）而建立的。此励磁电流的获得方式（称之为励磁方式）不同，电机的运行性（称之为励磁方式）不同，电

21、机的运行性能有很大差别。直流电机的励磁方式可分能有很大差别。直流电机的励磁方式可分为为他励、并励、串励和复励他励、并励、串励和复励 4 种。种。下一页返 回 绝大多数的直流电机的气隙磁场都是在主磁极的励磁绕组中通27 1.他励式他励式：励磁电流由其他直流电原单独供给，：励磁电流由其他直流电原单独供给，励磁绕组和电枢绕组相互独立。如励磁绕组和电枢绕组相互独立。如图（图（18.1a）2.自励式自励式：顾名思义，励磁电流由电机自身供：顾名思义，励磁电流由电机自身供 给。而根据自励方式即电枢绕组和励磁绕组的给。而根据自励方式即电枢绕组和励磁绕组的连接方式的不同，自励式又分为串励式、并励连接方式的不同，

22、自励式又分为串励式、并励式和复励式：式和复励式：1）串励式）串励式：电枢绕组和励磁绕组相串联，如：电枢绕组和励磁绕组相串联，如图图（18.1b）并励式并励式：电枢绕组和励磁绕组相并联，如：电枢绕组和励磁绕组相并联，如图图（18.1c），），满足：满足：退 出下一页上一页 1.他励式：励磁电流由其他直流电原单独供给，励磁绕组和283.复励式复励式：在整个励磁回路中，有两套励磁绕组，：在整个励磁回路中，有两套励磁绕组，一套和电枢绕组相并联，一套和电枢绕组相一套和电枢绕组相并联，一套和电枢绕组相串联，根据两个励磁绕组所产生的磁动势的串联，根据两个励磁绕组所产生的磁动势的关系，又可分为积复励和差复励：

23、关系，又可分为积复励和差复励：积复励积复励：串励绕组和并励绕组所产生的磁动势：串励绕组和并励绕组所产生的磁动势方向一致，互相叠加。方向一致，互相叠加。退 出下一页上一页3.复励式：在整个励磁回路中，有两套励磁绕组，一套和电枢绕组29 差复励差复励：串励绕组和并励绕组所产生的磁动势：串励绕组和并励绕组所产生的磁动势方向相反。方向相反。18.1.2 空载时直流电机的磁场分布：空载时直流电机的磁场分布：空载空载：发电机出线端没有电流输出，电动机轴发电机出线端没有电流输出，电动机轴上不带机械负载，上不带机械负载，即电枢电流为零的状态。即电枢电流为零的状态。这时这时的气隙磁场，只由主极的励磁电流所建立，

24、所以的气隙磁场，只由主极的励磁电流所建立，所以直流电机空载时的气隙磁场，又称励磁磁场。直流电机空载时的气隙磁场，又称励磁磁场。退 出上一页下一页 差复励：串励绕组和并励绕组所产生的磁动势方向相反。退30主磁通主磁通：经过主磁极、气隙、电枢铁心及机座：经过主磁极、气隙、电枢铁心及机座构成磁回路。它同时与励磁绕组及电枢绕组构成磁回路。它同时与励磁绕组及电枢绕组交链，能在电枢绕组中感应电动势和产生电交链，能在电枢绕组中感应电动势和产生电磁转矩，称为主磁通磁转矩，称为主磁通 。漏磁通漏磁通：仅交链励磁绕组本身，不进入电枢铁仅交链励磁绕组本身，不进入电枢铁心心,不和电枢绕组相交链，不能在电枢绕组中不和电

25、枢绕组相交链，不能在电枢绕组中感应电动势及产生电磁转矩，称为漏磁通感应电动势及产生电磁转矩，称为漏磁通 。退 出下一页上一页主磁通：经过主磁极、气隙、电枢铁心及机座构成磁回路。它同时与31 特点：特点：1）由同一个磁动势所产生；）由同一个磁动势所产生；2）所走的路径不同，这就导致了他们对应）所走的路径不同，这就导致了他们对应磁路上所产生的磁场的分布规律不同，在这磁路上所产生的磁场的分布规律不同，在这里，气隙磁场的大小和分布直接关系到电机里，气隙磁场的大小和分布直接关系到电机的运行性能，所以，这一点将是我们主要研的运行性能，所以，这一点将是我们主要研究的方向。究的方向。退 出下一页上一页 特点：

26、退 出下一页上一页32 极靴下气隙的远远小于极靴之外的气隙，显然，极靴下气隙的远远小于极靴之外的气隙，显然，极靴下沿电枢圆周各点的主磁场将明显大于极极靴下沿电枢圆周各点的主磁场将明显大于极靴范围以外，在两极之间的几何中心线处，磁靴范围以外，在两极之间的几何中心线处，磁场等于零。为此可得直流电机空载时，主磁场场等于零。为此可得直流电机空载时，主磁场得气隙磁密沿周围的分布波形如得气隙磁密沿周围的分布波形如图（图（18.3）所所示。对于这一点，我们可以通过数学形式来看示。对于这一点，我们可以通过数学形式来看一下：一下：退 出上一页下一页 极靴下气隙的远远小于极靴之外的气隙，显然，极靴下沿电枢33退

27、出下一页上一页图图18.2 直流电机空载时的磁场分布直流电机空载时的磁场分布退 出下一页上一页图18.2 直流电机空载时的磁场分布34 设电枢圆周为设电枢圆周为 轴而磁极轴线处为纵轴，轴而磁极轴线处为纵轴，又设电枢长度为又设电枢长度为 ，则离开坐标原点为，则离开坐标原点为 的的 范围内的气隙主磁通为：范围内的气隙主磁通为：则空载时每极主磁通为：则空载时每极主磁通为：退 出下一页上一页 设电枢圆周为 轴而磁极轴线处为纵轴，退 出下一页35（2）电机的磁化曲线：）电机的磁化曲线：表示空载主磁通表示空载主磁通 与主极磁动势与主极磁动势 之间的之间的关系曲线，叫做电机的磁化曲线，如关系曲线，叫做电机的

28、磁化曲线，如图图（18.4）所示。当主磁通所示。当主磁通 很小时，铁心没很小时，铁心没有饱和，此时铁心的磁阻比空气隙的磁阻小得有饱和，此时铁心的磁阻比空气隙的磁阻小得多，主磁通的大小决定于气隙磁阻，由于气隙多，主磁通的大小决定于气隙磁阻，由于气隙磁阻是常量，所以主磁通较小时磁化曲线接近磁阻是常量，所以主磁通较小时磁化曲线接近于直线。随着于直线。随着 的增长，铁心逐渐饱和，铁的增长，铁心逐渐饱和，铁心的磁阻逐渐增大，随着磁动势心的磁阻逐渐增大，随着磁动势 增大，磁增大，磁通通 的增大变慢、因而磁化曲线逐渐弯曲。的增大变慢、因而磁化曲线逐渐弯曲。退 出下一页上一页（2）电机的磁化曲线：退 出下一页

29、上一页36 在铁心饱和后，磁阻很大而且几乎不变，磁化在铁心饱和后，磁阻很大而且几乎不变，磁化曲线平缓上升。此时为了增加一些磁通就必须曲线平缓上升。此时为了增加一些磁通就必须增加很大的磁动势，也就是增加很大的励磁电增加很大的磁动势，也就是增加很大的励磁电流。流。在额定励磁时，电机一般运行在磁化曲线的弯在额定励磁时，电机一般运行在磁化曲线的弯曲部分，这样既可以获得较大的磁通密度，又曲部分，这样既可以获得较大的磁通密度，又不致需要太大的励磁磁动势，从而可以节省铁不致需要太大的励磁磁动势，从而可以节省铁心和励磁绕组的材料。心和励磁绕组的材料。退 出下一页上一页 在铁心饱和后，磁阻很大而且几乎不变，磁化

30、曲线平缓上升3718.2 直流电机的电枢绕组：直流电机的电枢绕组：在电动机里，线圈中通过电流，产生电磁转在电动机里，线圈中通过电流，产生电磁转矩使电枢在磁场里转动，因而感应出反电动矩使电枢在磁场里转动，因而感应出反电动势，吸收电功率，将电能转变为机械能。在势，吸收电功率，将电能转变为机械能。在发电机里，电枢绕组在磁场里转动时，会感发电机里，电枢绕组在磁场里转动时，会感应出电动势，通过产生制动转矩，吸收机械应出电动势，通过产生制动转矩，吸收机械功率，把机械能转换为电能。功率，把机械能转换为电能。退 出下一页上一页返 回18.2 直流电机的电枢绕组：在电动机里，线圈中通38 直流电机电枢绕组的型式

31、很多，按其绕组元件直流电机电枢绕组的型式很多，按其绕组元件（首末两端分别与两个换向片相连接的一个单（首末两端分别与两个换向片相连接的一个单匝或多匝的线圈，称为元件）和换向器的联接匝或多匝的线圈，称为元件）和换向器的联接方式不同，可以分为叠绕组（单叠和复叠）、方式不同，可以分为叠绕组（单叠和复叠）、波绕组（单波和复波）和混合绕组。其中波绕组（单波和复波）和混合绕组。其中单叠单叠及单波是最基本的形式。及单波是最基本的形式。退 出下一页上一页 直流电机电枢绕组的型式很多，按其绕组元件（首末两端分3918.2.1名词术语介绍：名词术语介绍：（1）磁极的中心线；磁极的中心线；（2）几何中性线：磁极之间的

32、平分线；）几何中性线：磁极之间的平分线；（3）极对数）极对数p ;（4）极距（）极距（）：在电枢铁心表面上，一：在电枢铁心表面上，一个极所占的距离，可用槽数表示：个极所占的距离，可用槽数表示：=z/2p（槽），式中（槽），式中Z为电枢总槽数；为电枢总槽数；18.2.1名词术语介绍：40（5）元件（线圈）：是绕组的一个基本单）元件（线圈）：是绕组的一个基本单元，可为单匝，也可为多匝，槽中的线圈称为元，可为单匝，也可为多匝，槽中的线圈称为有效导体，其余部分称为端部；一个元件边放有效导体，其余部分称为端部；一个元件边放在槽的上层、另一边在另一槽的下层，称为双在槽的上层、另一边在另一槽的下层，称为双层

33、绕组，见层绕组，见图图18.5。（6）元件节距）元件节距 （第一节距）：元件两条边（第一节距）：元件两条边的距离，以槽数计，总是整数的距离，以槽数计，总是整数:退 出下一页上一页（5）元件（线圈）：是绕组的一个基本单退 出下一页上一页41 是使凑成整数的分数。是使凑成整数的分数。（7）合成节距）合成节距 ：相串联两个元件的对应：相串联两个元件的对应边在电枢表面上的距离，称为合成节距，通常用边在电枢表面上的距离，称为合成节距，通常用槽数来表示。槽数来表示。（8）换向器节距）换向器节距 ：元件两个出端所接换：元件两个出端所接换向片的距离。通常用换向片数向片的距离。通常用换向片数K来表示。来表示。退

34、 出下一页上一页 退 出下一页上一页4218.2.2 单叠绕组单叠绕组 元件依次相连，元件的出线端接到相邻的换向元件依次相连，元件的出线端接到相邻的换向片上，片上，（图图18.6），第一个元件的下层边），第一个元件的下层边（虚线）连接着第二个元件的上层边，它放在第（虚线）连接着第二个元件的上层边，它放在第一元件上层边相邻的第二个槽内。下面通过例子一元件上层边相邻的第二个槽内。下面通过例子说明。说明。例例:已知某直流电机的极对数已知某直流电机的极对数 =2,槽数槽数 ，元件数元件数S及换向片数为及换向片数为 ,试画出试画出单单叠绕组展开图。叠绕组展开图。退 出下一页上一页18.2.2 单叠绕组退

35、 出下一页上一页43解：解：1计算绕组数据计算绕组数据因为是单叠，所以因为是单叠，所以 2画绕组展开图画绕组展开图:令上层边所在的槽号为元件号；令上层边所在的槽号为元件号；联接各线圈；联接各线圈；退退 出出下一页下一页上一页上一页解：1计算绕组数据退 出下一页上一页44 放磁极：磁极宽度约为均匀分布在圆周上，放磁极：磁极宽度约为均匀分布在圆周上，N 极磁力极磁力 线垂直向里（进入纸面），线垂直向里（进入纸面），S极向外极向外 （从（从 纸面穿出）；纸面穿出）；放电刷：对准在磁极轴线下，画一个换向片宽放电刷：对准在磁极轴线下，画一个换向片宽（实际上（实际上K很多，电刷宽很多，电刷宽23片宽）。并

36、把片宽）。并把相同极性下的电刷并联起来。相同极性下的电刷并联起来。被电刷所短路的被电刷所短路的元件，永远都是处于电机的几何中性线，其感元件，永远都是处于电机的几何中性线，其感应电动势是接近零的。应电动势是接近零的。退 出下一页上一页 放磁极：磁极宽度约为均匀分布在圆周上，N退 出45 2.单叠绕组元件联接次序图：单叠绕组元件联接次序图：从从图图18.7可以看出，从第可以看出，从第 1号元件开始，绕电号元件开始，绕电枢枢 一周，把全部元件边都串联起来，之后又回到一周，把全部元件边都串联起来，之后又回到 第第 1号元件的起始点号元件的起始点 1。可见，整个绕组是一个。可见，整个绕组是一个 闭合回路

37、。闭合回路。退 出下一页上一页 2.单叠绕组元件联接次序图：退 出下一页上一页46 3.单叠绕组电路图：单叠绕组电路图：按图将各元件的联接顺序，可得到绕组电路图，按图将各元件的联接顺序，可得到绕组电路图，如如图图18.8所示。所示。4.单叠绕组的特点：单叠绕组的特点：（1）元件的两个出线端联接于相邻两个换向）元件的两个出线端联接于相邻两个换向片片 上；上；（2）并联支路数等于磁极数，）并联支路数等于磁极数，；（3）整个电枢绕组的闭合回路中，感应电动）整个电枢绕组的闭合回路中，感应电动 势的总和为零，绕组内部无势的总和为零，绕组内部无“环流环流”；退 出下一页上一页 3.单叠绕组电路图：退 出下

38、一页上一页47 （4）每条支路由不相同的电刷引出，所以电）每条支路由不相同的电刷引出，所以电刷不能少，电刷数等于磁极数；刷不能少，电刷数等于磁极数；（5）正负电刷之间引出的电动势即为每一支）正负电刷之间引出的电动势即为每一支路的电动势，电枢电压等于支路电压；路的电动势，电枢电压等于支路电压；（6）由正负电刷引出的电枢电流）由正负电刷引出的电枢电流 为各支路为各支路电流之和，即电流之和，即 （式中（式中 为每一条支为每一条支路的电流，即绕组元件中流过的电流）。路的电流，即绕组元件中流过的电流）。退 出下一页上一页 （4）每条支路由不相同的电刷引出，所以电退 出下一48 18.2.3 单波绕组：单

39、波绕组：绕组的特点是每个绕组元件的两端所接的换向绕组的特点是每个绕组元件的两端所接的换向片相隔较远，互相串联的两个元件相隔较远，片相隔较远，互相串联的两个元件相隔较远，联接成整体后的绕组像波浪形，因而称为波绕联接成整体后的绕组像波浪形，因而称为波绕组。如组。如图图18.9所示。即所示。即 。图图18.10是单波绕组的展开图。是单波绕组的展开图。单波绕组的联接图如单波绕组的联接图如图图18.11所示，电路图如所示，电路图如图图18.12所示所示。退 出下一页上一页 18.2.3 单波绕组：退 出下一页上一页49 单波绕组有以下特点：单波绕组有以下特点：同极性下各元件串联起来组成一条支路，同极性下

40、各元件串联起来组成一条支路，支路对数为支路对数为 1，与磁极对数无关；，与磁极对数无关；当元件的几何形状对称时电刷在换向器当元件的几何形状对称时电刷在换向器表面上的位置对准主磁极中心线，支路电动势表面上的位置对准主磁极中心线，支路电动势最大；最大；电刷组数应等于极数（采用全额电刷）；电刷组数应等于极数（采用全额电刷）；电枢电流电枢电流 。退 出下一页上一页 单波绕组有以下特点：退 出下一页上一页50 从上面的分析可知，相同元件数时，叠绕从上面的分析可知，相同元件数时，叠绕组并联支路越多，每条支路里串联元件数少，组并联支路越多，每条支路里串联元件数少，适用于低电压、较大电流的电机。对于单波绕适用

41、于低电压、较大电流的电机。对于单波绕组，支路对数永远等于组，支路对数永远等于 1，每条支路里所包含，每条支路里所包含的元件数较多，所以这种绕组适应于较高电的元件数较多，所以这种绕组适应于较高电压、较小电流的电机。至于大容量的电机，可压、较小电流的电机。至于大容量的电机，可以采用混合绕组。以采用混合绕组。退 出下一页上一页 从上面的分析可知，相同元件数时，叠绕退 51 18.3 直流电机负载时的磁场及电枢反应直流电机负载时的磁场及电枢反应 电机负载运行，电枢绕组中就有了电流，电枢电机负载运行，电枢绕组中就有了电流，电枢电流也产生磁动势，叫电枢磁动势。电枢磁动电流也产生磁动势，叫电枢磁动势。电枢磁

42、动势的出现，必然会影响励磁电流单独作用时的势的出现，必然会影响励磁电流单独作用时的磁场。电枢磁动势对励磁磁动势磁场的影响称磁场。电枢磁动势对励磁磁动势磁场的影响称为电枢反应。为电枢反应。负载运行时，当电刷在几何中性线上时，电枢负载运行时，当电刷在几何中性线上时，电枢电流产生的电枢反应磁场如电流产生的电枢反应磁场如图图18.13(b)所示。所示。退 出下一页上一页返 回 18.3 直流电机负载时的磁场及电枢反应 电52 电枢是旋转的，但是电枢导体中电流分布情况电枢是旋转的，但是电枢导体中电流分布情况不变不变,因此电枢磁动势的方向是不变的。其轴线因此电枢磁动势的方向是不变的。其轴线与电刷的轴线重合

43、，与励磁磁动势所产生的主磁与电刷的轴线重合，与励磁磁动势所产生的主磁场（场（图图18.13(a)）互相垂直（称为交轴电枢反应）互相垂直（称为交轴电枢反应磁动势）。磁动势）。负载运行时，电机内的磁动势由励磁磁动势负载运行时，电机内的磁动势由励磁磁动势与电枢动势两部分合成。不考虑磁路的饱和，可与电枢动势两部分合成。不考虑磁路的饱和，可将两者叠加起来，得到如将两者叠加起来，得到如图图18.13(c)所示的合成所示的合成磁场。从磁场。从图图18.13(c)可以看出，合成磁场对主磁可以看出，合成磁场对主磁极轴线已不再对称了，使得物理中性线相重合得极轴线已不再对称了，使得物理中性线相重合得位置移动了一个角

44、度位置移动了一个角度 。退 出下一页上一页 电枢是旋转的，但是电枢导体中电流分布情况退 出53 即电枢反应使气隙磁场发生畸变，一半即电枢反应使气隙磁场发生畸变，一半极面下的磁通密度增加，另一半极面下的磁极面下的磁通密度增加，另一半极面下的磁通密度减少。当磁路不饱和时，整个极面下通密度减少。当磁路不饱和时，整个极面下的磁通的增加量与减少量正好相等，的磁通的增加量与减少量正好相等，则整个则整个极面下总的磁通量仍保持不变极面下总的磁通量仍保持不变,如下图实线。如下图实线。但由于磁路的饱和现象是存在的，因此，但由于磁路的饱和现象是存在的，因此，磁通密度的增量要比磁通密度的磁通密度的增量要比磁通密度的

45、减少量略少减少量略少一些，这样，每极下的磁通量将会由于电枢一些，这样，每极下的磁通量将会由于电枢反应的作用有所削弱。反应的作用有所削弱。这种现象称为电枢反这种现象称为电枢反应的去磁作用应的去磁作用,如下图虚线如下图虚线。退 出下一页上一页 即电枢反应使气隙磁场发生畸变，一半极面下54负载运行时电机负载运行时电机负载运行时电机负载运行时电机内的磁场内的磁场内的磁场内的磁场负载运行时电机内的磁场55 负载时，交轴电枢反应的作用如下：负载时，交轴电枢反应的作用如下：使气隙磁场分布发生畸变；使气隙磁场分布发生畸变；使物理中性线位移（空载时，电机的物使物理中性线位移（空载时，电机的物理中性线与几何中性线

46、重合。在负载时，对电理中性线与几何中性线重合。在负载时，对电动机而言，物理中性线逆转向离开几何中性线动机而言，物理中性线逆转向离开几何中性线 角度。如在发电机状态，则为顺转向移过角度。如在发电机状态，则为顺转向移过 角度）；角度）；在磁路饱和的情况下，呈一定的去磁作用。在磁路饱和的情况下，呈一定的去磁作用。退 出下一页上一页 负载时，交轴电枢反应的作用如下：退 出下一页上5618.4 直流电机的电枢电动势和电磁转矩直流电机的电枢电动势和电磁转矩18.4.1 电枢电动势电枢电动势 电电枢枢电电动动势势是是指指直直流流电电机机正正负负电电刷刷之之间间的的感感应应电电动动势势，也也就就是是电电枢枢绕

47、绕组组里里每每条条并并联联支支路路的的感感应应电电动动势势。所所以以，我我们们可可以以先先求求一一根根导导体体的的在在一一个个极极距距范范围围内内所所产产生生的的平平均均电电动动势势，再求一条支路的。再求一条支路的。一一个个磁磁极极极极距距范范围围内内，平平均均磁磁密密用用 表表示示，极极距距为为 ，电电枢枢的的轴轴向向有有效效长长度度为为 ，每每极极磁磁通为通为，则，则退 出下一页上一页返 回18.4 直流电机的电枢电动势和电磁转矩18.4.1 57一根导体的平均电动势为：一根导体的平均电动势为：又因为：又因为：所以：所以：退退 出出上一页上一页下一页下一页退 出上一页下一页58 因为一条支

48、路里的串联总导体数因为一条支路里的串联总导体数 （N N 为电枢总导体数，为电枢总导体数，），于是，），于是，电枢电动势为：电枢电动势为：式中，式中，称为电动势常数。，称为电动势常数。退 出下一页上一页 因为一条支路里的串联总导体数 退 出下一页上一页5918.4.2 电磁转矩电磁转矩:1）先求一个导体的平均电磁力：）先求一个导体的平均电磁力：2）平均电磁力乘以电枢的半径，即得到一根导）平均电磁力乘以电枢的半径，即得到一根导体所受的平均转矩：体所受的平均转矩：退 出下一页上一页18.4.2 电磁转矩:退 出下一页上一页603）电机总的电磁转矩则为：）电机总的电磁转矩则为：式中：式中：是一个常数

49、，称为转矩常数，是一个常数，称为转矩常数，是电枢总电流，可知，电磁转矩是电枢总电流，可知，电磁转矩的大小正比于每极磁通和电枢电流。的大小正比于每极磁通和电枢电流。退 出下一页上一页3）电机总的电磁转矩则为：退 出下一页上一页61转矩常数与转矩常数与电动势常数电动势常数之间的关系，之间的关系，或或三、直流电机的电磁功率：三、直流电机的电磁功率：退 出下一页作业：18.7转矩常数与电动势常数之间的关系，退 出下一页作业：162第第19章章 直流电机的基本方程式和运行特性直流电机的基本方程式和运行特性19.1 直流发电机的基本方程式直流发电机的基本方程式:正方向的规定和交流电机一样，对发电机而正方向

50、的规定和交流电机一样，对发电机而言，电流流出为正方向，如图言，电流流出为正方向，如图19-1所示。对电动所示。对电动机而言，电流流入为正方向。机而言，电流流入为正方向。19.1.1 电动势平衡方程式：电动势平衡方程式：根据基尔霍夫第二定律，对任一有源的闭合根据基尔霍夫第二定律，对任一有源的闭合回路，所有电动势之和等于所有电压降和：回路，所有电动势之和等于所有电压降和：退 出下一页返 回第19章 直流电机的基本方程式和运行特性19.1 直流63陈世元电机学第5篇直流电机ppt课件6419.1.2 转矩平衡方程式：转矩平衡方程式：从上图我们可以看出作用在电枢上的转矩共有三从上图我们可以看出作用在电

51、枢上的转矩共有三个个:一个是原动机输入给发电机转轴上的驱动转一个是原动机输入给发电机转轴上的驱动转矩矩 ；一个是电磁转矩；一个是电磁转矩T；还有一个是电机的机；还有一个是电机的机械摩擦、风阻以及铁损耗引起的转矩，叫空载转械摩擦、风阻以及铁损耗引起的转矩，叫空载转矩，用表示矩，用表示T T0 0。稳态时：稳态时：退 出上一页下一页退 出上一页下一页6519.1.3 功率平衡方程式：功率平衡方程式：从原动机输入的机械功率可用下式表示从原动机输入的机械功率可用下式表示：式中电磁功率式中电磁功率PM为由为由机械功率机械功率转换成的电功率转换成的电功率其中：其中：退 出上一页下一页19.1.3 功率平衡

52、方程式：退 出上一页下一页66空载损耗空载损耗 为：为：由以上各式可得：由以上各式可得：退 出上一页下一页退 出上一页下一页67 如此，则发电机的效率为：如此，则发电机的效率为：额定负载时，直流发电机的效率与电机的容额定负载时，直流发电机的效率与电机的容 量有关：量有关：10kW以下的小电机：约为以下的小电机：约为75%88.5%；10100kW的：约为的：约为85%90%;1001000kW的电机：约为的电机：约为88%93%。退 出上一页下一页 如此，则发电机的效率为：退 出上一页下一页68 19.2 直流发电机的运行特性 所谓运行特性，就是要找出电机在工作的所谓运行特性，就是要找出电机在

53、工作的过程中所展现的某些特性，并将这些特性用曲过程中所展现的某些特性，并将这些特性用曲线的形式进行表示，在直流电机中，我们要重线的形式进行表示，在直流电机中，我们要重点掌握的有：点掌握的有：（1）负载特性负载特性 指指当当n=常常数数且且I=常常数数时时，U=f(If)的的关关系系，其其中中当当I=0时的特性时的特性U0=f(If)称为发电机的空载特性。称为发电机的空载特性。退 出上一页下一页返 回 19.2 直流发电机的运行特性 所69（2）外特性外特性 指指当当n=常常数数且且If=常常数数或或Rf=常常数数时时，U=f(I)的的关关系；系；（3）调节特性）调节特性 指当指当n=常数且常数

54、且U=常数时，常数时，If=f(I)的关系；的关系；（4）效率曲线）效率曲线 下面进行详细的几种主要特性的介绍：下面进行详细的几种主要特性的介绍：一、他励直流发电机的空载特性：一、他励直流发电机的空载特性：退 出上一页下一页（2）外特性退 出上一页下一页70图图19.2 他励直流发电机空载他励直流发电机空载与负载实验线路与负载实验线路图图19.3 直流发电机的空载特性直流发电机的空载特性退 出上一页下一页图19.2 他励直流发电机空载图19.3 直流发电机的空71 打打开开闸闸刀刀开开关关Q，调调节节电电阻阻 从从而而改改变变励励磁磁电电流流,由由零零开开始始单单调调增增长长直直至至 ，然然后

55、后让让 单单调调减减小小至至零零再再反反向向单单调调增增加加直直至至 为为负负的的 ，然然后后又又使使 单单调调减减小小至至零零。在在调调节节过过程程中中读读取取空空载载端端电电压压 与与励磁电流励磁电流 数组数据，即的空载特性。数组数据，即的空载特性。退 出上一页下一页 打开闸刀开关Q，调节电阻 从而改变励磁电流,由72分析特性：分析特性：1）由于铁磁材料的磁滞现象，使测得的曲线由于铁磁材料的磁滞现象，使测得的曲线 是一闭合的回线。是一闭合的回线。2 2）由于电机有剩磁，使得）由于电机有剩磁，使得 时仍有一个时仍有一个很低的电压，称之为剩磁电压，其值约为额定很低的电压，称之为剩磁电压，其值约

56、为额定电压的电压的%。实际使用时，一般取回线的。实际使用时，一般取回线的平均值（如图中的虚线所示）作为空载特性。平均值（如图中的虚线所示）作为空载特性。3）空载特性）空载特性 与磁化曲线与磁化曲线 形状相似，只差一个比例常数。形状相似，只差一个比例常数。退 出上一页下一页分析特性：退 出上一页下一页734）空载特性与励磁方式无关，因此并励发电机的）空载特性与励磁方式无关，因此并励发电机的空载特性也可以用上述方法求取。空载特性也可以用上述方法求取。二、他励直流发电机的外特性：二、他励直流发电机的外特性：实验条件：实验条件：使发电机接上负载，当原动机保持使发电机接上负载，当原动机保持 ，调节电阻使

57、，调节电阻使 不变，然后改变负载使不变，然后改变负载使 从零增加到从零增加到 ，读取，读取 、之值，即得到外之值，即得到外特性曲线特性曲线 ，如图所示。，如图所示。退 出上一页下一页4）空载特性与励磁方式无关，因此并励发电机的空载特性也可以用74图图19.4 直流发电机的外特性直流发电机的外特性退 出上一页下一页图19.4 直流发电机的外特性退 出上一页下一页75 当当电电流流增增大大时时，其其端端电电压压下下降降，其其原原有有两两个个：负载增大时，电枢反映的去磁作用增强，负载增大时，电枢反映的去磁作用增强，使每极磁通量减小，从而使电枢电动势减小；使每极磁通量减小，从而使电枢电动势减小；电枢回

58、路电阻上的压降随电流增大而增电枢回路电阻上的压降随电流增大而增 大，从而使端电压下降。大，从而使端电压下降。并励方式下，端电压下降的更快一些：并励方式下，端电压下降的更快一些：负负载载增增大大时时，除除电电枢枢反反应应的的去去磁磁和和电电枢枢回回路路电电阻阻压压降降，使使端端电电压压下下降降外外，还还因因为为端端电电压压的的下下降降使使励励磁磁电电流流减减小小，使使得得电电枢枢电电动动势势减减小小，所所以并励发电机外特性下降得更快一些。以并励发电机外特性下降得更快一些。退 出上一页下一页 当电流增大时，其端电压下降，其原有两个：76电压变化率：电压变化率：他励直流发电机电压变化率为他励直流发电

59、机电压变化率为。而并励直流发电机电压变化率为而并励直流发电机电压变化率为2 2左右。左右。三、他励直流发电机的效率曲线：三、他励直流发电机的效率曲线：不变损耗：不变损耗：电机的铁损耗和机械损耗等与负电机的铁损耗和机械损耗等与负载的大小无关，称为不变损耗。载的大小无关，称为不变损耗。可变损耗可变损耗：负载运行时电枢绕组的铜损耗与：负载运行时电枢绕组的铜损耗与 成正比，称为可变损耗。成正比，称为可变损耗。他励直流发电机的效他励直流发电机的效率曲线，如下图所示。率曲线，如下图所示。退 出上一页下一页电压变化率：退 出上一页下一页77图图19.6 他励直流发电机的效率曲线他励直流发电机的效率曲线退 出

60、上一页下一页图19.6 他励直流发电机的效率曲线退 出上一页下一页78 分析：分析：在负载较小时，电机内的损耗以不变损耗在负载较小时，电机内的损耗以不变损耗为主，输出功率小，效率低。随着负载的增加，为主，输出功率小，效率低。随着负载的增加，增加，效率增大。当负载较大时，可变损耗增加，效率增大。当负载较大时，可变损耗的作用开始显著，当增加到和不变损耗相等时，的作用开始显著，当增加到和不变损耗相等时，出现效率最大点。随后，若继续增加负载，可变出现效率最大点。随后，若继续增加负载，可变损耗增大的速度比超过输出功率损耗增大的速度比超过输出功率增加的速度，使增加的速度，使效率反而随着输出的增大而降低效率

61、反而随着输出的增大而降低。退 出上一页下一页 分析：退 出上一页下一页79四、并励直流发电机的自励建压：四、并励直流发电机的自励建压：（1 1）由于由于电机磁路中总有一定剩磁电机磁路中总有一定剩磁，当发，当发电机由原动机推动至额定转速时，发电机两电机由原动机推动至额定转速时，发电机两端将发出一个数值不大的剩磁电压。而励磁端将发出一个数值不大的剩磁电压。而励磁绕组又是接到电枢两端的，于是在剩磁电压绕组又是接到电枢两端的，于是在剩磁电压的作用下，励磁绕组将流过一个不大的电流，的作用下，励磁绕组将流过一个不大的电流，并产生一个不大的励磁磁动势。并产生一个不大的励磁磁动势。退 出上一页下一页四、并励直

62、流发电机的自励建压：退 出上一页下一页80（2 2）如果励磁绕组接法正确，）如果励磁绕组接法正确，即这个励磁磁即这个励磁磁动势的方向和电机的剩磁磁动势的方向相动势的方向和电机的剩磁磁动势的方向相同，同，从而使电机内的磁通和由它产生的电从而使电机内的磁通和由它产生的电枢端电压有所增加。在比较高的励磁电压枢端电压有所增加。在比较高的励磁电压作用下，励磁电流又进一步加大，导致磁作用下，励磁电流又进一步加大，导致磁通的进一步增加，继而电枢端电压又进一通的进一步增加，继而电枢端电压又进一步加大。如此反复作用下去，发电机的端步加大。如此反复作用下去，发电机的端电压便自动建立起来。电压便自动建立起来。这就是

63、发电机自励这就是发电机自励过程。过程。（2）如果励磁绕组接法正确，即这个励磁磁动势的方向和电机的剩81图图19.7 并励发电机的接线图并励发电机的接线图图图19.8 并励直流发电机的自励特性并励直流发电机的自励特性退 出上一页下一页图19.7 并励发电机的接线图图19.8 并励直流发电机的82 在自励在自励过过程中，程中，发电发电机的机的电压电压是否会无限制是否会无限制地增地增长长下去呢？从下去呢？从图图可以看出，当可以看出，当发电发电机的机的电电压压上升到上升到P P点所点所对应对应的的电压时电压时，自励，自励过过程达到了程达到了稳稳定状定状态态。以上分析可知以上分析可知并励发电机的自励条件

64、：并励发电机的自励条件：1）电机必须有剩磁。电机必须有剩磁。2）励磁绕组的接线与电枢旋转方向必须正励磁绕组的接线与电枢旋转方向必须正确配合，以使励磁电流产生的磁场方向与剩磁确配合，以使励磁电流产生的磁场方向与剩磁方向一致。方向一致。3 3）励磁回路的电阻应小于与电机运行转速）励磁回路的电阻应小于与电机运行转速相对应的临界电阻。相对应的临界电阻。退 出上一页下一页 在自励过程中，发电机的电压是否会无限制退 出上一83 必须明确，发电机的转速不同时，空载特必须明确，发电机的转速不同时，空载特性也不同。因此，对应于不同的转速便有不同性也不同。因此，对应于不同的转速便有不同的临界电阻。的临界电阻。如果

65、励磁绕组本身的电阻即已超过所对应如果励磁绕组本身的电阻即已超过所对应的临界电阻值，电机是不可能自励的，这时唯的临界电阻值，电机是不可能自励的，这时唯一的办法是提高电机的转速，从而提高其临界一的办法是提高电机的转速，从而提高其临界电阻值。电阻值。退 出上一页下一页 必须明确，发电机的转速不同时，空载特退 出上一页84 19.3 直流电动机直流电动机一、直流电动机的基本方程式：一、直流电动机的基本方程式：正方向的规定如图正方向的规定如图19-10所示。所示。1、电动势平衡方程式：、电动势平衡方程式：U=EU=Ea a+I+Ia a(R(Ra a+R+Rc c)在电动机中，显然端电压必须大于反电动势

66、，在电动机中，显然端电压必须大于反电动势，由此得到电动机的转速为：由此得到电动机的转速为：退 出上一页下一页返 回 19.3 直流电动机一、直85图19-10 直流电动机掼例 图19-10 直流电动机掼例 86励磁回路的电动势方程为：励磁回路的电动势方程为：转矩平衡方程式：转矩平衡方程式：当当T=TL时，电机稳态运行。时，电机稳态运行。3）功率平衡方程式：）功率平衡方程式：并励直流电机从电源输入的电功率为：并励直流电机从电源输入的电功率为：P P1 1=UI=U=UI=U（I Ia a+I+If f）=E =Ea a+I+Ia a（R Ra a+R+Rc c）IIa a+UI+UIf f =E =Ea aI Ia a+I+Ia a2 2（R Ra a+R+Rc c）+UI+UIf f =P =PM M+p+pCuaCua+p+pCufCuf退 出上一页下一页励磁回路的电动势方程为：退 出上一页下一页87所以，综合以上分析可的：所以，综合以上分析可的：式中的式中的为电机的总损耗。为电机的总损耗。退 出上一页下一页退 出上一页下一页884）电机功率流程图）电机功率流程图图图19.11 并励