第三章直流电机的工作原理及特性（5学时）第三章直流电动机的工作原理及特性本章要求概述3.1直流电动机的基本结构和工作原理注意：换向片和电源固定联接，线圈无论怎样转动，总是上半边的电流向里，下半边的电流向外。电刷压在换向片上。F直流发电机二、直流电机的构成定子转子转子（又称电枢）:作用：产生电磁转矩或感应电势以实现能量转换，组成：由电枢铁芯、电枢绕组（线圈）、换向器、风扇等组成。(1)电枢铁芯作用：为主磁路的主要部分且用来嵌放电枢绕组；为了减少铁耗，通常用0.5mm厚的硅钢片的冲片叠加而成，(2)电枢绕组产生电磁转矩或感应电势以实现能量转换组成：绝缘的铜线(3)换向器对电动机而言：将外加的直流电流转换为电枢绕组的交流电流对发电机而言：将电枢绕组的感应的交流电动势转换为电刷间直流电动势(3)电刷装置与换向器保持滑动接触2.定子——产生主磁场和支撑电机作用根据励磁线圈和转子绕组的联接关系，励磁式的直流电机又可细分为：电枢通入电流后，产生电磁转矩，使电机在磁场中转动起来。通电线圈在磁场中转动，又会在线圈中产生感应电动势（用E表示）。根据右手定则知，E和原通入的电流方向相反，其大小为：二、电枢绕组中电压的平衡关系电磁转矩二、转矩平衡关系例：机械特性指的是电机的电磁转矩和转速间的关系，下边以常用的他励电机为例说明。n0：理想空载转速,即T=0时的转速。（实际工作时,由于有空载损耗，电机的T不会为0。）1.为了衡量机械特性的平直程度，引进“机械特性硬度”的概念，记做即转矩变化与所引起的转速变化的比值称为机械特性的硬度2.根据值的不同可以将电动机的机械特性分为三类：(1)绝对硬特性(2)硬特性（3）软特性1、固有机械特性三个量U,Φ,Ra可以改变机械特性U=UN,Φ=ΦN,电枢不外接电阻时的机械特性称为固有机械特性。其方程为二、人为（人工）机械特性改变三个量U,Φ,Ra之一而其他量不变时可以得到人为机械特性。1）电枢回路串电阻时的人为机械特性n=U/(KeΦN)-（Ra+Rad)T/(KeKTΦN2)对应于不同的Rp可以得到一簇斜率不同射线。2）改变电枢电压的人为机械特性n=U/(KeΦN)-RaT/(KeKTΦN2)斜率不变，理想空载转速n0不同的一簇平行线。(U<UN)（3）减少电动机气隙磁通的人为机械特性n=U/(KeΦN)-RaT/(KeKTΦN2)Φ减少时，n0增大同时β增大。3.4直流他励电动机的启动特性（1）启动时在电枢回路串电阻-----串电阻采用逐级拆除启动电阻的方法：1.一下全部拆除的缺点：电动机n不突变，冲击电流很大；2.启动级数愈多，启动过程就快而平稳。（2）启动时降低电枢电压------降压启动在11章讲(1)若电动机原本静止，由于励磁转矩T=KTIa，而0，电机将不能启动，因此，反电动势为零，电枢电流会很大，电枢绕组有被烧毁的危险。（2）如果电动机在有载运行时磁路突然断开，则E，Ia，T和，可能不满足TL的要求，电动机必将减速或停转，使Ia更大，也很危险。措施：他励直流电动机一定要有失磁保护。一般在励磁绕组加失压继电器或欠流继电器。当失压或欠流时，自动切断电枢电源U。3.5直流他励电动机的调速特性1.电动机的调速：指一定条件下，人为地改变电动机的电路参数。2.区别定义速度调节:在某一特定负载转距下进行；速度变化：在某条机械特性下，由负载改变而引起的从他励电动机电动机的机械特性方程式可知改变Rad，U,或主磁通，可以得到不同的人为机械特性，从而在负载不变得情况下改变电动机的转速由该式可知，n和有关，在U一定的情况下，改变可改变n。在励磁回路中串上电阻Rf，改变Rf大小调节励磁电流，从而改变的大小。RfIfn，但在额定情况下，已接近饱和，If再加大，对影响不大，所以这种增加磁通的办法一般不用。RfIfn，减弱磁通是常用的调速方法。2.特性的变化调速过程:U一定,则（1）调速平滑，可做到无级调速，但只能向上调，受机械本身强度所限，n不能太高。即通过弱磁在额定转速以上平滑无级调速，且调速范围不大，（2）调的是励磁电流（该电流比电枢电流小得多），调节控制方便。调速时维持电枢电压U和电枢电流Ia不变，即功率P=U*Ia不变，属恒功率调速（3）此法常和调压调速一块使用二、改变电枢电压调速3.5.22.改变电枢电压调速的特点(p32)例：已知他励电动机的PN=2.2KW,UN=220V,IaN=12.4ARa=0.5,nN=1500r/min。求：（2）=0.8N时这种调速方法耗能较大，只用于小型直