最新第三章-直流电机的工作原理及特性PPT课件
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直流电动机的原理及特性PPT课件
a)—电枢铁心 冲片
b)—电枢铁心
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2.1.1 基本机构——2.转子部分
（2）电枢绕组：电枢绕组是 由许多按一定规律联接的 线圈组成，它是直流电机 的主要电路部分，也是通 过电流和感应电动势，从 而实现机电能量转换的关 键性部件。
1—槽楔 2—线圈绝缘 3—导体 4—层间绝缘 5—槽绝缘 6—槽底绝缘
第2章 直流电动机的原理及特性
• 知识点：直流电动机与交流电动机的比较 直流电动机比交流电动机结构复杂、价格高、维修繁
琐；但起动转矩大，起动和制动性能优良、可平滑调速。
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2.1 直流电动机的基本结构和工作原理
2.1.1 基本结构 组成：定子+转子+气隙
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图2.1 小型直流电机的结构图
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第26页/共73页
2.2 直流电机的电枢绕组
23 . 感. 1应.电1动 势单的叠方 向绕判 断组
4.电刷组数=主磁极的个数 5.电刷的位置
正负电刷之间得到最大的感应电动势，或被电刷短路的元件中感应电动势最小。 电刷的中心线应对准主磁极的中心线（几何中心线位置）。
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（3）换向极:换向极又称附加极或间极,其作用是用以改善换向。换向极装在相邻 两主极之间，它也是由铁心和绕组构成。
换向极与电枢绕组相串 联，流过电枢电流，绕 组匝数少而导线粗。
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1—换向极铁心 2—换向极绕组
2.1.1 基本机构——1.定子部分
（4）电刷装置：电刷的作用是把转动的电枢绕组与静止的外电路相连接，并与换向器相配合，起到整流或逆 变器的作用。
从电源输入电能，通过电磁感应转换成机械能从轴上输出 而带动生产机械转动。
直流电机——电机拖动控制(机电传动控制)课件PPT
Ia
n0
n
n
U Ke
Ra KeKm2
T
n0
n
特点：特性硬度变软，n0变大，∆n变大、起动力矩Tst变小。
注意：Φ=0时，理论上n→∞，实际上n上升到超过机械强度
容许的值，发生“飞车”。
他励直流电动机运行中，决不允许励磁电路短开或If=0。 措施：1）起动前先加励磁；2）设置“失磁”保护。
n
Φn>Φ1>Φ2>Φ3
图3--17
5.他励电动机的人为机械特性 固有机械特性
n
U Ke
Ra Ke
Ia
n
U Ke
Ra KeKm2
T
获得人为机械特性的方法只有3种（改变U、φ、Rad）： ☆电枢回路中串接电阻Rad ☆改变电枢电压U ☆改变磁通φ
（1）电枢回路中串接电阻 Rad的人为机械特性
n
UN Ke
Ra Rad KeKm2
机电传动控制
第三章 直流电机的工作原理及特性
3.1 直流电机的基本结构和工作原理 3.2 直流电动机的机械特性 3.3 直流他励电动机的启动特性 3.4 直流他励电动机的调速特性 3.5 直流他励电动机的制动特性 3.6 串励直流电动机
3.1 直流电机的基本结构和工作原理
一、 直流电机的工作原理
二、直流电机的基本结构
n0 A
nA Δn
B
0
T1
图3-26
T2
T
二、调速方法：
n
U Ke
Ra Rad KeKm2
T
☆改变电动机电枢电路外串电阻Rad调速 ☆改变电动机电枢电压U调速 ☆改变电动机主磁通φ调速
1. 改变电枢电路外串电阻Rad调速
《直流电机工作原理》课件
航天航空
用于卫星、火点
2 缺点
高效率、可控性强、速度范围广、启动与 制动快速。
容量、重量较大，需要换向器维护。
维护与故障排除
清理电刷
润滑
定期清理电刷上的灰尘和碎屑。
定期给电机轴承加油，确保电 机运转顺畅。
故障排查
使用测试设备检查电机的电流 和电压。
结论和总结
通过学习直流电机的工作原理，我们可以更好地理解和应用它在各个领域中 的作用。
换向器
换向器将电流的方向反转，以 使电机能持续地旋转。
组成部分
电枢 永磁体 电刷 换向器
通过电流产生磁场，与永磁体相互作用。 提供稳定的磁场，用于与电枢产生相互作用。 使电流经过电机的线圈，产生磁场。 使电流的方向反转，使电机持续旋转。
工作原理
1
1. 施加电压
将电压施加到电机的电枢上。
2. 产生磁场
直流电机工作原理
本课件介绍直流电机的基本原理、组成部分、工作原理、应用领域、优缺点 以及维护与故障排除方法。
基本原理
磁场
电机内部通过电流产生的磁场 与永磁体之间相互作用。
转动力矩
电流通过电机的线圈，产生的 磁场与永磁体之间的相互作用 产生转动力矩。
电刷
电刷是将直流电源与电机的线 圈相连，使电流经过线圈以产 生磁场。
2
电流通过线圈产生磁场与永磁体相互
作用。
3
3. 产生转动力矩
磁场与永磁体之间的相互作用产生转
4. 换向
4
动力矩，使电机旋转。
换向器使电流方向反转，保持电机持 续旋转。
应用领域
工业机械
广泛应用于机床、电动汽车等工业领域。
家用电器
被用于各种家用电器，如洗衣机、吸尘器等。
直流电机篇PPT课件
电机振动或噪声过大
常见问题 诊断方法 修复措施
电机振动或噪声过大可能是由于机械松动、转子不平衡 、轴承损坏等原因所致。
诊断电机振动或噪声过大的方法包括观察法、听觉法、 触摸法等，通过这些方法可以初步判断故障原因。
针对不同的故障原因，采取相应的修复措施，如紧固松 动部位、重新平衡转子或更换轴承等，以消除振动或噪 声。
05
直流电机常见故障与维护
电刷与换向器磨损
正常磨损 磨损原因 维护建议
电刷和换向器在电机运行过程中会发生正常磨损，这是 由于电流通过电刷与换向器接触产生摩擦所致。
电刷与换向器的磨损主要与电流大小、电刷压力、换向 器表面粗糙度以及电机运行环境有关。
为减缓电刷与换向器的磨损，应定期检查电刷和换向器 的磨损情况，保持适当的电刷压力和换向器表面粗糙度 ，并确保电机运行环境良好。
铁芯通常由硅钢片叠 压而成，以减小磁阻 和减少能量损失。
转子
转子是直流电机的旋转部分， 通常由铁芯和绕组组成。
铁芯同样由硅钢片叠压而成， 以减小磁阻和减少能量损失。
绕组则通常由绝缘导线绕制而 成，以产生磁场。
换向器
换向器是直流电机的重要部件之一，主要作用是将电刷上的直流电流转换为绕组上 的交流电流，以实现电流方向的改变。
电机过热或冒烟
01
严重故障
02
电机过热可能是由于负载过大、通风不良、轴承损坏等原 因所致，冒烟则可能是由于电机内部短路或严重过载引起 。
03
预防措施
04
为预防电机过热或冒烟，应定期检查电机运行状况，确保 通风良好，避免超载运行，并定期更换轴承等易损件。
05
处理方法
06
一旦发现电机过热或冒烟，应立即停机检查，找出故障原 因并排除，同时对电机进行全面检修和保养。
直流电机的工作原理及特性(共149张PPT)全
发电机的电磁转矩是阻转矩，它与电枢转动的方向 或原动机的驱动转矩的方向相反，在图3. 5中，应 用左手定则就可看出。
因此，在等速转动时，原动机的转矩T1必须与发电 机的电磁转矩T及空载损耗转矩T0相平衡。
3.1.2 直流电机的基本工作原理
当发电机的负载(即电枢电流)增加时，电磁转矩和 输出功率也随之增加，这时原动机的驱动转矩和所 供给的机械功率亦必须相应增加，以保持转矩之间 及功率之间的平衡，而转速基本上不变。
但由于长期以来交流电动机的调速问题未能得到满意 的解决，在此之前，直流电动机具有交流电动机所不 能比拟的良好的启动性能和调速性能。
一、直流电动机
到目前为止，虽然交流电动机的调速问题已经解决，
但是在速度调节要求较高，正、反转和启、制动频繁或 多单元同步协调运转的生产机械上，仍采用直流电动机 拖动。
电动机的电磁转矩是驱动转矩，它使电枢转动。电 动机的电磁转矩T，必须与机械负载转矩n及空载损 耗转矩T0相平衡。
3.1.2 直流电机的基本工作原理
当轴上的机械负载发生变动时，则电动机的转速、 电动势、电流及电磁转矩将自动进行调整，以适应 负载的变化，保持新的平衡。
当负载增加，即阻转矩增加时，电动机的电磁转矩
3.2.1 他励发电机
3.2.1 他励发电机
他励发电机中，电压与电流间的关系可用下列各式 表示：
UEIaRa
IaEU /R a
(3.3)
Ia I IU/R
(3.4) (3. 5)
当发电机空载时， Ia 0 , 发电机的电动势等于其 空载端电压U0 ，
U0EKen
3.2.1 他励发电机
示的是换向器的结构图。
3.1 直流电机的基本结构和工作原理
7. 电刷装置 电刷装鬣包括电刷及电刷座，它们固定在
因此，在等速转动时，原动机的转矩T1必须与发电 机的电磁转矩T及空载损耗转矩T0相平衡。
3.1.2 直流电机的基本工作原理
当发电机的负载(即电枢电流)增加时，电磁转矩和 输出功率也随之增加，这时原动机的驱动转矩和所 供给的机械功率亦必须相应增加，以保持转矩之间 及功率之间的平衡，而转速基本上不变。
但由于长期以来交流电动机的调速问题未能得到满意 的解决，在此之前，直流电动机具有交流电动机所不 能比拟的良好的启动性能和调速性能。
一、直流电动机
到目前为止，虽然交流电动机的调速问题已经解决，
但是在速度调节要求较高，正、反转和启、制动频繁或 多单元同步协调运转的生产机械上，仍采用直流电动机 拖动。
电动机的电磁转矩是驱动转矩，它使电枢转动。电 动机的电磁转矩T，必须与机械负载转矩n及空载损 耗转矩T0相平衡。
3.1.2 直流电机的基本工作原理
当轴上的机械负载发生变动时，则电动机的转速、 电动势、电流及电磁转矩将自动进行调整，以适应 负载的变化，保持新的平衡。
当负载增加，即阻转矩增加时，电动机的电磁转矩
3.2.1 他励发电机
3.2.1 他励发电机
他励发电机中，电压与电流间的关系可用下列各式 表示：
UEIaRa
IaEU /R a
(3.3)
Ia I IU/R
(3.4) (3. 5)
当发电机空载时， Ia 0 , 发电机的电动势等于其 空载端电压U0 ，
U0EKen
3.2.1 他励发电机
示的是换向器的结构图。
3.1 直流电机的基本结构和工作原理
7. 电刷装置 电刷装鬣包括电刷及电刷座，它们固定在
直流电机的工作原理及特性ppt课件
整理版课件
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三、电动势和电磁转矩
1. 电动势E
根据电磁学原理，两电刷间的感应电动势为:
EKen
式中：E——感应电动势（V）； Φ——一对磁极的磁通（Wb）； n——电枢转速（r/min）； Ke——与电机结构有关的常数。
直流发电机中，电动势的方向总是与电流的方向
相同，被称为电源电动势。
直流电动机中，电动势的方向总是与电流的方向
电动机的机械特性指的是转速与电磁转矩之间的关系。
不同励磁方式的电动机，其运行特性也不尽相同， 下面主要介绍在调速系统中应用的较广泛的他励电动机 的机械特性。
如图所示为直流他励电动机的原理电路图。
I
Rf
E Ra
U
Ia
M
Tn
If
Uf
整理版课件
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I
Rf
E Ra
U
Ia
M
Tn
If
Uf
电枢回路部分
励磁回路部分
第三章直流电机的工作原理及特性31直流电机的基本结构和工作原理33直流电动机的机械特性34直流他励电动机的启动特性35直流他励电动机的调速特性36直流他励电动机的制动特性自然界的多种植物中含有杀灭害虫的成分如烟草含有烟碱鱼藤含有鱼藤酮菊科植物除虫菊的花含有除虫菊素这些植物经提取加工后即可制成植物杀虫剂
2. 额定电压 UN： 指额定状态下电枢出线端的 电压，以 V为量纲单位。
3. 额定电流 IN： 指电机在额定电压、额定功率 时的电枢电流值，以 A为量纲单位。
整理版课件
15
4. 额定转速 nN： 指额定状态下运行时转子的 转速，以r/min为量纲单位。
5. 额定励磁电流 If： 指电机在额定状态时的励 磁电流值。
第3章直流电机的工作原理及特性pPPT课件
5
2020年7月29日星期三
武汉理工大学机电学院《机电传动控制》教学课件
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2020年7月29日星期三
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2020年7月29日星期三
☞ 直流电机更适合于调速要求高、正反转、启动和 制动频繁的场合；
☞ 直流电机即可作电动机使用，亦可作发电机使用；
☞ 交流电机的正反转和调速需借助于复杂的控制电路。
2020年7月29日星期三
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4
3.1 直流电机的基本结构和工作原理
3.1.1 直流电机的基本结构 如图所示：
☞ 当线圈的有效边从N（S）极下 转到S（N）极上时，其中电流 的方向通过换下器和电刷改变， 使电磁力的方向保持不变。
☞ 注意：此时，电枢线圈将产生 反电动势。
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电动势E
（重点）
根据电磁学原理，两电刷间的感应电动势为:
EKen
换转向定子器也子部直由有部分流换分分主电向成主要机片三要由结和大由电构电部定枢包刷分子铁括组的铁心定成：心和子，定和电和电子绕枢转刷、在绕子固转上组两定子面两大在和的部定换励分子向磁组。上器绕成，。组。 换向两片部与分电组枢成绕。组相连，换向片与电刷保持滑动接触。
第3章 直流电机的工作原理及PPT课件
发电机的激磁电流为电枢电流或电枢电流 的一部分.它又分为:
(1)并激发电机; (2)串激发电机; (3)复激发电机.
6
下面分析他激和并激发电机的电路图和外特性.
1.他激发电机原理电路图
3.他激和并激发电机的 外特性曲线
电源----------外特性
U=f(I) 硬特性
从空载到满载电压变化率5%-10%
主磁极 电枢 换向器 电刷装置
2
直流电机的结构图
剖面图：电枢1； 主磁极2向片3； 连接片4；云母环2
3
2.直流电机的基本工作原理
简化为一对磁极,一个线圈
发电机
电动机 4
2.直流电机的基本方程式
1)感E应电K势eEn
式中:E-电动势(V); -
一对磁极的磁通(Wb);
右图为具有三段起动电阻的
他激电动机电路原理图和起
动特性,
其起动特性就是前面刚刚学
习过的一种人工机械特性.
18
3.5直流他激电动机的调速特性
nKUeRKaeKtRa2dT
由直流他激电动机人工机械特性方程式 直流电动机的调速方法:
式中, Ke,Kt,Ra 均为常数,因此,电动机有3种调速方法 1.变电枢电路外接电阻Rad; 2.变电枢电压U;
2.并激发电机原理电路图
7
3.3直流电动机的机械特性
1.他激和并激直流电动机的机械特性 1)原理电路图
8
2)直流电动机机械特性方程式
直流电动机电枢电压平衡方程式
UEIaRa
E Ken
式中,Ra为电枢电阻.以 代入得:
n
U
Ke
Re
Ke
Ia
由 T Kt Ia 将Ia值再代入,得::
(1)并激发电机; (2)串激发电机; (3)复激发电机.
6
下面分析他激和并激发电机的电路图和外特性.
1.他激发电机原理电路图
3.他激和并激发电机的 外特性曲线
电源----------外特性
U=f(I) 硬特性
从空载到满载电压变化率5%-10%
主磁极 电枢 换向器 电刷装置
2
直流电机的结构图
剖面图：电枢1； 主磁极2向片3； 连接片4；云母环2
3
2.直流电机的基本工作原理
简化为一对磁极,一个线圈
发电机
电动机 4
2.直流电机的基本方程式
1)感E应电K势eEn
式中:E-电动势(V); -
一对磁极的磁通(Wb);
右图为具有三段起动电阻的
他激电动机电路原理图和起
动特性,
其起动特性就是前面刚刚学
习过的一种人工机械特性.
18
3.5直流他激电动机的调速特性
nKUeRKaeKtRa2dT
由直流他激电动机人工机械特性方程式 直流电动机的调速方法:
式中, Ke,Kt,Ra 均为常数,因此,电动机有3种调速方法 1.变电枢电路外接电阻Rad; 2.变电枢电压U;
2.并激发电机原理电路图
7
3.3直流电动机的机械特性
1.他激和并激直流电动机的机械特性 1)原理电路图
8
2)直流电动机机械特性方程式
直流电动机电枢电压平衡方程式
UEIaRa
E Ken
式中,Ra为电枢电阻.以 代入得:
n
U
Ke
Re
Ke
Ia
由 T Kt Ia 将Ia值再代入,得::
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TL负载转矩 ,T0空载损耗转矩
五 直流发电机的励磁方式
他励发电机的励磁绕组由外电源供电，励磁电流不 受电枢端电压或电枢端电流影响。其它三种的励磁电流为 电枢电流或为他的一部份不，称为自励发电机。
他励
并励
串励
复励 串励+并励
等效电路图
它励 并励 串励 复励
六 他励发电机的特性（发电机电动势与电流方向相同）
八 他励直流电动机的机械特性曲线
电枢回路电压平衡方程式：UEIaRa,反电动势EKen
n KUeKReaIa 电磁转矩TKmIa Ia T/ Kt
n
U Ra Ke KeKt2
T
n0
n，理想空载转速：T
0时，nn0
UKe
对他励与并励，Uf与U是同一个电源且不考虑供电电源的内阻，励磁电流If
与电枢电流Ia无关，机械特性曲线一样。
R负载电组，I负载电流，
R
/
Ia电枢电流，E和U发电机的电动势和端电压
U=E-IaRa Ia =（E-U）/Ra Ia=I I=U/R
当空载时，Ia＝I=0：
U=U0=E=Ken（U0空载端电压）
磁通取决于励磁电流If，
If通过改变励磁调节电阻
R
/ f
来调节。
空载特性曲线：电动势E与励磁电流If之间的关系曲线E=f(If)
If=0，有电动势E/，由磁极的剩磁产生的。
改变励磁电流If就能获得所需的电动势E。
他励发电机的外特性曲线 保持转速n为额定值，调节励磁电流If，获得空载电压U0，接上负 载，端电压下降。发电机的转速n和励磁电流If为常数，端电压U 与负载电流I之间的关系曲线U=f（I）。 他励发电机的负载电流I增加，电枢电压IaRa增加，端电压U下降， UN和IN额定电压与额定电流。（T=KtIa） 他励发电机，从空载到额定负载电压的变化率约为5%~10%
电枢绕组：产生感应电动势及电磁转矩。嵌入电枢铁芯的槽中。 换向器：对发电机而言，将电枢绕组内感应的交流电动势转换电 刷间的直流电动势。对电动机而言，将外加的直流电流转换为电 枢绕组的交流电流。换向器由彼此隔开的换向片组成。
二 直流电机的简化
电机具有一对磁极、电枢绕组只是一个线圈，线圈 两端分别接两个换向片，换向片上压着电刷A和B。
将直流电源接在电刷间，使电流流入电枢绕组，N极有效边的 电流总是一个方向，S极有效边的电流总是相反方向，产生电磁力 使电枢绕组转动，有效边从北极转到南极，电流的方向同时改变， 使电磁力的方向不变。电枢绕组在磁场中受力转动，产生的感应电 动势与外加电压方向相反，是反电动势。电动势与电流方向相反。
T TL T0 T电动机的电磁转(驱矩动转矩）
S
N
换向极：上下NS为主磁极，水平方向有一对较小的磁极即 换向极，线圈旋转到换向的位置，如果没有换向极，那么线 圈中的电流较大，形成很大的电压，从而产生很大的电场强 度，击穿空气产生火花。 在水平方向加一对磁通较小的 磁极，当换向的时候，线圈水平，而线圈要继续运动除了要 切割 主磁极的磁感线外，还要切割换向极的磁感线，从而产 生反电动势，就会减小线圈中的电流，从而减小换向火花。
nK U eKeK Rat2Tn0n，
为了衡量电动机转速随负载（电磁转矩）变 化的情况，引入机械特性硬度：
机 械 特 性 硬 度 ： dTT100% （ 作 用 ： 衡 量 机 械 特 性 曲 线 的 平 直 程 度 ）
dn n
绝 对 硬 特 性 ， 交 流 同 步 电 动 机 的 机 械 特 性 硬 特 性 10,他 励 直 流 电 动 机 的 机 械 特 性 ， 交 流 异 步 电 动 机 机 械 特 性 上 半 部 软 特 性 10,串 励 和 复 励 直 流 电 动 机 的 机 械 特 性
是与南极有效边连接的换向片接触，电刷间就出现一个极性不变的
电动势，接有负载时，就产生一定方向的电流。电动势与电流方向
相同
T1 TT0
T1柴油机的,T转 发矩 电机的电(阻 磁转 转矩 矩）
T0空载损耗转矩
四 直流电机做电动机
T=KtIa T电磁转矩（N·m） 一对磁极的磁通（Wb
） Ia电枢电流（A） Kt与电机结构有关常数 Kt ＝9.55 Ke
第三章-直流电机的工 作原理及特性
一、直流电机的基本结构
直流电机：包括定子（磁极）和转子，定子与转子由空气隙分开。 定子：产生主磁场，支撑电机。由主磁极、换向极、机座、端盖、 轴承组成。电刷用电刷座固家在定子上。 转子：产生感应电动势和和产生机械转矩。包括电枢绕组、电枢 铁芯、换向器、轴、风扇
判定通电导体在磁场中受力方向的左 手定则
UU0UN10% 0 UN
七 并励发电机的特性
R负载电组，I负载电流，
R
/ f
是励磁调节电阻，
Ra电枢电阻。
Ia电枢电流，E和U发电机的电动势和端电压，小灯泡8欧
Rf励磁电路电阻（励磁绕组的电阻和励磁调节电阻）约几百欧
U=E-IaRa Ia =（E-U）/Ra （ If励磁电流） I=U/R， If =U/Rf ，Rf≥Ra， Ia =I+If≈I U=U0=E=Ken
（Ra≤Rf）,两条线的交点建立起电动势E与励磁电流If大小方程式。这个点的电
动势是并励发电机两个电刷间稳定输出的电动势。
4、 Rf增大，直线斜率增大，角度变大， Rf过大，可能没有交点， 将励磁调节电阻减小。 并励发电机外特性曲线 并励发电机接负载后，转速n一定，励磁电路电阻Rf一定，发电机 端电压U与负载电流I的关系式U=f（I）。与他励发电机外特性曲
三 直流电机做发电机
E=Ke n E电刷间的电动势（V） 为一对磁极的磁通（Wb） n电枢转速（r/min） Ke与电机结构有关的常数
电枢绕组由柴油机驱动在磁场中旋转， 两根有效边感应出电
动势，每一有效边电动势是交变的，在N极是一个方向，在S极是
相反方向。电刷A总是与北极有效边连接的换向片接触，电刷B总
并励发电机电压的建立
1、磁极要有剩磁，发电机被恒速驱动旋转时， 电枢绕组切割磁力线产生很小的 电动势E/，在励磁电路中产生很小的起始励磁电流。
2、起始励磁电流产生的磁场方向与剩磁磁场方向相同，磁场增强，电动势增强， 励磁电流增大。磁通增大，电动势增大。励磁电流与电动势不会无限增大。
过大
If励磁电流， Rf励磁电路电阻 3、曲线E=f(If)是并励发电机的空载特性曲线，直线E=IfRf是从励磁电路得出，
五 直流发电机的励磁方式
他励发电机的励磁绕组由外电源供电，励磁电流不 受电枢端电压或电枢端电流影响。其它三种的励磁电流为 电枢电流或为他的一部份不，称为自励发电机。
他励
并励
串励
复励 串励+并励
等效电路图
它励 并励 串励 复励
六 他励发电机的特性（发电机电动势与电流方向相同）
八 他励直流电动机的机械特性曲线
电枢回路电压平衡方程式：UEIaRa,反电动势EKen
n KUeKReaIa 电磁转矩TKmIa Ia T/ Kt
n
U Ra Ke KeKt2
T
n0
n，理想空载转速：T
0时，nn0
UKe
对他励与并励，Uf与U是同一个电源且不考虑供电电源的内阻，励磁电流If
与电枢电流Ia无关，机械特性曲线一样。
R负载电组，I负载电流，
R
/
Ia电枢电流，E和U发电机的电动势和端电压
U=E-IaRa Ia =（E-U）/Ra Ia=I I=U/R
当空载时，Ia＝I=0：
U=U0=E=Ken（U0空载端电压）
磁通取决于励磁电流If，
If通过改变励磁调节电阻
R
/ f
来调节。
空载特性曲线：电动势E与励磁电流If之间的关系曲线E=f(If)
If=0，有电动势E/，由磁极的剩磁产生的。
改变励磁电流If就能获得所需的电动势E。
他励发电机的外特性曲线 保持转速n为额定值，调节励磁电流If，获得空载电压U0，接上负 载，端电压下降。发电机的转速n和励磁电流If为常数，端电压U 与负载电流I之间的关系曲线U=f（I）。 他励发电机的负载电流I增加，电枢电压IaRa增加，端电压U下降， UN和IN额定电压与额定电流。（T=KtIa） 他励发电机，从空载到额定负载电压的变化率约为5%~10%
电枢绕组：产生感应电动势及电磁转矩。嵌入电枢铁芯的槽中。 换向器：对发电机而言，将电枢绕组内感应的交流电动势转换电 刷间的直流电动势。对电动机而言，将外加的直流电流转换为电 枢绕组的交流电流。换向器由彼此隔开的换向片组成。
二 直流电机的简化
电机具有一对磁极、电枢绕组只是一个线圈，线圈 两端分别接两个换向片，换向片上压着电刷A和B。
将直流电源接在电刷间，使电流流入电枢绕组，N极有效边的 电流总是一个方向，S极有效边的电流总是相反方向，产生电磁力 使电枢绕组转动，有效边从北极转到南极，电流的方向同时改变， 使电磁力的方向不变。电枢绕组在磁场中受力转动，产生的感应电 动势与外加电压方向相反，是反电动势。电动势与电流方向相反。
T TL T0 T电动机的电磁转(驱矩动转矩）
S
N
换向极：上下NS为主磁极，水平方向有一对较小的磁极即 换向极，线圈旋转到换向的位置，如果没有换向极，那么线 圈中的电流较大，形成很大的电压，从而产生很大的电场强 度，击穿空气产生火花。 在水平方向加一对磁通较小的 磁极，当换向的时候，线圈水平，而线圈要继续运动除了要 切割 主磁极的磁感线外，还要切割换向极的磁感线，从而产 生反电动势，就会减小线圈中的电流，从而减小换向火花。
nK U eKeK Rat2Tn0n，
为了衡量电动机转速随负载（电磁转矩）变 化的情况，引入机械特性硬度：
机 械 特 性 硬 度 ： dTT100% （ 作 用 ： 衡 量 机 械 特 性 曲 线 的 平 直 程 度 ）
dn n
绝 对 硬 特 性 ， 交 流 同 步 电 动 机 的 机 械 特 性 硬 特 性 10,他 励 直 流 电 动 机 的 机 械 特 性 ， 交 流 异 步 电 动 机 机 械 特 性 上 半 部 软 特 性 10,串 励 和 复 励 直 流 电 动 机 的 机 械 特 性
是与南极有效边连接的换向片接触，电刷间就出现一个极性不变的
电动势，接有负载时，就产生一定方向的电流。电动势与电流方向
相同
T1 TT0
T1柴油机的,T转 发矩 电机的电(阻 磁转 转矩 矩）
T0空载损耗转矩
四 直流电机做电动机
T=KtIa T电磁转矩（N·m） 一对磁极的磁通（Wb
） Ia电枢电流（A） Kt与电机结构有关常数 Kt ＝9.55 Ke
第三章-直流电机的工 作原理及特性
一、直流电机的基本结构
直流电机：包括定子（磁极）和转子，定子与转子由空气隙分开。 定子：产生主磁场，支撑电机。由主磁极、换向极、机座、端盖、 轴承组成。电刷用电刷座固家在定子上。 转子：产生感应电动势和和产生机械转矩。包括电枢绕组、电枢 铁芯、换向器、轴、风扇
判定通电导体在磁场中受力方向的左 手定则
UU0UN10% 0 UN
七 并励发电机的特性
R负载电组，I负载电流，
R
/ f
是励磁调节电阻，
Ra电枢电阻。
Ia电枢电流，E和U发电机的电动势和端电压，小灯泡8欧
Rf励磁电路电阻（励磁绕组的电阻和励磁调节电阻）约几百欧
U=E-IaRa Ia =（E-U）/Ra （ If励磁电流） I=U/R， If =U/Rf ，Rf≥Ra， Ia =I+If≈I U=U0=E=Ken
（Ra≤Rf）,两条线的交点建立起电动势E与励磁电流If大小方程式。这个点的电
动势是并励发电机两个电刷间稳定输出的电动势。
4、 Rf增大，直线斜率增大，角度变大， Rf过大，可能没有交点， 将励磁调节电阻减小。 并励发电机外特性曲线 并励发电机接负载后，转速n一定，励磁电路电阻Rf一定，发电机 端电压U与负载电流I的关系式U=f（I）。与他励发电机外特性曲
三 直流电机做发电机
E=Ke n E电刷间的电动势（V） 为一对磁极的磁通（Wb） n电枢转速（r/min） Ke与电机结构有关的常数
电枢绕组由柴油机驱动在磁场中旋转， 两根有效边感应出电
动势，每一有效边电动势是交变的，在N极是一个方向，在S极是
相反方向。电刷A总是与北极有效边连接的换向片接触，电刷B总
并励发电机电压的建立
1、磁极要有剩磁，发电机被恒速驱动旋转时， 电枢绕组切割磁力线产生很小的 电动势E/，在励磁电路中产生很小的起始励磁电流。
2、起始励磁电流产生的磁场方向与剩磁磁场方向相同，磁场增强，电动势增强， 励磁电流增大。磁通增大，电动势增大。励磁电流与电动势不会无限增大。
过大
If励磁电流， Rf励磁电路电阻 3、曲线E=f(If)是并励发电机的空载特性曲线，直线E=IfRf是从励磁电路得出，