§2-4、5直流電機的磁場、電樞電動勢、電磁轉矩和電磁功率§2-6直流電動機的運行原理§2-8直流電機的換向§2-4、5直流電機的磁場、電樞電動§2-6直流電動機的1§2-4直流電機的磁場直流電機的勵磁方式他勵直流電機并勵直流電機串勵直流電機復勵直流電機§2-4直流電機的磁場直流電機的勵磁方式21.他勵直流電機勵磁繞組由其他來源提供與電樞繞組沒有電的聯系永磁直流電機屬他勵電機永磁直流由永磁體產生磁場If只有額定電流的5%以內1.他勵直流電機勵磁繞組由其他來源提供32.并勵直流電機勵磁繞組與電樞繞組并聯勵磁電壓=電樞端電壓If只有額定電流的5%以內2.并勵直流電機勵磁繞組與電樞繞組并聯43.串勵直流電機勵磁繞組與電樞繞組串聯勵磁電流=電樞電流=大3.串勵直流電機勵磁繞組與電樞繞組串聯54.復勵直流電機有2個勵磁繞組1個與電樞繞組并聯——并勵繞組1個與電樞繞組串聯——串勵繞組積復勵差復勵4.復勵直流電機有2個勵磁繞組6二.直流電機的空載磁場空載運行直流電機不帶負載(不輸出功率)時的運行狀態空載電流相對額定電流而言，很小、常認為=0空載磁場——主磁場主磁極勵磁磁動勢單獨產生的勵磁磁場二.直流電機的空載磁場空載運行71.主磁通和漏磁通磁通：由勵磁繞組通電產生**主磁通Φ0與電樞繞組匝鏈的磁通;**主磁路主磁極、氣隙、電樞齒、軛、定子軛**漏磁通Φs只與勵磁繞組匝鏈的磁通；1.主磁通和漏磁通磁通：由勵磁繞組通電產生82.直流電機的空載磁化特性Φ0=f（If0）Φ0=f（Ff0）飽和：**磁阻非線性**磁阻變大**電機工作點選在磁路開始飽和的A點2.直流電機的空載磁化特性Φ0=f（If0）93.空載磁場氣隙磁密分布曲線氣隙δ極距τ=πD/(2p)磁極極靴的寬度≈75%τ氣隙磁密平均氣隙磁密3.空載磁場氣隙磁密分布曲線氣隙δ10二.電流電機的電樞反應及負載磁場1.直流電機的電樞反應負載時，電樞繞組通有負載電流，由此產生電樞磁動勢Fa，Fa與勵磁磁動勢Ff共同合成負載時的氣隙磁密，它與空載氣隙磁密分布不同。電樞磁動勢對氣隙磁密分布的影響稱為電樞反應。二.電流電機的電樞反應及負載磁場1.直流電機的電樞反應112.直流電機的電樞磁場**分析僅由電樞繞組的電流產生的磁場。用右手螺旋定則可以電樞磁動勢的方向。**電樞磁動勢Fa2.直流電機的電樞磁場**分析僅由電樞繞組的電流產生的磁場12先分析只有1個整距元件Wc匝，電流ia，磁動勢為iaWc設從電樞出、進定子的磁動勢為+可得1個繞組元件的磁動勢如圖先分析只有1個整距元件Wc匝，電流ia，磁動勢為iaWc133個元件——3階梯波形很多個元件三角波形3個元件——3階梯波形很多個元件三角波形143.負載時的氣隙合成磁場3.負載時的氣隙合成磁場151）物理中性線偏離了幾何中性線不考慮飽和，每極總磁通Φ不變電樞反應的影響，使電樞表面磁密=0的物理中性線偏離了幾何中性線對電動機，物理中性線逆著旋轉方向偏離了幾何中性線對發電機，物理中性線順著旋轉方向偏離了幾何中性線1）物理中性線偏離了幾何中性線不考慮飽和，每極總磁通Φ不變162）考慮飽和的影響考慮飽和的影響，半個極下減少的磁通大于增加的磁通，使每極總磁通減小。如電刷放在幾何中性線上，電樞反應的影響：(1)是氣隙磁場發生畸變，物理中性線偏離了幾何中性線(2)考慮飽和的影響，半個極下減少的磁通大于增加的磁通，使每極總磁通減小。2）考慮飽和的影響考慮飽和的影響，半個極下減少的磁通大于增加17電樞繞組的感應電動勢電樞繞組的感應電動勢18四.電樞繞組的電磁轉矩四.電樞繞組的電磁轉矩19電樞電動勢、電磁轉矩公式電樞電動勢、電磁轉矩公式20§2-5直流電機的電樞電動勢、電磁轉矩和電磁功率一、直流電動機穩定運行的基本關系式電壓平衡方程式轉矩平衡方程式功率平衡方程式§2-5直流電機的電樞電動勢、電磁轉矩和電磁功率一、直流電21電動機慣例反電動勢Ea與U方向相反勵磁繞組與電樞繞組是并聯的1.電壓平衡方程式并勵電動機電動機慣例反電動勢Ea并勵電動機222.轉矩平衡方程式電磁轉矩T，與n同方向——拖動轉矩空載損耗轉矩T0，為制動轉矩軸輸出的轉矩T2，帶動生產機械(負載轉矩)，通常是制動轉矩。2.轉矩平衡方程式電磁轉矩T，與n同方向——拖動轉矩233.功率平衡方程式3.功率平衡方程式24電磁功率Pem在電磁感應作用下，由電能轉換為機械能，或由機械能轉換為電能的這部分功率稱為電磁功率。用Pem表示。體現了能量的互相轉換作用。電磁功率Pem在電磁感應作用下，由電能轉換為機械能，或由機械25功率平衡方程式功率平衡方程式26第2章-直流電機-2課件27他勵電動機他勵電動機28二、并勵直流電動機的工作特性1.轉速特性2.轉矩特性二、并勵直流電動機的工作特性1.轉速特性2.轉矩特性293.效率特性當可變損耗pcu等于不變損耗時，效率η達到最大值。3.效率特性當可變損耗pcu等于不變損耗時，效率η達30換向火花換向周期Tk換向條件不好則會在電刷與換向器之間產生火花。超過一定限度，會燒壞電刷和換向器。正常工作時，火花等級不超過1.5級；短時過載時，火花等級不超過2級。換向火花換向周期Tk311.直線換向(電阻換向)**只考慮接觸電阻，它與接觸面積成反比。**接觸電阻是均勻變化的。**換向元件的電流是由ia均勻變化到-ia直線換向的特點：電刷下的電流密度為常數，不產生火花。——理想換向1.直線換向(電阻換向)直線換向的特點：電刷下的電流密度為常322.延遲換向自感電勢互感電勢切割電勢電抗電勢①元件從+ia→

-ia產生電抗電勢er，er的方向與換向前的電流方向一致；②電樞反應使幾何中線處B≠0，產生切割電勢ea，它的方向也與換向前電流方向一致。2.延遲換向自感電勢互感電勢切割電勢電抗電勢①元件從+ia33er和eA的存在，使換向延遲了。在電刷中的電流密度分布不均勻，產生附加換向電流ik延遲換向換向結束瞬間，附加換向電流ikT≠0，換向元件儲存能量LrikT2，釋放出火花改善換向的方法：er和eA的存在，使換向延遲了。在電刷中的電流密度分布不均勻34二、產生火花的其他原因機械原因——裝配因素化學原因——環境因素二、產生火花的其他原因機械原因——裝配因素35三、改善換向的方法2.裝設換向極換向極磁勢一方面抵消交軸電樞反應磁勢，使幾何中性線處B=0，另一方面產生一個電勢剛好與電抗電勢er相抵消，使換向元件內的合成電勢等于零，不出現火花。換向極繞組必須和電樞繞組串聯，同時換向極磁路應處于不飽和狀態，且極性不能搞錯(分發電機、電動機2種情況)1.選用合適型號的電刷三、改善換向的方法2.裝設換向極換向極磁勢一方面抵消交軸電36用換向極改善換向用換向極改善換向37四、環火與補償繞組產生環火的原因電樞反應2.裝設補償繞組補償繞組與電樞繞組串聯，其磁勢大小與電樞電流成正比，磁勢方向與電樞磁勢相反，這樣在任何條件下，都可以有效地防止環火的發生。四、環火與補償繞組產生環火的原因2.裝設補償繞組補償繞組與38§2-4、5直流電機的磁場、電樞電動勢、電磁轉矩和電磁功率§2-6直流電動機的運行原理§2-8直流電機的換向§2-4、5直流電機的磁場、電樞電動§2-6直流電動機的39§2-4直流電機的磁場直流電機的勵磁方式他勵直流電機并勵直流電機串勵直流電機復勵直流電機§2-4直流電機的磁場直流電機的勵磁方式401.他勵直流電機勵磁繞組由其他來源提供與電樞繞組沒有電的聯系永磁直流電機屬他勵電機永磁直流由永磁體產生磁場If只有額定電流的5%以內1.他勵直流電機勵磁繞組由其他來源提供412.并勵直流電機勵磁繞組與電樞繞組并聯勵磁電壓=電樞端電壓If只有額定電流的5%以內2.并勵直流電機勵磁繞組與電樞繞組并聯423.串勵直流電機勵磁繞組與電樞繞組串聯勵磁電流=電樞電流=大3.串勵直流電機勵磁繞組與電樞繞組串聯434.復勵直流電機有2個勵磁繞組1個與電樞繞組并聯——并勵繞組1個與電樞繞組串聯——串勵繞組積復勵差復勵4.復勵直流電機有2個勵磁繞組44二.直流電機的空載磁場空載運行直流電機不帶負載(不輸出功率)時的運行狀態空載電流相對額定電流而言，很小、常認為=0空載磁場——主磁場主磁極勵磁磁動勢單獨產生的勵磁磁場二.直流電機的空載磁場空載運行451.主磁通和漏磁通磁通：由勵磁繞組通電產生**主磁通Φ0與電樞繞組匝鏈的磁通;**主磁路主磁極、氣隙、電樞齒、軛、定子軛**漏磁通Φs只與勵磁繞組匝鏈的磁通；1.主磁通和漏磁通磁通：由勵磁繞組通電產生462.直流電機的空載磁化特性Φ0=f（If0）Φ0=f（Ff0）飽和：**磁阻非線性**磁阻變大**電機工作點選在磁路開始飽和的A點2.直流電機的空載磁化特性Φ0=f（If0）473.空載磁場氣隙磁密分布曲線氣隙δ極距τ=πD/(2p)磁極極靴的寬度≈75%τ氣隙磁密平均氣隙磁密3.空載磁場氣隙磁密分布曲線氣隙δ48二.電流電機的電樞反應及負載磁場1.直流電機的電樞反應負載時，電樞繞組通有負載電流，由此產生電樞磁動勢Fa，Fa與勵磁磁動勢Ff共同合成負載時的氣隙磁密，它與空載氣隙磁密分布不同。電樞磁動勢對氣隙磁密分布的影響稱為電樞反應。二.電流電機的電樞反應及負載磁場1.直流電機的電樞反應492.直流電機的電樞磁場**分析僅由電樞繞組的電流產生的磁場。用右手螺旋定則可以電樞磁動勢的方向。**電樞磁動勢Fa2.直流電機的電樞磁場**分析僅由電樞繞組的電流產生的磁場50先分析只有1個整距元件Wc匝，電流ia，磁動勢為iaWc設從電樞出、進定子的磁動勢為+可得1個繞組元件的磁動勢如圖先分析只有1個整距元件Wc匝，電流ia，磁動勢為iaWc513個元件——3階梯波形很多個元件三角波形3個元件——3階梯波形很多個元件三角波形523.負載時的氣隙合成磁場3.負載時的氣隙合成磁場531）物理中性線偏離了幾何中性線不考慮飽和，每極總磁通Φ不變電樞反應的影響，使電樞表面磁密=0的物理中性線偏離了幾何中性線對電動機，物理中性線逆著旋轉方向偏離了幾何中性線對發電機，物理中性線順著旋轉方向偏離了幾何中性線1）物理中性線偏離了幾何中性線不考慮飽和，每極總磁通Φ不變542）考慮飽和的影響考慮飽和的影響，半個極下減少的磁通大于增加的磁通，使每極總磁通減小。如電刷放在幾何中性線上，電樞反應的影響：(1)是氣隙磁場發生畸變，物理中性線偏離了幾何中性線(2)考慮飽和的影響，半個極下減少的磁通大于增加的磁通，使每極總磁通減小。2）考慮飽和的影響考慮飽和的影響，半個極下減少的磁通大于增加55電樞繞組的感應電動勢電樞繞組的感應電動勢56四.電樞繞組的電磁轉矩四.電樞繞組的電磁轉矩57電樞電動勢、電磁轉矩公式電樞電動勢、電磁轉矩公式58§2-5直流電機的電樞電動勢、電磁轉矩和電磁功率一、直流電動機穩定運行的基本關系式電壓平衡方程式轉矩平衡方程式功率平衡方程式§2-5直流電機的電樞電動勢、電磁轉矩和電磁功率一、直流電59電動機慣例反電動勢Ea與U方向相反勵磁繞組與電樞繞組是并聯的1.電壓平衡方程式并勵電動機電動機慣例反電動勢Ea并勵電動機602.轉矩平衡方程式電磁轉矩T，與n同方向——拖動轉矩空載損耗轉矩T0，為制動轉矩軸輸出的轉矩T2，帶動生產機械(負載轉矩)，通常是制動轉矩。2.轉矩平衡方程式電磁轉矩T，與n同方向——拖動轉矩613.功率平衡方程式3.功率平衡方程式62電磁功率Pem在電磁感應作用下，由電能轉換為機械能，或由機械能轉換為電能的這部分功率稱為電磁功率。用Pem表示。體現了能量的互相轉換作用。電磁功率Pem在電磁感應作用下，由電能轉換為機械能，或由機械63功率平衡方程式功率平衡方程式64第2章-直流電機-2課件65他勵電動機他勵電動機66二、并勵直流電動機的工作特性1.轉速特性2.轉矩特性二、并勵直流電動機的工作特性1.轉速特性2.轉矩特性673.效率特性當可變損耗pcu等于不變損耗時，效率η達到最大值。3.效率特性當可變損耗pcu等于不變損耗時，效率η達68換向火花換向周期Tk換向條件不好則會在電刷與換向器之間產生火花。超過一定限度，會燒壞電刷和換向器。正常工作時，火花等級不超過1.5級；短時過載時，火花等級不超過2級。換向火花換向周期Tk691.直線換向(電阻換向)**只考慮接觸電阻，它與接觸面積成反比。**接觸電阻是均勻變化的。**換向元件的電流是由ia均勻變化到-ia直線換向的特點：電刷下的電流密度為常數，不產生火花。——理想換向1.直線換向(電阻換向)直線換向的特點：電刷下的電流密度為常702.延遲換向自感電勢互感電勢切割電勢電抗電勢①元件從+ia→

-ia產生電抗電勢er，