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

2、、小和微型電機(jī)。 二、直流電機(jī)（一）直流發(fā)電機(jī)工作原理 (h)(b) 圖2-63直流發(fā)電機(jī)I作原理圖 (a)電動孫方向?yàn)閎a*do(b)電幼勢方向?yàn)閍b^cd A,B靜止的電制*1.2—換向器 (二)直流電動機(jī)工作原理 (u)(b) 圖2帖直流電動機(jī)工作原理圖 (a)電功軫方向?yàn)閔a,dci(b)電功燼方向?yàn)閍bcd A.B—靜止的電刷:U2—換向器 (1) 電機(jī)的可逆原理：直流電機(jī)可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，也可作為電動機(jī)運(yùn)行 （2）換向器的作用是實(shí)現(xiàn)電樞線圈內(nèi)的交流電動勢、電流與電刷的直流電壓、電流之間的轉(zhuǎn)化。 肋磁繞m 換向皺 電樞齒 （三）直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)換

3、向極繞組電樞繞組電樞鐵芯 圖2-66直流電機(jī)結(jié)構(gòu)橫剖面 直流電機(jī)主要包括轉(zhuǎn)子和定子兩大部分。轉(zhuǎn)子是電機(jī)的轉(zhuǎn)動部分，定子是電機(jī)的靜止部分。 1定子：用來產(chǎn)生磁場和作為電機(jī)的機(jī)械支架，主要包括主磁極、換向極、機(jī)座和電刷裝置。 2轉(zhuǎn)子：也稱為電樞，用來產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。主要包括電樞鐵芯、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等。 （四）直流電機(jī)的勵磁直流電機(jī)的勵磁方式分為永磁體勵磁、電機(jī)本體勵磁（并勵、串勵和 復(fù)勵）、其他電源勵磁三種電源（負(fù)載）電源（負(fù)載〉電源（負(fù)載）電源｛負(fù)載） 他勵并勵串勵境勵圖2-69直流電機(jī)的勵磁方式 （五）直流電機(jī)中的感應(yīng)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(dǎo)體數(shù)，a為支路對數(shù)，①為每極主磁通，n為電機(jī)轉(zhuǎn)速。 （六）直流電機(jī)的電動勢平衡方程1直流發(fā)電機(jī)的電動勢方程 2直流電動機(jī)的電動勢方程 （七）直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 （八）直流電機(jī)損耗和功率平衡1直流電機(jī)損耗分類 （1）機(jī)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(chǎn)生。 （2）鐵芯損耗PFe，由電樞鐵芯產(chǎn)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(chǎn)生的損耗。 （4）負(fù)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(jī)的功率平衡方程（1）直流發(fā)電機(jī)的功率平衡

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

6、特性 4調(diào)節(jié)特性:發(fā)電機(jī)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(jī)的機(jī)械特性和調(diào)速1他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性：電機(jī)勵磁電流If恒定且電樞端電壓一定 時，電機(jī)轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的函數(shù)關(guān)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(jī)械特性: 圖「洱電樞網(wǎng)路申接不同 HL仇電肌時的人為機(jī)械持性 3）改變氣隙磁通①的人為機(jī)械特性（Rst=0）: 2他勵直流電動機(jī)的調(diào)速 (1)串電阻調(diào)速 優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡單，適用于低速短時運(yùn)行的拖動裝置。 缺點(diǎn)：機(jī)械特性軟，靜差率大；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍小，只能低于額定轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié);串接電阻消耗功率；只能實(shí)現(xiàn)有級調(diào)速。 (2)調(diào)壓調(diào)速 圖2?82訓(xùn)壓訓(xùn)速持性 優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械特性硬度不變；勵磁電流額定時，可實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；調(diào)速范圍寬，可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速；調(diào)速過程能量損耗小。 缺點(diǎn)：需要調(diào)壓電源；只能低于額定轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)；隨電壓降低靜差

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