3.5 直流电机的电枢电动势和电磁转矩 一. 直流电机的电枢电动势 电枢电势Ea ＝每一支路串联导体电势之和。 式中，N —— 电枢导体总数            2a —— 并联支路数 —— 一个支路内串联的导体数 （一个导体内平均电势）＝ —— 气隙平均磁密 l  —— 导体的有效长度  v（圆周线速度）        电枢旋转时,主磁场在电枢绕组中感应的电动势简称为电枢电动势。 式中， 为电机的结构常数（电动势常数） 为每极磁通量 说明：(1) Ea  公式是电刷处于几何中心线时推导出来的，故Ea 是  最大值。      (2)电枢电动势在电动机中属于反电势。 (3)若要改变Ea的方向，只需改变n和Φ的方向即可。 二. 直流电机的电磁转矩     当电枢绕组中有电流流过时,在磁场内受电磁力的作用,该力 与电枢铁心半径之积称为电磁转矩。 结论:直流电机的电枢电动势与每极的磁通量和转速的乘积成正比。 Ia 为电枢电流         结论：电磁转矩与电枢电流和每极磁通量的乘积成正比。该电磁转矩对电动机而言是拖动转矩，对发电机而言是制动转矩。 式中， 为结构常数（电磁转矩常数） 3.6 直流电机的基本平衡关系  一.直流发电机的基本平衡关系 1.电路平衡（以并励发电机为例） Ea  If  I Ia U 式中， 为电枢回路总电阻 为励磁回路总电阻 为一个电刷的接触电压降，一般为1V 2.功率平衡 电磁功率          M 为电磁转矩，它的方向由左手定则决定，在发电机时正好与    反向。 二.直流电动机的基本平衡关系 1.电路平衡（以并励电动机为例） 式中， 为电枢回路总电阻 为励磁回路总电阻 为一个电刷的接触电压降，一般为1V 2.功率平衡 If  Ia U I Ea  电磁功率 3.转矩平衡 式中，M 为电磁转矩， 为轴上的输出转矩， 为空载制动转矩， 3.7  直流电机的运行特性  1.直流发电机的励磁方式 一.直流发电机 （1）他励：直流电机的励磁电流由其它直流电源单独供给。如图所示。 他励直流发电机的电枢电流和负载电流相同，即： - + （2）并励：发电机的励磁绕组与电枢绕组并联。且满足         （3）串励：励磁绕组与电枢绕组串联。满足 （4）复励：并励和串励两种励磁方式的结合。电机有两个励磁绕组，一个与电枢绕组串联，一个与电枢绕组并联。 2.并励直流发电机的电压建立过程     并励的励磁是由发电机本身的端电压提供的，而端电压是在励磁电流作用下建立的，这一点与他励发电机不同。并励发电机建立电压的过程称为自励过程，满足建压的条件称为自励条件。     原动机带动发电机旋转时，如果主磁极有剩磁，则电枢绕组切割剩磁通感应电动势。在电动势作用下励磁回路产生  。如果励磁绕组和电枢绕组连接正确， 产生与剩磁方向相同的磁通，使主磁路磁通增加，电动势增大， 增加。如此不断增长，直到励磁绕组两端电压与   　相等时，达到稳定的平衡工作点A。电压建立过程如右图所示。                  图中OA为场阻线，它的斜率为             ，由此可见，场阻线的斜率与励磁回路电阻  成正比。 （1）自励条件 ① 主磁极要有磁。 ② 初始励磁电流产生的磁场必须加强剩磁磁通。 ③          必须与场阻线有交点 。 （2）不能自励的原因及解决办法 ①      。直流电机多年不用，无剩磁，可加直流重新充磁。       ② 加强励磁后，   反而下降，原因是连接错误，出现刹磁。解决办法是：改变电枢与励磁绕组的相对连接；改变原动机的转向。注意上述两种方法不能同时使用。       ③ 加强励磁后，   无变化，原因是励磁回路断线。解决办法是重新检查后让励磁回路接通。       ④ 加强励磁后，发电机的端电压有所升高，但稳定点电压较低，原因是发电机转速太低或励磁回路电阻太大。解决办法是调节原动机转速或减小励磁回路电阻。 3.空载特性     并励发电机的空载特性与一般电机的空载特性一样，也是磁化曲线。由于励磁电压不能反向，所以它的空载特性曲线只在第一象限。 4.外特性 5.调节特性     引起并励发电机端电压下降较多的原因：     并励发电机的外特性与他励发电机相似，也是一条下降曲线。 他励 并励 （1）电枢回路电阻压降 （2）电枢反应的去磁作用    （3）端电压下降将造成励磁电流  的下降，所以   进一步降低，造成端电压下降比他励发电机更多，如上图所示。     调节特性是指当           时，欲保持端电压U = 常数，      时的特性曲线。以上分析可知，负载负载电流变化大时 3.3 直流电机电枢绕组 3.4 直流电机的磁场      本章主要讨论直流电机的基本结构和工作原理，讨论直流电 机的磁场分布、感应电动势、电磁转矩、电枢反应及影响、换向 及改善换向方法。 3.5 直流电机的电枢电动势和电磁转矩 3.7 直流电机的运行特性  3.8 直流电动机的起动、调速和制动  3.9 直流电机的换向 3.2 直流电机的主要结构与基本工作原理 第三章 直流电机 3.6 直流电机的基本平衡关系  3.1 直流电机概述 直流电机是一种转换与直流电能有关的机器。 3.1 直流电机概述 直流电能      机械能（直流电动机） 一.直流电机  机械能      直流电能（直流发电机） 二. 直流电机的可逆性       同一台直流电机，既可以作为直流电动机运行，又可以作为直流发电机。 三. 直流电机的优缺点 1. 优点： （1）调速性能好，主要表现在调速范围广、调速方便、调速平滑。 （2）起动性能好，主要表现在起动力矩大。       作为直流电动机，主要用于广泛调速的地方，比如电力机车、城市地铁、城市电车等。也可以用于快速可逆电力拖动系统，比如卷扬机、轧钢机等。作为直流发电机，既可以作为独立的直流电源，也可以作为发电机－电动机拖动系统。 2. 缺点：     结构比较复杂，运行时可能产生环火。 四. 直流电机的用途  直流电机的主要结构 3.2 直流电机的主要结构与基本工作原理 2. 转子部分 电枢铁心 电枢绕组 换向器 转轴 轴承 主磁极 换向磁极 电刷装置 机座 端盖  1. 定子部分 （1）主磁极      作用：建立主磁场。      构成：主极铁心和套装在铁心上的励磁绕组。 （2）机座          作用：①主磁路的一部分；                       ②电机的结构框架，主要起支撑和防护作用。          构成：用厚钢板弯成筒形焊成或铸钢件制成。 （3）换向极      作用：改善换向。      构成：由铁心和绕组组成。 （4）电刷装置           作用：电枢电路的引出（或引入）装置。           构成：电刷、刷盒、刷杆和连线等。 （5）端盖           作用：起支撑、保护作用。 （6）电枢铁心           作用：①主磁路的一部分；                        ②电枢绕组的支撑部件。          构成：一般用厚0.5㎜且冲有齿、槽的DR530或DR510的硅钢片叠压夹紧而成。 （8）换向器      作用：整流（发电机）或逆变（电动机）。           构成：由许多鸽形尾的换向片排列成一个圆筒片间用V
第三章 直流电机.ppt