第2章 直流电机

第二章直流电机

内容提要

一、直流电机的工作原理

1、皮—萨电磁定律

f=其方向用左手定则确定。

Bil

2、直流电机电枢绕组内电流是交变的，直流电机具有可逆性。

二、直流电机的绕组

1、绕组的基本形式：单迭绕组和单波绕组。

2、单迭绕组的特点

a=a为支路对数，p为磁极对数。

p

3、单波绕组的特点

=

a a为支路对数，即单波绕组的支路对数与磁极对数无关，总等于1。

1

三、直流电机的励磁方式

1、直流电机的励磁方式：分为他励、并励、串励和复励。

2、他励直流电机

他励直流电机是一种励磁绕组与电枢绕组无联结关系，而由其它直流电源对励磁绕组供电的直流电机，励磁电流与电枢电流无关。

3、串励直流电机

串励直流电机的励磁绕组与电枢绕组串联，电机的电枢电流与励磁电流相等。

4、并励直流电机

并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组并联，励磁绕组上所加的电压就是电枢两端的电压。

5、复励直流电机

复励直流电机的主磁极上装有两个励磁绕组，一个与电枢电路并联(称为并励绕组)，然后再和另一个励磁绕组串联(称为串励绕组)。也可以一个励磁绕组与电枢绕组串联后，再和另一个励磁绕组并联。

四、直流电机的磁场和电枢反应

1、直流电机的主磁路

分为五段：定子、转子之间的气隙；电枢齿；电枢磁轭；主磁路和定子磁轭。

2、直流电机的空载磁场

空载时，气隙磁场仅由主磁极上的励磁磁动势建立。

电机磁路中磁通数值不大时，磁动势随磁通成正比例地增加；当磁通达到一定数值后，磁动势的增加比磁通增加得快，磁化曲线呈饱和特性。

3、直流电机负载时的磁场及电枢反应

(1)负载时气隙磁场发生了畸变；(2)呈去磁作用；

五、并励直流电动机的基本方程

感应电动势 n C E e a ϕ=

电磁转矩 a T em I C T ϕ=

转矩方程 02T T T em +=

电动势平衡方程 a a a R I E U +=

功率平衡方程 N N N N I U P η= n T T I E p em em a a em 60

2π=Ω== N Fe c m ec Cuf Cua P p p p p p P +++++=1

六、直流电动机的工作特性

1、并励直流电动机的工作特性

(1)转速特性 当fN f N I I U U ==,时，()a I f n =的关系曲线。 a e a e I C R C U n ϕϕ-= ϕ

e N C U n =0，0n 为理想空载转速。 电动机的转速特性曲线是一根斜率为

ϕe a C R 的直线。 (2)转矩特性 当fN f N I I U U ==,时，()a em I f T =的曲线。

a T em I C T ϕ=

电磁转矩em T 与电枢电流成正比，两者的关系为通过原点O 的一条直线。

(3)效率特性 当fN f N I I U U ==,时，()a I f =η的关系曲线。

电机的效率为输出功率2P 与输入功率1P 之比，用百分值表示，即 ()%10021%1001%1002112⨯⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+∆++++-=⨯⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-=⨯=∑f a c a a a Cuf mec Fe I I U U I R I p p p P p P P η

当a a Cuf m ec Fe R I p p p 2=++，也即电动机的不变损耗等于可变损耗时，电动

机的效率达到最高。

七、并励和复励直流发电机空载电压的建立

自励电压的建立有三个条件

1、电机必须有剩磁；

2、励磁绕组并联到电枢的极性必须正确；

3、要使发电机能顺利地自励建压，必须使fer f R r <，f r 为励磁电阻，fer R 为励磁电阻临界值。

八、直流电机的换向

改善换向的主要方法是在两主极之间安装换向极。

典型习题

一、填空

1、直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是 。

答：交流的。

2、并励直流电动机，当电源反接时，其中a I 的方向 ，转速方向 。 答：反向，不变。

3、直流电动机电刷放置的原则是： 。 答：空载时正、负电刷之间获得最大的电动势，这时被电刷短路的元件的电动势为零。

4、电枢反应对并励电动机转速特性和转矩特性有一定的影响，当电枢电流a I 增加时，转速n 将 ，转矩T e 将 。

答：下降，增加。

5、电磁功率与输入功率之差，对于直流发电机包括 损耗；对于直流电动机包括 损耗。

答：空载损耗功率，绕组铜损耗。

6、一台p 对磁极的直流发电机采用单迭绕组，其电枢电阻为a r ,电枢电流为a I ,可知此单迭绕组有 条并联支路，其每条支路电阻为 ；若为单波绕组其每条支路电阻为 ，电枢电阻为 。

答：,2,2a pr p a a r p r p 22,2

7、励直流电动机改变转向的方法有 ， 。 答：将电枢绕组的两个接线端对调，将励磁绕组的两个接线端对调，但二者不能同时对调。

8、串励直流电动机在电源反接时，电枢电流方向 ，磁通方向 ，转速n 的方向 。

答：反向，反向，不变。

9、并励直流发电机的励磁回路电阻和转速同时增大一倍，则其空载电压 。

答：不变。

10、直流电机若想实现机电能量转换，靠 电枢磁势的作用。 答：交轴。

11、直流发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，直轴电枢反应是 ；若为电动机，则直轴电枢反应是 。

答：去磁的，增磁的。

二、选择填空

1、一台直流发电机，由额定运行状态转速下降为原来的30℅，而励磁电流及电枢电流不变，则 。

A ：E a 下降30℅，

B ：T 下降30℅，

C ：E a 和T 都下降30℅，

D ：端电压下降30℅。