第55讲直流电机二2011年新版

1、校：授课+名师答疑+在线模考+，考试通过无忧！ 考试问吧，有问必答！音频、讲义，勿上当，咨询：转 60129.1.3 直流电机的基本结构29.1.3.1 定子部分定子的主要部件：直流电机的定子由主磁极、机座、换向盖和电刷装置等部件组成。主磁极 主磁极的作用是建立主磁场。绝大多数直流电机的主磁极不是用永久磁铁而是由励磁绕组通以直流电流来建立磁场。主磁极由主磁极铁心和套装在铁心上的励磁绕组。主磁极铁心靠近转子一端的扩大的部分称为极靴，它的作用是使气隙磁阻减小，主磁极磁场分布，并使励磁绕组容易固定。机座 机座有两个作用，一是作为主磁极的一部分，二是作为电机的结构框架。 机座中作为磁通通路叠部分称为磁

2、轭。换向极 换向极是安装在两相邻主磁极之间的一个小磁极，它的作用是直流电机的换向情况，使电机运行时不产生有害的火花。换向极结构和主磁极类似，是由换向极铁心和套在铁心上的换向极绕组，并用螺杆固定在机座上。端盖 端盖装在机座两端并通过端盖中的轴承支撑转子，将定转子连为一体。同时端盖对电机内部还起防护作用。电刷装置电刷装置是电枢电路的引出（或引入）装置，它由电刷，刷握，刷杆和连线等部分组成29.1.3.2 转子部分直流电机的转动部分称为转子，又称电枢。转子部分电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、轴承、风扇等。电枢铁心 电枢铁心既是主磁路的组成部分，又是电枢绕组支撑部分；电枢绕组就嵌放在电枢铁心的槽内。

3、电枢绕组电枢绕组由一定数目的电枢线圈按一定的规律连接组成，他是直流电机的电路部分，也是感生电动势，产生电磁转矩进行机电能量转换的部分。换向器前面已经指出，在直流发电机中，换向器起整流作用，在直流电动机中，换向器起逆变作用，因此换向器是直流电机的关键部件之一。29.1.4 直流电机的额定值额定功率 PN指电机在铭牌规定的额定状态下运行时，电机的输出功率，以"W" 为量纲。若大于 1kW或 1MW造价工程师 | 监理工程师 | 咨询工程师 |税务师 | 银行从业 | 证券从业 | 期货从业 | 会计证 |师 | 安全工程师 | 会计|会计师 |英语 |师 | 报关员 | 外销员

4、 | 执业药师 | 卫生| 助理医师 |日语 |计算机 | 雅思 | 公共英语 | 自考英语 | 新概念 | BEC | 托福 | 人力资源师 |高考 | 中考 | 司法考试 |1页校：授课+名师答疑+在线模考+，考试通过无忧！ 考试问吧，有问必答！音频、讲义，勿上当，咨询：转 601时,则用 kW 或 MW 表示。注意：对于直流发电机，PN 是指输出的电功率，它等于额定电压和额定电流的乘积。PNUNIN对于直流电动机，PN 是指输出的机械功率，所以公式中还应有效率 N。PNUNINN额定电压UN指额定状态下电枢出线端的电压，以 "V" 为量纲。额定电流IN指电机在额定电压

5、、额定功率时的电枢电流值，以"A" 为量纲。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。额定励磁电流If指电机在额定状态时的励磁电流值。29.2 直流电机的励磁方式按励磁方式不机可分为（一）他励直流电机电枢和励磁绕组由两个的直流电源供电。（二）并励直流电机电枢和励磁绕组并联后由一个的直流电源供电。（三）串励直流电机电枢和励磁绕组串联后由一个的直流电源供电（四）复励直流电机复励电机有两个绕组，一个并励绕组，一个串励绕组，并励绕组和电枢并联，和串励绕组串联后由一个的直流电源供电。直流发电机的主要励磁方式是他、并和复29.3直流电机的磁场和基本方程29.3.

6、1 直流电机的磁场29.3.1.1 空载时直流电机的磁场.直流电机的空载磁场直流电机的空载是指电枢电流等于零或者很小，且可以不计其影响的一种运行状态。在主磁极极面下，气隙小而且基本均匀，磁场较强；极面以外气隙大，磁场减弱；在两极间的几何中线处磁场为零，整个磁极下磁密的分布为以平顶波，若规定磁力线29.3.1.2 直流电机负载时的磁场和电枢反应定子指向转子为正1.负载时磁场电机带上负载以后，电枢绕组内流过电流，还会形成磁通势，该磁通称为电枢磁通势。所以，负载时电机中气隙磁场是由励磁磁通势和电枢磁通势共同建立。由此可知，在直流电机中，从空载到负载，其气隙磁场是变化的造价工程师 | 监理工程师 |

7、咨询工程师 |税务师 | 银行从业 | 证券从业 | 期货从业 | 会计证 |师 | 安全工程师 | 会计|会计师 |英语 |师 | 报关员 | 外销员 | 执业药师 | 卫生| 助理医师 |日语 |计算机 | 雅思 | 公共英语 | 自考英语 | 新概念 | BEC | 托福 | 人力资源师 |高考 | 中考 | 司法考试 |2页校：授课+名师答疑+在线模考+，考试通过无忧！ 考试问吧，有问必答！音频、讲义，勿上当，咨询：转 6012.电枢反应1)电枢磁通势电枢磁通势对励磁磁通势所产生气隙磁场的影响称为电枢反应。电枢反应磁通势轴线的位置与电刷轴线重合,当电刷处于几何中性线时，电枢反应磁通势与

8、磁极轴线互相垂直 。l 电枢反应使气隙磁场发生了畸变电枢磁场使主磁场一半削弱，另一半加强，并使电枢表面磁密等于零处（物理中心线）离开了几何中性线。l 电磁反应呈去磁作用* 在磁路不饱和时 主磁场削弱的量与加强的量恰好相等。* 在磁路临界饱和时增磁会使半个极下饱和程度提高，铁心磁阻增大，另外半个极下饱和程度减小，铁心磁阻减小 ，因磁路临界饱和，从而使实际的磁场曲线要比不饱和时略低 。增加的磁通数量就会小于磁通减少的数量 。29.3.2 直流电机的基本方程29.3.2.1 电枢绕组的感应电动势1.运行时感应电动势始终直流电机无论作电动机运行还是作发电机运行，电枢绕组内都感应产生电动势。这个感应电动

9、势是指一条支路的电动势。2.如何计算感应电动势要计算支路电动势，可先求出每个元件电动势的平均值，然后乘上每条支路串联元件数，就可得出支路电动势。元件平均电势B 为每一个磁极下的平均磁感应强度，等于每极磁通除以每极的面积tl,B= F/tl电磁感应定律:e=Blv式中:v 为导体切割磁力线的线速度 v=2pRn/60= 2ptn/60（2pR=n - 电枢的转速（r/min)2pt）p - 极对数t - 极距每条支路总导体数 2N，则电枢感应电动势的平均值为:造价工程师 | 监理工程师 | 咨询工程师 |税务师 | 银行从业 | 证券从业 | 期货从业 | 会计证 |师 | 安全工程师 | 会计

10、|会计师 |英语 |师 | 报关员 | 外销员 | 执业药师 | 卫生| 助理医师 |日语 |计算机 | 雅思 | 公共英语 | 自考英语 | 新概念 | BEC | 托福 | 人力资源师 |高考 | 中考 | 司法考试 |3页校：授课+名师答疑+在线模考+，考试通过无忧！ 考试问吧，有问必答！音频、讲义，勿上当，咨询：转 601E=2Ne=2NBlv=4pNFn/60 如果令 4pN/60=CE则FnE=CECe 称为电动势常数磁通的为 Wb，转速 n 的为 rpm，感应电动势的为 V感生电动势的磁场的转子的旋转方向决定。在直流电动机中，电动势的方向与电枢电流的方向相反，为反电动势；在直流发

11、电机中，电动势的方向与电枢电流的方向相同，为电源电动势。29.3.2.2 直流电机的电磁转矩1.元件边所受切线方向电磁力设气隙中某处的径向磁密为 Bdx ，元件数为 Ny；元件边中电流为 ia根据电磁力定律，此处元件边所受的切线方向的电磁力为:fx =BliaB 为每一个磁极下的平均磁感应强度，等于每极磁通除以每极的面积tl, Bdx= 2.元件边所产生电磁转矩设电枢的直径 2R ，因为 2pR=2pt,所以 R=pt/p.F/tl元件数为 N， a 为并联支路对数，则电枢表面共有元件边数为 4aN ，则电磁力产生的电磁转矩为:Te = 4aNfxR= 4aNBdx·l·i

12、aR=2pN Fia/p若令 CM= 2pN /p, 则CMFiaTe=电磁转矩由磁场的电枢电流的方向决定。在直流电动机中，电磁转矩的方向与转子的旋转方向相同，为拖动转矩在直流发电机中，电磁转矩的方向与转子的旋转方向相反，为制动转矩29.4 直流电动机的基本方程和运行特性29.4.1 电动势的平衡方程式1.电动机的反电势在电机工的讨论中，我们知道电枢旋转时，电枢中的载流导体割切磁力线产生感应电动势 Ea=Cen。这个电动势的方向与电枢电流的方向相反，电枢电流的流入，故称为反电动势。因此，电源要向电枢输入电流，就必须克服反电动势的作用，即必须使加在电枢绕组两端的电压 U>Ea。l2.电压平

13、衡方程Ea=UIaRa式中，Ia 为电枢电流(A）； Ra 为电枢绕组电阻()上式改写后即得电压平衡方程为造价工程师 | 监理工程师 | 咨询工程师 |税务师 | 银行从业 | 证券从业 | 期货从业 | 会计证 |师 | 安全工程师 | 会计|会计师 |英语 |师 | 报关员 | 外销员 | 执业药师 | 卫生| 助理医师 |日语 |计算机 | 雅思 | 公共英语 | 自考英语 | 新概念 | BEC | 托福 | 人力资源师 |高考 | 中考 | 司法考试 |4页校：授课+名师答疑+在线模考+，考试通过无忧！ 考试问吧，有问必答！音频、讲义，勿上当，咨询：转 601U=Ea+IaRa上式表

14、明，电枢绕组两端的电压 U 可分为两部分，一部分用来平衡反电动势 Ea，另一部分就是电枢绕组的电阻压降 IaRa。3.电枢电流由 U=Ea+IaRa 可导出电枢电流公式，即U -EaI a=Ra29.4.2直流发电机的损耗和功率平衡方程式造价工程师 | 监理工程师 | 咨询工程师 |税务师 | 银行从业 | 证券从业 | 期货从业 |师 | 报关员 | 会计证 |师 | 安全工程师 | 会计|会计师 |英语 |外销员 | 执业药师 | 卫生| 助理医师 |日语 |计算机 | 雅思 | 公共英语 | 自考英语 | 新概念 | BEC | 托福 | 人力资源师 |高考 | 中考 | 司法考试 |5页校：授课+名师答疑+在线模考+，考试通过无忧！ 考试问吧，有问必答！音频、讲义，勿上当，咨询：转 60129.4.3 直流发电机的转矩平衡方程式转矩平衡方程T = T 2 + To= 9.55 PM Tn29.4.4 他励直流发电机的运行特性29.4.4.1 空载特性n=常数，I=0 时,U0=f(If)U0=Ea-IRa-2Ub=Ea=Cen=f(If)=f(Ff/N)结论：经过一定比例转换后，开路特性U0=f(If)与电机的 磁化曲线