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1、南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用第第2 2章章 直流电机直流电机 直流电机的功能是将直流电能与机械直流电机的功能是将直流电能与机械能相互转换，把机械能转换为直流电能的能相互转换，把机械能转换为直流电能的装置称为装置称为直流发电机直流发电机，而把直流电能转换，而把直流电能转换为机械能的装置称为为机械能的装置称为直流电动机直流电动机。南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加
2、赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 直流电机是电机的主要类型之一。直流电机直流电机是电机的主要类型之一。直流电机自身有着显著的自身有着显著的优点优点，但与交流电机相比自身有，但与交流电机相比自身有着着缺点缺点。近年来，与电力电子装置结合而具有直流电近年来，与电力电子装置结合而具有直流电机性能的电机不断涌现，使直流电机有被取代的机性能的电机不断涌现，使直流电机有被取代的趋势。尽管如此，直流电机仍有一定的理论意义趋势。尽管如此，直流电机仍有一定的理论意义和实用价值和实用价值!南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其
3、受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用直流电机的基本原理直流电机的基本原理2.1直流电机的结构直流电机的结构2.2直流电机的铭牌数据直流电机的铭牌数据2.3直流电机的空载磁场直流电机的空载磁场2.4直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组2.5直流电机的负载磁场及电枢反应直流电机的负载磁场及电枢反应2.6感应电动势和电磁转矩的计算感应电动势和电磁转矩的计算2.7直流发电机直流发电机2.8直流电动机直流电动机2.9南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接
4、受服务的费用2.1.12.1.1直流发电机的工作原理直流发电机的工作原理直流发电机直流发电机是将机械能转变成电能的旋转机械。是将机械能转变成电能的旋转机械。2.12.1直流电机的基本工作原理直流电机的基本工作原理图图2-2a2-2a线圈电动势的波形线圈电动势的波形图图2-2b2-2b电刷间的电动势波形电刷间的电动势波形南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.1.22.1.2直流电动机的基本工作原理直流电动机的基本工作原理直流电动机直流电动机是将电能转变成机械
5、能的旋转机械。是将电能转变成机械能的旋转机械。南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.1.32.1.3直流电机的可逆性直流电机的可逆性可逆性原理：可逆性原理：一台直流电机，在一种条件下可以作为一台直流电机，在一种条件下可以作为发电机，而在另一种条件下它又可以作为电动机运行。发电机，而在另一种条件下它又可以作为电动机运行。南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消
6、费者购买商品的价款或接受服务的费用图图2-5 2-5 国产直流电机的结构国产直流电机的结构2.22.2直流电机的结构直流电机的结构南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用1.1.定子定子（1 1）机座）机座用来固定主磁极、换向极和端盖；磁路用来固定主磁极、换向极和端盖；磁路的一部分。的一部分
7、。（2 2）主磁极）主磁极 （3 3）换向极）换向极 南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用（4 4）电刷装置）电刷装置2 2、转子、转子（1 1）电枢铁心）电枢铁心南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用（2 2）电枢绕组：按一定规律连接并嵌放到电枢铁心槽）电枢绕组：按一定规律连接并嵌放到电枢铁心槽中中 。（3 3）换向器：由
8、许多换向片组成，换向片之间用云母）换向器：由许多换向片组成，换向片之间用云母绝缘。绝缘。南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.22.2直流电机的结构总结直流电机的结构总结定子定子转子转子主磁极主磁极：产生恒定的气隙磁通，由铁心和励磁绕组构成：产生恒定的气隙磁通，由铁心和励磁绕组构成换向磁极换向磁极：改善换向。：改善换向。电刷装置电刷装置：与换向片配合：与换向片配合,完成直流与交流的互换完成直流与交流的互换机座和端盖机座和端盖：起支撑和固定作用。：起支撑和固
9、定作用。电枢铁心电枢铁心：主磁路的一部分，放置电枢绕组。：主磁路的一部分，放置电枢绕组。电枢绕组电枢绕组：由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分。：由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分。换向器换向器：与电刷装置配合：与电刷装置配合,完成直流与交流的互换完成直流与交流的互换转轴转轴轴承轴承定、转子之间有一间隙定、转子之间有一间隙气隙气隙南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.32.3直流电机的直流电机的铭牌数据铭牌数据直流电机的额定值有：直流电机的额定值有：1 1、
10、额定电压、额定电压U UN N(V)(V)：直流电机电刷端的电枢电压。：直流电机电刷端的电枢电压。2 2、额定电流、额定电流I IN N(A)(A)：直流电机电刷端的电枢电流。：直流电机电刷端的电枢电流。3 3、额定功率、额定功率P PN N(W(W或或kW)kW)：电机的输出功率：电机的输出功率 。4 4、额定转速、额定转速n nN N(r/min)(r/min)：直流电机的旋转速度。：直流电机的旋转速度。发电机是指输出的电功率：发电机是指输出的电功率：电动机是指输出的机械功率电动机是指输出的机械功率 ：南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照
11、消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.42.4直流电机的空载磁场直流电机的空载磁场2.4.12.4.1直流电机的励磁方式直流电机的励磁方式励磁绕组的供电方式称为励磁方式。励磁绕组的供电方式称为励磁方式。1 1、他励式、他励式 其励磁绕组由其他电源供电，励磁绕组与电枢绕其励磁绕组由其他电源供电，励磁绕组与电枢绕组不相连组不相连。南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.4.12.4.1直流电机的励磁方式直流电机
12、的励磁方式2 2、并励式：、并励式：励磁绕组与电枢绕组并联；励磁绕组与电枢绕组并联；南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3 3、串励式：、串励式：励磁绕组与电枢绕组串联；励磁绕组与电枢绕组串联；2.4.12.4.1直流电机的励磁方式直流电机的励磁方式南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3 3、复励式：、复励式：装有两个励磁
13、绕组，一为与电枢并联的装有两个励磁绕组，一为与电枢并联的并励绕组，二为与电枢串联的串励绕组。并励绕组，二为与电枢串联的串励绕组。2.4.12.4.1直流电机的励磁方式直流电机的励磁方式南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.4.22.4.2直流电机的空载磁场直流电机的空载磁场空载磁场空载磁场是指电枢电流等于零或者很小时（可忽略不是指电枢电流等于零或者很小时（可忽略不计），由计），由励磁磁动势励磁磁动势单独建立的磁场。单独建立的磁场。南通大学电机学南通大学电机
14、学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.4.32.4.3磁路分析磁路分析直流电机的主磁路可分为五段：（直流电机的主磁路可分为五段：（1 1）两气隙段，长度为）两气隙段，长度为2 2 ；（2 2）两电枢齿段，长度为）两电枢齿段，长度为2l2l1 1；（；（3 3）转子扼段，长度为）转子扼段，长度为l lr1r1；、；、（4 4）两主磁极铁心段，长度为）两主磁极铁心段，长度为2l2lp p ；（；（5 5）定子轭段，长度为）定子轭段，长度为l lslsl。南通大学电机学南通大学电机学直流
15、电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.4.42.4.4直流电机的磁化曲线直流电机的磁化曲线2.4.52.4.5气隙磁通密度的分布气隙磁通密度的分布图图2-15 2-15 气隙磁密分布情况气隙磁密分布情况极靴极身平顶波南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.52.5直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组对直流电机的电枢绕组的要求是对直流电机的电枢绕组的要求
16、是：1 1能通过规定的电流，能产生足够的感应电动势，能通过规定的电流，能产生足够的感应电动势，且电量的波形较好；且电量的波形较好；2 2绕组结构简单、运行可靠、方便制作、便于维护；绕组结构简单、运行可靠、方便制作、便于维护；3 3尽可能节省有色金属和绝缘材科。尽可能节省有色金属和绝缘材科。南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.5.12.5.1直流电机电枢绕组的基础知识直流电机电枢绕组的基础知识 1 1、几何中性线几何中性线：是指直流电机结构中两个相邻主磁极
17、：是指直流电机结构中两个相邻主磁极(N(N、S S极极)之间的几何平分线。之间的几何平分线。2 2、磁极轴线磁极轴线：是指每个主磁极上，将磁极分成左右对称：是指每个主磁极上，将磁极分成左右对称的两部分的中心线。的两部分的中心线。3 3、元件元件：直流电机中构成电枢绕组的线圈基本单元为元：直流电机中构成电枢绕组的线圈基本单元为元件。件。南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用4 4、元件的首末端元件的首末端：每一个元件有两端，分别引出：每一个元件有两端，分别引出两
18、根线与换向片相连，绕制元件的开始端称为首两根线与换向片相连，绕制元件的开始端称为首端，结束端称为末端。端，结束端称为末端。2.5.12.5.1直流电机电枢绕组的基础知识直流电机电枢绕组的基础知识有效边：有效边：置于槽内，能置于槽内，能“切割切割”主极磁场而感应电主极磁场而感应电动势，两条元件边动势，两条元件边端接线：端接线：在铁心之外，不在铁心之外，不“切割切割”磁场，仅起连接磁场，仅起连接线作用。线作用。南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用6 6、波绕组波
19、绕组：电枢上所有处于同一极性下的元件串联构成一条：电枢上所有处于同一极性下的元件串联构成一条支路，相邻元件对应边的跨距约为（不可等于）两个极距，形支路，相邻元件对应边的跨距约为（不可等于）两个极距，形成波浪型结构。成波浪型结构。5 5、叠绕组叠绕组：组成绕组的元件依次串联，后一个元件紧叠着前：组成绕组的元件依次串联，后一个元件紧叠着前一个元件镶嵌放置。一个元件镶嵌放置。叠绕组叠绕组波绕组波绕组上层边上层边：有效边放在槽的上层：有效边放在槽的上层下层边下层边：另一有效边放在槽的下层：另一有效边放在槽的下层双层绕组双层绕组7 7、实槽实槽：电机铁心实际所开的槽，实槽数用：电机铁心实际所开的槽，实槽
20、数用Z Z来表示来表示 。南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用8 8、虚槽虚槽在大型电机中、在大型电机中、每层可能有每层可能有N N个并列圈边个并列圈边为了改善电机的性能，用更多的元件组成电枢绕组。为了改善电机的性能，用更多的元件组成电枢绕组。但电枢铁心不能开太多的槽，采用在每槽的上下层各但电枢铁心不能开太多的槽，采用在每槽的上下层各放置若干元件边。放置若干元件边。实槽实槽虚槽虚槽南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的
21、，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用7 7、极距极距：相邻主磁极在定子圆周上的间距称为极距。：相邻主磁极在定子圆周上的间距称为极距。8 8、节距节距：节距是指元件边之间的距离：节距是指元件边之间的距离 。节距分为第一节距、。节距分为第一节距、第二节距、合成节距和换向节距四种。第二节距、合成节距和换向节距四种。1 1）第一节距第一节距y y1 1：是指一个元件的两个有效边在电枢表面跨是指一个元件的两个有效边在电枢表面跨过的距离。过的距离。2.5.12.5.1直流电机电枢绕组的基础知识直流电机电枢绕组的基础知识整距元件整距元件短距元件短距
22、元件长距元件长距元件南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2）第二节距第二节距y2：连至同一换向片的两个元件中的前一个元件：连至同一换向片的两个元件中的前一个元件的下层边与后一个元件的上层边在电枢表面跨过的距离。的下层边与后一个元件的上层边在电枢表面跨过的距离。3）合成节距合成节距y：串联的两个相邻元件的对应上下层边在电枢串联的两个相邻元件的对应上下层边在电枢表面跨过的距离。表面跨过的距离。4）换向节距换向节距yk：一个元件的首、末端所连接的两个换向片一个元件
23、的首、末端所连接的两个换向片在换向器表面跨过的距离。在换向器表面跨过的距离。南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.5.2单叠绕组单叠绕组 单叠绕组的特点是合成节距等于一个虚槽，换向器节单叠绕组的特点是合成节距等于一个虚槽，换向器节距等于一个换向片长。距等于一个换向片长。例：设有一台直流电机，极对数例：设有一台直流电机，极对数p2，双层绕组结构，双层绕组结构，槽数槽数Z、元件数、元件数S、换向片数、换向片数K都为都为16，若，若Z=K=S=16。试分析单叠绕
24、绕组的情况。试分析单叠绕绕组的情况。分析步骤如下：分析步骤如下：1计算单叠绕组的节距计算单叠绕组的节距双层绕组元件数与槽数、换向片数相等，节距单位用双层绕组元件数与槽数、换向片数相等，节距单位用槽数表示。槽数表示。南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用合成节距和换向节距计算：合成节距和换向节距计算：单叠绕组的合成节距和换向节距相同，即单叠绕组的合成节距和换向节距相同，即 一般取：一般取：元件的依次串联顺序为从左向右进行，这样完成元件的依次串联顺序为从左向右进行
25、，这样完成的直流电机绕组称为的直流电机绕组称为右行绕组右行绕组。第二节距计算：第二节距计算：第一节距计算：第一节距计算：南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用编号的原则：把元件和原件上层边所在的槽和元件编号的原则：把元件和原件上层边所在的槽和元件首端所连接的换向片编上相同的号码。首端所连接的换向片编上相同的号码。元件进行编号：元件进行编号：1-161-16号号槽进行编号：槽进行编号：1-161-16号号元件边进行编号：上层边：元件边进行编号：上层边：1-161
26、-16号号 下层边：下层边：1-161-16号号2 2确定绕组元件的连接顺序确定绕组元件的连接顺序南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用设设1号元件上层边放在号元件上层边放在1号槽中号槽中1+y1=5 5-y2=2 5连接连接22+y1=6 6-y2=3 6连接连接33+y1=7 7-y2=4 7连接连接4.连接顺序：连接顺序：南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金
27、额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3 3绘制绕组展开图绘制绕组展开图南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用4并联支路图并联支路图对于单叠绕组，支路数应等于极对数，即：南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用单叠绕组有以下特点：单叠绕组有以下特点：1.并联支路对数并联支路对数a=主磁极对数主磁极对数p=电刷对数电刷对数b2.
28、电枢的电动势等于支路的电动势电枢的电动势等于支路的电动势3.电枢电流等于各支路电流的总和，即电枢电流等于各支路电流的总和，即Ia=2aia南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.6直流电机的负载磁场及电枢反应直流电机的负载磁场及电枢反应 电机负载运行时，有负载电流通过电枢绕组，即可认为在电枢电机负载运行时，有负载电流通过电枢绕组，即可认为在电枢绕组内通过电流而产生了一个新的磁动势绕组内通过电流而产生了一个新的磁动势电枢磁动势电枢磁动势。电枢反应：电枢反应：我
29、们把电枢磁动势对励磁磁动势所建立的气隙磁场我们把电枢磁动势对励磁磁动势所建立的气隙磁场的影响。的影响。线负荷：电枢圆周线负荷：电枢圆周表面单位长度上的表面单位长度上的安培导体数安培导体数南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用设电枢绕组导体总数为设电枢绕组导体总数为N N，导体电流为，导体电流为iaia，电枢直径为，电枢直径为D D，A A表示线负荷，则有表示线负荷，则有全电流定律：全电流定律：忽略铁磁部分中的磁压降，则电枢磁动势在每段气隙中忽略铁磁部分中的磁压
30、降，则电枢磁动势在每段气隙中为：为：电枢磁场电枢磁场南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用物理中性线物理中性线南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用电枢反应对气隙磁场的影响如下：电枢反应对气隙磁场的影响如下：(1)直流电机负载时的电枢反应使气隙磁场发生畸变；直流电机负载时的电枢反应使气隙磁场发生畸变；(2)电枢反应使电枢表面磁
31、密为零的物理中性线偏离了电枢反应使电枢表面磁密为零的物理中性线偏离了几何中性线。几何中性线。在电动机中，物理中性线逆电枢旋转方向移过一个不在电动机中，物理中性线逆电枢旋转方向移过一个不大的角度；大的角度；在发电机中，顺电枢旋转方向移过一个不大的角度；在发电机中，顺电枢旋转方向移过一个不大的角度；(3)电枢反应使主磁极下的总磁通量减少，呈去磁作用。电枢反应使主磁极下的总磁通量减少，呈去磁作用。南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.72.7感应电动势和电磁转矩
32、的计算感应电动势和电磁转矩的计算2.7.12.7.1感应电动势的计算感应电动势的计算元件有效边导体的感应电动势：元件有效边导体的感应电动势：与每极有效磁通的平均值的关系为：与每极有效磁通的平均值的关系为：导体切割磁力线的速度导体切割磁力线的速度与电机的旋转速度与电机的旋转速度有关：有关：假设电机中元件的有效边导体数为假设电机中元件的有效边导体数为 ，则电机的感应电动势，则电机的感应电动势即支路电动势可以记为：即支路电动势可以记为：南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服
33、务的费用直流电机的电枢感应电动势定义表达式为：直流电机的电枢感应电动势定义表达式为：2.7.22.7.2电磁转矩的计算电磁转矩的计算导体所受电磁力大小为：导体所受电磁力大小为：为简化分析，可作如下假定处理：为简化分析，可作如下假定处理：(1)(1)假设组成电枢绕组的元件数足够多，沿电枢圆周均布，且假设组成电枢绕组的元件数足够多，沿电枢圆周均布，且均是整距元件。均是整距元件。(2)(2)忽略电枢圆周的齿、槽对电机各个元件导体受电磁力的不忽略电枢圆周的齿、槽对电机各个元件导体受电磁力的不同影响。同影响。(3)(3)用每个主磁极下的有效磁通的平均值来参与计算直流电机用每个主磁极下的有效磁通的平均值来
34、参与计算直流电机元件所受电磁力的大小。元件所受电磁力的大小。导体所受的电磁力的平均值为：导体所受的电磁力的平均值为：电磁转矩的平均值为：电磁转矩的平均值为：南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用电电机所受机所受总总的的电电磁磁转转矩矩为为:例例2-1 一台直流一台直流电电机机,，单单叠叠绕组绕组，总导总导体数体数N256，每极磁，每极磁通通 Wb,求当求当转转速速为为nN3000rmin时时的的电电枢枢绕组绕组电动势电动势 ；设电设电枢枢电电流流 A，磁通保持
35、不，磁通保持不变变，则则此此时时的的电电磁磁转转矩又矩又为为多大？多大？解：解：(1)已知已知这这台直流台直流电电机的极机的极对对数数 ，则单则单叠叠绕组绕组的并的并联联支路支路对对数数 ，于是，于是电动势电动势常数常数Ce与CT的关系南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用根据电枢电动势公式根据电枢电动势公式(2)转转矩常数矩常数根据电磁转矩公式根据电磁转矩公式南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求
36、增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.82.8直流发电机直流发电机2.8.12.8.1直流发电机的基本平衡方程直流发电机的基本平衡方程1 1电动势平衡方程电动势平衡方程电枢回路的电动势平衡方程为：电枢回路的电动势平衡方程为：励磁回路的电平衡方程为励磁回路的电平衡方程为:下下 页页上上 页页返返 回回南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2 2转矩平衡方程转矩平衡方程空载稳态运行时，机械系统转矩平衡空载稳态运行时，机械系统
37、转矩平衡方程为：方程为：负载稳态运行时，机械系统转矩平衡负载稳态运行时，机械系统转矩平衡方程为：方程为：将空载转矩忽略。即有如下近似公式：将空载转矩忽略。即有如下近似公式：南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3.功率平衡方程功率平衡方程 直流直流发电发电机的功率关系是把原机的功率关系是把原动动机机输输入入给给直流直流电电机机的机械功率的机械功率转换转换成成电电功率功率输输出供出供应负载应负载 电磁功率电磁功率南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者
38、提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用根据上式可以画出直流发电机的功率流程 传递过程的总损耗为：传递过程的总损耗为：直流发电机的效率为：直流发电机的效率为：南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.8.22.8.2他励直流发电机的运行特性他励直流发电机的运行特性 1 1他励直流发电机的空载特性他励直流发电机的空载特性定义定义:当当 、时，时，空载时空载时空载特性实质上就是空载
39、特性实质上就是 。所以空载特性曲线的形状与空载磁所以空载特性曲线的形状与空载磁化特性曲线相同。化特性曲线相同。直流发电机的空载特性是非线直流发电机的空载特性是非线性的的，上升与下降的过程是不相性的的，上升与下降的过程是不相同的。实际中通常取平均特性曲线同的。实际中通常取平均特性曲线作为空载特性曲线。作为空载特性曲线。空载特性曲线上升空载特性曲线上升分支分支空载特性曲线下降空载特性曲线下降分支分支平均空载特性平均空载特性曲线曲线南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的
40、费用2他励他励发电发电机的外特性机的外特性定定义义：当：当 、时时，端电压下降有两个原因：？端电压下降有两个原因：？（1）在保持）在保持转转速和励磁条件不速和励磁条件不变变条件下，随条件下，随负载电负载电枢枢电电流的增大，流的增大，电电枢反枢反应应的去磁效的去磁效应应使每极磁通量减小，因使每极磁通量减小，因此使此使电电枢枢电动势电动势减小而减小而导导致致输输出端出端电压电压下降。下降。（2）随着）随着负载电负载电枢枢电电流增大，流增大，这这里里负载电负载电流即流即电电枢回路枢回路电电流，流，电电枢回路枢回路电电阻上的阻上的压压降将随着降将随着负载电负载电流的增加而流的增加而增加，从而使增加，从
41、而使输输出端出端电压电压减小。减小。南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3他励他励发电发电机的机的调节调节特性特性为为什么什么调节调节曲曲线线是一条微向上是一条微向上倾倾斜的特性？斜的特性？定定义义：当：当 、时时，南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.8.3并励直流并励直流发电发电机的运行特性机的运行特性1并励直流发电
42、机的自励 自励过程自励过程剩剩磁磁ErIf1 气隙磁场气隙磁场 电动势电动势 E1.A临界电阻线励磁回路电压平衡方程南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 并励并励发电发电机自励必机自励必须须具具备备以下三个条件：以下三个条件：(1)电电机内部机内部应应有剩磁。有剩磁。(2)励磁励磁绕组绕组两端并两端并联联至至电电枢枢绕组绕组两端的极性和接法两端的极性和接法应应与与电电枢旋枢旋转转方向正确配合，使励磁方向正确配合，使励磁电电流流产产生的磁生的磁动势动势与剩磁与
43、剩磁方向一致。方向一致。(3)励磁回路的励磁回路的总电总电阻阻 应应小于小于临临界界电电阻。阻。实际应用实际应用 实际应实际应用中，并励直流用中，并励直流发电发电机自励而机自励而电压电压未能未能建立建立时时，应应先减小励磁回路的外串先减小励磁回路的外串电电阻，看阻，看电压电压是是否能建立，不行再改否能建立，不行再改变变励磁励磁绕组绕组与与电电枢枢绕组连绕组连接的接的极性，若极性，若电压还电压还不能建立，不能建立，则应则应考考虑虑可能没有剩磁，可能没有剩磁，充磁后，再充磁后，再进进行自励行自励发电发电。南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者
44、的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2并励并励发电发电机的外特性机的外特性外特性，是指外特性，是指转转速等于速等于额额定定转转速，励磁回路速，励磁回路总电总电阻不阻不变变时时，发电发电机的端机的端电压电压与与负载电负载电流的关系。流的关系。1、负载负载增加增加时时，端，端电压电压比他励下降比他励下降较较快快2、拐弯、拐弯现现象象3、短路、短路电电流流南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.9直流直流电动电动机机2.
45、9.1直流直流电动电动机的基本方程式机的基本方程式1.电动势电动势平衡方程平衡方程电电枢回路枢回路电压电压方程式方程式为为：并励并励电动电动机的励磁回路机的励磁回路电压电压方程式方程式为为：南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用结论结论：发电发电机：机：；电动电动机：机：；即根据即根据 与与U的大小判断直流的大小判断直流电电机的运行状机的运行状态态。电动机电动机发电机发电机南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照
46、消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.转转矩平衡方程矩平衡方程空空载稳载稳定运行状定运行状态态：负载稳负载稳定运行状定运行状态态：3.功率平衡方程功率平衡方程以并励以并励电动电动机机为为例例 电磁转矩为驱动转矩电磁转矩为驱动转矩电磁功率电磁功率发电发电机机：机械能 转化为电能 ；电动电动机机：电能 转化为机械能 。南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品
47、或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.9.2直流直流电动电动机的工作特性机的工作特性1并励直流并励直流电动电动机的工作特性机的工作特性(1)转转速特性速特性以及以及 理想空理想空载转载转速速 注意：并励注意：并励电动电动机在运行中，励磁机在运行中，励磁绕组绝对绕组绝对不能断开。不能断开。工作特性工作特性是指在是指在额额定定电压电压、额额定励磁以及定励磁以及电电枢回路不外串枢回路不外串联联其他其他电电阻的阻的额额定运行状定运行状态态下，下，以及以及 南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务
48、有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用(2)转转矩特性矩特性考考虑电动虑电动机的机的电电枢反枢反应应1、电动电动机机轻载时轻载时，电电枢枢电电流流较较小，小，电电枢反枢反应应微弱，微弱，电动电动机机转转矩特性仍矩特性仍是直是直线线2、随着、随着电动电动机机负载负载增加，增加，电电枢枢电电流加大，流加大，电电枢反枢反应应增增强强，其去磁效，其去磁效应应也增也增强强，电动电动机机转转矩特性略向下矩特性略向下弯曲。弯曲。是指当是指当U=UN，If=IfN，电电枢回路外串枢回路外串电电阻阻R=0时时，T=(Ia)关系。关系。根据根据
49、转转矩公式矩公式T=CTIa忽略电枢反应，转矩特性是一条过原点的直线。忽略电枢反应，转矩特性是一条过原点的直线。南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3.效率特性效率特性当当U=UN，If=IfN，电电枢回路外串枢回路外串电电阻阻R=0时时，=f(Ia)的关系曲的关系曲线线并励电动机并励电动机效率是电枢电流的二次函数，存在一个最大效率。效率是电枢电流的二次函数，存在一个最大效率。当不变损耗等于可变损耗时，效率最高，效率特性的这个特当不变损耗等于可变损耗时，效率
50、最高，效率特性的这个特点，对其它电机、变压器也适用，具有普遍意义。点，对其它电机、变压器也适用，具有普遍意义。当负载电流从零逐渐增大时，效率也随之增大，当负载电流当负载电流从零逐渐增大时，效率也随之增大，当负载电流增大到一定程度，效率达最大，之后随负载电流的继续增大，增大到一定程度，效率达最大，之后随负载电流的继续增大，效率反而减小。效率反而减小。损耗说明南通大学电机学南通大学电机学直流电机直流电机经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2串励电动机的工作特性(1)串励串励电动电动机的机的转转速特性速特性