复励直流电动机

6.1.4 复励直流电动机

复励直流电动机如图6.4所示，它有两个励磁绕组。一个与电枢串联一个则并联，这种电动机融合了串励和并励电动机的必要特性。复励电动机的连接方式有两种：积复励和差复励。积复励直流电动机的串、并磁场方向相同。差复励直流电动机的串、并励磁场则相反。串励绕组在电路中的位置也有两种，一种叫做短复励，复励绕组位于电枢的两端。长复励方式是将复励绕组放置在电枢和串励绕组的两端。

复励电动机即有与串励电动机相同的高转矩，也有并励电动机的优良调速性能。因此，当需要用到高转矩和优良调速性能时，可以选用复励直流电动机。而复励电动机最大缺点则是它花费昂贵。

6.2 直流电动机分析

直流电动机是能量流动反相的直流发电机。直流电动机将电能转换成机械能的形式。基于前面的内容，有三种类型的直流电动机：并励电动机，积复励电动机和串励电动机。为了强调所接串励绕组的串励磁通与并励磁通是相加的，在复励电动机前面加一个“积”字。串励电动机与串励发电机不同，它的应用很广泛，尤其是在牵引式负载的场合。因此，下面将会针对这种机器进行讲述。

直流电动机在这三种类型的任何一种形式下的工作特性可以以等效电路、特性方程组、功率流程图以及磁化曲线来描述。等效电路如图6.5所示。应该注意的是，现在电枢感应电压被处理成为反电动势。通过施加一些约束条件，可以得到所需工作模式的正确等效电路。例如，对于一个串励电动机，正确的等效电路是将Rf从图6.5中移除。

用于计算特性的方程组如下列出。

注意最后两个是修正后的方程式，用以说明对于电动机来说，Ut是施加的电压或电源电压，因此必须等于电压降的总和。同样地，线路电流等于电枢电流和励磁电流之和而不是之差。

功率流程图如图6.6所示。来自电网的功率输入提供给用于建立磁通量的磁场能量，以及用于维持Ia的电枢电路铜损耗。流过嵌入磁场中电枢导体的电流形成转矩，能量守恒定理要求电磁功率EaIa等于Twm,其中wm为稳态工作速度。从生成的机械功率中减去旋转损耗就得到了机械输出功率。

由于直流电动机的高度灵活性和可控性，它常被用于工业领域中一些艰巨的工作场合。它的这些特性是其他机电能量转换装置轻易所不能比拟的。直流电动机具备较宽的速度和转矩控制范围和优秀的加速减速性能。例如，加入合适的电枢电路阻抗，就可以在低于额定电流值的情况下得到额定的转矩。而且，只要对并励绕组进行合理的设计，就可以轻易得到超过4:1范围的速度调节能力。如果再加上电枢电压的控制，速度调解范围可以扩展到6:1。在一些电子控制设备中，速度范围可以达到40：1，它们用于为磁场和电枢电路提供直流能量。然而，控制电动机的尺寸是有限的。