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1、電氣工程概論輔導資料四 主題：直流電機學習時間：2010年11月8日－11月14日內容： 我們這周主要學習直流電機。 一、學習要求 通過學習了解直流電機的工作原理變壓器的結構，掌握直流電機的調速和功率平衡方程。 二、主要內容 一、概述 電機是依據(jù)電磁感應定律和電磁力定律，實現(xiàn)電能和機械能相互轉化的電磁裝置。 按照電機的用途分類：可分為發(fā)電機、電動機和控制電機。 按照電機的電流類型分類：可以分為直流電機和交流電機，其中交流電機可以分為同步電機和異步電機。 按照電機的相數(shù)分類：可以分為單相電機和多相電機，如單相交流電機和最常見三相電機。 按照電機的大小尺寸、容量分類：有大、中

2、、小和微型電機。 二、直流電機（一）直流發(fā)電機工作原理 (h)(b) 圖2-63直流發(fā)電機I作原理圖 (a)電動孫方向為ba*do(b)電幼勢方向為ab^cd A,B靜止的電制*1.2—換向器 (二)直流電動機工作原理 (u)(b) 圖2帖直流電動機工作原理圖 (a)電功軫方向為ha,dci(b)電功燼方向為abcd A.B—靜止的電刷:U2—換向器 (1) 電機的可逆原理：直流電機可作為發(fā)電機運行，也可作為電動機運行 （2）換向器的作用是實現(xiàn)電樞線圈內的交流電動勢、電流與電刷的直流電壓、電流之間的轉化。 肋磁繞m 換向皺 電樞齒 （三）直流電機的結構換

3、向極繞組電樞繞組電樞鐵芯 圖2-66直流電機結構橫剖面 直流電機主要包括轉子和定子兩大部分。轉子是電機的轉動部分，定子是電機的靜止部分。 1定子：用來產生磁場和作為電機的機械支架，主要包括主磁極、換向極、機座和電刷裝置。 2轉子：也稱為電樞，用來產生感應電動勢和電磁轉矩，實現(xiàn)能量的轉換。主要包括電樞鐵芯、電樞繞組、換向器、轉軸和風扇等。 （四）直流電機的勵磁直流電機的勵磁方式分為永磁體勵磁、電機本體勵磁（并勵、串勵和 復勵）、其他電源勵磁三種電源（負載）電源（負載〉電源（負載）電源｛負載） 他勵并勵串勵境勵圖2-69直流電機的勵磁方式 （五）直流電機中的感應電動勢=C沖

4、 % e60住 其中p為極對數(shù)，N為電樞繞組的總導體數(shù)，a為支路對數(shù)，①為每極主磁通，n為電機轉速。 （六）直流電機的電動勢平衡方程1直流發(fā)電機的電動勢方程 2直流電動機的電動勢方程 （七）直流電機的電磁轉矩 （八）直流電機損耗和功率平衡1直流電機損耗分類 （1）機械損耗Pmec,主要由軸承間的磨擦和電刷與換向器間的摩擦產生。 （2）鐵芯損耗PFe，由電樞鐵芯產生的渦流損耗和磁滯損耗。 （3）勵磁損耗Pf，由勵磁繞組電阻產生的損耗。 （4）負載損耗Pa，電樞繞組的電阻損耗等。 （5）雜散損耗Pad。 2直流電機的功率平衡方程（1）直流發(fā)電機的功率平衡

5、方程 P1=尸2+JfK直+Pmcc+pH+"ad= 直流發(fā)電機的效率Pi （2）直流電動機的功率平衡方程Pl=Pnn+圧尺.=Pt+Pk+戶氐+=Pt+ （九）直流發(fā)電機的特性1空載特性：發(fā)電機當n為常值，l=OA時，發(fā)電機空載端電壓U0與勵磁 電流If之間的函數(shù)關系2負載特性：發(fā)電機n為常值，l>OA時，發(fā)電機端電壓U與勵磁電流之 間的函數(shù)關系 圖2-73他勵發(fā)電機的空戰(zhàn)持性 圖2-74他勵發(fā)電機的負載持性 3外特性:發(fā)電機當n為常值，If為常值時，發(fā)電機電壓U與輸出電流I之間的函數(shù)關系。 :2?75他勵發(fā)也乩的外持性 C 1^12-76他勵發(fā)電機的調節(jié)?

6、特性 4調節(jié)特性:發(fā)電機n為常值，U為常值時，勵磁電流If與輸出電流I之 （十）直流電動機的機械特性和調速1他勵直流電動機的機械特性：電機勵磁電流If恒定且電樞端電壓一定 時，電機轉速與電磁轉矩之間的函數(shù)關系。 >*=—R+5=叫,一孑丁罰UR土心 *(\Cf

7、X€R!l1電R曲 2）改變電樞端電壓的人為機械特性: 圖「洱電樞網(wǎng)路申接不同 HL仇電肌時的人為機械持性 3）改變氣隙磁通①的人為機械特性（Rst=0）: 2他勵直流電動機的調速 (1)串電阻調速 優(yōu)點：實現(xiàn)簡單，適用于低速短時運行的拖動裝置。 缺點：機械特性軟，靜差率大；轉速調節(jié)范圍小，只能低于額定轉速調節(jié);串接電阻消耗功率；只能實現(xiàn)有級調速。 (2)調壓調速 圖2?82訓壓訓速持性 優(yōu)點：機械特性硬度不變；勵磁電流額定時，可實現(xiàn)恒轉矩調速；調速范圍寬，可實現(xiàn)無級調速；調速過程能量損耗小。 缺點：需要調壓電源；只能低于額定轉速調節(jié)；隨電壓降低靜差

8、率增大；串接電阻消耗功率；只能實現(xiàn)有級調速。 (3)弱磁調速(恒功率調速) 1^12-83弱磁凋速特羊 優(yōu)點：控制方便，調速平滑，經濟性好。 缺點：調速范圍窄，受電機機械強度和換向火花的限制，轉速不可太高；此外還要防止電機飛車的現(xiàn)象發(fā)生。 （一）直流電機的額定值 （1）額定功率PN:對于直流發(fā)電機，指電機輸出的功率；對于直流電動機，指電機輸出的機械功率。 （2）額定電壓UN:電機額定運行時的輸入或輸出電壓。 （3）額定電流IN:電機額定運行時能承受的電流。 （4）額定轉速nN:電機額定運行時的轉子轉速。 （5）額定勵磁電壓UfN:保證電機額定運行的勵磁繞組三、重要考點 簡答題 1直流電動機的勵磁方式有哪幾種，各有什么特點 2他勵直流電動機的調速方法有哪幾種 3按照電機的用途分為哪幾種？按照電機的電流類型可分為哪幾種？其中交流電機分為哪幾種？ 參考答案： 1見課本55頁 2見課本62頁 3見課本52頁