他励直流电动机的启动特性

两极直流电机的磁路
空气隙 I ( 励磁电流 )
主磁极 电枢

励磁绕组
机座(磁轭)
磁路：当励磁绕组中通直流励磁电流时产生恒定主磁通 ,
经主磁极铁心、空气隙、电枢铁心、磁轭（机座）形成的闭合 回路.
二、直流电机的基本工作原理
为了便于分析直流电机的工作原理,将电机简化为以下模型: 电刷 主磁极
电枢绕组 换向片
两极直流电机模型
磁极 N,S 不动; 线圈（绕组）旋转;换向片旋转; 电刷 A,B 不动
电枢旋转时,换向片与电刷滑动接触.
1.直流发电机的工作原理—基于电磁感应定律
电磁感应定律
++ ++
RL E
ad a d a d da a
b
b
b cc
c c
ee
b cb
–– ––
B
n
T1
1.励磁绕组通过直流励磁电流,产生恒定磁场( N→ S)； 2.设原动机( T1 )带动电枢线圈以 n 旋转； 3.线圈导体(有效边)切割磁场 在导体内将感应交流电势 e. (右手定则） 4.通过换向器与电刷 A B 输出直流电动势 E.
换向极
气隙
主磁极
磁极数:主磁极的个数 磁极对数(P)=磁极数/2 转子 （电枢）
定子的作用：产生主磁场及机械支撑
换向极
换向绕组 机座 — 起支撑作用; 作为部分磁路
定 子
主磁极 — 产生主磁通
换向极 — 产生附加磁场，改善换向 电刷 — 引入或引出直流电
励 磁 绕 组 主 磁 极
转子的作用：产生感应电动势及电磁转矩. 电枢铁心 —其槽孔中放置电枢绕组 转 子 电枢绕组 — 产生感应电动势、电 换向器 — 与电刷一起，共同完成
f
T n T1
(1)发电机旋转时，电枢绕组中将产生电源电动势 （e 与 ia 方向 相同）。 （2) 当发电机带负载 ( I ≠0 )后，电磁转矩 T 是制动转矩，和原 动机的力矩 T1 相平衡。
2. 直流电动机的工作原理—基于电磁力定律
电磁力定律
f ff f ia b d d T da ad a b cc b b bc ff c c
三、电动势和电磁转矩
当电枢以转速n转动时，电枢绕组的导体便会切割磁力线， 产生感应电势；
当电枢绕组通过电流时，与气隙磁场作用会产生电磁转矩。
E = Ke n
电势常数 结构常数
每极主磁通
T = Kt Ia Kt = 9.55 Ke
电枢电流
发电机和电动机均有电枢电势 E 、电磁转矩 T， 发电机 但性质却有很大不同。（见下表）
T0---电机空载损耗转矩(由摩擦引起的反抗转矩）
四. 直流电机的分类
----依据励磁绕组与电枢绕组的连接方式分类
(1) 他励方式
他励励磁绕组（T1T2）由外电源（Uf）供电，励 磁电流（If）不受电枢（H1H2）端电压（U ）的影响。 I R' f Uf
Uf
R' f
T1
H1
T2
UBaidu Nhomakorabea
H2
掌握直流电动机的机械特性,特别是人为机械特性； 掌握直流电动机启动、调速和制动的各种方法以及各种 方法的优缺点和应用场所； 学会根据他励直流电动机的铭牌技术数据,确定电动机启 动等运行特性。
重点:
掌握直流电动机的机械特性,特别是人为机械特性； 他励直流电动机的启动特性； 他励直流电动机的调压调速特性。
直流发电机的工作原理演示
+++
RL
ad a d a a da
dd ee
b b
bc c c
c
E
b cb
–––
n T1
结论：
(1) 绕组中的感应电动势是交变的。---交流 (2) 电刷A、B间的电动势的极性是不变的。--直流 (3) 换向片的作用：将绕组中的交流电变换为电刷的直流电。
I + E –
ia e
第3章
直流电机的工作原理和特性
3.1 直流电机的基本结构和工作原理 3.2 直流发电机的工作特性 3.3 直流电动机的机械特性 3.4 直流电动机的启动与反转 3.5 直流电动机的调速
3.6 直流电动机的制动特性
学习要求:
在了解直流电动机的基本结构的基础上,着重掌握直流电 机的基本工作原理,特别应掌握转矩方程式、电势方程式 和电压平衡方程式；
f
f ff ia
U
n Tf
ff
f
n
T
直流电动机的工作原理演示
f
d c
U
E
e T an ia
f
b
n
T
结论：
1) 电动机的电磁转矩 T 是驱动转矩。 2）电动机旋转时，电枢绕组中将产生反电动势（与ia反向）， 与电源电压U相平衡。
结论：
(1) 直流电机的可逆性： 若输入机械能, 可作为直流发电机 , 从电刷 上输出直流电能；若从电刷上输入直流电能, 又可作为直流电动机，从轴上输出机械能。 (2) 换向器的作用： 将电机内部的交流电 外部的直流电。
电动机
电机在发电状态和电动状态下, E 和 T 的作用
直流发电机 T1
T0
直流电动机
T TL T0
n
T
n
E 和Ia 同方向，称为电源电动势
T 与 n 反方向， T 是制动转矩 T1 = T + T0 （稳态运行时）
E 和 Ia 反方向, 称为反电势 T 与 n 同方向，T 是拖动转矩 T = T0 + TL （稳态运行时）
分析方法： 结构 基本工作原理 转矩方程式 电势方程式 电压平衡方程式 机械特性
启动、调速和制动 分析依据：
电磁力定律、电磁感应定 律
3.1
直流电机的构造和工作原理
直流电动机 — 将直流电能变为机械能
直流发电机 — 将机械能变为直流电能
一、 直流电机的结构 定子 直流电机 转子
直流电机的工作原理:基于电磁力定律和电磁感应定律
直流电和交流电的转换 磁转矩 换向绕组
换向极
转轴 — 输入或输出机械功率
励 磁 绕 组
主 磁 极
转 轴
转 子
电枢铁心硅钢片
电枢铁心 --- 由外圆开糟的硅钢片彼此 绝缘地叠成的.
电枢绕组线圈
有效边
电枢线圈
换向片
转子结构图
电刷装置将电枢电路与外部电路连接起来
电 刷
换 向 器
电刷是石墨或金属石墨组成的导电块，放在刷握内用弹 簧以一定的压力按放在换向器的表面，旋转时与换向器表面 形成滑动接触.
U
a an d
f
f
B
n
T
1.励磁绕组通过直流励磁电流,产生恒定磁场 （ N→ S ）； 2.将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使电枢导体有电流 ia 流过。 3.载流的电枢导体将受到电磁力 f 的作用。 4.所有导体产生的电磁力作用于转子，产生电磁转矩 T 驱动转子以 n ( 转/分 )旋转，以便拖动机械负载。