直流电动机的优点
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: 线圈所处位置的磁通 单位: (韦伯)，Ia (安) ，T (牛顿•米
Ia：电枢绕组中的电流 )
转矩平衡关系 电动机的电磁转矩T为驱动转矩, 它使电枢转动。在电机运行时
，电磁转矩必须和机械负载转矩及空载损耗转矩相平衡，即
T T2 T0
转矩平衡过程
T2: 机械负载转矩 T0: 空载转矩
（二） 直流电动机的分类
直流电机按照励磁方式可分为他励电动机、并励电动机、串 励电动机和复励电动机。
1. 他励电动机 励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电。 I
+
Uf If
_
+
M Ia U
_
+
+
If
E
M _
Ia
U
Rst _
Rf 他励 Rst 2. 并励电动机
Rf源自文库
并励
励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电。
当电动机轴上的机械负载发生变化时，通过电动机转速、电动势
、电枢电流的变化，电磁转矩将自动调整，以适应负载的变化，保持
新的平衡。
例：设外加电枢电压 U 一定，T=T2 (平衡)，此时，若T2突然增加，
则调整过程为
T2
n E CeΦn E
T T CmΦI a
达到新的平衡点(Ia 、
Ia P入)
Ia
U
Ea Ra
。
第三节 直流电动机的机械特性
特点: 励磁绕组与电枢并联由图可求得
I
U E Ia Ra U
If Rf
Ia
UE Ra
I Ia If Ia
+
+
If
E M Ia U
Rst _
Rf
由上分析可知：
_
当电源电压 U 和励磁回路的电阻 Rf 一定时, 励磁电流 If 和磁通
第九章 直流电动机
是直流电能转化为机械能的旋转机械装置。直流电动机虽然比 三相交流异步电动机结构复杂，维修也不便，但由于它的调速性能 较好和起动转矩较大，因此，对调速要求较高的生产机械或者需要 较大起动转矩的生产机械往往采用直流电动机驱动。
直流电动机的优点： (1) 调速性能好, 调速范围广, 易于平滑调节
将在线圈中产生感应电动势 。 由右手定则，感应电动势的
cI
S 换向片 ＋ U－
方向与电流的方向相反。
（1）电枢感应电动势
Ce: 与电机结构有关的常数
E=Ce n
n: 电动机转速
：磁通
电刷
b
N
a
I F
E
F
d
n T
E
cI
S ＋ U－
换向片
由图可知，电枢感应电动势E与电枢电流或外加电压方向
总是相反，所以称反电势。
反电解为动：势(E1)。P2是输出功率，额定输入功率P1
P2
22 0.84
26.19 KW
额定电流 I P1 26.19103 238 A U 110
额定励磁电 流
u 110
If
Rf
4A 27.5
额定电枢电流 Ia I If 238 4 234 A
（2）电枢电路铜损PaCu
不变，即 = 常数。则
T=Cm Ia = Cm Ia
即：并励电动机的磁通
= 常数，转矩与电枢电流成正比。 If
I
+
+
E
M Ia
_
U
由以下公式
Rst _ Rf
U E Ia Ra
E CeΦ n T C mΦI a
求得
n
U
Ra
T
CeΦ CmCeΦ 2
令：n0
U CeΦ
n
Ra CmCeΦ 2
T
n n0 n
n
U CeΦ
Ra CmCeΦ
2
T
n0
n
式中：n0
U CeΦ
: 理想空载转速
n
n0
nN
n
n Ra T : 转速降
CmCeΦ 2
0
n= f (T) 特性曲线
TN T
并励电动机在负载变化时， 转速 n 的变
化不大—硬机械特性（自然特性）。
改变电枢电压和电枢回路串电阻可得人工特性曲线
例9-1有一并励电动机，其额定数据如下：P２=22KW,
UN=110V,nN=1000r/min,
= 0.84, 并已知Rf= 27.5 ，Ra= 0.04 , 试求: (1) 额定电流I , 额定电枢
电流Ia及额定励磁电流If ; (2) 损耗功率PaCu , 及PO ; (3) 额定转矩T; (4)
（2）电枢回路电压平衡式
U E Ia Ra Cen Ia Ra
式中：U — 外加电压 Ra — 绕组电阻
Ia Ra
+
+
U
M
–
E
–
直流电动机电枢绕组中的电流(电枢电流Ia)与磁通相互作用， 产生电磁力和电磁转矩，直流电机的电磁转矩公式为
T=Cm Ia
Cm: 与电机结构有关的常数
1. 转动原理
＋U －
直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流方向如图所示。
由于换向片和电源固定联接，无论线圈怎样转动，总是S极有效边的
电流方向向外, N极有效边的电流方向向里。电动机电枢绕组通电后
中受力(左手定则)按逆时针方向旋转。
2. 电磁转矩与电压平衡方 程
电刷
b
E E
N
aI
F
F
d
n T
线圈在磁场中旋转，
3. 串励电动机 励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。
If
Ia
I
+ M
U
+
U
Ia
M
_ _
串励
复励
4. 复励电动机 励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同一电源上。
第二节 直流电动机的工作原理
电刷
换向器作用： 将外部直流电转换成内部的
N FI a
b
dTn
直流电，以保持转矩方向不 变。
c
IF
S
换向片
。 (2) 起动、制动转矩大, 易于快速起动、停
车 应。用: (13))轧易钢于机控、制电。气机车、中大型龙门刨床、矿山竖井提升机以及起 重设备 等调速范围大的大型设备。
第一节 直流电动机的结构及分类 一、直流电动机的结
构
直流电机由定子(磁极)、转
极心
子 (电枢)和换向器等部分构成。
极掌
励磁绕组
N ···
机座
···
S
S
转子
N
直流电动机的磁极和磁路
1. 磁极 用来在电动机中产生磁场。
永磁式: 由永久磁铁做成。 励磁式: 磁极上绕线圈，线圈中通过直流电，形成电磁铁。
励磁: 磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称为励 磁。 2. 转子(电枢) 由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。
电枢铁心：由硅钢片叠装而成。
电枢绕组：单个绕组元件组成。
Ra
I
2 a
0.04 2342
2190
W
励磁电路铜损PfCu
Rf
I
2 f
27.5 42
440 W
总损失功率 P P1 P2 26190 22000 4190 W
空载损耗功率 P0 P1 PaCu 4190 2190 2000 W
Ia：电枢绕组中的电流 )
转矩平衡关系 电动机的电磁转矩T为驱动转矩, 它使电枢转动。在电机运行时
，电磁转矩必须和机械负载转矩及空载损耗转矩相平衡，即
T T2 T0
转矩平衡过程
T2: 机械负载转矩 T0: 空载转矩
（二） 直流电动机的分类
直流电机按照励磁方式可分为他励电动机、并励电动机、串 励电动机和复励电动机。
1. 他励电动机 励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电。 I
+
Uf If
_
+
M Ia U
_
+
+
If
E
M _
Ia
U
Rst _
Rf 他励 Rst 2. 并励电动机
Rf源自文库
并励
励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电。
当电动机轴上的机械负载发生变化时，通过电动机转速、电动势
、电枢电流的变化，电磁转矩将自动调整，以适应负载的变化，保持
新的平衡。
例：设外加电枢电压 U 一定，T=T2 (平衡)，此时，若T2突然增加，
则调整过程为
T2
n E CeΦn E
T T CmΦI a
达到新的平衡点(Ia 、
Ia P入)
Ia
U
Ea Ra
。
第三节 直流电动机的机械特性
特点: 励磁绕组与电枢并联由图可求得
I
U E Ia Ra U
If Rf
Ia
UE Ra
I Ia If Ia
+
+
If
E M Ia U
Rst _
Rf
由上分析可知：
_
当电源电压 U 和励磁回路的电阻 Rf 一定时, 励磁电流 If 和磁通
第九章 直流电动机
是直流电能转化为机械能的旋转机械装置。直流电动机虽然比 三相交流异步电动机结构复杂，维修也不便，但由于它的调速性能 较好和起动转矩较大，因此，对调速要求较高的生产机械或者需要 较大起动转矩的生产机械往往采用直流电动机驱动。
直流电动机的优点： (1) 调速性能好, 调速范围广, 易于平滑调节
将在线圈中产生感应电动势 。 由右手定则，感应电动势的
cI
S 换向片 ＋ U－
方向与电流的方向相反。
（1）电枢感应电动势
Ce: 与电机结构有关的常数
E=Ce n
n: 电动机转速
：磁通
电刷
b
N
a
I F
E
F
d
n T
E
cI
S ＋ U－
换向片
由图可知，电枢感应电动势E与电枢电流或外加电压方向
总是相反，所以称反电势。
反电解为动：势(E1)。P2是输出功率，额定输入功率P1
P2
22 0.84
26.19 KW
额定电流 I P1 26.19103 238 A U 110
额定励磁电 流
u 110
If
Rf
4A 27.5
额定电枢电流 Ia I If 238 4 234 A
（2）电枢电路铜损PaCu
不变，即 = 常数。则
T=Cm Ia = Cm Ia
即：并励电动机的磁通
= 常数，转矩与电枢电流成正比。 If
I
+
+
E
M Ia
_
U
由以下公式
Rst _ Rf
U E Ia Ra
E CeΦ n T C mΦI a
求得
n
U
Ra
T
CeΦ CmCeΦ 2
令：n0
U CeΦ
n
Ra CmCeΦ 2
T
n n0 n
n
U CeΦ
Ra CmCeΦ
2
T
n0
n
式中：n0
U CeΦ
: 理想空载转速
n
n0
nN
n
n Ra T : 转速降
CmCeΦ 2
0
n= f (T) 特性曲线
TN T
并励电动机在负载变化时， 转速 n 的变
化不大—硬机械特性（自然特性）。
改变电枢电压和电枢回路串电阻可得人工特性曲线
例9-1有一并励电动机，其额定数据如下：P２=22KW,
UN=110V,nN=1000r/min,
= 0.84, 并已知Rf= 27.5 ，Ra= 0.04 , 试求: (1) 额定电流I , 额定电枢
电流Ia及额定励磁电流If ; (2) 损耗功率PaCu , 及PO ; (3) 额定转矩T; (4)
（2）电枢回路电压平衡式
U E Ia Ra Cen Ia Ra
式中：U — 外加电压 Ra — 绕组电阻
Ia Ra
+
+
U
M
–
E
–
直流电动机电枢绕组中的电流(电枢电流Ia)与磁通相互作用， 产生电磁力和电磁转矩，直流电机的电磁转矩公式为
T=Cm Ia
Cm: 与电机结构有关的常数
1. 转动原理
＋U －
直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流方向如图所示。
由于换向片和电源固定联接，无论线圈怎样转动，总是S极有效边的
电流方向向外, N极有效边的电流方向向里。电动机电枢绕组通电后
中受力(左手定则)按逆时针方向旋转。
2. 电磁转矩与电压平衡方 程
电刷
b
E E
N
aI
F
F
d
n T
线圈在磁场中旋转，
3. 串励电动机 励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。
If
Ia
I
+ M
U
+
U
Ia
M
_ _
串励
复励
4. 复励电动机 励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同一电源上。
第二节 直流电动机的工作原理
电刷
换向器作用： 将外部直流电转换成内部的
N FI a
b
dTn
直流电，以保持转矩方向不 变。
c
IF
S
换向片
。 (2) 起动、制动转矩大, 易于快速起动、停
车 应。用: (13))轧易钢于机控、制电。气机车、中大型龙门刨床、矿山竖井提升机以及起 重设备 等调速范围大的大型设备。
第一节 直流电动机的结构及分类 一、直流电动机的结
构
直流电机由定子(磁极)、转
极心
子 (电枢)和换向器等部分构成。
极掌
励磁绕组
N ···
机座
···
S
S
转子
N
直流电动机的磁极和磁路
1. 磁极 用来在电动机中产生磁场。
永磁式: 由永久磁铁做成。 励磁式: 磁极上绕线圈，线圈中通过直流电，形成电磁铁。
励磁: 磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称为励 磁。 2. 转子(电枢) 由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。
电枢铁心：由硅钢片叠装而成。
电枢绕组：单个绕组元件组成。
Ra
I
2 a
0.04 2342
2190
W
励磁电路铜损PfCu
Rf
I
2 f
27.5 42
440 W
总损失功率 P P1 P2 26190 22000 4190 W
空载损耗功率 P0 P1 PaCu 4190 2190 2000 W