电机学课件--清华大学PPT课件下载推荐.ppt

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注意：

换向片和电源固定联接，线圈无论怎样转换向片和电源固定联接，线圈无论怎样转动，总是上半边的电流向里，下半边的电流向外。

动，总是上半边的电流向里，下半边的电流向外。

电刷压在换向片上。

由左手定则，通电线圈在磁场的作用下，由左手定则，通电线圈在磁场的作用下，使线圈逆时针旋转。

使线圈逆时针旋转。

FFU+NS电刷电刷换向片换向片IIFFU+NS电刷电刷换向片换向片IIEE由右手定则，线圈在磁场中旋转，将在线圈中由右手定则，线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动势，感应电动势的方向与电流的产生感应电动势，感应电动势的方向与电流的方向相反。

方向相反。

直流发电机用右手定则判用右手定则判感应电动势感应电动势Ea的方向的方向U+NSEEIa电枢绕组电枢绕组电阻电阻RanKEE感应电动势感应电动势aaRIEU输出电压输出电压二、直流电机的构成二、直流电机的构成直流电机由定子、转子和机座等部分构成。

直流电机由定子、转子和机座等部分构成。

机座机座磁极磁极励磁励磁绕组绕组转子转子励磁式直流电动机结构励磁式直流电动机结构1.转子转子（又称电枢）（又称电枢）由铁芯、绕组（线圈）、换向器组成。

由铁芯、绕组（线圈）、换向器组成。

2.定子定子定子的分类：

定子的分类：

永磁式：

由永久磁铁做成。

励磁式：

磁极上绕线圈，然后在线圈中励磁式：

磁极上绕线圈，然后在线圈中通过直流电，形成电磁铁。

通过直流电，形成电磁铁。

励磁的定义：

磁极上的线圈通以直流电磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称为励磁。

产生磁通，称为励磁。

根据励磁线圈和转子绕组的联接关系，励磁式的根据励磁线圈和转子绕组的联接关系，励磁式的直流电机又可细分为：

直流电机又可细分为：

他励电动机：

励磁线圈与转子电枢的电源分开。

并励电动机：

励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。

串励电动机：

励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。

复励电动机：

励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同一电源上。

同一电源上。

M他励他励UfIfIaUM并励并励UIfM串励串励UM复励复励U7.2.37.2.3电枢电动势及电压平衡关系电枢电动势及电压平衡关系电枢通入电流后，产生电磁转矩，使电机在磁电枢通入电流后，产生电磁转矩，使电机在磁场中转动起来。

通电线圈在磁场中转动，又会在线场中转动起来。

通电线圈在磁场中转动，又会在线圈中产生感应电动势（用圈中产生感应电动势（用E表示）。

表示）。

一、电枢中的感应电动势一、电枢中的感应电动势FFU+NS电刷电刷换向片换向片IIEE根据右手定则知，根据右手定则知，E和原通入的电流方向相反和原通入的电流方向相反，其大小为：

，其大小为：

nKEEKE：

与电机结构有关的常数：

与电机结构有关的常数n：

电动机转速：

磁通：

磁通单位：

单位：

（韦伯），（韦伯），n（转（转/每分），每分），E（伏）（伏）FFU+NS电刷电刷换向片换向片IIEE二、电枢绕组中电压的平衡关系二、电枢绕组中电压的平衡关系因为因为E与通入的电流方向相反，所以叫反电势。

与通入的电流方向相反，所以叫反电势。

aaRIEUU：

外加电压：

外加电压Ra:

绕组电阻绕组电阻MRaIaE+U以上两公式反映的概念：

以上两公式反映的概念：

（1）电枢反电动势的大小和磁通、转速成正比，若想电枢反电动势的大小和磁通、转速成正比，若想改变改变E，只能改变，只能改变或或n。

（2）若忽略绕组中的电阻若忽略绕组中的电阻Ra，则，则，可见，当外加电压一定时，电机转速和磁通成反可见，当外加电压一定时，电机转速和磁通成反比，通过改变比，通过改变可调速。

可调速。

nKEUEnKEE7.2.4电磁转矩电磁转矩aTIKTKT：

与线圈的结构有关的常数：

与线圈的结构有关的常数（与线圈大小，磁极的对数等有关）（与线圈大小，磁极的对数等有关）：

线圈所处位置的磁通：

线圈所处位置的磁通Ia：

电枢绕组中的电流：

电枢绕组中的电流一、电磁转矩一、电磁转矩单位：

（韦伯），（韦伯），Ia（安培），（安培），T（牛顿（牛顿米）米）由转矩公式可知：

由转矩公式可知：

（1）产生转矩的条件：

必须有励磁磁通和电枢电流。

产生转矩的条件：

（2）改变电机旋转的方向：

改变电枢电流的方向或者改变电机旋转的方向：

改变电枢电流的方向或者改变磁通的方向。

改变磁通的方向。

二、转矩平衡关系二、转矩平衡关系电磁转矩电磁转矩T为驱动转矩，在电机运行时，必须和外为驱动转矩，在电机运行时，必须和外加负载和空载损耗的阻转矩相平衡，即加负载和空载损耗的阻转矩相平衡，即0TTTLTL：

负载转矩：

负载转矩T0：

空载转矩：

空载转矩转矩平衡过程：

转矩平衡过程：

当负载转矩（当负载转矩（TL）发生变化时，）发生变化时，通过电机转速、电动势、电枢电流的变化，电磁通过电机转速、电动势、电枢电流的变化，电磁转矩自动调整，以实现新的平衡。

转矩自动调整，以实现新的平衡。

例：

设外加电枢电压设外加电枢电压U一定，一定，T=TL+T0（平衡平衡），这，这时，时，若若TL突然增加，则调整过程为：

突然增加，则调整过程为：

与原平衡点相比，新的平衡点：

Ia、P入入TLnEIaT最后达到新的平衡点。

最后达到新的平衡点。

aTIKTaaRIEU机械特性指的是电机的电磁转矩和转速间的关机械特性指的是电机的电磁转矩和转速间的关系，下边以他励和串励电机为例说明。

系，下边以他励和串励电机为例说明。

他励电动机和并励电动机的特性一样。

7.2.5机械特性机械特性一、他励电动机的机械特性一、他励电动机的机械特性即：

即：

TKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，aTEaaIKTnKERIEUTKKRKUnETaE2M他励他励UfIfIaUn0：

理想空载转速理想空载转速,即即T=0时的转速。

（实际时的转速。

（实际工作时工作时,由于有空载损耗，电机的由于有空载损耗，电机的T不会为不会为00。

）。

）当当T时时n，但由于他励电动机的电枢电阻，但由于他励电动机的电枢电阻Ra很小，很小，所以在负载变化时，转速所以在负载变化时，转速n的变化不大的变化不大，属硬机械，属硬机械特性。

特性。

根据根据n-T公式公式画出特性曲线画出特性曲线n0nNTNTnnTKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，串励的特点：

励磁线圈的电流和电枢线圈的电流相同。

串励的特点：

二、串励电动机的机械特性二、串励电动机的机械特性设磁通和电流成正比，即设磁通和电流成正比，即=KIa,则则据此公式做出据此公式做出T-n曲线曲线aaaTaTaEERIEUIKKIKTnIKKnKE2nTEaETKKRTKKUKnM串励串励UIa

（1）

（1）T=0时，在理想情况下，时，在理想情况下，n。

但实际上负。

但实际上负载转矩不会为载转矩不会为00，不会工作在，不会工作在T=0的状态，的状态，但空载时但空载时T很小，很小，n很高。

串励不允许空载很高。

串励不允许空载运行，以防转速过高。

运行，以防转速过高。

串励特性：

（2）

（2）随转矩的增大，随转矩的增大，n下降得很快，这种特性属下降得很快，这种特性属软机械特性。

软机械特性。

nT

（2）

（2）恒功率负载（恒功率负载（P一定时，一定时，T和和n成反比）成反比），要选软特性电机拖动。

如：

电气机车等。

要选软特性电机拖动。

直流电动机特性类型的选择直流电动机特性类型的选择:

（1）

（1）恒转矩的生产机械恒转矩的生产机械（TL一定，和转速无关）一定，和转速无关）要要选硬特性的电动机，如：

金属加工、起重机选硬特性的电动机，如：

金属加工、起重机械等。

械等。

7.2.6直流电动机的调速直流电动机的调速与异步电动机相比，直流电动机结构复杂，价与异步电动机相比，直流电动机结构复杂，价格高，维护不方便，但它的最大优点是调速性能好。

格高，维护不方便，但它的最大优点是调速性能好。

下面以他励电动机为例说明直流电动机的调速方法。

（11）调速均匀平滑，可以无级调速。

）调速均匀平滑，可以无级调速。

（22）调速范围大，调速比可达）调速范围大，调速比可达200200（他励式）以上（他励式）以上（调速比等于最大转速和最小转速之比）。

（调速比等于最大转速和最小转速之比）。

直流电动机调速的主要优点是：

由该式可知，由该式可知，n和和有关，在有关，在U一定的情一定的情况下，改变况下，改变可改变可改变n。

在励磁回路中串。

在励磁回路中串上电阻上电阻Rf，改变，改变Rf大小调节励磁电流，从而大小调节励磁电流，从而改变改变的大小。

的大小。

一、改变磁通（调磁）一、改变磁通（调磁）1.原理原理TKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，M他励他励UfIfIaU其中：

其中：

=KIfRfIfn，但在额定情况下，但在额定情况下，已接已接近饱和，近饱和，If再加大，对再加大，对影响不大，所以这种增加影响不大，所以这种增加磁通的办法一般不用。

磁通的办法一般不用。

RfIfn，减弱磁通是常用的调速方减弱磁通是常用的调速方法。

法。

If的调节有两种情况：

的调节有两种情况：

概念：

改变磁通调速的方法改变磁通调速的方法减小磁通，减小磁通，n只能上调只能上调。

TKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，2.2.特性的变化特性的变化所以：

磁通减小以后特性上移，而且斜率增加。

所以：

，因为：

因为：

n1021n（减小减小）0n0n0nTLRf增增加加TnTKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，调速过程调速过程:

U一定一定,则则RfEEIaTnIaE暂时暂时TTLTKKRnETa2KUnE0nnn0其中