#大工10秋《电气工程概论》辅导资料四

1、电气工程概论辅导资料四主题：直流电机学习时间：2010年11月8日11月14日内容：我们这周主要学习直流电机。一、学习要求通过学习了解直流电机的工作原理变压器的结构，掌握直流电机的调速和功率平衡方程。二、主要内容一、概述电机是依据电磁感应定律和电磁力定律，实现电能和机械能相互转化的电磁装置。按照电机的用途分类：可分为发电机、电动机和控制电机。按照电机的电流类型分类：可以分为直流电机和交流电机，其中交流电机可以分为同步电机和异步电机。按照电机的相数分类：可以分为单相电机和多相电机，如单相交流电机和最常见三相电机。按照电机的大小尺寸、容量分类：有大、中、小和微型电机。二、直流电机（一）直流发电机工

2、作原理(h)(b)图2-63直流发电机I作原理图(a)电动孙方向为ba*do(b)电幼势方向为abcdA,B静止的电制*1.2换向器(二)直流电动机工作原理(u)(b)图2帖直流电动机工作原理图(a)电功轸方向为ha,dci(b)电功烬方向为abcdA.B静止的电刷:U2换向器(1) 电机的可逆原理：直流电机可作为发电机运行，也可作为电动机运行（2）换向器的作用是实现电枢线圈内的交流电动势、电流与电刷的直流电压、电流之间的转化。肋磁绕m换向皱电枢齿（三）直流电机的结构换向极绕组电枢绕组电枢铁芯图2-66直流电机结构横剖面直流电机主要包括转子和定子两大部分。转子是电机的转动部分，定子是电机的静止

3、部分。1定子：用来产生磁场和作为电机的机械支架，主要包括主磁极、换向极、机座和电刷装置。2转子：也称为电枢，用来产生感应电动势和电磁转矩，实现能量的转换。主要包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等。（四）直流电机的励磁直流电机的励磁方式分为永磁体励磁、电机本体励磁（并励、串励和复励）、其他电源励磁三种电源（负載）电源（负載电源（负载）电源负载）他励并励串励境励图2-69直流电机的励磁方式（五）直流电机中的感应电动势=C冲%e60住其中p为极对数，N为电枢绕组的总导体数，a为支路对数，为每极主磁通，n为电机转速。（六）直流电机的电动势平衡方程1直流发电机的电动势方程2直流电动机的电动势方程

4、（七）直流电机的电磁转矩（八）直流电机损耗和功率平衡1直流电机损耗分类（1）机械损耗Pmec,主要由轴承间的磨擦和电刷与换向器间的摩擦产生。（2）铁芯损耗PFe，由电枢铁芯产生的涡流损耗和磁滞损耗。（3）励磁损耗Pf，由励磁绕组电阻产生的损耗。（4）负载损耗Pa，电枢绕组的电阻损耗等。（5）杂散损耗Pad。2直流电机的功率平衡方程（1）直流发电机的功率平衡方程P1=尸2+JfK直+Pmcc+pH+"ad=直流发电机的效率Pi（2）直流电动机的功率平衡方程Pl=Pnn+圧尺.=Pt+Pk+户氐+=Pt+（九）直流发电机的特性1空载特性：发电机当n为常值，l=OA时，发电机空载端电压U0

5、与励磁电流If之间的函数关系2负载特性：发电机n为常值，l>OA时，发电机端电压U与励磁电流之间的函数关系图2-73他励发电机的空战持性图2-74他励发电机的负载持性3外特性:发电机当n为常值，If为常值时，发电机电压U与输出电流I之间的函数关系。:275他励发也乩的外持性C112-76他励发电机的调节特性4调节特性:发电机n为常值，U为常值时，励磁电流If与输出电流I之（十）直流电动机的机械特性和调速1他励直流电动机的机械特性：电机励磁电流If恒定且电枢端电压一定时，电机转速与电磁转矩之间的函数关系。>*=R+5=叫,一孑丁罰UR土心*(Cf<P24E其中60a(加其中(1

6、固有机械特性：当电动机端电压额定U=UN，每极气隙励磁磁通额(2) 人为机械特性：在固有机械特性的基础上，主要分析改变电枢回路串接电阻、改变端电压和改变励磁磁通三种情况下的人为机械特性。1)电枢回路串接电阻的人为机械特性:5尺耳+R吐丁d叭-（H収*RXR!l1电R曲2）改变电枢端电压的人为机械特性:图洱电枢网路申接不同HL仇电肌时的人为机械持性3）改变气隙磁通的人为机械特性（Rst=0）:2他励直流电动机的调速(1)串电阻调速优点：实现简单，适用于低速短时运行的拖动装置。缺点：机械特性软，静差率大；转速调节范围小，只能低于额定转速调节;串接电阻消耗功率；只能实现有级调速。(2)调压调速图28

7、2训压训速持性优点：机械特性硬度不变；励磁电流额定时，可实现恒转矩调速；调速范围宽，可实现无级调速；调速过程能量损耗小。缺点：需要调压电源；只能低于额定转速调节；随电压降低静差率增大；串接电阻消耗功率；只能实现有级调速。(3)弱磁调速(恒功率调速)112-83弱磁凋速特羊优点：控制方便，调速平滑，经济性好。缺点：调速范围窄，受电机机械强度和换向火花的限制，转速不可太高；此外还要防止电机飞车的现象发生。（一）直流电机的额定值（1）额定功率PN:对于直流发电机，指电机输出的功率；对于直流电动机，指电机输出的机械功率。（2）额定电压UN:电机额定运行时的输入或输出电压。（3）额定电流IN:电机额定运行时能承受的电流。（4）额定转速nN:电机额定运行时的转子转速。（5）额定励磁电压UfN:保证电机额定运行的励磁绕组三、重