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1、直流电机第五篇 直流电机直流电机的基本原理和电磁关系直流电机的工作原理和基本结构工作原理简单电机模型静止（定子）的部分：磁极N、S，电刷1（正）、2（负）。转动（转子）的部分：换向器(换向片A、B)，线圈abcd。直流发电机原理过程换向器和线圈由原动机带动恒速旋转，线圈两导体切割定子磁场，感应交流电势和电流，经电刷引出，电势和电流变成直流，供给直流负载。直流电动机原理过程从电刷两端加直流电压和电流，经换向器变成交流，在线圈中流通的电流与定子磁场相互作用，产生恒定方向的电磁力和力矩，使转子转动，带动机械负载。电势波形注意问题（发电机工作）单根导体电势：e=Blv，线圈电势为2e ；电势e波形与磁

2、场B相似，但B是位置变量，e是时间变量。一个线圈换向前e波形的波形有正、负半周，换向后e波形全是正半周，脉动100%。加一个线圈和两片换向片，电刷引出电势波形的脉动减为50%。当每极下导体个数大于8，电刷引出电势脉动 Ia Tn Ea Ia “过热损坏”若TN/4），否则n会很大。带负载用齿轮或连轴，不能用皮带轮。复励：特性介于并励和串励之间。有串励，可以克服过载或突然增加负载；有并励，可以避免轻载或空载运行转速过大。永磁直流电动机特点：定子主极由永久磁铁制成，体积小；没有励磁损耗，效率高；但气隙磁通密度小，且不可调；磁性受温度影响大，会退磁。工作特性类似他励。直流电动机的稳定运行常用负载类型

3、恒转矩负载：T=const., Pn, 如输送带、起重机、压缩机等。平方转矩负载：Tn2，Pn3，如风机、水泵负载。恒功率负载：T1/n，P=const.，如轧钢机、机床。稳定运行判定静态稳定运行的概念：机组受干扰，工作点发生偏离，扰动消失后，能否回到原工作点，判定是否是稳定运行的工作点。静态稳定运行，在工作点处，满足： 计算例子：例17-2例17-2 有一台并励电动机，满载运行，UN=220V, IaN=40.5A, ra=0.516, U=1V，Fadq=100A，Nf=1350匝, rf =123.3。当转速nN=1000r/min,为额定时，测得电机的空载特性数据如下表，试求：E0(V

4、)70100150172182196If0(A)0.640.891.501.732.072.75 Ce0.070.100.150.1720.1820.196(1)空载转速、额定转速、转速变化率。(2)每极加串励NS=6匝时，积复励电动机时额定转速和转速变化率。(3) 差复励电动机时额定转速和转速变化率。解：作业：17-6直流电动机的起动、调速和制动起动起动性能：起动转矩大；起动电流小；起动时间短；起动设备经济、可靠。起动方法：直接起动、电枢串变阻器起动、降电源电压起动。其中：直接起动适用小容量，降压起动适用他励，要有专用电源。起动器：起动过程：转起动手柄接第一触点 全部电阻串入 I I2 转动

5、手柄，切掉第一部分电阻 I，但保持I I1，至所有电阻切除，起动结束，手柄被电磁吸铁吸住，位置保持，进入工作运行。运行完断电，手柄被弹簧拉回原处，便于下次起动。调速概述：比较两种电动机异步电动机： 优点：结构简单、运行可靠、造价低。 缺点：起动性能差、调速难、降低电网功率因数。直流电动机： 优点：起动性能好、调速性能好（经济、平滑、范围广）、不影响电网功率因数。 缺点：结构复杂、可靠性差、造价高。调速公式依据转速： 有变磁通、变电压、变串接电阻三种调速方法。调速方法调节励磁电流以改变磁通If n，忽略Ea变化，认为n1/1/ If ；额定工作点磁路已饱和，从该点开始，If只能下调，不能上调；最

6、低转速（要If 和）受励磁绕组本身固有电阻及磁路饱和的限制；最高转速（要If 和）受到机械强度及换向的限制。消耗小，调速比1:2 1:6 。调节电枢回路串接的电阻RaRa nRa =0, n最大，从该点开始，n只能下调；调速过程中，消耗能量大，效率低，不经济；Ra 机械特性变软 n受负载影响波动大；恒转矩，轻负载时，调速范围太小。调节外施电源电压UU n ，n U从额定工作点开始，U一般要下调，n下降，U反向，n也反向；可以用于降压起动调速消耗小，范围广，1:24以上；要专用设备，投资大。制动直流电动机“电动”时：T驱动电机转动，T与n同向；直流电动机“制动”时：T反向，n受惯性不变，则T与n

7、方向相反。能耗制动电动： 制动： 特点：耗能（机组动能消耗在电阻R中）、操作简便、低速制动力矩小。回馈制动电动： 制动： 特点：节能（电功率回馈电网）、制动作用仅限于限制n的增加。反接制动电动： 制动： 特点：耗能（机组动能消耗在电阻R中）、制动力矩大、制动到零时要迅速切断电源。计算例子：例17-3例17-3 积复励直流电动机，UN=220V, IaN=22A, rf=121, ra=0.954, U=1V, Nf=1530(匝), NS=25, Fadq=200(安匝), 在他励状态下，测定n=500(r/min)时的磁化曲线如下，试求：If0(A)0.290.460.630.801.341.872.86E0(V)(当n=500)39.459.279.098.6138.0157.6177.4Ce(当n=750或500)0.07880.1180.1580.1970.2760.3150.355E0(V)(当n=750)59.188.8118.5147.9207236.4266.1(1) 变励磁调速：为使nN=750r/min, 励磁串电阻Rf=?,此时的T，n0(2) 变电枢串接电阻调速：电枢串电阻Ra=1，此时的nN , n0 , P1 , pR解：满载时电势：直流电机的换向和改善换向的方法