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1、返回退出上一页 下一页章目录第第2 2章章 直流电动机直流电动机返回退出上一页 下一页章目录2.12.1 直流电机的构造直流电机的构造直流电机的优点：直流电机的优点：(1) (1) 调速性能好调速性能好, , 调速范围广调速范围广, , 易于平滑调节。易于平滑调节。(2) (2) 起动、制动转矩大起动、制动转矩大, , 易于快速起动、停车。易于快速起动、停车。(3) (3) 易于控制。易于控制。应用应用: :(1) (1) 轧钢机、电气机车、中大型龙门刨床、轧钢机、电气机车、中大型龙门刨床、矿山竖井矿山竖井提升机以及起重设备提升机以及起重设备等调速范围大的大型设备。等调速范围大的大型设备。(2
2、) (2) 用蓄电池做电源的地方，如汽车、拖拉机等用蓄电池做电源的地方，如汽车、拖拉机等返回退出上一页 下一页章目录极掌极掌极心极心励磁绕组励磁绕组机座机座转子转子直流电动机的磁极和磁路直流电动机的磁极和磁路直流电机由定 子(磁极)、转子 (电枢)和机座等 部分构成。S SN N+ + + + +N N+ + + + + + +S S+ + + +返回退出上一页 下一页章目录2. 2. 转子转子( (电枢电枢) )由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。1. 1. 磁极磁极永磁式永磁式: : 由永久磁铁做成。 励磁式励磁式: : 磁极上绕线圈，线圈中通过直流电，形成电磁铁。 励磁励磁: : 磁极上的
3、线圈通以直流电产生磁通，称为励磁。电枢铁心：由硅钢片叠装而成。电枢铁心：由硅钢片叠装而成。电枢绕组：单个绕组元件组成。电枢绕组：单个绕组元件组成。用来在电机中产生磁场。用来在电机中产生磁场。返回退出上一页 下一页章目录1. 1. 他励电动机他励电动机励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电。励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电。直流电机的分类直流电机的分类直流电机按照励磁方式可分为他励电动机、并 励电动机、串励电动机和复励电动机2. 2. 并励电动机并励电动机励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电。励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电。UUfIaM+_+_If他励他励IaUM+_
4、If+_IE并励并励返回退出上一页 下一页章目录4. 4. 复励电动机复励电动机励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同 一电源上。一电源上。3. 3. 串励电动机串励电动机励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。串励串励UIa+_IfM复励U+_IMIa返回退出上一页 下一页章目录2.22.2 直流电机的工作原理直流电机的工作原理返回退出上一页 下一页章目录IU+Sb N acd直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流 方向如图所示。由于换向片和电源固定联接，无论 线圈怎样转动，总是S极有效边的电流方向向里, N 极
5、有效边的电流方向向外。电动机电枢绕组通电后 中受力(左手定则)按顺时针方向旋转。U+U+电刷换向片 U+IFF Tn换向器作用： 将外部直流电 转换成内部的 直流电，以保 持转矩方向不 变。返回退出上一页 下一页章目录U+EETnSb N dFF acII换向片电刷线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动 势。由右手定则，感应电动势的方向与电流的方向势。由右手定则，感应电动势的方向与电流的方向 相反。相反。KE: 与电机结构有关的常数 n: 电动机转速 ：磁通1. 1. 电枢感应电动势电枢感应电动势 E=KE n返回退出上一页 下一页章目录U+EETnS
6、b N dFF acII换向片电刷电枢感应电动势电枢感应电动势E E与电枢电流或外加电压方向总是与电枢电流或外加电压方向总是 相反，所以称相反，所以称反电势反电势。 式中：式中：U U 外加电压外加电压R Ra a 绕组电阻绕组电阻2. 2. 电枢回路电压平衡式电枢回路电压平衡式RaIaE+UM返回退出上一页 下一页章目录K KT T: : 与电机结构有关的常数与电机结构有关的常数 : : 线圈所处位置的磁通线圈所处位置的磁通I Ia a：电枢绕组中的电流电枢绕组中的电流3. 3. 电磁转矩电磁转矩单位单位: : ( (韦伯韦伯) )，I Ia a ( (安安) ) ，T T ( (牛顿牛顿
7、米米) )直流电动机电枢绕组中的电流直流电动机电枢绕组中的电流( (电枢电流电枢电流I Ia a) )与磁与磁 通通 相互作用，产生电磁力和电磁转矩，直流电机的相互作用，产生电磁力和电磁转矩，直流电机的 电磁转矩公式为电磁转矩公式为4. 4. 转矩平衡关系转矩平衡关系电动机的电磁转矩电动机的电磁转矩T T为驱动转矩为驱动转矩, , 它使电枢转动。它使电枢转动。 在电机运行时，电磁转矩必须和机械负载转矩及空在电机运行时，电磁转矩必须和机械负载转矩及空 载损耗转矩相平衡，即载损耗转矩相平衡，即T T= =K KT T I Ia a返回退出上一页 下一页章目录当电动机轴上的机械负载发生变化时，通过电
8、动当电动机轴上的机械负载发生变化时，通过电动 机转速、电动势、电枢电流的变化，电磁转矩将自动机转速、电动势、电枢电流的变化，电磁转矩将自动 调整，以适应负载的变化，保持新的平衡。调整，以适应负载的变化，保持新的平衡。转矩平衡过程转矩平衡过程T T2 2: : 机械负载转矩机械负载转矩T T0 0: : 空载转矩空载转矩 例：例：设外加电枢电压 U 一定，T=T2 (平衡)，此时， 若T2突然增加，则调整过程为达到新的平衡点(Ia 、 P入) 。T2 nIa T E返回退出上一页 下一页章目录2.32.3 直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性特点特点: : 励磁绕组与电枢并联 由图可求得由上
9、分析可知：当电源电压U和励磁回路的电阻Rf一定时, 励 磁电流If和磁通不变，即不变，即 = = 常数常数。则IaUM+_If+_IE返回退出上一页 下一页章目录令：T T= =K KT T I Ia a = = K KI Ia a 即：并励电动机的磁通 = = 常数，转矩与电枢电流常数，转矩与电枢电流 成正比。成正比。 由以下公式求得求得IaUM+_If+_IE返回退出上一页 下一页章目录式中：n n= = f f ( (T T) ) 特性曲线特性曲线n0 nNTN并励电动机在负载变化并励电动机在负载变化 时，时， 转速转速 n n 的变化不大的变化不大硬机械特性（自然特性）。硬机械特性（自
10、然特性）。改变电枢电压和电枢回路串电阻可得人工特性曲线n0T n n返回退出上一页 下一页章目录例例: : 有一并励电动机，其额定数据如下：P=22KW, UN=110V, nN=1000r/min, = 0.84, 并已知Rf= 27.5 ，Ra= 0.04 , 试求: (1) 额定电流I , 额定电枢电流Ia及额定励磁电流If ; (2) 损耗功率PaCu , 及PO ; (3) 额定转矩T; (4) 反电动势E。 解：(1) P2是输出功率，额定输入功率为额定电流额定励磁电流 额定电枢电流返回退出上一页 下一页章目录（2）电枢电路铜损励磁电路铜损总损失功率空载损耗功率（3）额定转矩（4）
11、反电动势返回退出上一页 下一页章目录2.42.4 并励电动机的起动、调速与制动并励电动机的起动、调速与制动 2.4.1 2.4.1 起动起动I Iastast太大会使换向器产生严重的火花,烧坏换向器；起动时起动时, ,n n =0 =0 1. 起动问题： (1) 起动电流大(2) 起动转矩大起动时，起动转矩为(1020)TN , 造成机械冲 击，使传动机构遭受损坏。 一般一般I Iastast限制在限制在(1.52.5)(1.52.5)I IN N。返回退出上一页 下一页章目录2 2. .起动方法起动方法3 3. .注意事项注意事项(1) (1) 电枢串电阻起动法电枢串电阻起动法(2) (2)
12、 降压起动法：降压起动法：直流电动机在起动和工作时，励磁电路一定要 接通,不能让它断开,而且起动时要满励磁。否则， 磁路中只有很少的剩磁，可能产生事故：在满磁下将在满磁下将R Rst st置最大处，逐渐减小置最大处，逐渐减小R Rst st使使n n升高。升高。 最大起动电压最大起动电压U Ust st为为返回退出上一页 下一页章目录(1)(1)如果电动机是静止的，由于转矩太小如果电动机是静止的，由于转矩太小( (T=KT=KT TI Ia a) ) , , 电机将不能起动电机将不能起动，这时反电动势为零，电枢电流，这时反电动势为零，电枢电流很大，电枢绕组有被烧坏的危险。 很大，电枢绕组有被烧
13、坏的危险。(2(2) )如果电动机在有载运行时断开励磁回路，反电动势如果电动机在有载运行时断开励磁回路，反电动势E E立即减小而使电枢电流增大，同时由于所产生的立即减小而使电枢电流增大，同时由于所产生的转矩 转矩不满足不满足负载负载的需要，电动机必将减速而停转，的需要，电动机必将减速而停转，更加促使电枢电流的增大，以至烧毁电枢绕组和换 更加促使电枢电流的增大，以至烧毁电枢绕组和换向器。 向器。(3)如果电机在空载运行，可能造成飞车，使电机遭受严重的机械损伤，而且因电枢枢电流过大而将绕组烧坏。（ E Ia T T0 n飞车）返回退出上一页 下一页章目录2.4.22.4.2 并励并励( (他励他励
14、) )电动机的调速电动机的调速并励 并励( (他励他励) )电动机电动机与异步电动机相比，虽然结 构复杂，价格高，维护也不方便，但在调速性能上 由其独特的优点。1. 调速均匀平滑，可以无级调速(注：异步机改变极对数调速的方法叫有级调速)。2. 调速范围大，调速比可达200 以上(调速比等于最大转速和最小转速之比）,因此机械变速所用的齿轮箱可大大简化。主要优点：主要优点：由转速公式:可见直流电机调速方法有三种。返回退出上一页 下一页章目录可见：在可见：在U U 一定的情况下，改变一定的情况下，改变可改变转速可改变转速n n 。1 1 改变磁通调速改变磁通调速保持电枢电压U不变，改变励磁电流If
15、(调Rf) 以改变磁通 。 由式R Rf f I If f n n 一般只采用减少励磁电流一般只采用减少励磁电流( (减弱磁通减弱磁通) )的方法调速的方法调速, , 即即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 n只能上调。只能上调。改变改变时的机械特性如图。时的机械特性如图。T TL LTn（ 减小减小）R R f f增增 加加O返回退出上一页 下一页章目录调速过程调速过程: :直至直至T=TT=TC C达到新的平衡。达到新的平衡。电压电压U U保持保持一定一定, ,减小磁通减小磁通 。 Rf E InIa E 瞬间瞬间T T T TT 返回退出上一页 下一页章目录(1)调速平滑，可得到无级调速；但只能向上调，受机械本身强度所限，n不能太高。 (2) 调速设备简单，经济，电流小，便于控制。 (3) 机械特性较硬，稳定性较好。 (4) 对专门生产的调磁电动机,其调速幅度可达3 4, 例如5302120 r/min及3101 240 r/min 。减小减小 调速的特点：调速的
