P1U5A 直流电机分类

P1U5A Types of DC Motors
直流电机的分类
（课本P ）
1、课文内容简介：主要介绍专业课《电机与拖动》中永磁直流电机、串励式直流电动机、并励式直流电动机、复励式直流电动机的结构、特点和适用场合、速度-转矩特性等内容。

2、温习《电机与拖动》中讲述直流电机的相关内容。

3、生词与短语
commercially adv. 工业地，商业地
permanent-magnet DC motor 永磁直流电动机
series-wound DC motor 串励直流电动机
shunt-wound DC motor 并励直流电动机
compound-wound DC motor 复励直流电动机
counterpart n. 对应物，配对物brush n. 电刷
commutator n. 换向器，整流器assembly n. 装置，构件
stator n. 定子rotor n. 转子
alnico n. 铝镍钴合金，铝镍钴永磁合金
ceramic adj.陶瓷的horsepower n. 马力，功率frame n. 机壳，机座
demagnetization n.去磁，退磁flux n. 磁通
mechanical power 机械功率shaft n. 转轴
field winding n. 励磁绕组turn n. 匝数
rheostat n. 变阻器cumulative adj.累积的
differential adj.差的，差别的
4、难句翻译
[1] Each of these motors has different characteristics due to its basic circuit arrangement and physical properties.
每种类型的电动机由于其基本电路的不同而具有不同的特征和物理特性。

[2] The only difference, in most cases, is that the generator acts as a voltage
source while the motor functions as a mechanical power conversion device.
很多情况下，二者的唯一区别在于发电机常作为电压源，而电动机常
作为机械能转换装置。

[3] A decrease in field current reduces the strength of the electromagnetic
field. When the field flux is decreased, the armature will rotate faster, due to reduced magnetic-field interaction.
励磁电流的减小会使磁场减弱。

当磁通减少时，转子会由于与减弱的磁场相互作用而加速旋转。

5.参考译文
A 直流电机分类
现在可以买到的直流电机基本上有四种：⑴永磁直流电机，⑵串励直流电机，⑶并励直流电机，⑷复励直流电机。

每种类型的电动机由于其基本电路和物理特性的不同而具有不同的机械特性。

永磁直流电机
永磁直流电机，如图1-5A-1所示，是用与直流发电机同样的方法建造的。

永磁直流电机用于低转矩场合。

当使用这种电机时，直流电源与电枢导体通过电刷/换向器装置直接连接。

磁场由安装在定子上的永磁磁铁产生。

永磁磁铁电机的转子是绕线式电枢。

这种电机通常使用铝镍钴永磁合金或陶瓷永磁磁铁而不是励磁线圈。

铝镍钴永磁合金用于大功率电机。

陶瓷永磁磁铁通常用于小功率、低速电机。

陶瓷永磁磁铁抗退磁性能高，但它产生的磁通量较低。

磁铁通常安装在电机外壳里边，在安装电枢前将其磁化。

永磁电机相对于常规直流电机有几个优点。

优点之一是减少了运行损耗。

永磁电机的转速特性类似于并励式直流电机的转速特性。

永磁电机的旋转方向可通过将电源线反接来实现。

串励式直流电动机
直流电机电枢和激磁电路的连接方式确定了直流电机的基本特性。

每一种直流电机的结构与其对应的直流发电机的结构类似。

大部分情况下，二者的唯一区别在于发电机常作为电压源，而电动机常作为机械能转换装置。

a) 实物电路图
b) 原理图
图 1-5A-1 永磁直流电机
DC source
a)
b)
DC
Permanent-magnet
DC
DC source
a)
b)
图 1-5A-2 串励式直流电机
a) 实物电路图
b) 原理图
串励式直流电动机，如图1-5A-2所示，电枢和激磁电路串联连接。

仅有一个通路供电流从直流电压源流出。

因此，激磁绕组匝数相对少、导线直径大，以使激磁绕组阻抗低。

电机轴上负载的变化引起通过激磁绕组电流的变化。

如果机械负载增加，电流也增加。

增加的电流建立了更强的磁场。

当负载从零增加到很大时，串励式电机的转速从很高变化到很低。

由于大电流可以流过低阻抗的激磁绕组，串励式电动机产生一个高转矩输出。

串励式电动机用于启动重负载，而速度调节并不重要的场合。

一个典型应用是车辆启动电机。

并励式直流电动机
并励式直流电动机是最常用的一种直流电机。

如图1-5A-3所示，并励式直流电动机的激磁绕组与电枢绕组并联连接。

这种直流电机的激磁绕组匝数多、导线直径小，因而阻抗相对比较高。

由于激磁绕组是并励式电动机电路的高阻抗并联通道，流过激磁绕组的电流很小。

由于形成激磁绕组的导线的匝数多，产生的电磁场很强。

并励式电动机的大部分电流（大约95%）流过电枢电路。

由于电流对磁场强度几乎没有什么影响，电机转速不受负载电流变化的影响。

流过并励式直流电动机的电流关系如下：
I L =I a +I f
公式中， I L —电机总电流， I a —电枢电流， I f —激磁电流 通过在激磁绕组中串联一个可变电阻可以改变激磁电流。

由于激磁回路电流小，低功耗可变电阻器可用于改变激磁绕组阻抗，进而改变电机转速。

激磁阻抗增加，激磁电流会减少。

励磁电流的减小会使磁场减弱。

当磁通减少时，转子会由于与减弱的磁场相互作用而加速旋转。

因此使用励磁变阻器，并励式直流电动机的转速很容易调节。

并励式直流电动机具有优良的转速调节功能。

当负载增加时，由于增加了电枢绕组上的压降，转速稍微有一点降低。

由于它的优良的转速调节特性和转速控制的简易性，并励式直流电动机通常用于工业场合。

许多种可调速机床由并励式直流电动机驱动。

复励式直流电动机
图1-5A-4所示的复励式直流电动机有两个激磁绕组，一个与电枢绕组串联，一个与电枢绕组并联。

这种电机综合了串励式电机和并励式电机的预期特性。

复励式电动机有两种连接方法：累加与差动。

累加复励式直流电动机的串联和并联绕组的激磁方向一致。

差动直流电动机的串联和并联绕组的
DC source
图 1-5A-3 并励式直流电机
High-resistance field winding
Arm
DC source
M - -
a)
b)
Field a) 实物电路图
b) 原理图
激磁方向相反。

串联绕组的连接方法有两种。

一种方法称为短并联（见图1-5A-4），这种方法是将并联绕组跨接在电枢绕组两端。

长并联方法是将并联绕组跨接在电枢绕组和串联绕组的两端（见图1-5A-4）。

复励式电机具有类似于串励式电机的高转矩，同时也具有类似于复励式电机的优良的速度调节。

因此，当既需要良好的转矩特性又需要良好的速度调节时可采用复励式直流电动机。

复励式直流电动机的一个主要缺点是价格贵。

直流电机速度-转矩特性
在许多应用场合，直流电机用于驱动机械负载。

某些应用场合要求电机驱动的机械负载变化时，而电机的转速保持恒定。

另一方面，某些应用场合要求调速范围宽。

想把直流电机用于特定场合的工程师必须了解电机的转矩和速度之间的关系。

首先我们讨论并励式电机，再把这种方法用于其它电机。

为此，两个相关的公式是转矩和电流公式。

High-resistance shunt field
a) 实物电路图
Long shunt
Short shunt
b) 原理图
图 1-5A-4 复励式直流电机
a)
b)
T a
T K I Φ=
由此可得:
图1-5A-5给出了并励式、累加复励式和串励式电机转速-转矩特性的一般曲线。

为便于比较，三条曲线都通过额定转矩和额定转速这个公共点。

公式中的两个变量是转速n 和电枢电流I a 。

在电机输出额定转矩时，电枢电流输出的是额定电枢电流，转速输出的是额定转速。

当负载转矩为零时，电 枢电流变得相对较小，使转速n 的分子项变得较大。

这导致转速上升。

转速增加的范围取决于电枢电路压降的大小与电枢端电压的比值。

Toque (% rated)
图 1-5A-5 直流电机典型机械特性曲线
140
120 100
80
60 40
20
t a
t E a a
a
U E U K I R R n
Φ--=
=
t a t a a 2
E E E E T U R U R n I T
K K K K K Φ
Φ
Φ
Φ
=
-
=
-。