电机及应用第二版第八章直流电动机课件

1、第八章 直流电机第一节 直流电动机的工作原理及可逆性第二节 直流电动机的结构第三节 直流电机的电动势、电磁转矩和功率第六节直流电动机的调速及反转第四节 直流电动机的工作特性与机械特性第五节 直流电动机的起动第七节直流电动机的制动第八节 微型直流电动机结构简介第八章 直流电机 1. 了解直流电动机的基本构造和工作原理。 2. 掌握他励（并励）和串励直流电动机的电 压与电流的关系式，接线图、机械特性。 3. 搞清他励（并励）和串励直流电动机的起 动、反转和调速的基本原理和基本方法。本章要求 直流电机是直流发电机与直流电动机的总称。直流电机具有可逆性，既可作发电机运行，也可作电动机运行。作直流发电机

2、运行时，将机械能转变成直流电能输出；作直流电动机运行时，则将直流电能转换成机械能输出。20世纪70年代以来，由于大功率半导体整流器件的广泛应用，直流电能的获得基本上靠将交流电通过整流装置变成直流电，而不采用体积大、价格贵的直流发电机发出直流电。因而本章重点介绍有关直流电动机的概念、特性与使用。 直流电动机与交流电动机相比，虽然结构较复杂，使用维护较麻烦，价格较贵，但由于其具有调速性能好、起动转矩较大等优点，长期以来一直在起重机械、运输机械、冶金传动机构、精密机械设备及自动控制系统等领域获得了较广泛的应用。随着近些年来交流电动机变频调速技术的迅速发展，在许多领域中直流电动机已被交流电动机取代。可

3、以预期，在不远的将来，除了一些由电池供电的微型直流电动机以外，它将被逐步淘汰。第一节 直流电动机的工作原理及可逆性第一节 直流电动机的工作原理及可逆性 一、直流电动机的工作原理 直流电动机与交流电动机原理大致相似， 也是基于电磁感应的原理， 使得转轴受到一个力的作用旋转起来。 1.转动原理 我们以最简单的电动机模型来说明电动机的转动原理。 如图所示， N、 S为一对主磁极， 通过直流电源励磁产生恒定磁场， 励磁绕组未画出。 电枢绕组只画了一个线圈， 1、 2为两个换向片， 与电枢绕组相连， A、 B两个电刷与外电路相连。 直流电动机的转动原理图(a) 初始位置； (b) 转过180后的位置 直

4、流电动机接通直流电源之后， 电刷两端加了一个直流电压， A刷为正， B刷为负， 换向片1与A刷相接触， 直流电流Ia从A刷流入， 经换向片1、 线圈abcd、 换向片2和电刷B流出， 形成一个回路。 利用左手定则， 可以判断电枢绕组的ab边和cd边都受到电磁力的作用， 如图所示， ab边受到的力向左， cd边受到的力向右， 这一对力对电枢产生电磁力矩， 使得电枢沿逆时针方向转动起来。 电枢转了180之后， ab边在下， cd边在上， 因为电刷不动， 换向片与电枢一起转动， 所以此时换向片1转到下方与B刷相接触， 换向片2转到上方与A刷相接触， 电源电流Ia从正极性端到A刷， 经换向片2、 线圈

5、dcba、 换向片1， 从电刷B流出， 形成一个回路， 此时， 电枢绕组中的电流已经反向， 根据左手定则可以判断， 电枢的电磁转矩不变， 仍然是逆时针方向， 所以转轴旋转方向不变。 以上分析表明， 电刷和换向器的作用是将电源的直流电及时转换成交流电送给电枢绕组， 以保证电枢的电磁转矩方向不变， 电动机按一定方向旋转。二、直流电动机的可逆性 根据物理学中的电磁感应原理，若用外力使图中的导体abcd绕轴OO/旋转，则导体abcd将切割磁感线而产生感应电动势，可通过电刷A、B向外电路提供直流电能，这就是直流发电机的工作原理。 由分析可知，直流电机的运行是可逆的，即一台直流电机既可作直流发电机运行，又

6、可作直流电动机运行。当输入机械转矩，使电机旋转而产生感应电动势时，即是将机械能转变为直流电能输出，作直流发电机运行。反之，当输入直流电能，产生电磁转矩而使电机旋转时，则是将电能转变为机械能输出，此时即作直流电动机运行。NSNS第二节 直流电动机的结构极掌极心励磁绕组机座转子直流电动机的磁极和磁路 直流电机由定子(磁极)、转子(电枢)和机座等部分构成。第二节 直流电动机的结构 直流电动机主要由定子和转子两大部分组成， 定子与转子之间有很小的气隙。 其结构示意图如图所示。 (a) 外形；(b) 结构示意图1.定子 定子由机座、前端盖、后端盖、主磁极、换向磁极和电刷装置等部分构成， 如图所示。 1、

7、机座 机座用来放置主磁极和换向磁极， 同时它也是磁路的一部分， 起导磁作用， 用铸铁或铸钢制成。 机座的两边各有一个端盖， 端盖的中心是空的， 用以装转轴。 2、主磁极 主磁极由磁极铁心和励磁绕组组成， 可以是一对、 两对、 三对等。 当励磁绕组通以直流电时， 产生恒定的磁场， 改变电源电流的极性即可改变磁场的方向。 主磁极铁心一般都采用电磁铁， 由直流电流来励磁。 只有小直流电机的主磁极才用永久磁铁， 这种电机称为永磁直流电机。 3换向极 换向磁极由换向磁极铁心和绕组构成， 与主磁极交替放置。 它的作用是产生附加磁场， 改善换向性能。 1 kW以下的直流电机一般换向磁极的个数较少或不装换向磁

8、极， 超过1 kW的直流电动机都装换向磁极。 4前、后端盖 用来安装轴承和支承整个转子重量，一般为铸钢件。前后端盖利用螺钉固定在机座两侧。 5电刷装置电刷装置的作用是把转子电路与外电路连接起来， 由电刷、 刷盒、 铜丝辫、 压紧弹簧等构成。 电刷架装在端盖上， 可以移动， 用以调整电刷的位置。 二、转子 转子通称为电枢，是电动机的旋转部分，由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、风扇等部分组成。 1电枢铁心 电枢铁心与交流电动机一样， 也是用硅钢冲压成片叠成的， 冲片之间要相互绝缘， 表面有许多均匀分布的槽， 用来嵌放电枢绕组。 电枢铁心是整个磁路的一部分。 2电枢绕组 电枢绕组由多个线圈按一定的

9、规律连接起来， 嵌放在电枢铁心的槽内， 线圈的两端与换向器按规律连接。 电枢绕组是直流电机的电路部分， 用来产生感应电动势、 感应电流和电磁转矩。 3换向器 换向器是直流电机一个比较重要的部件， 装在转轴的一 端， 它与电刷一起将外加的直流电变换成交流电， 提供给转子电路。 换向器由许多铜质换向片叠成圆柱体， 每个换向片套在云母绝缘套筒中， 所有套有云母绝缘套的换向片嵌放在金属套筒中， 固定成一个整体后浇铸成型。 4 转轴用来传递转矩。为了使直流电动机能安全、可靠地运行，转轴一般用合金钢锻压加工而成。 5风扇 用来降低电动机在运行中的温升。 三、铭牌与额定值 每台直流电动机的机座上都有一块铭牌

10、，如图所示，铭牌上标明的数据称为额定值，是正确使用直流电动机的重要依据。 1.额定功率PN: 电机轴上输出的机械功率。2.额定电压UN : 额定工作情况下的电枢上加 的直流电压。（例：110V，220V，440V） 3.额定电流IN : 额定电压下轴上输出额定功 率时的电流（并励包括励磁和电枢电流）。 三者关系：PN=UNIN （ ：效率）4.额定转速nN: 在PN , UN , IN 时的转速。 直流电机的转速一般在500r/min 以上。特 殊的直流电机转速可以做到很低（如每分 钟几转）或很高（每分钟3000转以上）。注意: 调速时对于没有调速要求的电机，最大转速 不能超过1.2nN 。

11、。直流电动机的额定值 当电枢旋转时， 电枢绕组切割磁力线作运动， 在每根导体两端将产生感应电动势， 其有效值为 E=Blv 式中v为导体运动的线速度， 单位是m/s。 直流电动机的电枢绕组由许多导体按一定规律连接， 保证所有导体的感应电动势都是叠加的， 即电枢电动势与每根导体中的感应电动势成正比。 导体运动的线速度v与电枢绕组的转速n成正比。 由于习惯上用磁通来表示各个电量， 所以电动机的电枢电动势为一、直流电机的电动势 式 中， CE为电枢电动势系数， 与电动机的结构有关， 是个常数； n为电动机的转速。 第三节 直流电机的电动势、电磁转矩和功率 电枢电动势与每极磁通和转速n成正比， 其方向

12、与电枢电流的方向相反， 所以电枢电动势也称为反电势， 它总是限制电枢电流的变化， 如图所示。 直流电机作为电动机运行时，根据基尔霍夫电压定律， 由图可以得出外加电压U与电枢电动势Ea和电枢电流Ia的关系为 U=Ea+IaRa 当直流电机作发电机运行时， 第三节 直流电机的电动势、电磁转矩和功率 二、直流电机的电磁转矩 直流电动机的电磁转矩T是由电枢绕组通入直流电后， 在主磁场的作用下使得电枢绕组的导体受到力F的作用而形成的。 根据电磁力定律， 电枢绕组通入直流电后， 每根有效导体受到的力可以表示为 F=BIl 式中， B为电磁感应强度， 与每极磁通成正比； l为每根有效导体的长度， 取决于电动

13、机的结构， 是个定值； I为每根导体中的电流， 与电枢电流Ia成正比。 第三节 直流电机的电动势、电磁转矩和功率l为每根有效导体的长度， 取决于电动机的结构， 是个定值； I为每根导体中的电流， 与电枢电流Ia成正比。 直流电动机受到的电磁转矩T是由所有有效的导体所受电磁力F共同产生的， 正比于电磁力F， 可以用下式来表示: 式中， CT为电磁转矩系数， 与电机结构有关， 是个常数； 为每极磁通， 单位是Wb； Ia为电枢电流， 单位为A； T的单位为Nm。 三、直流电动机的功率对他励直流电动机而言，将式(8-3)两边各乘，并移项可得：即 式中，为电动机输入电功率； 为电动机的电磁功率；为电动

14、机的铜损耗。对并励或串励电动机而言，铜损耗除包括电枢绕组电阻上的损耗外，还应包括电流在励磁绕组电阻上产生的损耗。 三、直流电动机的功率电磁功率在转换成电动机轴上的输出功率的过程中，有一小部分消耗于克服电动机的机械损耗和铁损耗(总称空载损耗) ，用表示。则 （8-5)式中， 为电动机输出功率； 为电动机功率损耗。直流电动机效率为 一、工作特性： 直流电动机的工作特性主要是指转速特性和转矩特性。所谓转速特性是指当加在直流电动机两端的电压不变时，电枢电流与转速之间的相互关系。而转矩特性则是指当加在直流电动机两端电压不变时，电枢电流与电磁转矩之间的相互关系。当直流电动机工作时，输出的是电动机的转速和转

15、矩，因此电动机的转速随电磁转矩的变化关系是很重要的特性，这种特性称为机械特性。 当电动机的励磁方式不同时，主磁通随负载电流Ia的变化而变动的情况不同，导致不同励磁方式的直流电动机特性有很大差别，下面分别加以讨论。第四节 直流电动机的工作特性与机械特性一、并励（他励）电动机 1 转速特性nf（Ia） 当电源电压U不变，励磁电流If也不变时，转速n与电枢电流Ia之间的相互关系即为转速特性。因为 由于电枢绕组电阻Ra一般很小，因此压降RaIa很小，即并励电动机转速随电枢电流的增加稍有下降，如图中曲线nf（Ia）所示。这种特性称硬特性。 2 转矩特性Tf（Ia） 当电源电压U不变，励磁电流If也不变时

16、，电磁转矩T与电枢电流Ia之间的相互关系即为转矩特性。由公式TCMIa可知，由于磁通基本不变，因此T与Ia近似为正比关系，如图中曲线Tf（Ia）所示。 3、效率特性（二）串励电动机 1 转速特性nf（Ia） 当电源电压U不变时，电动机转速n与电枢电流Ia之间的关系即为转速特性。当电动机轻载时，则对应的电枢电流Ia比较小，也比较小，由公式 可见，电动机转速n与电枢电流Ia成反比，曲线为双曲线。当电动机空载时，空载电流Ia很小，电动机转速将相当高，可能造成机损事故，因此串励电动机不允许空载运行。当电动机负载较重时，即Ia较大时，由于磁路饱和，基本不变，串励电动机转速特性就与并励电动机相似，即略向下

17、倾斜，如图中曲线nf（Ia）所示。该曲线的特征是从空载到满载，电动机转速变化很大，这种特性称为软特性。 2 转矩特性Tf（Ia） 当电源电压U不变时，电磁转矩T与电枢电流Ia之间的关系即为转距特性。当电枢电流Ia比较小时，磁通正比于电枢电流Ia，故有 即电磁转矩正比于电枢电流的平方；当电枢电流较大，电动机磁路饱和时，为常数，则电磁转矩与电枢电流成正比。其转矩特性曲线如图中曲线Tf（Ia）所示。（二）串励电动机3、效率特性第四节 直流电动机的工作特性与机械特性 直流电动机的机械特性是指电动机的转速与电磁转矩之间的关系， 用n=f(T)来描述。 由前面所学可知， 直流电动机电枢绕组两端的感应电动势

18、为 Ea=CEn 或 Ea=U-IaRa 二、直流电动机的机械特性由以上两式得 整理得转速公式 又由于T=CTIa， 故上式中第一部分U/（CE）在电源电压和主磁通不变时是个常数， 称为理想空载转速， 用n0表示。 主磁通是由励磁电源产生的， 因此励磁方式不同， 电动机的机械特性不同。 1.他励电动机 他励电动机的励磁绕组单独使用一个电源， 其磁通不受负载的影响， 当励磁电压一定时， 是个定值， 则 n=n0-CT 式中, 为一常数， 反映电动机的机械特性曲线斜率。 图中的曲线1为他励直流电动机的机械特性曲线， 是一条略微下斜的直线。 说明当负载T增加时， 由于电枢电流Ia与T成正比， Ia增

19、大， 电枢电阻的压降IaRa增大， 造成转速下降。 由式 可以看出， 机械特性曲线斜率较小且较平滑， 和三相异步电动机的稳定区的机械特性基本相同， 属于硬特性。 2、并励电动机 并励电动机的机械特性与他励电动机的基本相同， 因为并励直流电动机的励磁电流很小， 不受负载的影响， 对电枢电流的影响也不大, 因而一般适用于负载变化大而转速要求基本不变的场合。 3、串励电动机 串励电动机的励磁绕组与电枢绕组串联， 励磁电流与电枢电流相同。 因此， 串励电动机的励磁电流较大， 且负载变化时， 励磁电流随电枢电流的变化而变化， 主磁通若不考虑饱和， 则有 =CIa 式中C为比例系数。 将上式代入电磁转矩公

20、式， 有 T=CTIa=CT C I 2a 上式给出了串励直流电机的转速与转矩间的关系， 据此可以作出串励直流电动机的机械特性曲线， 如图中曲线3所示。 该曲线表明， 当轻载或空载时， 转速很高， 容易发生飞车事故； 负载增加时， 转速下降很快， 特性很软， 因此串励直流电动机不允许轻载或空载运行。 由于串励直流电动机的电磁转矩与电枢电流的平方成正比， 因此起动转矩较大， 过载能力较强， 所以一般用于起重机、 电动机车等起动转矩要求较高的提升运输设备中。 复励直流电动机的机械特性介于并励与串励之间， 如图中的曲线2所示。 它兼有并励与串励的特点， 所以它既可以用于轻载或空载的情况， 也可以用于

21、负载变化较大的场合， 应用范围较广。 例 Z271型并励直流电动机， 其铭牌数据如下： PN=30 kW， UN=220 V， N=0.88, Ra=0.1 , nN=3000 r/min, If=1.765 A, 求额定电流、 电枢电流、 励磁回路的电阻和反向电动势。 解 (1) 额定功率PN=30 kW， 效率N=0.88， 则额定电流(4) 反电势 Ea=UN-IaRa=220-153.2350.1=204.68 V (2) 电枢电流 Ia=IN-If=155-1.765=153.235 A (3) 励磁回路电阻 例: 有一并励电动机，其额定数据如下：P=22KW, UN=110V, n

22、N=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) 反电动势E。解：(1) P2是输出功率，额定输入功率为额定电流额定励磁电流额定电枢电流（2）电枢电路铜损励磁电路铜损总损失功率空载损耗功率（3）额定转矩（4）反电动势第五节 直流电动机的起动起动 直流电动机接通电源之后， 转速从零到接近额定转速的过程称为起动。 直流电动机的起动要求与交流电动机相同， 起动时要求有足够大的起动转矩和较小的起动电流， 一般起动电流应

23、为额定电流的(1.52.5)倍， 而且要求起动设备尽可能简单, 经济可靠。 直流电动机的起动方法有直接起动和降压起动两种。 降压起动有两种方法： 一是降低电枢端电压， 二是在电枢回路串电阻。 一.直接起动 直流电动机直接起动时， 刚开始转速为零， 电枢反电势也为零， 起动电流为 由于电枢电阻很小， 一般小于1 ， 所以起动电流很大， 可达额定电流的1020倍, 这样会对电源造成很大的冲击， 波及同一电网上的其他用户， 甚至造成电动机换向器及电枢绕组的损坏， 所以一般直流电动机不允许直接起动。 另外， 直接起动的起动转矩为 Tst=CTIst 由于起动电流本身很大， 所以起动转矩更大， 较大的起

24、动转矩对电动机的机械传动部件产生很大的冲击力， 造成机械性损伤， 这也说明直接起动对稍大容量的直流电动机是不合适的。 二.降压起动 降低电枢电压的起动方法需要专用的可调直流电源， 起动时先降低电源电压， 起动电流随之降低。 随着起动过程的进行， 转速逐渐升高， 反电势也逐渐增加， 再慢慢提高电源电压， 直到电源电压的额定值。 工程应用中， 传统上多采用直流发电机电动机组对电动机组进行起动控制， 即用发电机作为电动机的供电电源，通过控制发电机发电电压由低变高使电动机安全起动， 在运行中还可以实现调压调速。 但采用电动机组噪声大， 能耗多， 占地面积大， 因此目前则更多采用可控硅整流电源作为直流发

25、电机的起动或调速电源。 三、电枢回路串联电阻起动 电枢回路串电阻起动是指电源电压不变，在电枢回路串入电阻， 起动时， 所串电阻全部接入电路， 相当于降低了电枢绕组两端的电压， 从而使得电枢电流减小。 随着转速的升高， 逐级切除起动电阻， 待转速接近额定转速时， 切除全部电阻， 起动过程结束。 使用直流电动机时， 需特别注意磁场问题。 直流电动机在起动时， 应该保证首先有主磁通， 所以在接通电枢电压之前先接通励磁回路。 另外， 直流电机在工作时， 励磁绕组必须可靠连接， 不允许磁场突然消失。 因为上述两种情况都会产生很大的电枢电流， 如果电动机原来处于空载运行， 还会造成转速急剧上升， 出现“失

26、磁飞车”事故， 危及设备和操作人员的安全。 其理论根据可利用电流、 速度公式进行分析。 例 一台直流并励电动机， PN=10 kW， IN=54.8 A， UN=220 V， 电枢电阻Ra=0.4 。 若直接起动， 起动电流为多少？若采用电枢回路串电阻起动， 将起动电流降为额定值的1.5倍， 则应串多大的起动电阻？ 解 直接起动时， 起动电流为电枢回路串电阻起动时， 起动电流为 则起动电阻 第六节直流电动机的调速及反转调速 生产机械在运行过程中， 经常要求在负载不变的情况下改变运行速度以配合不同的生产需求， 比如金属切削机床就经常要改变刀具的运行速度以进行不同的加工工序。 这就要求对生产机械的

27、传动机构进行调速， 方法有两种： 一是机械调速， 二是电气调速。 机械调速指改变变速箱齿轮传动比的调速方法， 这里只涉及电气调速。 可知， 负载T不变时， 通过改变电源电压U、 电枢回路附加电阻R和改变磁极磁通三个电路参数可以对直流电动机进行调速。 第六节直流电动机的调速及反转 电气调速是指通过改变电动机的电路参数改变电动机的转速， 从而改变生产机械的传动速度。 根据直流电机的机械特性表达式第六节直流电动机的调速及反转直流电动机与异步电动机相比，虽然结构复杂，价格高，维护也不方便，但在调速性能上由其独特的优点。 1. 调速均匀平滑，可以无级调速(注：异步机改 变极对数调速的方法叫有级调速)。

28、2. 调速范围大，调速比可达200 以上(调速比等 于最大转速和最小转速之比）,因此机械变速 所用的齿轮箱可大大简化。主要优点：（1）电枢回路串电阻调速 电枢中串入电阻,使 n 、 n0不变，即电机的特性曲线变陡(斜率变大)，在相同力矩下,n。特性曲线如图。Rann0T 电枢回路串电阻调速需在电枢中串入专用电阻，电阻增大则转速下降，因此 n 只能下调。Ra + R电阻增大1、他励电动机Rann0T特点：(1) 设备简单，操作方便。(2)机械特性软，稳定性差。(3)能量损耗大，只用于小型直流机。Ra + R电阻增大1、他励电动机（1）电枢回路串电阻调速（2）调电枢电压调速由转速公式知：调电压U，

29、n0变化，但斜率不变，所以调速特性是一组平行曲线。n0n0电压降低TN特性曲线n0nT0改变电压调速的特点:(1)工作时电压不允许超过UN ，而n U, 所以调速 只能向下调。(2)机械特性较硬，并且电压降低后硬度不变，稳 定性好。(3)均匀调节电枢电压，可得到平滑无级调速。(4)调速幅度较大。调速过程:保持If 为额定,减小电枢电压。U Ia T T = TN稳定n E Ia T 改变电压调速需要用电压可以调节的专用设备，投资费用较高。 近年来已普遍采用晶闸管整流电源对电动机进行调压和调磁，以改变它的转速。可见：在U 一定的情况下，改变可改变转速n 。（3） 削弱磁场调速 保持电枢电压U不变

30、，改变励磁电流If (调Rf)以改变磁通 。由式Rf If n一般只采用减少励磁电流(减弱磁通)的方法调速, 即改变磁通调速的方法：减小磁通，n只能上调。改变时的机械特性如图。TNTn（ 减小）Rf增加O调速过程:直至T=TN达到新的平衡。电压U保持一定,减小磁通 。Rf E InIa E瞬间T TT (1)调速平滑，可得到无级调速；但只能向上调，受 机械本身强度所限，n不能太高。(2) 调速设备简单，经济，电流小，便于控制。(3) 机械特性较硬，稳定性较好。(4) 对专门生产的调磁电动机,其调速幅度可达, 例如5302120 r/min及3101 240 r/min 。 减小 调速的特点：(

31、1) 若调速后 Ia 保持不变，电动机在高速运转时其负载转矩必须减小。(2) 这种调速方法只适用于恒功率调速(如用于切削机床)。使用调磁调速时应注意：例: 有一他励电动机， 已知U=220V , Ia=53.8A, n=1500r/min Ra=0.7 。今将电枢电压降低一 半，而负载转矩不变，问转矩降低多少？解: 由T=CT Ia可知，在保持负载转矩和励磁电 流不变的条件下，电流也保持不变。电压降低后的转速n对原来的转速n之比为三.反转例：串励的单相手电钻，利用励磁电流和电枢电流两者的方向同时改变时而转向不变的原理，采用特别的串励电动机，使手电钻用单相交流电源或直流电源供电均可。电磁转矩：T

32、=CT Ia (1) 改变励磁电流的方向。 (2) 改变电枢电流的方向。注意：改变转动方向时，励磁电流和电枢电流两者的方向不能同时变。改变直流电机转向的方法有两种： 直流电动机的制动也与交流电动机相似， 有机械制动和电气制动两种方式。 电气制动是指通过某种方法， 让电动机的电磁转矩与电机的转向相反， 从而形成制动转矩的一种方法， 分为能耗制动、 反接制动和回馈制动三种。 电气制动制动转矩大， 操作方便， 无噪声， 所以应用场合较多。 电气制动时， 一般保持励磁方向不变， 改变电枢电流的方向以获得制动转矩。 第七节直流电动机的制动 该感生电动势将削减原来的电枢电流（当然， 电流不能突变）， 使电

33、枢电流迅速减弱到零并反向（反向后的Ia如图标示）。 一.能耗制动 如图所示， 制动时， 把电枢绕组从电源端切断， 迅速打向制动电阻侧， 开始能耗制动。 电机的励磁电流不变， 由于惯性， 电机继续旋转， 电枢绕组仍然切割磁力线， 电动机处于发电状态， 仍产生感应电动势， 其方向如图示， 由于励磁方向不变， 所以磁场对该电流的电磁转矩方向与电机的转向相反， 成为制动转矩。 制动过程中， 电动机的动能转化成电能， 全部消耗在制动电阻上， 故称为能耗制动。 能耗制动的线路比较简单， 制动过程中不需吸收电功率， 比较经济, 安全可靠， 但制动时间较长， 通常与电磁抱闸配合使用。 二、再生制动（又称回馈制

34、动、发电制动） 与交流电机的原理相同， 当电机的转速超过理想空载转速时， 电动机处于回馈制动状态。 回馈制动只能用于电动机拖动的机车下坡或起重机下放重物的场合。 在励磁不变的条件下， 设电动机的负载转矩使其加速运行， 使得nn0， 则感应电动势Ea会大于U， Ea与U在回路中共同作用的结果是电枢电流在原方向上迅速减小并反向， 故电磁转矩反向， 进入制动状态。 所以同时也产生一个很大的反向电磁转矩， 使得转速迅速下降， 当转速接近于零时， 应切断电源， 避免电机反转。 三、反接制动 反接制动是指当电动机需要停车时， 把电枢电源突然反接， 励磁电源方向不变， 如图所示。由于电枢电源反向， U与Ea

35、方向相同， 则产生一个很大的反向电枢电流， 因为电磁转矩与电枢电流成正比， 由于反接制动时， U与Ea方向相同， 所以几乎两倍的额定电压加在电枢绕组上， 而电枢电阻一般很小， 电枢电流接近两倍的堵转电流。 这么大的电枢电流将对电网上的其他设备造成影响， 因此反接制动时要在制动回路中串入一个大的制动电阻以限流。 反接制动需要外接电源， 耗能较大， 但制动效果好， 制动时间短。 对于要求快速停车反转的场合， 多采用此种方法制动。 第八节 微型直流电动机结构简介 微型直流电动机一般是指输出功率在零点几瓦到几百瓦，额定电压从几伏到220V范围内的小功率直流电动机，可分为微型电磁式直流电动机和微型永磁式

36、直流电动机。主要在要求携带方便或在特殊场合下使用。如电子音像设备、办公设备、家庭日用电器、电动玩具等。微型电磁式直流电动机按励磁绕组接法的不同又分串励直流电动机和并励直流电动机两类。而微型永磁式直流电动机的气隙磁场由安装在机座上的永久磁钢产生。构成永久磁钢的材料有铁氧体、铝镍钻系或稀土永磁材料。国产微型电磁式直流电动机有X系列、并(他)励微型直流电动机和ZZD2系列串励微型直流电动机；国产微型永磁式直流电动机主要有ZY系列和M系列。2弹簧片电刷微型直流电动机 这类微型直流电动机的功率一般都很小，因此均采用永磁式结构，通常由电池供电，电压也很低，图8-37所示为其结构示意图。它与一般直流电动机结构上的主要不同之处在于电枢部分。永磁式直流电动机铁心一般由冲成三翼式的硅钢片叠成，如图8-37（b）所示，铁心上绕有电枢绕组，铁心中间穿有转轴，转轴两端与轴承配合；转轴上套有换向器，换向器由三片瓦形换向片安装在塑料衬套上构成圆柱形；3个电枢铁心槽中的绕组本身可接成星形联结或三角形联结，