电机与电力电子技术-直流电机-电子课件

直流电机直流电机第二章直流电机结束2.1直流电机的工作原理与结构2.2直流电机电枢绕组与磁场2.4直流电动机运行原理2.3直流电机电枢电动势、电磁转矩及电磁功率2.5直流发电机运行原理第二章直流电机结束2.1直流电机的工作原理与结构2.1直流电机的工作原理与结构2.1.1直流电机工作原理

产生电能要两个必要条件：有一个磁场存在；导体切割磁场磁力线，e=Blv2.直流电动机工作原理基本原理：电磁感应定律基本原理：电磁力定律

产生力矩要两个必要条件：有一个磁场存在；导体中有电流f=Bli1.直流发电机工作原理2.1直流电机的工作原理与结构2.1.1直流电机工作原2.1直流电机的工作原理与结构（a）ab边在N极下时图2.1直流发电机工作原理示意图2.1直流电机的工作原理与结构（a）ab边在N极下时图22.1直流电机的工作原理与结构

（b）ab边在S极下时图2.1直流发电机工作原理示意图2.1直流电机的工作原理与结构（b）ab边在S极2.1直流电机的工作原理与结构（a）ab边在N极下时图2.2直流电动机工作原理示意图2.1直流电机的工作原理与结构（a）ab边在N极下时2.1直流电机的工作原理与结构（a）ab边在N极下时图2.2直流电动机工作原理示意图2.1直流电机的工作原理与结构（a）ab边在N极下时2.1.2直流电机基本结构2.1直流电机的工作原理与结构定子：主磁极（励磁绕组主极铁心）换向极（绕组和铁心）机座端盖电刷装置转子：电枢绕组电枢铁心换向器转轴、风扇气隙：定子电枢间的主磁路上1~3mm2.1.2直流电机基本结构2.1直流电机的工作原理与结2.1直流电机的工作原理与结构定子2.1直流电机的工作原理与结构定子2.1直流电机的工作原理与结构2.1直流电机的工作原理与结构2.1直流电机的工作原理与结构2.1直流电机的工作原理与结构2.1直流电机的工作原理与结构主磁极

2.1直流电机的工作原理与结构主磁极2.1直流电机的工作原理与结构转子

2.1直流电机的工作原理与结构转子2.1直流电机的工作原理与结构转子铁芯

2.1直流电机的工作原理与结构转子铁芯2.1直流电机的工作原理与结构换向器结构

2.1直流电机的工作原理与结构换向器结构2.1直流电机的工作原理与结构2.1.3直流电机额定值

额定值是制造厂对各种电气设备在指定工作条件下运行时所规定的一些量值。在额定状态下运行时，可以保证各电气设备长期可靠地工作。并具有优良的性能。额定值也是制造厂和用户进行产品设计或试验的依据。额定值通常标在各电气的铭牌上，故又叫铭牌值。2.1直流电机的工作原理与结构2.1.3直流电机额定值2.1直流电机的工作原理与结构2.1直流电机的工作原理与结构2.1直流电机的工作原理与结构1、额定功率PN：电机额定工作状况下的输出功率KW发电机是出线端输出的电功率。PN=UNIN电动机是轴上输出的机械功率。PN=UNIN

N2、额定电压UN

（V）3、额定电流IN

（A）4、额定转速nN

（r/min或转/分钟）为额定旋转角速度，rad/s。

2.1直流电机的工作原理与结构1、额定功率PN：电机额定2.1直流电机的工作原理与结构2.1.4直流电机励磁方式1、他励直流电机UUfIaIL2、并励直流电机UUfIaILIf2.1直流电机的工作原理与结构2.1.4直流电机励磁方3、串励直流电机UUfIaILIf4、短复励直流电机UIaILIf12.1直流电机的工作原理与结构3、串励直流电机UUfIaILIf4、短复励直流电机UIaI5、长复励直流电机UIaILIf12.1直流电机的工作原理与结构5、长复励直流电机UIaILIf12.1直流电机的工作原2.2直流电机电枢绕组与磁场2.2.1电枢绕组

电枢绕组是机、电能量转换的核心部件，它是由绕组元件和换向片组成的闭合回路。1、基本概念:多匝线圈端接部分有效边出线端换向片

（1）元件（线圈）：两端分别连接两个换向片的一匝或多匝线圈2.2直流电机电枢绕组与磁场2.2.1电枢绕组（a）单匝单叠；（b）多匝单叠；（c）单匝单波；（d）多匝单波图2.8电枢绕组元件2.2直流电机电枢绕组与磁场（a）单匝单叠；（b）多匝单叠；（c）单匝单波；2.2直流电机电枢绕组与磁场(2)极距：相邻两极间的距离，用长度cm或槽数表示.(3)叠绕组与波绕组（a）叠绕组（b）波绕组2.2直流电机电枢绕组与磁场(2)极距：相（5）元件数和换向片数元件数S=换向片数K（6）虚槽数和实槽数每槽每层放一个元件边元件数S=实槽数Z每槽每层放n个元件边元件数S=虚槽数Zi=nZ（4）双层绕组2.2直流电机电枢绕组与磁场（5）元件数和换向片数元件数S=换向片数K（6）虚槽数和实槽（7）绕组的第一节距Y1Y1：一个元件两个有效边在电枢表面的距离，用槽数表示Y1Y1=Zi/2p其中Zi

：虚槽数；p：极对数Y1=，称整距绕组Y1<，称短距绕组Y1>，称长距绕组上一张下一张结束2.2直流电机电枢绕组与磁场（7）绕组的第一节距Y1Y1：一个元件两个有效边在电枢表面的（8）绕组的第二节距Y2Y2：两个相串联元件中，前一元件的下元件边与后一元件的上元件边的距离。（9）合成节距YY：两个相串联元件对应边的距离（10）换向器节距Yk

Yk：一个元件的两个出线端连接的两个换向片之间的距离。Y=YkY2YYk2.2直流电机电枢绕组与磁场（8）绕组的第二节距Y2Y2：两个相串联元件2.单叠绕组特点：Y=Yk=1

例2-1：一直流机S=K=Ze=16，2P=4，画出双层单叠绕组。（1）计算Y=Yk=1Y1=Z/2P=16/4=4（整距）上一张下一张结束2.2直流电机电枢绕组与磁场2.单叠绕组特点：Y=Yk=1例2-1：一（2）编制绕组连接表

1）对元件编号；上边槽号下边槽号5116227338495678910411121314151610111213141516123上一张下一张

3）连接元件（y1=4)。2）对槽编号；结束2.2直流电机电枢绕组与磁场（2）编制绕组连接表1）对元件编号；上边槽号（3）画绕组展开图先对槽编号；1号元件上边放1号槽，用实线；下边放在+Y1（5）号槽，用虚线表示；其余元件依此放置SNSNBB线圈V1235891041112131415166721615134567891011121314152.2直流电机电枢绕组与磁场（3）画绕组展开图先对槽编号；1号元件上边放1号槽，用实线；（4）绕组并联支路图电枢输出总电势等于支路电势；电枢输出总电流等于各条支路电流之和。上一张下一张23487610111216151459131+-上下上下结束2.2直流电机电枢绕组与磁场（4）绕组并联支路图电枢输出总电势等于支路电势；上一张下一张（4）绕组并联支路图单叠绕组中：并联支路数=极数，即2a=2p其中a:并联支路对数；P：极对数上一张下一张23487610111216151459131+-上下上下结束2.2直流电机电枢绕组与磁场（4）绕组并联支路图单叠绕组中：并联支路数=极数，即2a=2结论：

单叠绕组并联支路数多，每个支路里的元件数少，适用于较低电压、较大电流的电机。

实际应用中还有单波、复叠、复波以及混合绕组等。播放直流电机视频2.2直流电机电枢绕组与磁场结论：实际应用中还有单波、复叠、复波以及混合绕组等。播放直流2.2.2直流电机内的磁场1、空载磁场主磁通漏磁通上一张下一张结束2.2直流电机电枢绕组与磁场2.2.2直流电机内的磁场1、空载磁场主磁通漏磁通上一张下上一张下一张结束2.2直流电机电枢绕组与磁场上一张下一张结束2.2直流电机电枢绕组与磁场上一张下一张

气隙磁密波形图Bav0bbBm结束2.2直流电机电枢绕组与磁场上一张下一张气隙磁密波形图Bav0bbBm结2.2直流电机电枢绕组与磁场图2.14直流电机电枢磁场2.电枢建立的磁场及电枢反应现象2.2直流电机电枢绕组与磁场图2.14直流电机电枢磁场2.2直流电机电枢绕组与磁场图2.15电枢反应现象磁场分布2.2直流电机电枢绕组与磁场图2.15电枢反应现象磁场3.磁化曲线

电机主磁通与励磁电流的关系；可以计算或实验测定；If气隙线abc上一张下一张If小时铁心不饱和，F主要作用在气隙上结束2.2直流电机电枢绕组与磁场3.磁化曲线电机主磁通与励磁电流的关系；可以计算2.3直流电机电枢电动势、电磁转矩及电磁功率2.3.1电枢电动势1.气隙磁密的分布将气隙磁密波等效为矩形波。BavB0每极下主磁通为：磁极有效长度上一张下一张2.3直流电机电枢电动势、电磁转矩及电磁功率2.3.1电2.电枢导体电势BavBAV

导体A在磁场中运动，其中会感应电势eav。导体速度导体长度NST1n2.3直流电机电枢电动势、电磁转矩及电磁功率2.电枢导体电势BavBAV导体A在磁场中23487610111216151459131

电枢绕组任何时刻都由2a个并联支路构成；当为整距绕组，且电刷在几何中性线时，电枢绕组总电势=每条支路中所有串联导体感应电势之和。

电枢绕组有S个元件，每元件匝数为Nk，则电枢绕组总导体数N=2SNk每条支路的导体数为：N/2a下一张2.3直流电机电枢电动势、电磁转矩及电磁功率23487610111216151459131电枢绕组电势Ea为：用磁通表示用转速表示每极下主磁通为：上一张下一张Ce称为电动势常数2.3直流电机电枢电动势、电磁转矩及电磁功率电枢绕组电势Ea为：用磁通表示用转速表示每极下主磁通为：上一Ce=NP/60a:叫电势常数:每极磁通量n:电机转速N(z):绕组总导体数P:极对数a:绕组并联支路对数结论：1、电枢绕组电势与磁通、转速成正比。2、Ea表达式虽然在整距绕组情况下推导出，但对短距、长距也适用。3、若电刷不在几何中性线时，Ea将减小。上一张下一张2.3直流电机电枢电动势、电磁转矩及电磁功率Ce=NP/60a:叫电势常数:每极磁通量n:电机转速N(2.3.2直流电机的电磁转矩1.每根导体电磁力矩BavbAf导体A通电流ia，其在磁场中受电磁力fav。导体长度当电枢导体中有电流通过时，该导体在磁场中就产生电磁力。该根导体的电磁力矩：SNTavD为电枢直径2.3直流电机电枢电动势、电磁转矩及电磁功率2.3.2直流电机的电磁转矩1.每根导体电磁力矩Bavb该根导体的电磁力矩：SNTav电枢总电流上一张下一张2.3直流电机电枢电动势、电磁转矩及电磁功率该根导体的电磁力矩：SNTav电枢总电流上一张下一张2.32.电枢绕组总电磁力矩总电磁力矩Tem=总导体数Tav转矩常数NSTem3.Ce、CT的关系上一张2.3直流电机电枢电动势、电磁转矩及电磁功率2.电枢绕组总电磁力矩总电磁力矩Tem=总导体数Tav转矩2.3.3直流电机的电磁功率2.3直流电机电枢电动势、电磁转矩及电磁功率2.3.3直流电机的电磁功率2.3直流电机电枢电动势、电2.4.1直流电动机的平衡方程1、电动势方程U、I正方向如图，

Ea为反电势U=Ea+IaRa电枢总等效内阻电枢感应电势Ea=Cen上下结束2.4直流电动机运行原理2.4.1直流电动机的平衡方程1、电动势方程U、I正方向如2、转矩方程

电磁转矩为拖动转矩，负载和空载转矩为制动转矩。稳定运行时转矩方程为：Tem=T2+T0=TL电磁转矩=CTIa空载转矩负载转矩上下结束输出转距2.4直流电动机运行原理2、转矩方程电磁转矩为拖动转矩，负载和空载转3、功率方程1）输入功率励磁损耗2）电枢功率电枢功率分为电磁功率和电枢铜耗。上下结束2.4直流电动机运行原理pcub为电刷接触损耗3、功率方程1）输入功率励磁损耗2）电枢功率电枢功率分为电磁3）电磁功率的分配机械损耗铁损耗附加损耗其中：2.4直流电动机运行原理3）电磁功率的分配机械损耗铁损耗附加损耗其中：2.4直流电4）总功率的分配总损耗p效率：功率流程:2.4直流电动机运行原理4）总功率的分配总损耗p效率：功率流程:2.4直流电动机直流电动机的基本方程小结：电势：U=Ea+IaRa转矩：Tem=T2+T0功率:P1=pcuf+pcu+p0+P2P1P2PcufGIfNST2T0nEaIaUpcuPemp02.4直流电动机运行原理Tem直流电动机的基本方程小结：电势：U=Ea+IaRa转矩：2.4直流电动机运行原理2.4直流电动机运行原理2.4直流电动机运行原理2.4直流电动机运行原理2.4直流电动机运行原理2.4直流电动机运行原理2.4.2直流电动机的工作特性

电动机的转速n、电磁转矩Tem、效率与电枢电流Ia的关系叫工作特性。包含有以下几种：转速特性：n=f(Ia）转矩特性：Tem=f(Ia）效率特性：

=f(Ia）机械特性：n=f(Tem)上下

转速与电磁转矩之间的关系称为电动机的机械特性。结束2.4直流电动机运行原理2.4.2直流电动机的工作特性电动机的转速nB）数学表达式：电势：U=Ea+IaRa且Ea=Cenn=UNCeRaCeIa=n0-βIaUN式中：n0=Ce理想空载转速β=RaCe斜率nIa0n0

电机实际空载运行时存在T0，Ia00，实际空载转速n0´<n0Ia01、转速特性：n=f(Ia）A）条件：U=UN,If=IfNT2NTemT0nEaIa+-UGIfI2.4直流电动机运行原理B）数学表达式：电势：U=Ea+IaRa且Ea=CennC）转速变化率n：nIa0n0IaNnNn=n0-nN

nN100%他、并励电机n=（2~8）%上下结束D）考虑电枢反应的去磁效应，转速有可能要上升？2.4直流电动机运行原理C）转速变化率n：nIa0n0IaNnNn=n0-n2、转矩特性：Tem=f(Ia）A）条件：U=UN，If=IfNTem=CTIaTIa0上下B）数学表达式：C）考虑电枢反应的去磁效应，曲线如何？2.4直流电动机运行原理2、转矩特性：Tem=f(Ia）A）条件：U=UN，If=3、效率特性：

=f(Ia）A）条件：U=UN，If=IfN

=P2p1100%

=P1-pcua-p0p1100%

=P1-Ia2Ra-p0p1100%pcua：可变损耗；p0：不变损耗Ia02.4直流电动机运行原理3、效率特性：=f(Ia）A）条件：U=UN，If2.4直流电动机运行原理2.4.3直流电机的可逆原理2.4直流电动机运行原理2.4.3直流电机的可逆原理2.4直流电动机运行原理2.4直流电动机运行原理2.4直流电动机运行原理2.4直流电动机运行原理2.5直流发电机运行原理2.5.1直流发电机的平衡方程Ea=CeФnT1=Tem+T02.5直流发电机运行原理2.5.1直流发电机的平衡方程E2.5直流发电机运行原理所以，功率平衡方程P1=?Pem还等于什么？2.5直流发电机运行原理所以，功率平衡方程P1=?2.5直流发电机运行原理2.5.2直流发电机的工作特性

空载特性

1.空载特性前提：n=nNIa=0电枢电动势定义？2.5直流发电机运行原理2.5.2直流发电机的工作特性2.5直流发电机运行原理外特性

2.外特性前提：n=nNIf=IfN1、电压平衡方程？2、为何不是一条下倾的直线？3、并励时为何端电压下降更快？2.5直流发电机运行原理外特性2.外特性前提：1、电压平本章思政：西门子与直流电机1、1866年，西门子人生最大成就：发明直流发电机-------电气时代到来的标志2、1879年，西门子公司的直流电动机驱动的世界第一

台电动汽车（电机车）--------首次应用直流电动机--------四轮电动汽车首次出现

伟大成就！

如何造就？（1）兴趣（探究）；（2）合作（互补）。本章思政：西门子与直流电机直流电机直流电机第二章直流电机结束2.1直流电机的工作原理与结构2.2直流电机电枢绕组与磁场2.4直流电动机运行原理2.3直流电机电枢电动势、电磁转矩及电磁功率2.5直流发电机运行原理第二章直流电机结束2.1直流电机的工作原理与结构2.1直流电机的工作原理与结构2.1.1直流电机工作原理

产生电能要两个必要条件：有一个磁场存在；导体切割磁场磁力线，e=Blv2.直流电动机工作原理基本原理：电磁感应定律基本原理：电磁力定律

产生力矩要两个必要条件：有一个磁场存在；导体中有电流f=Bli1.直流发电机工作原理2.1直流电机的工作原理与结构2.1.1直流电机工作原2.1直流电机的工作原理与结构（a）ab边在N极下时图2.1直流发电机工作原理示意图2.1直流电机的工作原理与结构（a）ab边在N极下时图22.1直流电机的工作原理与结构

（b）ab边在S极下时图2.1直流发电机工作原理示意图2.1直流电机的工作原理与结构（b）ab边在S极2.1直流电机的工作原理与结构（a）ab边在N极下时图2.2直流电动机工作原理示意图2.1直流电机的工作原理与结构（a）ab边在N极下时2.1直流电机的工作原理与结构（a）ab边在N极下时图2.2直流电动机工作原理示意图2.1直流电机的工作原理与结构（a）ab边在N极下时2.1.2直流电机基本结构2.1直流电机的工作原理与结构定子：主磁极（励磁绕组主极铁心）换向极（绕组和铁心）机座端盖电刷装置转子：电枢绕组电枢铁心换向器转轴、风扇气隙：定子电枢间的主磁路上1~3mm2.1.2直流电机基本结构2.1直流电机的工作原理与结2.1直流电机的工作原理与结构定子2.1直流电机的工作原理与结构定子2.1直流电机的工作原理与结构2.1直流电机的工作原理与结构2.1直流电机的工作原理与结构2.1直流电机的工作原理与结构2.1直流电机的工作原理与结构主磁极

2.1直流电机的工作原理与结构主磁极2.1直流电机的工作原理与结构转子

2.1直流电机的工作原理与结构转子2.1直流电机的工作原理与结构转子铁芯

2.1直流电机的工作原理与结构转子铁芯2.1直流电机的工作原理与结构换向器结构

2.1直流电机的工作原理与结构换向器结构2.1直流电机的工作原理与结构2.1.3直流电机额定值

额定值是制造厂对各种电气设备在指定工作条件下运行时所规定的一些量值。在额定状态下运行时，可以保证各电气设备长期可靠地工作。并具有优良的性能。额定值也是制造厂和用户进行产品设计或试验的依据。额定值通常标在各电气的铭牌上，故又叫铭牌值。2.1直流电机的工作原理与结构2.1.3直流电机额定值2.1直流电机的工作原理与结构2.1直流电机的工作原理与结构2.1直流电机的工作原理与结构1、额定功率PN：电机额定工作状况下的输出功率KW发电机是出线端输出的电功率。PN=UNIN电动机是轴上输出的机械功率。PN=UNIN

N2、额定电压UN

（V）3、额定电流IN

（A）4、额定转速nN

（r/min或转/分钟）为额定旋转角速度，rad/s。

2.1直流电机的工作原理与结构1、额定功率PN：电机额定2.1直流电机的工作原理与结构2.1.4直流电机励磁方式1、他励直流电机UUfIaIL2、并励直流电机UUfIaILIf2.1直流电机的工作原理与结构2.1.4直流电机励磁方3、串励直流电机UUfIaILIf4、短复励直流电机UIaILIf12.1直流电机的工作原理与结构3、串励直流电机UUfIaILIf4、短复励直流电机UIaI5、长复励直流电机UIaILIf12.1直流电机的工作原理与结构5、长复励直流电机UIaILIf12.1直流电机的工作原2.2直流电机电枢绕组与磁场2.2.1电枢绕组

电枢绕组是机、电能量转换的核心部件，它是由绕组元件和换向片组成的闭合回路。1、基本概念:多匝线圈端接部分有效边出线端换向片

（1）元件（线圈）：两端分别连接两个换向片的一匝或多匝线圈2.2直流电机电枢绕组与磁场2.2.1电枢绕组（a）单匝单叠；（b）多匝单叠；（c）单匝单波；（d）多匝单波图2.8电枢绕组元件2.2直流电机电枢绕组与磁场（a）单匝单叠；（b）多匝单叠；（c）单匝单波；2.2直流电机电枢绕组与磁场(2)极距：相邻两极间的距离，用长度cm或槽数表示.(3)叠绕组与波绕组（a）叠绕组（b）波绕组2.2直流电机电枢绕组与磁场(2)极距：相（5）元件数和换向片数元件数S=换向片数K（6）虚槽数和实槽数每槽每层放一个元件边元件数S=实槽数Z每槽每层放n个元件边元件数S=虚槽数Zi=nZ（4）双层绕组2.2直流电机电枢绕组与磁场（5）元件数和换向片数元件数S=换向片数K（6）虚槽数和实槽（7）绕组的第一节距Y1Y1：一个元件两个有效边在电枢表面的距离，用槽数表示Y1Y1=Zi/2p其中Zi

：虚槽数；p：极对数Y1=，称整距绕组Y1<，称短距绕组Y1>，称长距绕组上一张下一张结束2.2直流电机电枢绕组与磁场（7）绕组的第一节距Y1Y1：一个元件两个有效边在电枢表面的（8）绕组的第二节距Y2Y2：两个相串联元件中，前一元件的下元件边与后一元件的上元件边的距离。（9）合成节距YY：两个相串联元件对应边的距离（10）换向器节距Yk

Yk：一个元件的两个出线端连接的两个换向片之间的距离。Y=YkY2YYk2.2直流电机电枢绕组与磁场（8）绕组的第二节距Y2Y2：两个相串联元件2.单叠绕组特点：Y=Yk=1

例2-1：一直流机S=K=Ze=16，2P=4，画出双层单叠绕组。（1）计算Y=Yk=1Y1=Z/2P=16/4=4（整距）上一张下一张结束2.2直流电机电枢绕组与磁场2.单叠绕组特点：Y=Yk=1例2-1：一（2）编制绕组连接表

1）对元件编号；上边槽号下边槽号5116227338495678910411121314151610111213141516123上一张下一张

3）连接元件（y1=4)。2）对槽编号；结束2.2直流电机电枢绕组与磁场（2）编制绕组连接表1）对元件编号；上边槽号（3）画绕组展开图先对槽编号；1号元件上边放1号槽，用实线；下边放在+Y1（5）号槽，用虚线表示；其余元件依此放置SNSNBB线圈V1235891041112131415166721615134567891011121314152.2直流电机电枢绕组与磁场（3）画绕组展开图先对槽编号；1号元件上边放1号槽，用实线；（4）绕组并联支路图电枢输出总电势等于支路电势；电枢输出总电流等于各条支路电流之和。上一张下一张23487610111216151459131+-上下上下结束2.2直流电机电枢绕组与磁场（4）绕组并联支路图电枢输出总电势等于支路电势；上一张下一张（4）绕组并联支路图单叠绕组中：并联支路数=极数，即2a=2p其中a:并联支路对数；P：极对数上一张下一张23487610111216151459131+-上下上下结束2.2直流电机电枢绕组与磁场（4）绕组并联支路图单叠绕组中：并联支路数=极数，即2a=2结论：

单叠绕组并联支路数多，每个支路里的元件数少，适用于较低电压、较大电流的电机。

实际应用中还有单波、复叠、复波以及混合绕组等。播放直流电机视频2.2直流电机电枢绕组与磁场结论：实际应用中还有单波、复叠、复波以及混合绕组等。播放直流2.2.2直流电机内的磁场1、空载磁场主磁通漏磁通上一张下一张结束2.2直流电机电枢绕组与磁场2.2.2直流电机内的磁场1、空载磁场主磁通漏磁通上一张下上一张下一张结束2.2直流电机电枢绕组与磁场上一张下一张结束2.2直流电机电枢绕组与磁场上一张下一张

气隙磁密波形图Bav0bbBm结束2.2直流电机电枢绕组与磁场上一张下一张气隙磁密波形图Bav0bbBm结2.2直流电机电枢绕组与磁场图2.14直流电机电枢磁场2.电枢建立的磁场及电枢反应现象2.2直流电机电枢绕组与磁场图2.14直流电机电枢磁场2.2直流电机电枢绕组与磁场图2.15电枢反应现象磁场分布2.2直流电机电枢绕组与磁场图2.15电枢反应现象磁场3.磁化曲线

电机主磁通与励磁电流的关系；可以计算或实验测定；If气隙线abc上一张下一张If小时铁心不饱和，F主要作用在气隙上结束2.2直流电机电枢绕组与磁场3.磁化曲线电机主磁通与励磁电流的关系；可以计算2.3直流电机电枢电动势、电磁转矩及电磁功率2.3.1电枢电动势1.气隙磁密的分布将气隙磁密波等效为矩形波。BavB0每极下主磁通为：磁极有效长度上一张下一张2.3直流电机电枢电动势、电磁转矩及电磁功率2.3.1电2.电枢导体电势BavBAV

导体A在磁场中运动，其中会感应电势eav。导体速度导体长度NST1n2.3直流电机电枢电动势、电磁转矩及电磁功率2.电枢导体电势BavBAV导体A在磁场中23487610111216151459131

电枢绕组任何时刻都由2a个并联支路构成；当为整距绕组，且电刷在几何中性线时，电枢绕组总电势=每条支路中所有串联导体感应电势之和。

电枢绕组有S个元件，每元件匝数为Nk，则电枢绕组总导体数N=2SNk每条支路的导体数为：N/2a下一张2.3直流电机电枢电动势、电磁转矩及电磁功率23487610111216151459131电枢绕组电势Ea为：用磁通表示用转速表示每极下主磁通为：上一张下一张Ce称为电动势常数2.3直流电机电枢电动势、电磁转矩及电磁功率电枢绕组电势Ea为：用磁通表示用转速表示每极下主磁通为：上一Ce=NP/60a:叫电势常数:每极磁通量n:电机转速N(z):绕组总导体数P:极对数a:绕组并联支路对数结论：1、电枢绕组电势与磁通、转速成正比。2、Ea表达式虽然在整距绕组情况下推导出，但对短距、长距也适用。3、若电刷不在几何中性线时，Ea将减小。上一张下一张2.3直流电机电枢电动势、电磁转矩及电磁功率Ce=NP/60a:叫电势常数:每极磁通量n:电机转速N(2.3.2直流电机的电磁转矩1.每根导体电磁力矩BavbAf导体A通电流ia，其在磁场中受电磁力fav。导体长度当电枢导体中有电流通过时，该导体在磁场中就产生电磁力。该根导体的电磁力矩：SNTavD为电枢直径2.3直流电机电枢电动势、电磁转矩及电磁功率2.3.2直流电机的电磁转矩1.每根导体电磁力矩Bavb该根导体的电磁力矩：SNTav电枢总电流上一张下一张2.3直流电机电枢电动势、电磁转矩及电磁功率该根导体的电磁力矩：SNTav电枢总电流上一张下一张2.32.电枢绕组总电磁力矩总电磁力矩Tem=总导体数Tav转矩常数NSTem3.Ce、CT的关系上一张2.3直流电机电枢电动势、电磁转矩及电磁功率2.电枢绕组总电磁力矩总电磁力矩Tem=总导体数Tav转矩2.3.3直流电机的电磁功率2.3直流电机电枢电动势、电磁转矩及电磁功率2.3.3直流电机的电磁功率2.3直流电机电枢电动势、电2.4.1直流电动机的平衡方程1、电动势方程U、I正方向如图，

Ea为反电势U=Ea+IaRa电枢总等效内阻电枢感应电势Ea=Cen上下结束2.4直流电动机运行原理2.4.1直流电动机的平衡方程1、电动势方程U、I正方向如2、转矩方程

电磁转矩为拖动转矩，负载和空载转矩为制动转矩。稳定运行时转矩方程为：Tem=T2+T0=TL电磁转矩=CTIa空载转矩负载转矩上下结束输出转距2.4直流电动机运行原理2、转矩方程电磁转矩为拖动转矩，负载和空载转3、功率方程1）输入功率励磁损耗2）电枢功率电枢功率分为电磁功率和电枢铜耗。上下结束2.4直流电动机运行原理pcub为电刷接触损耗3、功率方程1）输入功率励磁损耗2）电枢功率电枢功率分为电磁3）电磁功率的分配机械损耗铁损耗附加损耗其中：2.4直流电动机运行原理3）电磁功率的分配机械损耗铁损耗附加损耗其中：2.4直流电4）总功率的分配总损耗p效率：功率流程:2.4直流电动机运行原理4）总功率的分配总损耗p效率：功率流程:2.4直流电动机直流电动机的基本方程小结：电势：U=Ea+IaRa转矩：Tem=T2+T0功率:P1=pcuf+pcu+p0+P2P1P2PcufGIfNST2T0nEaIaUpcuPemp02.4直流电动机运行原理Tem直流电动机的基本方程小结：电势：U=Ea+IaRa转矩：2.4直流电动机运行原理2.4直流电动机运行原理2.4直流电动机运行原理2.4直流电动机运行原理2.4直流电动机运行原理2.4直流电动机运行原理2.4.2直流电动机的工作特性

电动机的转速n、电磁转矩Tem、效率与电枢电流Ia的关系叫工作特性。包含有以下几种：转速特性：n=f(Ia）转矩特性：Tem=f(Ia）效率特性：

=f(Ia）机械特性：n=f(Tem)上下

转速与电磁转矩之间的关系称为电动机的机械特性。结束2.4直流电动机运行原理2.4.2直流电动机的工作特性