1、第六章第六章 直流電機的穩態分析直流電機的穩態分析 基本要求：基本要求： 1. 了解直流電機的結構、工作原理和繞組特點了解直流電機的結構、工作原理和繞組特點; 2. 了解空載及負載時氣隙磁場的空間分布了解空載及負載時氣隙磁場的空間分布; 3. 掌握電樞反應對直流電機運行的影響，掌握掌握電樞反應對直流電機運行的影響，掌握電動勢和電磁轉矩的計算方法電動勢和電磁轉矩的計算方法; 4. 掌握直流發電機的自勵條件和工作特征掌握直流發電機的自勵條件和工作特征; 5. 了解勵磁方式對工作特性的影響了解勵磁方式對工作特性的影響; 6. 掌握直流電動機的工作特性和機械特性。掌握直流電動機的工作特性和機械特性。

2、7. 熟悉直流電動機的啟動和調速方法；熟悉直流電動機的啟動和調速方法； 8、了解直流電動機制動概念。、了解直流電動機制動概念。 9. 了解直流電機的換向過程。了解直流電機的換向過程。 第六章第六章 直流電機直流電機學習要求學習要求第六章第六章 直流電機直流電機學習要求學習要求重點：重點： 1直流電機的磁場和電樞反應。直流電機的磁場和電樞反應。 2自勵發電機的電壓建立過程及建起條自勵發電機的電壓建立過程及建起條件。件。 3. 不同勵磁方式下電機的外特性差異、不同勵磁方式下電機的外特性差異、轉矩特性分析。轉矩特性分析。第六章第六章 直流電機直流電機引言引言直流發電機把機械能轉化為電能；直流發電機把

3、機械能轉化為電能；直流電動機把電能轉化為機械能。直流電動機把電能轉化為機械能。 用途：用途：直流電動機的優點：直流電動機的優點： 調速范圍寬，且易于平滑調速；調速范圍寬，且易于平滑調速； 過載、起動、制動轉矩大；過載、起動、制動轉矩大； 易于控制，可靠性高；易于控制，可靠性高； 調速時能量損耗小。調速時能量損耗小。6.16.1直流電機工作原理和基本結構直流電機工作原理和基本結構6.1.1 直流電機的基本工作原理及其分類直流電機的基本工作原理及其分類一、直流發電機工作原理一、直流發電機工作原理 右圖為直流發電機的物理模型，右圖為直流發電機的物理模型，N、S為定子磁極，為定子磁極，abcd是固定在

4、是固定在可旋轉導磁圓柱體上的線圈，線圈可旋轉導磁圓柱體上的線圈，線圈連同導磁圓柱體稱為電機的轉子或連同導磁圓柱體稱為電機的轉子或電樞。線圈的首末端電樞。線圈的首末端a、d連接到連接到兩個相互絕緣并可隨線圈一同旋轉兩個相互絕緣并可隨線圈一同旋轉的換向片上。轉子線圈與外電路的的換向片上。轉子線圈與外電路的連接是通過放置在換向片上固定不連接是通過放置在換向片上固定不動的電刷進行的。動的電刷進行的。6.1.1 直流電機的基本工作原理及其分類直流電機的基本工作原理及其分類 如右圖如右圖1所示，電樞在原所示，電樞在原動機的拖動下以恒定的轉速動機的拖動下以恒定的轉速逆逆時針方向時針方向旋轉，則線圈邊和切旋轉

5、，則線圈邊和切割磁感線產生感應電動勢，在割磁感線產生感應電動勢，在圖示瞬間，按右手定則電動勢圖示瞬間，按右手定則電動勢的方向為的方向為 、 ，如，如果將電樞繞組通過電刷接到電果將電樞繞組通過電刷接到電氣負載形成閉合回路，便會產氣負載形成閉合回路，便會產生電流，電流的方向與電動勢生電流，電流的方向與電動勢的方向相同。在電機內部，電的方向相同。在電機內部，電流沿著流沿著 的方的方向流動。在電機外部，電刷為向流動。在電機外部，電刷為正電位極性，電刷為負電位極正電位極性，電刷為負電位極性，電流沿著電刷負載電刷的性，電流沿著電刷負載電刷的方向流動。方向流動。ab cd abcd 當原動機驅動電機轉子逆時

6、針當原動機驅動電機轉子逆時針旋轉旋轉 后后 ，如右圖。，如右圖。0180 可見，和電刷可見，和電刷A接觸的導體總接觸的導體總是位于是位于N極下，和電刷極下，和電刷B接觸的導接觸的導體總是位于體總是位于S極下。因此電刷極下。因此電刷A的的極性總是正的，電刷極性總是正的，電刷B的極性總是的極性總是負的，在電刷負的，在電刷A、B兩端可獲得直兩端可獲得直流電動勢。流電動勢。 導體導體ab在在S極下，極下，a點低電點低電位，位，b點高電位；導體點高電位；導體cd在在N極極下，下，c點低電位，點低電位，d點高電位；點高電位；電刷電刷A極性仍為正，電刷極性仍為正，電刷B極極性仍為負。性仍為負。 實際直流發電

7、機的電樞是根據實際需要有多個線圈。線圈實際直流發電機的電樞是根據實際需要有多個線圈。線圈分布在電樞鐵心表面的不同位置，按照一定的規律連接起來，分布在電樞鐵心表面的不同位置，按照一定的規律連接起來，構成電機的電樞繞組。磁極也是根據需要構成電機的電樞繞組。磁極也是根據需要N、S極交替旋轉多對。極交替旋轉多對。氣隙磁場的分布波形bOeOeO電樞線圈電動勢波形 電樞繞組輸出電壓波形 二、直流電動機工作原理二、直流電動機工作原理 把電刷把電刷A、B接到直流電源上，接到直流電源上，電刷電刷A接正極，電刷接正極，電刷B接負極。此時接負極。此時電樞線圈中將電流流過。如右圖。電樞線圈中將電流流過。如右圖。 直流

8、電動機是將電能轉變成機械能的旋轉機械。直流電動機是將電能轉變成機械能的旋轉機械。 在磁場作用下，在磁場作用下，N極性下導體極性下導體ab受力方向從右向左，受力方向從右向左，S 極下導體極下導體cd受力方向從左向右。該電磁力形受力方向從左向右。該電磁力形成逆時針方向的電磁轉矩。當電磁成逆時針方向的電磁轉矩。當電磁轉矩大于阻轉矩時，電機轉子逆時轉矩大于阻轉矩時，電機轉子逆時針方向旋轉。針方向旋轉。原原N極性下導體極性下導體ab轉到轉到S極下，受力極下，受力方向從左向右，原方向從左向右，原S 極下導體極下導體cd轉轉到到N極下，受力方向從右向左。該極下，受力方向從右向左。該電磁力形成逆時針方向的電磁

9、轉矩。電磁力形成逆時針方向的電磁轉矩。線圈在該電磁力形成的電磁轉矩作線圈在該電磁力形成的電磁轉矩作用下繼續逆時針方向旋轉。用下繼續逆時針方向旋轉。 當電樞旋轉到右圖所示位置時當電樞旋轉到右圖所示位置時 同直流發電機相同，實際的同直流發電機相同，實際的直流電動機的電樞并非單一線圈，直流電動機的電樞并非單一線圈，磁極也并非一對。磁極也并非一對。三、直流電機的分類三、直流電機的分類 直流電機的運行特性與勵磁繞組獲得勵磁電流的方式，即直流電機的運行特性與勵磁繞組獲得勵磁電流的方式，即勵磁繞組與電樞繞組間的連接方式關系很大，因此，按勵勵磁繞組與電樞繞組間的連接方式關系很大，因此，按勵磁方式直流電機可分為

10、他勵和自勵兩大類。磁方式直流電機可分為他勵和自勵兩大類。 以直流電動機為例，其具體分類如下：以直流電動機為例，其具體分類如下：(a) 他勵電動機 (b) 并勵電動機 (c) 串勵電動機 (d) 復勵電動機 圖6-1-4 按勵磁方式分類的直流電動機 l 他勵式 他勵式勵磁繞組與電樞繞組不相連接，而由他勵式勵磁繞組與電樞繞組不相連接，而由另一個獨立的直流電源供給勵磁，如圖另一個獨立的直流電源供給勵磁，如圖6-1-4(a)所示。所示。l 并 勵 勵磁繞組與電樞繞組并聯，兩個繞組上的電勵磁繞組與電樞繞組并聯，兩個繞組上的電壓相等，即電機的端電壓，如圖壓相等，即電機的端電壓，如圖6-1-4（b）所示。）

11、所示。l 串 勵 勵磁繞組與電樞繞組串聯，兩個繞組中電流勵磁繞組與電樞繞組串聯，兩個繞組中電流相同，如圖相同，如圖6-1-4（c）所示。）所示。l 復 勵 勵磁繞組分兩部分，一個與電樞繞組串聯，勵磁繞組分兩部分，一個與電樞繞組串聯，另一個與電樞繞組并聯。如圖另一個與電樞繞組并聯。如圖6-1-4（d）所示。如串聯）所示。如串聯繞組所產生的磁動勢與并聯繞組所產生的磁動勢方向相繞組所產生的磁動勢與并聯繞組所產生的磁動勢方向相同，稱為積復勵；若兩者相反，則稱為差復勵。通常應同，稱為積復勵；若兩者相反，則稱為差復勵。通常應用的直流電機為積復勵。用的直流電機為積復勵。6.1.2 直流電機的基本結構直流電機

12、的基本結構 圖6-1-5 直流電機的結構(a) 半剖面圖 (b)實物圖 6.1.2 直流電機的基本結構直流電機的基本結構定子定子固定部分固定部分轉子轉子旋轉部分旋轉部分直直流流電電機機主磁極主磁極換向磁極換向磁極電刷裝置電刷裝置機座機座端蓋端蓋磁極鐵心磁極鐵心勵磁繞組勵磁繞組電刷電刷刷握刷握絕緣支架絕緣支架壓緊力調整裝置壓緊力調整裝置電樞繞組電樞繞組電樞鐵心電樞鐵心換向器換向器轉軸轉軸 直流電機的定子 (a) 主磁極結構圖主磁極結構圖 (b)實物圖實物圖 一一.定子部分定子部分1、主磁極、主磁極主磁極用來產生氣隙磁場并使電樞表面的氣隙磁通密度按一定主磁極用來產生氣隙磁場并使電樞表面的氣隙磁通密

13、度按一定波形沿空間分布，它由主極鐵芯波形沿空間分布，它由主極鐵芯(圖圖 (a)中中1) 和套在鐵芯上的勵和套在鐵芯上的勵磁繞組（圖磁繞組（圖 (a)中中2）構成。）構成。 為了減少電樞旋轉時齒、槽依次掠過極靴表面，而形成磁為了減少電樞旋轉時齒、槽依次掠過極靴表面，而形成磁密變化造成鐵芯渦流損耗，主磁極鐵芯通常用密變化造成鐵芯渦流損耗，主磁極鐵芯通常用11.5mm厚的鋼片疊成，它的外面套有絕緣銅線繞制的勵磁繞組，厚的鋼片疊成，它的外面套有絕緣銅線繞制的勵磁繞組，當勵磁繞組通過直流電流時，就產生主磁極磁通，它通過當勵磁繞組通過直流電流時，就產生主磁極磁通，它通過空氣隙進入電樞。空氣隙進入電樞。 為

14、了減少氣隙中有效磁通的磁阻，改善氣隙磁密的分布，為了減少氣隙中有效磁通的磁阻，改善氣隙磁密的分布，并使勵磁繞組牢固地套在磁極上，主磁極下部擴大為極靴。并使勵磁繞組牢固地套在磁極上，主磁極下部擴大為極靴。極靴表面沿圓周的長度稱為極弧，極弧與相應的極距之比極靴表面沿圓周的長度稱為極弧，極弧與相應的極距之比稱為極弧系數，通常為稱為極弧系數，通常為 左右左右 。 極弧的形狀對電機運行性能有一定影響，它能使氣隙中磁極弧的形狀對電機運行性能有一定影響，它能使氣隙中磁通密度按一定規律分布。整個磁極用螺釘固定在機座上。通密度按一定規律分布。整個磁極用螺釘固定在機座上。主磁極總是成對出現，沿圓周、主磁極總是成對

15、出現，沿圓周、N,S極交替排列。極交替排列。7 . 06 . 02.換向磁極換向磁極 簡稱換向極，它的作用是簡稱換向極，它的作用是改善電機的換向性能。由改善電機的換向性能。由換向極鐵芯（常用厚鋼板換向極鐵芯（常用厚鋼板或整塊鋼制成）和套在其或整塊鋼制成）和套在其上的換向極繞組構成。上的換向極繞組構成。圖圖6-1-7 直流電機的換向極圖直流電機的換向極圖 （1換向極鐵芯換向極鐵芯 2換向換向極繞組）極繞組） 3.機座機座 直流電機的機座既是電機的機械支撐，又是磁極外圍磁路閉合的部分，因此常用導常用導磁性能較好的鋼板焊接而成，或用鑄鋼制磁性能較好的鋼板焊接而成，或用鑄鋼制成。成。 主磁極和換向極都

16、用螺釘固定于機座的內壁上。機座的兩端還各有一個端蓋。端蓋的中心裝有軸承，用來支撐轉子的轉軸。4. 電刷裝置電刷裝置 電刷裝置是把直流電壓、直流電流引入或引出的裝置。電刷裝置是把直流電壓、直流電流引入或引出的裝置。它由電刷、刷握、刷桿、壓緊彈簧和匯流條等組成，如圖6-1-8所示。 圖6-1-8 電刷裝置(1刷握 2電刷 3壓緊彈簧 4刷辮 )（a）模型圖 （b） 實物圖 (a) 轉子結構 (b)轉子實物圖圖6-1-9 直流電機的轉子二、二、 轉子部分轉子部分 直流電機的轉子部分如圖直流電機的轉子部分如圖6-1-9所示，它包括以下幾部分所示，它包括以下幾部分：電樞鐵芯是主磁路的組成部分，為了減少電

17、樞旋轉時鐵芯電樞鐵芯是主磁路的組成部分，為了減少電樞旋轉時鐵芯中磁通方向變化而產生的渦流和磁滯損耗，電樞鐵芯通常中磁通方向變化而產生的渦流和磁滯損耗，電樞鐵芯通常用用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，疊片間有一層絕緣漆。見厚的硅鋼片疊壓而成，疊片間有一層絕緣漆。見圖圖6-1-9(a)所示。所示。1.電樞鐵芯電樞鐵芯 電樞繞組有絕緣導體繞成線圈嵌放在電樞鐵芯槽電樞繞組有絕緣導體繞成線圈嵌放在電樞鐵芯槽內，每一線圈有兩個端頭，按一定規律連接到相內，每一線圈有兩個端頭，按一定規律連接到相應的換向片上，全部線圈組成一個閉合的電樞繞應的換向片上，全部線圈組成一個閉合的電樞繞組。組。 電樞繞組是直流電機的電路

18、部分，也是產生感應電樞繞組是直流電機的電路部分，也是產生感應電動勢、電磁轉矩和進行機電能量轉換的核心部電動勢、電磁轉矩和進行機電能量轉換的核心部件，繞組的構成對電機的性能關系密切，其具體件，繞組的構成對電機的性能關系密切，其具體連接方法，將在下一節中討論。連接方法，將在下一節中討論。2.電樞繞組電樞繞組3.換向器換向器 換向器由許多彼此換向器由許多彼此絕緣的換向片組合絕緣的換向片組合而成，如圖而成，如圖6-1-10所示。它的作用是所示。它的作用是將電樞繞組中的交將電樞繞組中的交流電動勢用機械換流電動勢用機械換向的方法轉變為電向的方法轉變為電刷間的直流電動勢，刷間的直流電動勢，或反之。或反之。

19、圖圖6-1-10 換向器的構造換向器的構造(1換向片換向片 2連接部分連接部分)(a) 剖面圖片剖面圖片 (b) 實物圖實物圖 6.1.3直流電機的型號和額定值直流電機的型號和額定值額定值額定值 是制造廠對各種電氣設備在指是制造廠對各種電氣設備在指定工作條件下運行時所規定的一些量定工作條件下運行時所規定的一些量值。在額定狀態下運行時，可以保證值。在額定狀態下運行時，可以保證各電氣設備長期可靠地工作。并具有各電氣設備長期可靠地工作。并具有優良的性能。額定值也是制造廠和用優良的性能。額定值也是制造廠和用戶進行產品設計或試驗的依據。額定戶進行產品設計或試驗的依據。額定值通常標在各電氣的銘牌上，故又叫

20、值通常標在各電氣的銘牌上，故又叫銘牌值。銘牌值。 額定功率額定功率 PN 指電機在銘牌規定的額定狀態下運行時，電機的輸出功率，以指電機在銘牌規定的額定狀態下運行時，電機的輸出功率，以 W 為量綱單位。若大于為量綱單位。若大于 1kW 或或 1MW 時時,則用則用 kW 或或 MW 表示。表示。 對于直流發電機，對于直流發電機，PN是指輸出的電功率，它等于額定電壓和額是指輸出的電功率，它等于額定電壓和額定電流的乘積。定電流的乘積。PNUNIN 對于直流電動機，對于直流電動機，PN是指輸出的機械功率，所以公式中還應有是指輸出的機械功率，所以公式中還應有效率效率N存在。存在。PNUNINN 2額定電

21、壓額定電壓: 額定狀態下電樞繞組出線端的電壓，單位為 V 。 3額定電流額定電流 : 額定電壓下輸出額定功率時電機引出線中的電流，單位為 .NUNI A 4額定轉速額定轉速 : 在電機在額定運行狀態時的轉在電機在額定運行狀態時的轉子轉速，單位為子轉速，單位為 r/min .Nn 5額定勵磁電壓額定勵磁電壓 : (僅對他勵電機)。 fNU作作 業業思考題：15習 題：16.2.1 電樞繞組簡介電樞繞組簡介:作用：電樞繞組作用：電樞繞組功率繞組功率繞組。當電樞繞組在磁場中旋轉時。當電樞繞組在磁場中旋轉時將感應電勢，當電樞繞組中流通電流時，電流和氣隙磁場相將感應電勢，當電樞繞組中流通電流時，電流和氣

22、隙磁場相互作用將產生電磁轉矩。通過電樞繞組直流電機進行互作用將產生電磁轉矩。通過電樞繞組直流電機進行電功率電功率和機械功率的轉換。和機械功率的轉換。 特點：直流繞組是特點：直流繞組是閉合繞組閉合繞組。每個元件的兩端點分別連接在。每個元件的兩端點分別連接在兩換向片上，每個換向片連接兩個元件，各元件依一定規律兩換向片上，每個換向片連接兩個元件，各元件依一定規律依次連接，形成閉合回路依次連接，形成閉合回路要求：在能通過規定的電流和產生足夠的電動勢的前提下，要求：在能通過規定的電流和產生足夠的電動勢的前提下，盡可能盡可能節約有色金屬和絕緣材料節約有色金屬和絕緣材料，并且要，并且要工藝結構簡單、運工藝結

23、構簡單、運行可靠行可靠 6.2 直流電機電樞繞組直流電機電樞繞組雙層繞組雙層繞組 線圈的兩邊都在電樞鐵芯表面的槽中：兩邊都線圈的兩邊都在電樞鐵芯表面的槽中：兩邊都能切割磁場而產生感應電勢。能切割磁場而產生感應電勢。 兩邊電勢相加：線圈的兩邊必須處于不同極性兩邊電勢相加：線圈的兩邊必須處于不同極性的極面下，線圈的跨距的極面下，線圈的跨距約約等于一個極距。等于一個極距。 線圈對稱排列：當一線圈的一個邊在某槽中占線圈對稱排列：當一線圈的一個邊在某槽中占有上層位置時，則該線圈的另一邊必須放在另有上層位置時，則該線圈的另一邊必須放在另一槽下層。一槽下層。 虛槽概念虛槽概念 在大型電機中、在大型電機中、每

24、層可能有每層可能有N個并列圈邊個并列圈邊為了改善電機的性能，用更多的元件組成電樞繞組。為了改善電機的性能，用更多的元件組成電樞繞組。但電樞鐵心不能開太多的槽，采用在每槽的上下層各但電樞鐵心不能開太多的槽，采用在每槽的上下層各放置若干元件邊。放置若干元件邊。每層有每層有3個圈邊個圈邊實槽虛槽CZZeZeKS每一元件有兩個圈邊，每一元件有兩個圈邊，每一換向片上接有兩個圈邊，每一換向片上接有兩個圈邊，每一虛槽內放置有兩個圈邊，每一虛槽內放置有兩個圈邊，元件數S等于換向片數K，也等于虛槽數 每線圈有每線圈有Nc匝，則總導體數匝，則總導體數NNcZeCNcZN22ZeKSy=y1-y2有關電樞繞組名詞、

25、術語元件：第一節距y1極距：鐵心表面， 一個極所占的距離。第二節距y2合成節距y：換向器節距yk：極軸線：磁極中心線幾何中心線：磁極之間的平分線基本繞組形式一、 單迭繞組：迭： 兩個相臨聯接的元件， 后以元件的端部緊迭在前一元件的端部。單： 首末端相聯的兩換向片相隔一個換向片的寬度。特點： 槽數Z、元件數S和換向片數K三者相同y=yk=1單迭繞組分析實例1。 數據計算：yyk1計算數據y和y1畫繞組展開圖安放電刷和磁極實例： P2， ZSK164221621pZy1單迭繞組展開圖單迭繞組展開圖1.槽展開2.繞組放置3.安放磁極電刷12345678910111213141615234567891

26、0111213141615槽展開槽展開繞組放置繞組放置安放磁極、電刷安放磁極、電刷NSNS+電刷放置法電刷放置法 使電刷間導出的電勢有最大值使電刷間導出的電勢有最大值 使與電勢為零的元件所連接的換向片相連接使與電勢為零的元件所連接的換向片相連接當導體轉至交軸時，感應電勢當導體轉至交軸時，感應電勢為零，電刷應與處于交軸位置為零，電刷應與處于交軸位置的導體相連的導體相連如導體對稱，則磁極的幾何中如導體對稱，則磁極的幾何中心線處為電刷位置心線處為電刷位置換向繞組的繞組軸線、磁極軸換向繞組的繞組軸線、磁極軸線和電刷位置在同一位置上。線和電刷位置在同一位置上。 N電路圖結合電刷的放置， 得到該瞬時的電路

27、圖每個極下的元件組成一條支路。 即單迭繞組的并聯支路數正好等于電機的極數。 這是單迭繞組的重要特點之一。 單迭繞組的特點 元件的兩個出線端連接于相鄰兩個換向片上。 并聯支路數等于磁極數， 2a=2p; 整個電樞繞組的閉合回路中， 感應電動勢的總和為零， 繞組內部無換流； 每條支路由不相同的電刷引出， 電刷不能少， 電刷數等于磁極數; 正負電刷引出的電動勢即為每一支路的電動勢， 電樞電壓等于支路電壓; 由正負電刷引出的電樞電流Ia為各支路電流之和， 即aaaiI2 二、單波繞組波繞組：首末端所接的兩換向片相隔很遠， 兩個元件緊相串聯后形似波浪。為了使緊相串聯的元件所生的電勢同向相加， 元件邊應處

28、于相同磁極極性下， 即合成節距 2,2yy單波繞組： 換向片極距yk必須符合 即 1= kpyCpky=1為了使繞組從某一換向片出發， 沿電樞鐵心一周后回到原來出發點相鄰的一片上， 則可由此再繞下去。 單波繞組實例：P2， Z=SK15 左單波繞組計算數據y和y1畫繞組展開圖安放電刷和磁極1。繞組數據計算34341521pzy721151pKyyk43721yyy元件、磁極、電刷放置原則元件、換向片的放置：1元件上層邊1槽， 下層邊4槽;首末端所連的換向片相距yk7；為了端部對稱， 首末端所連的兩換向片之間的中心線與1元件的軸線重合。 1元件上層邊所連的換向片定為1。 依次聯接。 磁極放置：

29、N、S極磁極均勻交替的排列。電刷的放置：放在與主極軸線對準的換向片上。 單波繞組展開圖3345678911101213 1415214567891011 1213 14 1512NSSN槽展開槽展開繞組放置繞組放置安放磁極、電刷安放磁極、電刷單波繞組電路圖單波繞組把相同極性下的全部元件串聯起來組成一條支路。 由于磁極只有N、S之分， 所以單波繞組的支路對數a與極對數多少無關， 永遠為1，即a1。 714613151031142512891125415189單疊繞組和單波繞組的差別單疊繞組和單波繞組的差別 單疊繞組：各個極面下上層的繞組元件構成一支路，單疊繞組：各個極面下上層的繞組元件構成一支路

30、，并聯支路數等于極數并聯支路數等于極數電樞間電勢較小，電樞電流較大，稱并聯繞組電樞間電勢較小，電樞電流較大，稱并聯繞組 單波繞組：單波繞組：N極下上層的繞組元件串聯為一支路，極下上層的繞組元件串聯為一支路，S極極下的串聯為另一支路，并連支路數恒等于下的串聯為另一支路，并連支路數恒等于2電刷間電勢較大，電樞電流較小，稱串聯繞組。電刷間電勢較大，電樞電流較小，稱串聯繞組。NNSS疊繞波繞6.2.2 電樞電動勢及電磁轉矩電樞電動勢及電磁轉矩一、電樞電動勢一、電樞電動勢直流電機的電樞電動勢大小與哪些因素有關？它在發電機和直流電機的電樞電動勢大小與哪些因素有關？它在發電機和電動機中所起的作用有何不同？電

31、動機中所起的作用有何不同？直流電機的電樞旋轉時，繞組中導體將切割氣隙磁場而感應交直流電機的電樞旋轉時，繞組中導體將切割氣隙磁場而感應交流電勢，經過換向，正負電刷間即獲得直流電勢，通常稱之為流電勢，經過換向，正負電刷間即獲得直流電勢，通常稱之為電樞繞組電勢電樞繞組電勢。無論疊繞組或波繞組，正負電刷間的電勢就是支路電勢，也即無論疊繞組或波繞組，正負電刷間的電勢就是支路電勢，也即每條支路各串聯導體感應電勢的總和。支路內各導體分布在磁每條支路各串聯導體感應電勢的總和。支路內各導體分布在磁場內各個不同的位置，故各導體內感應電勢的大小是不同的。場內各個不同的位置，故各導體內感應電勢的大小是不同的。計算支路

32、電勢時，最簡捷的方法是先求出一根導體的平均電勢，計算支路電勢時，最簡捷的方法是先求出一根導體的平均電勢，然后乘以支路內的串聯導體數，由此推導求得電樞繞組電勢。然后乘以支路內的串聯導體數，由此推導求得電樞繞組電勢。 圖圖6-2-7 氣隙磁通密度的分布氣隙磁通密度的分布 如圖如圖6-2-7所示，若把圖中一個磁極下磁通密度所示，若把圖中一個磁極下磁通密度 的分布的分布曲線化為底邊為極距曲線化為底邊為極距 高為高為 的矩形，并使它們的面的矩形，并使它們的面積相等，這樣積相等，這樣 就是一個磁極下的平均磁通密度，若導體就是一個磁極下的平均磁通密度，若導體的有效長度為的有效長度為 ，導體切割磁場的速度為，

33、導體切割磁場的速度為 ，則導體，則導體的平均電動勢為的平均電動勢為 （6-2-13） 式中：式中： 為某導體所在處的氣隙磁密；為某導體所在處的氣隙磁密； 為電樞導體有效長為電樞導體有效長度；度； 為導體切割氣隙磁場的速度為導體切割氣隙磁場的速度。 xBPBPBlvlvlvBepavPBN2aaNlvBaNeEpava222Nan mD設電樞繞組總導體數為設電樞繞組總導體數為 ，有條，有條 并聯支路，則每一并聯支路，則每一條支路中的串聯導體數為條支路中的串聯導體數為 ，支路電動勢為，支路電動勢為 （6-2-14） 設電機轉速為設電機轉速為 ，電樞直徑為，電樞直徑為 ，則，則導體切割磁場的速度為：

34、導體切割磁場的速度為： （6-2-15） 60260npnDv 將式將式(6-2-15)代入代入(6-2-14)，得支路電動勢為：，得支路電動勢為： （6-2-16） nCaNnplBeaNEepava26022式中：式中： 為電樞旋轉速度，為電樞旋轉速度，r/min； 為每一磁極的總磁通量，為每一磁極的總磁通量， ; 為電樞繞組的支路電動勢，為電樞繞組的支路電動勢，V ; 為電動勢常為電動勢常數，數， .npB l WbaEeC6 0ep NCa式式(6-2-16) 表明：直流電機電樞電動勢的大小，決定于電機轉速的高表明：直流電機電樞電動勢的大小，決定于電機轉速的高低與每極磁通的強弱。另外，

35、后文還會進一步分析指出，電樞電動勢低與每極磁通的強弱。另外，后文還會進一步分析指出，電樞電動勢的大小還與電刷的位置有關。當電機空載時，電刷位于幾何中性線上的大小還與電刷的位置有關。當電機空載時，電刷位于幾何中性線上時的電樞電動勢最大。時的電樞電動勢最大。需要指出的是，需要指出的是，直流電機電樞繞組電動勢為直流，但是電樞導體的感應直流電機電樞繞組電動勢為直流，但是電樞導體的感應電動勢卻是交變的，其頻率為電動勢卻是交變的，其頻率為 （6-2-17） 60pnf二、電磁轉矩二、電磁轉矩在直流電機中，電磁轉矩由電樞電流與磁場相互作用產在直流電機中，電磁轉矩由電樞電流與磁場相互作用產生的電磁力形成，這個

36、轉矩表達式可用推導繞組感應電生的電磁力形成，這個轉矩表達式可用推導繞組感應電動勢表達式類似的方法導出。動勢表達式類似的方法導出。若流過電樞導體的電流（即支路電流）為若流過電樞導體的電流（即支路電流）為 ，主磁極下磁通密度，主磁極下磁通密度的平均值為的平均值為 ，導體的有效長度為，導體的有效長度為 ,則導體受到的電磁力為則導體受到的電磁力為 （6-2-18） aipBlapliBF 電磁力的方向由左手定則確定，如圖電磁力的方向由左手定則確定，如圖(6-2-8)所示。若電所示。若電樞外徑為樞外徑為 ，則導體電磁力對轉軸形成的電磁轉，則導體電磁力對轉軸形成的電磁轉矩為矩為 （6-2-19） mD22

37、DliBDfTapp設電樞繞組的總導體數為設電樞繞組的總導體數為 ，則電機的電磁轉矩為，則電機的電磁轉矩為所有電樞導體對轉軸形成的轉矩之和，即所有電樞導體對轉軸形成的轉矩之和，即 N2DliNBNTTapp式中：式中： 為轉矩常數，為轉矩常數， ; 為每一磁極的為每一磁極的總磁通量總磁通量， ; 為電樞電流，為電樞電流， 。 設電樞繞組的支路數為設電樞繞組的支路數為 ，電樞繞組的總電流，電樞繞組的總電流為為 ，則，則支路電流支路電流 ，若電樞的圓周用，若電樞的圓周用 表表 示，則電樞外示，則電樞外徑為徑為 ，將這些關系及，將這些關系及 代入上式，則代入上式，則電磁轉矩電磁轉矩 （6-2-21）

38、 a2aIaIiaa2p2pD 2lBpaTaaICIaNpplaIlNT2222TCeTCNaPC55. 921WbaIA該式表明：該式表明： 電磁轉矩與每極磁通和電樞電流的乘積成正比。而電磁轉電磁轉矩與每極磁通和電樞電流的乘積成正比。而電磁轉矩的方向，由每極磁通和電樞電流的方向共同決定，矩的方向，由每極磁通和電樞電流的方向共同決定，每極磁每極磁通通和和電樞電流電樞電流任一項的方向改變，電磁轉矩的方向就隨之而任一項的方向改變，電磁轉矩的方向就隨之而改變。改變。對發電機來說，電磁轉矩的方向與原動機的轉向相反，即對發電機來說，電磁轉矩的方向與原動機的轉向相反，即電磁轉矩是制動性質的，正常運行時，

39、原動機的拖動轉矩在電磁轉矩是制動性質的，正常運行時，原動機的拖動轉矩在補償電磁轉矩對電機轉速的影響后，就將輸入到發電機轉軸補償電磁轉矩對電機轉速的影響后，就將輸入到發電機轉軸上的機械能轉換為電樞繞組的電能。上的機械能轉換為電樞繞組的電能。對電動機來說，電磁轉矩是驅動性質的，正常運行時，由對電動機來說，電磁轉矩是驅動性質的，正常運行時，由直流電源輸入到電機的電能轉換為拖動機械做功的機械能。直流電源輸入到電機的電能轉換為拖動機械做功的機械能。6.2.3 電樞反應電樞反應1.電流流過電樞繞組要產生磁動勢，因而電機運行時定電流流過電樞繞組要產生磁動勢，因而電機運行時定子與轉子之間的氣隙磁場，是由主磁極

40、的勵磁磁動勢子與轉子之間的氣隙磁場，是由主磁極的勵磁磁動勢和負載電流產生的電樞磁動勢共同建立的。和負載電流產生的電樞磁動勢共同建立的。2.負載電流改變，電樞磁動勢相應改變，故氣隙磁場也負載電流改變，電樞磁動勢相應改變，故氣隙磁場也隨著負載電流的變化而變化。這樣，發電機的電動勢、隨著負載電流的變化而變化。這樣，發電機的電動勢、電動機的轉速以及電機的換向，也就是電機的運行情電動機的轉速以及電機的換向，也就是電機的運行情況會受到影響。我們就將電樞磁動勢對主磁極勵磁磁況會受到影響。我們就將電樞磁動勢對主磁極勵磁磁動勢所建立的氣隙磁場的影響稱為電樞反應。動勢所建立的氣隙磁場的影響稱為電樞反應。3.分別研

41、究主磁場和電樞磁場在氣隙中的分布規律，然分別研究主磁場和電樞磁場在氣隙中的分布規律，然后再討論電樞磁場對主磁場的影響，即電樞反應后再討論電樞磁場對主磁場的影響，即電樞反應。空載時直流電機的磁場 由磁極的直流勵磁電流產生，空氣隙磁場由磁極的直流勵磁電流產生，空氣隙磁場不隨時間變不隨時間變化化，是恒定磁場；空間上，忽略極面下的齒槽效應，是恒定磁場；空間上，忽略極面下的齒槽效應，沿極面均勻分布沿極面均勻分布。邊緣磁通空間上，空間上，非正弦分布，在導體中感應電勢將包在導體中感應電勢將包括有高次諧波括有高次諧波。 如圖所示，磁極面下磁阻較小且較均勻，故磁密較高，而如圖所示，磁極面下磁阻較小且較均勻，故磁

42、密較高，而兩極之間的氣隙處，磁密顯著降低，從磁極邊緣至幾何中兩極之間的氣隙處，磁密顯著降低，從磁極邊緣至幾何中線處的磁通稱邊緣磁通。由圖可見，主磁場對稱于主磁極線處的磁通稱邊緣磁通。由圖可見，主磁場對稱于主磁極軸線。相鄰兩主磁極的中心線稱幾何中性線，幾何中性線軸線。相鄰兩主磁極的中心線稱幾何中性線，幾何中性線上主磁極的磁通密度為零上主磁極的磁通密度為零 。負載時磁場在氣隙中的分布負載時磁場在氣隙中的分布 在實際電機中，電刷放在磁極中心線上的換向片上，該換在實際電機中，電刷放在磁極中心線上的換向片上，該換向片所連的圈邊在兩磁極中間，即幾何中性線向片所連的圈邊在兩磁極中間，即幾何中性線(交軸線交軸

43、線)上，上，電樞磁動勢的軸線也在幾何中性線上。由于電樞磁動勢軸電樞磁動勢的軸線也在幾何中性線上。由于電樞磁動勢軸線與主磁極的軸線正交，故稱此為交軸電樞磁動勢。線與主磁極的軸線正交，故稱此為交軸電樞磁動勢。 此時，負載電流流過電樞繞組產生的電樞磁場在氣隙中的此時，負載電流流過電樞繞組產生的電樞磁場在氣隙中的分布情況如圖分布情況如圖6-2-10所示。在不同極性的主磁極下，導體所示。在不同極性的主磁極下，導體中的電流方向相反，主磁極軸線上的電樞磁動勢為零，幾中的電流方向相反，主磁極軸線上的電樞磁動勢為零，幾何中性線處的電樞磁動勢最大，電樞磁動勢沿定子與轉子何中性線處的電樞磁動勢最大，電樞磁動勢沿定子

44、與轉子之間的氣隙呈三角形分布，如圖中曲線之間的氣隙呈三角形分布，如圖中曲線1所示。所示。 由電樞磁動勢的分布曲線，可得電樞磁通密度在氣隙中的由電樞磁動勢的分布曲線，可得電樞磁通密度在氣隙中的分布曲線，如圖中的曲線分布曲線，如圖中的曲線2所示。由于直流電機定子為凸極，所示。由于直流電機定子為凸極，極面下磁阻少而極尖以外磁阻增大很多，盡管靠近幾何中極面下磁阻少而極尖以外磁阻增大很多，盡管靠近幾何中性線處電樞磁動勢有最大值，但此處的氣隙也最大，即磁性線處電樞磁動勢有最大值，但此處的氣隙也最大，即磁阻也最大，電樞磁通密度還是迅速減小。故電樞磁通密度阻也最大，電樞磁通密度還是迅速減小。故電樞磁通密度沿氣

45、隙的分布曲線呈馬鞍形。沿氣隙的分布曲線呈馬鞍形。 圖圖6-2-10 電樞磁場電樞磁場(a) 電樞磁場；電樞磁場； (b) 電樞磁場展開電樞磁場展開1一電樞磁動勢曲線；一電樞磁動勢曲線； 2一磁通密度曲線一磁通密度曲線 負載時的氣隙磁勢和磁場交軸直軸電樞磁勢位置取決于電刷電樞磁勢位置取決于電刷位置，電刷位于交軸，電位置，電刷位于交軸，電樞磁勢軸線也在交軸，為樞磁勢軸線也在交軸，為交軸電樞反應。交軸電樞反應。極尖處磁密最大極尖處磁密最大且由于其飽和程度的提高，且由于其飽和程度的提高，飽和影響使高峰略有下降，飽和影響使高峰略有下降，即極面下的總磁通略減小，即極面下的總磁通略減小，呈現去磁作用呈現去磁

46、作用負載時的負載時的氣隙磁勢和磁場氣隙磁勢和磁場交軸直軸交軸電樞反應交軸電樞反應對氣隙磁場的影響：1. 使氣隙磁場發生畸變使氣隙磁場發生畸變2. 使物理中心線偏移幾何使物理中心線偏移幾何中心線一個角度（對發中心線一個角度（對發電機：順著旋轉方向）電機：順著旋轉方向）3. 磁路未飽和時，每極磁磁路未飽和時，每極磁通通 不變不變4. 如考慮磁路飽和的影響，如考慮磁路飽和的影響，則交軸電樞反應有去磁則交軸電樞反應有去磁作用作用空載氣隙磁場電樞磁場負載時合成磁場定義：電樞進入極面處的磁極極尖為前極尖，電樞離開極面處的定義：電樞進入極面處的磁極極尖為前極尖，電樞離開極面處的極尖為后極尖極尖為后極尖 發電

47、機的后極尖下磁通密度增強，電動機前極尖下磁通密度增強發電機的后極尖下磁通密度增強，電動機前極尖下磁通密度增強 直軸電樞反應直軸電樞反應 如電刷如電刷順著發電機的旋轉方向順著發電機的旋轉方向或逆著電動機的旋轉方向移或逆著電動機的旋轉方向移過一個角度過一個角度，則電樞電流的分布隨之改變，電樞磁勢的軸則電樞電流的分布隨之改變，電樞磁勢的軸線也隨著電刷移動。線也隨著電刷移動。 在角度在角度2范圍內的導體所范圍內的導體所產生的磁勢固定作用在直產生的磁勢固定作用在直軸，稱為直軸電樞反應，軸，稱為直軸電樞反應，其方向與主磁極極性相反，其方向與主磁極極性相反，使主磁通減弱，呈現去磁使主磁通減弱，呈現去磁作用。

48、將使電樞電勢減小作用。將使電樞電勢減小在角度在角度2范圍以外的導體范圍以外的導體所產生的磁勢作用在交軸，所產生的磁勢作用在交軸，為交軸電樞反應。為交軸電樞反應。 6.2.4 換向概述換向概述* 直流電機的電樞繞組是一個閉合繞組，當電樞旋轉時，電直流電機的電樞繞組是一個閉合繞組，當電樞旋轉時，電樞繞組各條支路的線圈在各個磁極下依次循環輪換。當繞樞繞組各條支路的線圈在各個磁極下依次循環輪換。當繞組的線圈從一條支路經電刷短路后進入另一條支路時，電組的線圈從一條支路經電刷短路后進入另一條支路時，電流要改變方向，這個電流改變方向的過程就稱為換向。流要改變方向，這個電流改變方向的過程就稱為換向。 換向是直

49、流電機運行中的一個重要問題，若換向不良，將換向是直流電機運行中的一個重要問題，若換向不良，將在電刷下產生有害的火花，有燒壞電刷和換向器的危險，在電刷下產生有害的火花，有燒壞電刷和換向器的危險，使電機不能正常運行。使電機不能正常運行。 由于換向過程是一個十分復雜的問題，引起電刷下產生火由于換向過程是一個十分復雜的問題，引起電刷下產生火花的原因是多方面的，既有電磁方面的原因，又有機械方花的原因是多方面的，既有電磁方面的原因，又有機械方面和電化學方面的原因，但電磁方面的原因是主要的。面和電化學方面的原因，但電磁方面的原因是主要的。二、改善換向的方法二、改善換向的方法 1裝設換向極裝設換向極,位于幾何

50、中性線處裝換向磁極。換向繞組與位于幾何中性線處裝換向磁極。換向繞組與電樞繞組串聯，在換向元件處產生換向磁動勢抵消電樞反電樞繞組串聯，在換向元件處產生換向磁動勢抵消電樞反應磁動勢應磁動勢不良換向會給直流電機運行造成困難，所以要改善換向。改善不良換向會給直流電機運行造成困難，所以要改善換向。改善換向的方法，大多從減少甚至消除附加換向電流著手，常采用換向的方法，大多從減少甚至消除附加換向電流著手，常采用的方法有：的方法有：圖圖6-2-16安裝換向極改善元件安裝換向極改善元件 2合理選擇電刷合理選擇電刷增加換向片與電刷之間的接觸電阻增加換向片與電刷之間的接觸電阻(a) 環火環火 (b) 補償繞組補償繞

51、組 圖圖6-2-17環火和補償繞組環火和補償繞組 3裝設補償繞組裝設補償繞組大型直流電機在主磁極極靴內安裝補償繞組，補償繞組與大型直流電機在主磁極極靴內安裝補償繞組，補償繞組與電樞繞組串聯，產生的磁動勢抵消電樞反應磁動勢電樞繞組串聯，產生的磁動勢抵消電樞反應磁動勢4移動電刷位置移動電刷位置移動電刷位置也能改善換向，將電刷從幾何中性上移開一移動電刷位置也能改善換向，將電刷從幾何中性上移開一個適當角度，使換向元件切割主磁極磁場產生的速度電動個適當角度，使換向元件切割主磁極磁場產生的速度電動勢勢 與電抗電動勢與電抗電動勢 ，方向相反，相互抵消，達到改，方向相反，相互抵消，達到改善換向的目的，但是移動

52、電刷后會產生直軸去磁電樞反應，善換向的目的，但是移動電刷后會產生直軸去磁電樞反應，對電機其它性能產生不良影響，故這種方法現在已很少使對電機其它性能產生不良影響，故這種方法現在已很少使用。用。aere作 業 思考題： 6、8 習 題： 3、56.3 直流電機運行直流電機運行 直流電機的運行情況可以用基本方程直流電機的運行情況可以用基本方程(即電壓平衡方程、即電壓平衡方程、轉矩平衡方程和功率平衡方程轉矩平衡方程和功率平衡方程)來研究。來研究。 一、電壓平衡方程一、電壓平衡方程1直流發電機電壓平衡方程直流發電機電壓平衡方程并勵直流發電機電路如圖并勵直流發電機電路如圖6-3-1(a)所示。所示。對于電

53、樞回路，若電機為發電機，電機向負載供電，則電樞對于電樞回路，若電機為發電機，電機向負載供電，則電樞繞組的感應電動勢繞組的感應電動勢 必定大于端電壓必定大于端電壓 。采用發電機慣。采用發電機慣例，以輸出電流作為電樞電流的正方向。此時有：例，以輸出電流作為電樞電流的正方向。此時有：aEU （6-3-1） fLaIII 式中：式中： 為發電機電樞電流；為發電機電樞電流； 為負載電流；為負載電流； 為勵磁為勵磁電流；電流； aILIfI 6.3.1 直流電機的基本方程直流電機的基本方程(a) 并勵直流發電機并勵直流發電機 (b) 并勵直流電動機并勵直流電動機 圖圖6-3-1直流電機電路圖直流電機電路圖

54、 2aa aEU I rU+ （6-3-2）式中：式中： 為端電壓；為端電壓； 為電樞回路中各串聯繞組的電阻電壓降；為電樞回路中各串聯繞組的電阻電壓降； 為每一電刷的接觸電壓降，通常可以認為為每一電刷的接觸電壓降，通常可以認為 為常數，一般取為常數，一般取 =1V。此時，感應電動勢與電流方向一致，電機輸出電功率。繞組感應電動此時，感應電動勢與電流方向一致，電機輸出電功率。繞組感應電動勢勢 ，發電機的轉速取決于原動機，通常保持不變。，發電機的轉速取決于原動機，通常保持不變。 UaarIUUUnCEea2直流電動機電壓平衡方程直流電動機電壓平衡方程 并勵直流電動機電路圖如圖并勵直流電動機電路圖如圖

55、6-3-1(a)所示，以輸入電流所示，以輸入電流作為電樞電流的正方向。此時有：作為電樞電流的正方向。此時有：若電機為電動機電動機，則電機端電壓必定大于電機端電壓必定大于 電樞繞組的樞繞組的感應電動勢感應電動勢 。采用電動機慣例電動機慣例。UaE （6-3-3） faIIIUrIUEaaa2 （6-3-4） 二、功率平衡方程二、功率平衡方程 式中：式中： 為輸出電功率，為輸出電功率， ； 為勵磁回路銅損為勵磁回路銅損耗，耗， ； 為電樞銅損耗，為電樞銅損耗， ； 為電刷的電為電刷的電損耗，損耗， ；1直流發動機功率平衡方程直流發動機功率平衡方程把式（把式（6-3-1）和式（）和式（6-3-2）相

56、乘，可得并勵直流發電機的電磁功率）相乘，可得并勵直流發電機的電磁功率 為為eP222ea aLfa aacufabP EIUIUII rUIP ppp （6-3-5） 2PLUIP 2fpcuffpUIcup2cua aP Irbp2bapUI 發電機輸入的是機械功率，外施機械功率不能全部轉化發電機輸入的是機械功率，外施機械功率不能全部轉化為電磁功率為電磁功率 ，因此，輸入功率為，因此，輸入功率為1P1eFePPppp （6-3-6） 式中：式中： 為機械損耗，即軸承摩擦損耗、電刷和換向器的摩為機械損耗，即軸承摩擦損耗、電刷和換向器的摩擦損耗、通風損耗，它們都與轉速有關；擦損耗、通風損耗，它們

57、都與轉速有關； 為鐵芯損耗，為鐵芯損耗，電機旋轉時，電樞鐵芯中的磁通是交變的，由此產生渦流和電機旋轉時，電樞鐵芯中的磁通是交變的，由此產生渦流和磁滯損耗，總稱鐵芯損耗；磁滯損耗，總稱鐵芯損耗； 為附加損耗，又稱雜散損耗，為附加損耗，又稱雜散損耗， 。pFepp2( 0. 51 ) %pP把式（把式（6-3-5）代入式（）代入式（6-3-6）得）得 （6-3-7）式中：式中： 總損耗。總損耗。122FecufbcuPPppppppPpFecufbcuppppppp 式（式（6-3-7）為并勵發電機的功率平衡式，由此可畫出并勵直）為并勵發電機的功率平衡式，由此可畫出并勵直流發電機功率流程圖，如圖流

58、發電機功率流程圖，如圖6-3-2(a)所示。所示。圖中機械損耗圖中機械損耗 和鐵芯損耗和鐵芯損耗 空載時就已存在，總稱空載空載時就已存在，總稱空載損耗損耗 ，當負載變化時，它們的數值基本不變，故又稱，當負載變化時，它們的數值基本不變，故又稱不變損耗。而電樞繞組的銅損耗不變損耗。而電樞繞組的銅損耗 和電刷接觸壓降損耗和電刷接觸壓降損耗 是由負載電流所引起的，稱負載損耗，受負載電流大小而是由負載電流所引起的，稱負載損耗，受負載電流大小而變化，故又稱可變損耗。而空載時電樞電流小，變化，故又稱可變損耗。而空載時電樞電流小， ，所引起的所引起的 和和 可忽略不計。勵磁損耗消耗的功率很小，可忽略不計。勵磁

59、損耗消耗的功率很小，一般僅為一般僅為 。并勵發電機的勵磁損耗與負載電流。并勵發電機的勵磁損耗與負載電流大小無關，可認為是不變損耗。大小無關，可認為是不變損耗。pFep0pcupbpfaIIcupbp(1 3)%fepP(a) 并勵發電機并勵發電機 (b) 并勵電動機并勵電動機 圖圖6-3-2直流電機的功率流程圖直流電機的功率流程圖 輸出功率輸出功率 與輸入功率與輸入功率 之比就是電機的效率，即之比就是電機的效率，即 （6-3-8）式中：式中： 為總損耗。為總損耗。2P1P211111PPppPPP p三直流電機轉矩平衡方程三直流電機轉矩平衡方程1、直流發動機轉矩平衡方程、直流發動機轉矩平衡方程

60、由原動機供給的外由原動機供給的外施機械轉矩為施機械轉矩為11PT（6-3-12）式中：式中： 為輸入機械功率，單位為為輸入機械功率，單位為 ； 為角速度，為角速度，單位為單位為 ； 為輸入轉矩，單位為為輸入轉矩，單位為 。1PW1S1TNm直流發電機的電磁轉矩直流發電機的電磁轉矩 是電磁作用使發電機轉是電磁作用使發電機轉子受到的阻力轉矩，即所謂反轉矩子受到的阻力轉矩，即所謂反轉矩TeTaPTCI空載損耗空載損耗 所引起的阻力轉矩所引起的阻力轉矩為為0P00FeppppT（6-3-13） 直流發電機的轉矩平衡方程直流發電機的轉矩平衡方程式為式為TTT01（6-3-14） 2、直流電動機轉矩平衡方